Карбонизатор Российский патент 2021 года по МПК C01F7/14 C22B3/02 B01J19/00 

Изобретение относится к оборудованию гидрохимических производств, в частности к производству глинозема из нефелинов методом спекания для разложения алюминатных растворов и выделения из них гидроксида алюминия путем карбонизации газами, содержащими СО₂.

Известен аппарат для карбонизации алюминатных растворов коническо-цилиндрической формы, в котором перемешивание суспензии осуществляется с помощью эрлифта [М.Я. Минцис, И.В. Николаев, Г.А. Сиразутдинов. Производство глинозема. Новосибирск, «Наука», 2012 г., стр. 190]. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса с коническим днищем и крышкой. Перемешивание суспензии гидроксида алюминия, образующейся в процессе карбонизации алюминатного раствора, осуществляется эрлифтом. Газ, содержащий СО₂, подается под уровень раствора на глубину примерно 5,0-6,0 м через врезанные в конусную часть корпуса трубы. Отработанный газ удаляется из аппарата через выхлопную трубу, размещенную на крышке аппарата. К недостаткам данной конструкции следует отнести неудовлетворительные показатели по выбросам аэрозолей щелочей в атмосферный воздух через выхлопную трубу карбонизатора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является карбонизатор для получения гидроксида алюминия разложением алюминатных растворов газами, содержащими CO₂, включающий цилиндрический корпус с коническим днищем и крышкой, трубы для подачи газа в карбонизатор и вытяжную трубу для удаления из него отработанного газа, эрлифт для перемешивания образующейся в процессе разложения растворов суспензии гидроксида алюминия, трубы для подачи газа в карбонизатор, расположенные вертикально внутри корпуса, при этом нижние их части закреплены коаксиально в цилиндрических обечайках, жестко соединенных между собой и стенками корпуса [Патент РФ 2614717 Карбонизатор МПК C01F 7/14, С22В 3/02. Авторы: Давыдов И.В., Сахачев А.Ю., опубл.28.03.2017, бюл. №10].

Недостатком данной конструкции являются увеличенные выбросы аэрозолей щелочей в атмосферный воздух через выхлопную трубу карбонизатора.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача сокращение количества выбросов аэрозолей щелочей в атмосферу. При этом техническим результатом является снижение выбросов аэрозолей щелочей в атмосферу ниже предельно-допустимых концентраций при использовании предлагаемой конструкции карбонизатора, применяемого для разложения алюминатных растворов и выделения из них гидроксида алюминия путем карбонизации газами, содержащими СО₂.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что карбонизатор для получения гидроксида алюминия разложением алюминатных растворов дымовыми газами печей спекания содержит цилиндрический корпус с коническим днищем и крышкой, трубы для подачи газа в карбонизатор, расположенные вертикально внутри корпуса, нижние части которых закреплены коаксиально в цилиндрических обечайках, жестко соединенных между собой и стенками корпуса, эрлифт для перемешивания образующейся в процессе разложения растворов суспензии гидроксида алюминия и вытяжную трубу для удаления из него отработанного газа отличающийся тем, что в верхней части корпуса карбонизатора перед вытяжной трубой установлен защитный отсекатель, расположенный выше уровня алюминатного раствора в аппарате и предотвращающий выброс в атмосферу аэрозолей щелочей.

Способствует достижению заявленного технического результата то, что перед выходом газов из карбонизатора сварным соединением к крышке карбонизатора дополнительно установлена в корпусе карбонизатора конструкция стального защитного отсекателя выхлопных газов, что обеспечивает снижение выбросов аэрозолей щелочей в атмосферу, расположенного выше уровня алюминатного раствора в аппарате.

Каждая цилиндрическая обечайка представляет собой своеобразный эрлифт, что обеспечивает высокую скорость восходящего движения газожидкостной смеси, т.е. создаются гидродинамические условия, при которых происходит интенсивное дробление крупных газовых включений, содержащихся в газожидкостной смеси. Таким образом, значительно повышается поверхность контакта фаз газ-алюминатный раствор и, как следствие, коэффициент использования СО₂. Вместе с тем, в конструкции карбонизатора согласно прототипа наблюдается захват щелочного алюминатного раствора и его выброс в атмосферу в аэрозольно-капельном виде через выхлопную трубу карбонизатора.

Размещение в основании выхлопной трубы конструкции защитного отсекателя обеспечивает предотвращение открытого выброса аэрозолей щелочных растворов в атмосферу и капли щелочей возвращаются обратно в алюминатный раствор для дальнейшего его разложения дымовыми газами.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид карбонизатора с установленным внутри его корпуса конструкции защитного отсекателя аэрозолей;

На фиг. 2 - общий вид защитного отсекателя выхлопных газов.

Карбонизатор состоит из цилиндрического корпуса 1, конического днища 2 и крышки 3. Перемешивание суспензии, образующейся в процессе карбонизации алюминатного раствора, осуществляется эрлифтом 4. Газ в карбонизатор подается по вертикальным трубам 5, которые коаксиально размещены в цилиндрических обечайках 6. Положение труб 5 в цилиндрических обечайках 6 фиксируется распорками 7. Цилиндрические обечайки 6 жестко крепятся к стенкам корпуса 1 кронштейнами 8, а между собой соединены поясами жесткости 9. Отработанный газ удаляется из аппарата через вытяжную трубу 10, перед выходным отверстием которой установлена конструкция защитного отсекателя аэрозолей 12. В нижней части корпуса карбонизатора (вершина конусного днища) имеется патрубок 11 для выгрузки остатков гидроксида алюминия.

