УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 2018 года по МПК C01F7/44 

Изобретение относится к оборудованию печных переделов в металлургической, химической отраслях промышленности и может быть использовано для термообработки гидроксида алюминия с получением различных форм гидроксида алюминия и глинозема.

Известны технические разработки по термической активации гидроксида алюминия, разработанные французской компанией "Pechiney". Описанный в Пат. Франции №1108011, 28.06.1954 г. и №2116538, 05.12.1970 г. промышленный аппарат для осуществления активации содержит коническую футерованную камеру, в которую поступают топочные газы и исходный материал - гидроксид алюминия. Процесс осуществляется в одну стадию без использования тепла отходящих газов для предварительной подготовки гидроксида алюминия.

По Пат. Франции №1559441, 16.06.67 г., и SU №4813860, 11.04.90 г., для получения аморфного гидроксида алюминия используются аппараты "кипящего" слоя, в которых осуществляют активацию окиси алюминия. К недостаткам этих печных установок следует отнести использование аппаратов "кипящего" слоя из-за сложности их конструктивного оформления, а также необходимости применения воздухо- и газораспределительных решеток, выполнения футеровки аппаратов сложной конфигурации и сложности сжигания топлива в кипящем слое материала при пониженных температурах термообработки 800-900°С.

Известная установка для термообработки гидроксида алюминия включает барабанный вакуум-фильтр, конвейерную ленту, приемный бункер, шнековый питатель, теплообменную колонку, центробежный пылеуловитель, дымосос, газоочистной аппарат, бункер-сборник для пыли, бункер-сборник материала, топку с вентилятором, патрубок поступления воздуха для разбавления дымовых газов до заданной температуры газового теплоносителя (Заявка РФ №97111408, 08.07.97 г.). Эта установка работает следующим образом. Алюминатный раствор после декомпозиции поступает в корыто барабанного вакуум-фильтра. С полотна барабанного вакуум-фильтра гидроксид алюминия влажностью 8-16% подают на конвейерную ленту, посредством которой материал поступает в приемный бункер. С помощью шнекового питателя гидроксид алюминия загружают в теплообменную колонку, в которую из топки поступают продукты сгорания топлива, разбавленные воздухом, обеспечивая необходимую технологическую температуру для ведения процесса сушки гидроксида во взвешенном состоянии. По отводному патрубку центробежного пылеуловителя основная масса гидроксида попадает в бункер-сборник, а из него через запорный элемент (затвор кипящего слоя) отгружается в готовую продукцию. Осветленные газы из центробежного пылеуловителя с помощью дымососа направляют в газоочистной аппарат (электрофильтр или тканевый рукавный фильтр), который улавливает оставшуюся часть мелкой фракции гидроксида, накапливая ее в бункере-сборнике, откуда пневмотранспортом она направляется в готовую продукцию.

К недостаткам конструкции и способа осуществления следует отнести: одностадийность конструкции и способа осуществления, при которых не используется тепло отходящих газов после центробежного пылеуловителя для вторичного нагрева исходного материала; трудность регулирования теплового процесса для получения кондиционной продукции при повышенных температурных режимах; недостаточное время пребывания частиц материала в теплоносителе для завершения процесса термообработки частиц нужной кондиции; отсутствие узла охлаждения готовой продукции.

Наиболее близкой к заявляемой является установка, описанная в Пат. РФ №2219128, C01F 7/44, 20.12.2003. Установка для термообработки гидроксида алюминия включает бункер для загрузки материала, шнековый питатель, теплообменную колонку, центробежный пылеуловитель, устройство для транспорта уловленного материала и топку для получения топочных газов, установка имеет не менее двух теплообменных колонок, каждая с центробежным пылеуловителем и устройством для транспорта уловленного материала, предназначенными для получения сухого гидроксида алюминия и термоактивированного моногидроксида алюминия, причем теплообменная колонка для сухого гидроксида алюминия посредством газохода для газового теплоносителя соединена с центробежным пылеуловителем для термоактивированного моногидроксида алюминия, а центробежный пылеуловитель для сухого гидроксида алюминия посредством устройства для транспорта уловленного материала соединен с теплообменной колонкой для термоактивированного моногидроксида алюминия. Установка снабжена теплообменной колонкой с центробежным пылеуловителем и газоочистным аппаратом, предназначенными для классификации и охлаждения термоактивированного моногидроксида алюминия, причем теплообменная колонка посредством устройства для транспорта уловленного материала соединена с центробежным пылеуловителем для термоактивированного моногидроксида алюминия. После центробежного пылеуловителя для охлаждения термоактивированного моногидроксида алюминия установлен водоохлаждаемый теплообменник.

