一种无人值守的溴化铝自动化制备装置及其制备工艺的制作方法

本发明涉及溴化铝生产，具体为一种无人值守的溴化铝自动化制备装置及其制备工艺。

背景技术：

1、工业上生产溴化铝的工艺路线主要有两种，一种是通过氢溴酸与氢氧化铝反应生产溴化铝，该工艺路线中为了控制反应的放热，一般需要通过稀释氢溴酸来控制反应速度，这样就导致会产生大量的水，最终产物在密封通过脱结晶水的获得溴化铝晶体。

2、另一种是通过溴与金属铝反应生产溴化铝。该反应的副产物相对比较简单，在铝过量的情况下，溴基本可以完全反应，而且反应产物简单，不需要复杂的处理工艺。

3、但是为了控制反应的反应放热，通常需要把溴汽化后用氮气稀释，通过气流的方式跟铝发生反应，但是增加氮气气流后，反应溴和铝的接触时间减少，可能会有少量的溴未参与反应，所以一般需要把溴蒸汽再通入碱液中吸收掉，从而产生难处理的含溴废水。存在反应产物纯度不高，不环保的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无人值守的溴化铝自动化制备装置及其制备工艺，以解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人值守的溴化铝自动化制备装置，包括地板，所述地板的上侧固定安装有制备装置，所述地板的外侧固定连接有巡逻装置，所述巡逻装置上活动连接有顶面巡逻机构，所述顶面巡逻机构与巡逻装置上均固定安装有转向机构、气体监测机构和监测装置；

3、所述制备装置包括溴素罐、进料泵、汽化器、第一脱水器、预处理组件、反应组件和结晶组件，所述地板的上侧固定连接有溴素罐，所述溴素罐的一侧通过管道连通有进料泵，所述进料泵远离溴素罐的一侧通过管道连通有汽化器，所述汽化器远离进料泵的一侧通过管道连通有第一脱水器，所述第一脱水器的上侧通过管道连通有预处理组件，所述预处理组件的一侧通过管道连通有反应组件，所述反应组件远离预处理组件的一侧通过管道连通有结晶组件。

4、进一步的，所述预处理组件的结构包括氮气源、第二脱水器、预热器和混合器，所述地板的上侧设置有氮气源，所述氮气源的一侧通过管道连通有第二脱水器，所述第二脱水器的上侧通过管道连通有预热器，所述预热器的上侧通过管道连通有混合器。

5、进一步的，所述反应组件的结构包括反应器、第一脱溴釜、第二脱溴釜和溴素吸收塔，所述混合器远离预热器的一侧连通有反应器，所述反应器的下侧通过管道连通有第一脱溴釜、第二脱溴釜，所述第一脱溴釜、第二脱溴釜的上侧通过管道连通有溴素吸收塔。

6、进一步的，所述结晶组件的结构包括第一结晶釜、第二结晶釜、称重进料器和氮封容器，所述第一脱溴釜远离反应器的一侧通过管道连通有第二结晶釜，所述第二脱溴釜远离反应器的一侧通过管道连通有第一结晶釜，所述第一结晶釜、第二结晶釜的下侧通过管道连通有称重进料器，所述称重进料器远离第一结晶釜、第二结晶釜的一侧连通有氮封容器。

7、进一步的，所述巡逻装置包括第一轨道、第二轨道和地面巡逻组件，所述地板的外侧固定连接有第一轨道，所述第一轨道的外侧通过螺钉固定连接有第二轨道，所述第一轨道上活动连接有地面巡逻组件；

8、所述地面巡逻组件的结构包括车体、第一驱动轮、和第一控制器，所述第一轨道的上侧滚动连接有第一驱动轮，所述第一驱动轮的一侧转动连接有车体，所述第一驱动轮的外侧固定连接有第一控制器。

9、进一步的，所述顶面巡逻机构的结构包括第二驱动轮、承载台、轨道盒、驱动机构和驱动组件，所述第二轨道上滚动连接有第二驱动轮，所述第二驱动轮的下侧转动连接有承载台，所述承载台的下侧固定连接有轨道盒，所述轨道盒的内侧滑动连接有驱动机构，所述轨道盒的外侧固定安装有驱动组件；

