Хлоратор для получения безводного расплавленного карналлита Советский патент 1980 года по МПК F27B19/00 C25C3/04 C01B9/02 

ввода хлора составляет менее 1/3 пло щади горизонтального сечения камеры рспЬрйрованйя на уровне перелива расплава, причем газораспределительные решетки не предусмотрены. В результа ге исключается .осаждение твердой оки магния на подине камеры хлорирования и обеспечивается такое же или лучшее использование хлора (при требуемой степени хлорирования окиси магния), каки в известных решеточных хлораторах з. Однако в известном хлораторе отн шение объемов камер хлори 5ования (р ное единице) резко отличается от оп тимального, что приводит к ухудшению технико-экономических показателей пр .цёсса хлорирования. НеоптйМальМость указанного отношения связана с тем, что первая и вторая камеры хлорирова ния работают при одинаковых расходах хлора, но их роль в процессе различ на.. Первая камера предназначена для хлорирования воды и предварительного хлорирования окиси магния при повышенном содержании МдО в расплаве, вторая камера - для дополнительного хлорирования окиси магния при более низком содержании МдО в расплаве. Содержание МдО в расплаве первой камеры хлорирования составляет 1,3 1,7%, крупность частиц основной массы окиси магния, составляет 5-10 мкм содержание в расплаве достигает 0,1%. При этбм скорость хлорирования окиси магния Относительно слабо зависит от общей поверхности твердых частиц окиси магния и углеродистого восстановителя, а определяется в основном, мгновенной суммарной поверхностью хлорирующей газовой фазы в расплаве. Однако при существующем объеме первой камеры в ней .возни кает интенсивная циркуляция расплава (образуются восходящий поток расплава над фурмой и нисходящий поток у межкамерной перегородки). При этом восходящий поток расплава способствует снижению времени пребывания газ в расплаве и уменьшению поверхности газовой фазы, в результате уменьшает ся скорость хлорирования окиси магния и увеличиваются потери хлора. Существенно снизить потоки циркулируйщёго расплава можно, уменьшив ширину камеры и увеличив число установленных в ней фурм таким образом чтобы большая часть горизонтального сечения, камеры, при подаче хлора оказалась перекрытой восходящим гаэожидкостным потоком, в этом случае при Ноизмённых расходе хлора и рабочей высоте камеры поверхность газовой фазы может быть увеличена на 30-50% и, соответственно, интенсифицировано хлорирование окисй Ш1Гния. Содержание МдО в расплаве второй камеры при ее эффективном использовании должно быть 0,7-0,8%, причем крупность частиц основной массы ()киси магния составляет 15-25 мкм, А ЬодержаЯие не превышает 0,05%. В этом случае скорость хлорирования окиси магния определяется в первую очередь общей поверхностью твердых частиц окиси магния и углерода и в значительно меньшей степени зависит от поверхности газа в расплаве. Однако при заданных величинах содержания и крупности окиси магния и углерода в расплаве второй камеры общая поверхность твердых частиц пропорциональна рабочему объему этой камеры, а этот объем в известном хлс раторе Недостаточен для того, чтобы обеспечить общую поверхность твердых частиц и скорость процесса, необходимые для хлорирования окиси магния до 0,7-0,8%МдО в расплаве. Поэтому содержание МдО в расплаве второй камеры хлорирования составляет 0,9-1,1%. Вследствие того, что объем второй камеры хлорирования равен объему в первой камеры хлорирования, известный хлоратор характеризуется повышенными потерями сырья и хлора, невысоким качеством продукта (безводного расплавленного карналлита), пониженной производительностью. Цель изобретения -оптимизация условий хлорирования, снижение потерь сырья и хлора, улучшение качества продукта и повышение производительНй сти хлоратора. Цель достигается тем, что в хлораторе для получения безводного расплавленного карналлита из