ГРЕЮЩИЙ АВТОКЛАВ Советский патент 1997 года по МПК B01F1/00 

Изобретение относится к технике тепло- и массообмена и может быть использовано в химической промышленности, например в глиноземном производстве для автоклавного выщелачивания 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 разгрузочная 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^oC.

Данный недостаток устраняется при подаче греющего пара в верхнюю часть автоклава [2] В этом случае нет противодействия давлению столба пульпы. Давление в автоклаве возрастает, а значит возрастает и температура пульпы. При этом, естественно, несколько увеличивается расход греющего пара, но это с лихвой компенсируется сокращением длительности процесса выщелачивания и увеличением извлечения глинозема.

Однако при этом способе подачи газа в случае его конденсации в верхней части автоклава может образоваться паровая "подушка", оказывающая давление на пульпу. Это приводит к преждевременному выдавливанию пульпы из автоклава через разгрузочную трубу и не дает возможности нагреть ее до нужной температуры.

Известен автоклав [3] состоящий, как и вышеуказанные, из цилиндрического вертикального корпуса с патрубками подвода и отвода пульпы, имеющий дополнительные элементы, установленные внутри корпуса: циркуляционную трубу с двумя герметичными электроприводами и теплообменную камеру. Аппарат применяется для работы с вязкими средами.

Недостатком автоклава является сложность конструкции из-за наличия электроприводов и теплообменной камеры, а также невозможность нагрева среды до максимальной температуры ввиду того, что теплообмен осуществляется через поверхность, а не контактно. Это снижает эффективность работы аппарата.

Целью изобретения является повышение эффективности работы автоклава.

Указанная цель достигается за счет создания парлифтной циркуляции среды (пульпы) в аппарате при ее контактном, а не "глухом" нагреве паром. Для этого патрубок подвода в автоклав пульпы установлен внутри циркуляционной трубы снизу, а патрубок подвода пара сверху и снабжен охватывающим его отбойником, в полость которого входит конец этого патрубка (отбойник нужен, чтобы организовать движение пара вверх). Кроме того, автоклав снабжен коллектором, имеющим патрубки отвода пульпы, соединяющие полость корпуса с патрубком отвода пульпы, установленные на уровне верхнего края циркуляционной трубы. В этом случае полное опорожнение автоклава невозможно при наличии паровой "подушки" в его верхней части.

На фиг. 1 изображен разрез общего вида предлагаемого автоклава; на фиг. 2 вид сверху.

Внутри корпуса 1 аппарата соосно установлена циркуляционная труба 2 с введенными в нее сверху патрубком 3 подвода греющего пара и снизу патрубком 4 подвода пульпы, при этом патрубок 3 снабжен отбойником 5 пара. Кроме того, автоклав содержит патрубок 6 отвода пульпы, соединенный с полостью корпуса 1 через коллектор 7, и патрубки 8, концы которых установлены приблизительно на уровне верхнего края трубы 2 или чуть ниже.

Автоклав работает следующим образом. Сначала его заполняют пульпой через патрубок 4, после чего через патрубок 3 подают греющий пар. В верхней части трубы 2 образуется паропульповая смесь с удельной массой, меньшей удельной массы пульпы, находящейся снаружи трубы 2. За счет разности удельных масс начинается циркуляция пульпы в корпусе 1. В трубе 2 пульпа поднимается, а снаружи опускается. При этом необходимо, чтобы движение греющего пара в трубе 2 было снизу вверх, что достигается установкой отбойника 5 на конце патрубка 3, который поворачивает поток пара на 180^oC. Но для этого необходимо, чтобы патрубок 3 частично входил в полость отбойника 5. Циркуляции пульпы способствует также то, что патрубок 4 частично вставлен внутрь трубы 2.

Отвод нагретой пульпы из автоклава осуществляется через патрубок 6, который соединен с полостью корпуса 1, через коллектор 7 и патрубки 8, концы которых должны быть установлены чуть ниже (или на одном уровне) верхнего края трубы 2. Тогда столб пульпы снаружи трубы 2 будет максимальным. Но выше верхнего края трубы 2 концы патрубков 8 поднимать нельзя, так как часть пульпы в этом случае может стекать обратно в трубу 2 и ухудшать циркуляцию пульпы. Расположение нескольких патрубков 8 по окружности снаружи трубы 2 дает возможность равномерно отбирать пульпу, а значит твердую фазу, по всему сечению нисходящего потока.

Таким образом, создание циркуляции пульпы в греющем автоклаве устраняет возможность скопления твердой фазы в нижней части корпуса. Это позволяет отбирать пульпу сверху, а значит и подавать греющий пар в верхнюю часть автоклава, без боязни его преждевременного опорожнения, что дает возможность увеличить температуру нагрева пульпы на 4-6^oC при высоте автоклава 13 15 м.

Изобретение относится к технике тепло- и массопереноса и может быть использовано при автоклавном выщелачивании боксита в глиноземном производстве. Цель изобретения - повышение эффективности работы. Аппарат состоит из цилиндрического вертикального корпуса, имеющего патрубки подвода, отвода пульпы и отвода пара и установленную внутри него циркуляционную трубу. При этом патрубок подвода пульпы установлен внутрь циркуляционной трубы снизу, а патрубок подвода пара установлен в ту же трубу сверху и снабжен отбойником пара, в полость которого данный патрубок входит. Кроме того, патрубок отвода пульпы соединен с полостью корпуса через коллектор и отдельные патрубки, расположенные по окружности корпуса, концы которых установлены на уровне верхнего края циркуляционной трубы. После подачи в устройство пульпы и греющего пара начинается циркуляция пульпы за счет разности удельных масс. В трубе пульпа поднимается, а снаружи ее опускается. 2 ил.

Греющий автоклав, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода пульпы, патрубком подвода пара и циркуляционную трубу, установленную соосно корпусу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, он снабжен коллектором, связанными с ним дополнительными патрубками отвода пульпы, соединяющими полость корпуса с патрубком отвода пульпы и установленными на уровне верхнего края циркуляционной трубы, при этом патрубок подвода пара снабжен охватывающим его отбойником и установлен в верхней части циркуляционной трубы, а патрубок подвода пульпы установлен в ее нижней части.