10、所述驱动机构的结构包括导向块、运动板和电动伸缩杆，所述轨道盒的内侧滑动连接有导向块，所述导向块的下侧固定连接有运动板，所述运动板的下侧固定连接有电动伸缩杆；

11、所述驱动组件的结构包括第五电机、矩形壳、第一齿轮、第二齿轮、齿条和第二控制器，所述轨道盒的外侧固定连接有矩形壳，所述矩形壳的下侧固定连接有第五电机，所述第五电机的输出端固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮的外侧啮合有第二齿轮，所述第二齿轮远离第一齿轮的一侧啮合有齿条，所述齿条与运动板为固定连接，所述矩形壳的上侧固定连接有第二控制器，所述第一齿轮与矩形壳的内侧壁为转动连接，所述第二齿轮与轨道盒的内侧壁为转动连接。

12、在制备装置进行制备过程中，启动第一驱动轮、第二驱动轮，使得巡逻装置沿着第一轨道进行环形运动，顶面巡逻机构沿着第二轨道进行直线往复运动；

13、进一步的，所述转向机构包括保护壳、第一电机、第一转动轴和转动组件，所述运动板、电动伸缩杆、车体上均固定连接有保护壳和第一电机，所述第一电机位于保护壳的内部，所述第一电机的输出端固定连接有第一转动轴，所述第一转动轴上设置有转动组件；

14、所述第一转动轴的结构包括连接板、第二电机、转向块、第二转动轴和第三电机，所述第一转动轴的外侧固定连接有连接板，所述连接板的内侧固定连接有第二电机，所述第二电机的输出端固定连接有转向块，所述转向块的外侧转动连接有第二转动轴，所述第二转动轴的内侧固定连接有第三电机，所述第三电机的输出端与第二转动轴为固定连接。

15、进一步的，所述监测装置包括摄像头和温度检测器，所述摄像头与转向机构为固定连接，所述摄像头上固定安装有温度检测器。

16、在制备装置进行制备的过程中，启动第二驱动轮,第二驱动轮带动承载台沿着第二轨道进行直线往返运动，然后通过启动电动伸缩杆、第五电机,电动伸缩杆带动顶面巡逻机构处其上的监测装置和气体监测机构进行竖向往返运动，第五电机带动矩形壳进行转动，矩形壳啮合带动第二齿轮进行转动，进而啮合带动齿条，使得运动板在导向块的导向作用下进行横向运动，进而实现了带动顶面巡逻机构处其上的监测装置和气体监测机构上方对制备装置进行近距离巡检；

17、进一步的，所述气体监测机构包括安装块、风筒、气体分析仪、报警器和风力组件，所述安装块与转向机构为固定连接，所述安装块的另一侧固定连接有风筒，所述风筒的内侧固定连接有气体分析仪，所述风筒的外侧固定连接有报警器，所述风筒的内侧固定连接有风力组件；

18、所述风力组件的结构包括入风斗、第四电机和扇叶，所述风筒的内侧还固定连接有入风斗，所述入风斗的内侧通过矩形块固定连接有第四电机，所述第四电机的输出端固定连接有扇叶。

19、位于巡逻装置处的摄像头对制备装置进行地面环形巡检监控，摄像头所采取的图像画面传输到远程监测器，温度检测器对制备装置的各部件进行温度监控，与此同时，启动第四电机，第四电机带动扇叶进行转动，进而产生向风筒内侧的风力，风力通过入风斗聚拢，集中流入到气体分析仪的检测头处，使得气体分析仪对气体成本进行分析，由于气体分析仪与报警器为电性连接，使得当气体中含有的有毒气体过多时，报警器发出警报，远程人员通过视频监控画面，发现警报部位，进行相应调整。