предварительно обезвоженного твердого карналлита, включающем гидравлически последовательно соединенные плавильник и разделенные вертикальной перегородкой первую и вторую камеры хлорирования с фурмами для подачи хлора отдельно в каждую камеру, и отстойник-накопитель, отношение объема второй Камеры хлорирования к объему первой камеры хлорирования составляет 1,5-5,0. При этом целесообразно,, чтобы отношение числа фурм для подачи хлора в первую камеру хлорирования к числу фурм, для подачи хлора во вторую камеру хлорирования составляло 1,5-3,0. На фиг. 1 представлен хлоратор в плане, на фиг. 2 - то же, продольный разрез. Хлоратор имеет Плавильник 1, первую камеру .2 хлорирования, BTOpito камеру3 хлорирования и отстойник-накопитель 4 готового расплава, последовательно соединенные переточными каналами 5 б, 7, У подина камер 2, 3 через вертикальные стенки хлоратора введены фурмы 8 для подачи хлора (две фурмы - в камеру 2 и одна фур- ма - в камеру 3). Между камерами 2 и 3 установлена вертикальная перегоролka 9. Камера 3 в своей нижней части |выполнена сужающейся сверху вниз к фурме 8, что исключает коплёние ишама на подине. Для обогрева плавильника 1 и камер 2, 3 хлорирования в них введены сверху электроды 10, 11, которыми в расплав подводится переменный ток. Отношение объема камеры 3 к объему камеры 2 равно трем. Под объемом камеры подразумевается объем, занятый расплавом и содержащимся в расплаве газом, иными словами, рабочий объем камеры.. Отстойник-накопитель 4 снабжен сливным ус1;ройством-лрткой 12. На верхнем перекрытии 13 имеются патрубки 14 для удаления отходящих газов. Хлоратор работает следующим образом. В плавильник 1 непрерывно загружа ют обезвоженный карналлит/ подводя в расплав переменный ток электродами 10. Температуру:в плавильнике поддерживают в пределах 470-510 С. В камеры 2, 3 через фурмы 8 непрерывно подают хлор в количестве, на 10% превышающем теоретически необходимое для полного хлорирования окиси магния и воды, поступающей с расплавом из плавильника. Расход хлора поровну распределяют между камерами 2 и 3. Камеры 2, 3 обогревают переменным током, подводимым электродами 11 Расплав, содержащий, вес.%: MgCl 45, КС1 41, NaCl 11, MgO 2,2, На.0 0,5 по каналу 5 поступает в первую камеру 2 хлорирования, где содержание MgO в расгтлаве снижается до 1,4%, а содержание HgiO - до 0,08%. Из камеры 2 расплав по каналу 6 перетекает во вторую камеру 3 хлорирования, где со держание MgO в расплаве .снижается до 0,7%, а содержание НдО - до 0,03%. Сечение канала 6 выбирают таким, чтобы этот канал работал в режиме полного вытеснения, для чего скорост направленного потока расплава в нем должна быть не менее 10 см/с, а ближайшая фурма 8 в камере 2 удалена от входа в канал на расстояние не менее 1 м. Температуру расплава в камере 2 поддерживают в пределах 760-770 С, в камере 3 - в пределах 770-800 С. Из камеры 3 по каналу 7 расплав поступает в отстойник-накопитель 4, где расплав отстаивают до 0,2% MgO в готовом продукте. Готовый расплав периодически сливают в специальные ковши для -его транспортировки. Одновременно в отстойнике-накопите-, ле 4 образуется шлам, который периодически сливают через летки 12 в кристаллизаторы. Конструкция летки 12 обеспечивает р.аздельный слив с двух уровней, что исключает загрязне ние расплава шламом. Отходящие газы отводят через патрубки 14. Гдзосодержание расплава в камере составляет около 20%, в камере 3 около 5%, поэтому уровень расплаба в камере 2 на 0,5 м выше, чем в камере 3. Поскольку подина камеры 3 расположена ниже подины камеры 2 примерно на ту же величину, то глубина расплава в обеих камерах хлорирования практически одинакова, составляя 34м. . При тех же, что и в известном, величинах суммарного объема и глубины камер хлорирования и управляемых параметров (скорость загрузки твердого карналлита, т/ч; расход