Карбонизатор работает следующим образом. В заполненный алюминатным раствором аппарат через трубы 5, закрепленные в цилиндрических обечайках 6, подается газ, содержащий СО₂. При смешении газа с раствором в объеме цилиндрических обечаек, образуется газо-жидкостная смесь, которая с большой скоростью движется вверх. Таким образом, каждая цилиндрическая обечайка по сути представляет собой своеобразный эрлифт, что обеспечивает интенсивную аксиальную циркуляцию раствора во всем объеме карбонизатора. Большая скорость движения восходящего потока газожидкостной смеси предотвращает возможность образования крупных газовых включений, поскольку создаются благоприятные гидродинамические условия для интенсивного их дробления с образованием мелких пузырей. Следствием является увеличение поверхности контакта газ-алюминатный раствор и высокая степень поглощения СО₂. Высокая степень поглощения газа в зоне реакции предопределяет уменьшение его количества, поступающего в верхнюю зону карбонизатора, в так называемую сепарационную зону. Для уменьшения скорости газа в этой зоне внутри корпуса карбонизатора установлена конструкция защитного отсекателя. Это обеспечивает снижение выбросов в атмосферу щелочных аэрозолей, содержащих кроме них и твердую фазу гидроксида алюминия и, как следствие, исключает зарастание твердыми отложениями поверхности стенок карбонизатора, расположенной над уровнем раствора в аппарате. Отработанный газ удаляется из карбонизатора через вытяжную трубу 10. При этом для предотвращения выброса аэрозолей щелочей в атмосферу и возврата их обратно в алюминатный раствор установлена конструкция защитного отсекателя 12. Отработанный газовый поток обтекает защитный отсекатель и выбрасывается в атмосферу через выходную трубу, а аэрозоли щелочей ударяются в крышку защитного отсекателя и возвращаются в алюминатный раствор для дальнейшего его разложения дымовыми газами. При остановке аппарата на ремонт остатки находящегося в нем гидроксида алюминия выгружаются через патрубок 11.

В процессе промышленных испытаний в АО «РУСАЛ Ачинск» была проверена эффективность предлагаемой конструкции карбонизатора с установленным защитным отсекателем. При промышленных испытаниях дымовые газы от печей спекания, содержащие диоксид углерода, подавали в опущенные, через крышку карбонизатора, барботеры на глубину 5 м от уровня раствора в каждом аппарате. Перемешивание пульпы в карбонизаторах происходило в основном за счет газа, подаваемого на нейтрализацию каустической щелочи в растворе и воздушных перемешивающих аэролифтов. Газы, прошедшие карбонизатор, выбрасывались в атмосферу, в них контролировалось содержание загрязняющих веществ. Проведенные замеры газовых выбросов на выходе из выхлопной трубы карбонизаторов №7 (с защитным отсекателем) и №8 (без защитного отсекателя) показали, что концентрация аэрозоли щелочи (в пересчете на NaOH) в воздушной смеси карбонизатора №7 с установленным защитным отсекателем не превышала установленного предприятию норматива - 0,5 мг/м³ и составляла 0,1-0,20,5 мг/м³. В карбонизаторе№8 без установленного защитного отсекателя концентрация аэрозоли щелочи (в пересчете на NaOH) на выходе из выхлопной трубы имела значение 6 мг/м³. Приведенные экспериментальные данные подтвердили эффективность предлагаемой конструкции карбонизатора по очистке газовых выбросов от аэрозолей щелочей.

Изобретение относится к оборудованию гидрохимических производств и может использоваться в производстве глинозема из нефелинов методом спекания. Карбонизатор содержит цилиндрический корпус (1) с коническим днищем (2) и крышкой (3), трубы (5) для подачи газа в карбонизатор, расположенные вертикально внутри корпуса, нижние части которых закреплены коаксиально в цилиндрических обечайках, жестко соединенных между собой и стенками корпуса, эрлифт (4) для перемешивания образующейся в процессе разложения растворов суспензии гидроксида алюминия, и вытяжную трубу (10) для удаления из него отработанного газа, перед которой установлен защитный отсекатель (12), расположенный выше уровня алюминатного раствора в аппарате и предотвращающий выброс в атмосферу аэрозолей щелочей. Технический результат изобретения - снижение выбросов аэрозолей щелочей в атмосферу. 2 ил.

Карбонизатор для получения гидроксида алюминия разложением алюминатных растворов газами, содержащими СО₂, включающий цилиндрический корпус с коническим днищем и крышкой, трубы для подачи газа в карбонизатор, расположенные вертикально внутри корпуса, нижние части которых закреплены коаксиально в цилиндрических обечайках, жестко соединенных между собой и стенками корпуса, эрлифт для перемешивания образующейся в процессе разложения растворов суспензии гидроксида алюминия и вытяжную трубу для удаления из него отработанного газа, отличающийся тем, что в верхней части корпуса карбонизатора перед вытяжной трубой установлен защитный отсекатель, расположенный выше уровня алюминатного раствора в аппарате и предотвращающий выброс в атмосферу аэрозолей щелочей.