АВТОКЛАВ Российский патент 2005 года по МПК C01F7/06 B01J3/04 

Изобретение относится к технике тепло- и массообмена и может быть использовано в химической промышленности, например в глиноземном производстве для нагрева бокситовой пульпы при автоклавном выщелачивании боксита.

Известен греющий автоклав [1] для нагрева бокситовой пульпы, представляющий собой вертикальный цилиндрический цельносваренный сосуд с эллиптическим днищем и крышкой. Он снабжен загрузочным штуцером и разгрузочной трубой, установленными в крышке. При этом загрузочная труба проходит через весь автоклав до днища, чтобы в нижней части не скапливался осадок (он отсасывается в трубу). Кроме того, автоклав снабжен барботером для подачи греющего пара и перемешивания пульпы, который установлен в горловине днища.

Греющий пар подается в автоклав снизу. При этом часть давления пара (приблизительно 2 ат при высоте автоклава 13 м и удельной массе пульпы 1550 кг/м³) затрачивается на преодоление давления гидростатического столба пульпы, что снижает потенциально возможную температуру нагрева пульпы приблизительно на 5°С.

Данный недостаток устраняется при подаче греющего пара в верхнюю часть автоклава [2]. В этом случае нет противодействия давления столба пульпы. Давление в автоклаве возрастает, а значит, возрастает и температура пульпы.

Автоклав состоит из цилиндрического вертикального корпуса с патрубками подвода пульпы и пара, а также патрубка отвода пульпы, соединенного с наружным кольцеобразным коллектором, имеющим внутренние патрубки вокруг верхней части циркуляционной трубы, установленной соосно корпусу. При этом патрубки подвода пульпы и пара установлены соосно циркуляционной трубе, частично входя в нее, первый - снизу, второй - сверху. Кроме того, патрубок подвода пара снабжен отбойником, установленным в верхней части циркуляционной трубы, для изменения направления движения пара снизу вверх по ходу пульпы в трубе.

Недостатком автоклава является сложность его конструкции, ведущая к снижению эффективности его работы.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.

Техническим результатом является упрощение конструкции автоклава, ведущее к более эффективному нагреву пульпы.

Технический результат достигается тем, что в автоклаве для нагрева бокситовой пульпы, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода пульпы, устройство для подвода пара в верхнюю часть корпуса, циркуляционную трубу, расположенную соосно корпусу, устройство подвода пара установлено снаружи циркуляционной трубы. При этом выход пара из него осуществляется в верхнюю часть автоклава, но ниже верхнего конца (края) циркуляционной трубы.

На фиг.1 дан общий вид предлагаемого автоклава для нагрева бокситовой пульпы; на фиг.1-1 дан еще один вариант устройства подачи греющего пара в автоклав.

Автоклав состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с установленной соосно ему циркуляционной трубой 2, устройства 3 подвода греющего пара в верхнюю часть корпуса 1, патрубков 4, 5 подачи и отвода пульпы соответственно. По другому варианту подвода пара устройство 3 дополняется кольцеобразным коллектором 6 с форсунками 7 для выхода пара, расположенными по окружности коллектора 6. При этом устройство 3 подвода пара в корпус 1 (нижняя часть устройства 3 на фиг.1 или форсунок 7 на фиг.1-1) установлено снаружи циркуляционной трубы 2 с обеспечением возможности выхода пара из него ниже верхнего края циркуляционной трубы 2.

Аппарат работает следующим образом. Сначала его заполняют пульпой через патрубок 4, затем подают пар. При этом при постоянной подаче пульпы и пара в циркуляционной трубе 2 пульпа движется вверх, а снаружи ее - вниз. Циркуляция пульпы необходима для устранения возможности осаждения твердой фазы пульпы в нижней части корпуса 1, что может привести к нарушению работы автоклава и невозможности его ремонта, а также для повышения эффективности теплообмена.

Движение пара в корпусе 1 (снаружи циркуляционной трубы 2) направлено сверху вниз, т.е. по ходу движения пульпы, что способствует ее циркуляции. Поэтому совсем не обязательно подавать пар внутрь циркуляционной трубы 2 с изменением направления движения пара на 180°. Главное, чтобы направление движения пара и пульпы совпадали.

Нагретая от температуры 150-160°С до 235-240°С пульпа выходит из корпуса 1 через патрубок 5.

Подачу пара в корпусе 1 можно осуществлять по другому варианту (фиг.1-1), через форсунки 7, расположенные на кольцеобразном коллекторе 6 вокруг верхней части циркуляционной трубы 2.

При расходе греющего пара 15-18 т/час с давлением 30 ати, например, через устройство 3 (фиг.1) с внутренним диаметром 147 мм (труба ⊘ 159×6), скорость пара будет в пределах 16-20 м/сек. При этом пар будет всегда двигаться вниз, т.е. по ходу движения пульпы, интенсивно отдавая тепло и конденсируясь. Подъем пара вверх при указанной скорости и интенсивном теплообмене (пар перегрет и имеет температуру обычно не ниже 330-350°С) не может быть. Поэтому целесообразно подавать пар снаружи циркуляционной трубы 2.

Таким образом, предлагаемая конструкция автоклава для нагрева пульпы, являясь более простой, чем у автоклава-прототипа, способствует снижению сопротивления движения пара при входе его в автоклав, что способствует повышению эффективности теплообмена из-за уменьшения потери давления пара, а значит, и температуры.

Источники информации

1. Лайнер и др. Производство глинозема, М.: Металлургия, 1978, стр.101, рис.28.

2. Авторское свидетельство СССР №1774547.

Изобретение относится к технике тепло- и массообмена и может быть использовано, например, в глиноземном производстве для нагрева бокситовой пульпы при автоклавном выщелачивании боксита. Автоклав для нагрева бокситовой пульпы содержит вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода пульпы, устройство подвода пара в верхнюю часть корпуса, циркуляционную трубу, расположенную соосно корпусу. Устройство подвода пара установлено снаружи циркуляционной трубы с обеспечением возможности выхода пара из него ниже верхнего края циркуляционной трубы. Изобретение позволяет упростить конструкцию автоклава и повысить эффективность его работы за счет уменьшения потери давления пара. 1 ил.

Автоклав для нагрева бокситовой пульпы, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода пульпы, устройство подвода пара в верхнюю часть корпуса, циркуляционную трубу, расположенную соосно корпусу, отличающийся тем, что устройство подвода пара установлено снаружи циркуляционной трубы с обеспечением возможности выхода пара из него ниже верхнего края циркуляционной трубы.