Недостатками известной установки являются:

1. Низкий КПД улавливания центробежных пылеуловителей, который приводит к проскоку пыли на рукавные фильтры, повышенному перепаду давления на фильтрах с соответствующим износом рукавов и увеличению потерь исходного сырья, увеличению расхода электроэнергии и затрат на обслуживание фильтров.

2. Применение воды для охлаждения термоактивированного моногидроксида алюминия может привести к потерям части продукции при возникновении течей и увеличению затрат как при схеме с оборотным водоснабжением так и при проточной схеме.

Изобретение решает задачу повышения эффективности работы установки.

Задача решается следующей конструкцией установки, приведенной на чертеж.

Установка для термообработки гидроксида алюминия состоит из приемного бункера 2, ленточного дозатора 3, шнекового питателя 4, теплообменных колонок 5, 9, 13, все колонки снабжены пережимами, т.е. участками трубопроводов с уменьшенным диаметром, циклонов для улавливания пыли 6, 10, 14, снабженных бункерами с клапанами-мигалками 7, 11, 15, эжекторными побудителями 8, 12, шлюзовым питателем 16, топки с газовой горелкой 27, 28, рукавных фильтров 18, 22, дымососа 23, вытяжного вентилятора 21, устройств разгрузки фильтров 24, 19, электронных весов 26 под загрузку готовой продукции, регулируемого подсоса воздуха 29. В составе предусмотрен U-образный газоход 30, соединяющий выход из циклона 10 с колонкой 5, в нижней части установлен бункер для сбора проскока пыли. Выходы из циклонов 6, 10 соединены газоходами с рукавными фильтрами 22, 18. Устройства транспорта уловленного материала состоят из клапанов-мигалок 7, 11, эжекторных побудителей 8, 12 и соответствующих трубопроводов. Мягкие контейнеры одноразового использования (биг-бэг) 1, 17, 20, 25.

Отличительными признаками предлагаемой установки являются:

1. В предложенной схеме вместо центробежных пылеуловителей применяются циклоны 6 для улавливания сухого гидрата и 10 для улавливания термоактивированного гидрата, имеющие более высокий КПД улавливания, уменьшающие проскок сухого гидрата в рукавный фильтр 22 и проскок готового продукта в рукавный фильтр 18, т.е. уменьшающие загрузку рукавных фильтров и соответственно износ рукавов и потери гидрата.

2. Вместо затвора кипящего слоя используются эжекторные побудители 8, 13, обеспечивающие преодоление разности давлений между точкой ввода порошка и выходом порошка из циклона

3. Используется только воздушное охлаждение готовой продукции (ТАГа - темоактивированного гидрата алюминия)

4. Для оптимизации производственного контроля и учета биг-бэг сразу устанавливается на электронные весы (вес нетто всех биг-бэгов - 800 кг).

Установка для термообработки гидроксида алюминия работает следующим образом.

1. Гидроксид алюминия, содержащий свободную влагу 8-10% и упакованный в мягкий контейнер одноразового использования (биг-бэг) 1, разгружается в бункер 2 с разрезанием низа контейнера, подвешенного на кран-балке.

2. Из бункера гидроксид алюминия по ленточному дозатору (конвейеру) 3, имеющему привод с частотным регулированием, и далее через шнековый питатель 4 поступает в восходящий газоход - колонку термосушки, представляющую собой трубопровод с пережимом в нижней части под точкой ввода. Гидроксид алюминия во взвешенном состоянии прогревается горячими газами с температурой около 350°С и подсушивается до удаления свободной влаги.

В нижней части газохода имеется пережим с уменьшением сечения на 25% и соответственно с увеличением скорости для предотвращения проскока гидрата вниз в U-образный газоход 30, в нижней части которого устроен небольшой бункер с шибером для удаления попавшего гидрата в случае возникновения нештатных ситуаций.

3. Поток газов, содержащий сухой гидрат с температурой около 200°С, попадает в циклон 6, где основная масса гидрата отделяется от потока и через клапан-мигалку 7 и эжекторный побудитель 8 направляется по трубопроводу в нижнюю часть колонки термоактивации 9, представляющую также вертикальный восходящий газоход.