20、一种无人值守的溴化铝自动化制备工艺，包括如下步骤：

21、s1、溴素从溴素罐通过进料泵计量后进入汽化器汽化，然后进入第一脱水器脱水；

22、s2、高纯氮气从氮气源引出，进入第二脱水器，然后经过预热器预热，然后跟溴素在混合器中混合，进入反应器进行反应；

23、s3、反应器的产物首先进入两个并联的第一脱溴釜、第二脱溴釜，多余的溴素通过溴素吸收塔吸收；

24、s4、脱溴素后的溴化铝在第一结晶釜、第二结晶釜，结晶后的溴化铝通过称重进料器，把产品装入氮封容器中。

25、水含量对产品的纯度有较大影响，所以原料的脱水非常关键，在原料水含量尽量低的情况下，在反应前对原料进一步脱水。s1中第一脱水器中的脱水剂为不与溴素发生反应的固态吸附剂，优选p2o5(五氧化二磷)，氮气的脱水剂可选分子筛或者p2o5；

26、反应中金属铝是反应原料之一，铝的纯度选择高纯铝，纯度要>99.99％以上，在装铝料进入反应器前，铝原料需要封装在氮气中；

27、金属铝的规格之上为两种，一种是大尺寸小比表面积的铝块、铝板、铝条等，三维尺寸中最小的尺寸>5mm，优选为>10mm；另一种是小尺寸大表面积的铝颗粒、铝粉等，小尺寸金属铝的三维尺寸全部<5mm，优选为2-3mm。大尺寸的金属铝放置在反应器的上部，小尺寸的金属铝颗粒等放置在反应器的下部，这样既能避免反应过热，又能保证溴素可以尽量的完全反应，从而可以减少含溴废水的产生；

28、反应器后是第一脱溴釜、第二脱溴釜，通过控制温度让溴素为气体，溴化铝为液体，然后把残余的少量未反应的溴进入溴素吸收塔通过碱液稀释，推荐的碱液为naoh，koh等，优选为naoh溶液；

29、脱溴后的溴化铝纯度纯度可达98％以上，因为溴化铝在空气中遇水会分解，所以溴化铝需要通过氮气封装保存。从反应到结晶封装的全流程都需要在高纯氮气保护下。

30、与现有技术相比，本发明提供了一种无人值守的溴化铝自动化制备装置及其制备工艺，具备以下有益效果：

31、1、本发明通过用惰性气体稀释的溴蒸汽与不同尺度的铝进行可控反应，生产高纯度溴化铝，该反应的热可控，并且能减少副产物的产生，也可以减少含溴废水的产生，从而达到环保的目的，由于水含量对产品的纯度有较大影响，所以原料的脱水非常关键，本发明通过溴素与氮气的双重脱水，进而保证了产品的纯度质量，解决了现有技术中存在反应产物纯度不高，不环保的问题。

32、2、本发明通过反应过程的铝过量，通过控制溴的投料量来控制反应速度，从而控制放热，进而实现了反应过程中的热可控，通过精细化的铝颗粒尺寸和比表面积计算来控制反应速度，控制溴的反应转化率，使得可以避免反应过热，又能保证溴素可以尽量的完全反应，从而可以减少含溴废水的产生，而且脱溴后的溴化铝纯度纯度可达98％以上。

33、3、本发明通过巡逻装置、转向机构、气体监测机构、顶面巡逻机构和监测装置之间的配合作用，进而实现了无人值守可自动化制备溴化铝的目的，工作人员可以远程通过视频监控，实时观看溴化铝的制备过程，通过转向机构使得视频监控画面可以达到360度无死角的目的，同时会溴化铝制备过程中会产生有毒气体，通过无人值守自动化的操作，避免了现有制备技术中，工作人员吸入有毒气体，造成损害身体健康的现象发生。

34、4、本发明通过地面巡逻组件与顶面巡逻机构之间的配合作用，进而实现了地面与地上的双重监控，同时地面巡逻组件环绕式监控，与顶面巡逻机构近距离监控的方式，使得监控区域能达到百分百覆盖，同时监控质量较佳。

35、5、本发明通过地面与地上的温度检测器和气体监测机构之间的配合作用，进而实现了对于整个制备过程中的反应热与有毒气体的产生进行实时监控，保证了制备装置的安全稳定进行，而且通过地面与地上的两个区域的监控，可以多维度的监控反应热与有毒气体，在有毒气体超标后，报警器可以及时预警，同时视频画面可以及时锁定泄露位置。