хлора, температура), предложенный хлоратор в описанном конкретном примереисполнения позволяет S первой камере увеличить общую поверхность хлорирующей газовой фазы на 25-30%, а во второй камере - общую поверхность твердых частиц окиси магния на 8-10% и углеродистого восстановителя на 30-40% по сравнению с известным, для которого объем первой камеры хлорирования равен объему второй камеры. В результате использование увеличивается на 5-7%, выход хлористого магния в готовый расплав возрастает на 1,01,5% и, соответственно, повышается производительность хлоратора; по хлористому магнию. Готовый расплав из отстойника-накопителя содержит 0,2-0,3% MgO (0,40,5% для известного), это позволяет повысить выход по току при электролизе на 2-3% и уменьшить шламорбразованйе в электролизерах. Предпочтительно иметь отношение объема второй камеры хлорирования к объему первой камеры хлорирования, заключенное в пределах 2-4. Уменьшение этого отношения ниже 1,5 приводит к существенному проявлению недостатка, характерного для известного (неоптимального распределения межфазных реакционных поверхностей по камерам хлорирования). При увеличений отношения выше5,О затрудняется размещение электродов в первой кагмере хлорирования, кроме того, разность уровней расплава в камерах становится более 1,5 м и выполнение камеры хлорирования в общем кожухе затрудняется. Поскольку первая камера хлорирования в важнейших случаях реализации имеет в плане узкую вытянутую форму и характеризуется ВЫСОКОЙ газодинамической напряженностью, особое внимание должно быть уделено равномерности пОдачи газового потока йо горизонтальному сечению первой камеры. Поэтому рекомендуемое отношение числа фурм для подачи хлора в первую камеру хлорирования к числу фурм для подачи хлора во вторую камеру составля/ет 1,5-3,0 (например, три фурмы для первой и две для второй камеры, дветри фурмы для первой и одна для в торой). Выход за указанные пределы приводит либо к неравномерному распре делению газового потока по горизонтальному сечению первой камеры, либ к нецелесообразному чрезмерному уве . личению числа фурм. Распределение газа в первой камере будет еще боле равномерньпм, если установить в ней .горизонтальную решетку иэ шамота, срок службы которой будет в данном случае год и более, благодаря небольшой ширине камеры. В предложенном -хлораторе по срав нению с известным, имеющим ту же стоимость, удельный расход обезвоженного карналлита (на 1 т хлористо го магния в готовом.расплаве) ниже на 20 кг/т MgCl;j; удельный расход хлора ниже на 2 кг/т MgCl,, удельны .потери свободного хлора с отходящргм газами меньше на 7 кг/т MgClg; гото вый расплав имеет более высокое качество по содержанию окиси магния. Производительность хлоратора выше н 1%. Формула изобретения 1. Хлоратор для получения безводного расплавленного карналлита, включающий гидравлически последовательно соединенные по ходу расплава плавильник, разделенные вертикальной перегородкой первую и вторую камеры хлорирования с фурмами для подачи -хлора отдельно в каждую камеру и отстойник-накопитель, отличающийся тем, что, с целью оптимизации условий хлорирования, снижения потерь сырья и хлора, улучшения качества продукта и повышения производительности хлоратора, отношение объема второй камеры хлорирования к объему первой камеры хлорирования составляет 1,5-5,0, 2. Хлоратор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что отношение- числа фурм для подачи хлора в первую камеру хлорирования к числу фурм для подачи хлора во вторую камеру хлорирования составляет 1,5-3,0. Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе 1.Локшин Р. г. и др. Механизация и автоматизация производства магния электролитическим способом. М., Цветметинформации, 1968, с. 63-64. 2.Авторское свидетельство СССР 190027, кл. С 25 С 3/04, 1964. 3.Авторское свидетельство СССР 535768, кл. С 01 в 9/02, 1971. А-А П П