4. В вертикальном газоходе-колонке термоактивации гидрат алюминия в потоке газов около 1000°С теряет около 70% своей кристаллизационной влаги и превращается в готовый продукт - термоактивированный гидрат алюминия (ТАГ).

5. В циклоне 10 основная часть ТАГа при температуре около 400°С улавливается и через высокотемпературный клапан-мигалку 11 и через эжекторный побудитель 12 по трубопроводу направляется в восходящий газоход - колонку охлаждения 13, где в восходящем потоке воздуха охлаждается до температуры 50°С, поступает в циклон 14, отделяется и через клапан - мигалку 15 и шлюзовый питатель 16 загружается в биг-бэг, установленный на автоматические электронные весы 26, обеспечивающие контроль загрузки, а также при необходимости замер часовой производительности по готовой продукции.

6. Запыленный воздушный поток очищается в рукавном фильтре 18 и вентилятором 21 транспортируется в атмосферу

Мелкая фракция ТАГа из фильтра 18 через клапан-мигалку 19 выгружается в биг-бэг 20.

7. Газы на выходе из циклона 10 с температурой около 400°С направляются по нисходящему газоходу в U-образный поворотный газоход 30 и используются в колонке сушки гидрата 5.

8. Запыленные газы после циклона 6 с температурой около 200°С направляются в рукавный фильтр 22, где очищаются и дымососом 23 через дымовую трубу транспортируются в атмосферу. Для снижения температуры газов перед фильтром и защиты рукавов используется регулируемый подсос холодного воздуха 29.

9. Уловленная мелкая фракция сухого гидрата алюминия через запорную арматуру 24 периодически выгружается в биг-бэг 25.

Предлагаемая установка для термообработки гидроксида алюминия характеризуется стабильностью режимов работы оборудования и постоянным качеством выпускаемой продукции - термоактивированного гидрата алюминия, что очень важно при дальнейшем применении его для получения алюмооксидных катализаторов - носителей с заданными параметрами.

Изменение (при необходимости) степени дегидратации гидрата алюминия при постоянном расходе и температуре дымовых газов после печи достигается изменением подачи сырого гидрата алюминия в колонку подсушки и в конечном итоге можно получать термоактивированный гидрат алюминия состава Al₂O₃×nH₂O с переменным показателем РРР (потери при прокаливании) от 6 до 18%), характеризующим остаточной содержание связанной влаги в конечном продукте и, соответственно, изменение физических свойств продукта.

В отличие от прототипа предлагаемая схема термоактивации в значительной степени упрощена с исключением следующего оборудования:

- дополнительный вентилятор подачи воздуха на охлаждение;

- теплообменник для дополнительного водяного охлаждения;

- соответствующие трубопроводы и арматура для обвязки.

Применение вместо центробежных уловителей с последовательно включенными циклонами, повышающими степень очистки, циклонов с оптимально подобранным сечением, упрощает управление режимами и позволяет сразу отправлять газы на очистку в рукавные фильтры.

Изобретение может быть использовано в химической и металлургической промышленности. Гидроксид алюминия разгружают в бункер 2, и по ленточному дозатору 3 и далее через шнековый питатель 4 подают в колонну термосушки 5, где подсушивают до удаления свободной влаги. Поток газов, содержащих сухой гидрат, подают в циклон 6, где основную массу гидрата отделяют от потока и через клапан-мигалку 7 и эжекторный побудитель 8 направляют по трубопроводу в нижнюю часть колонки термоактивации 9, где получают готовый продукт – термоактивированный гидрат алюминия (ТАГ). В циклоне 10 основную часть ТАГа улавливают и через клапан-мигалку 11 и эжекторный побудитель 12 подают в колонку охлаждения 13. Запылённый воздушный поток очищают в рукавном фильтре 18. Установка для термообработки гидроксида алюминия характеризуется стабильностью режимов работы оборудования и постоянным качеством выпускаемой продукции. 1 ил.

Установка для термообработки гидроксида алюминия, включающая приемный бункер для загрузки материала, шнековый питатель, три теплообменные колонки с клапанами-мигалками, устройство для транспорта уловленного продукта, топку для получения топочных газов, рукавные фильтры, вентиляторы, отличающаяся тем, что установка для улавливания продукта содержит циклоны, установленные после тебплообменных колонок, и для последующего транспорта уловленного продукта содержит эжекторные побудители.