Способ и установка для термической обработки измельченных твердых частиц, в частности, для получения оксида металла из гидроксида металла

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ термической обработки измельченных твердых частиц, в котором твердые частицы, по меньшей мере, частично обезвоживают и подогревают перед вводом твердых частиц в циркулирующий псевдоожиженный слой реактора (19) с псевдоожиженным слоем, в котором твердые частицы нагревают до температуры в интервале приблизительно от 650 до приблизительно 1250°С за счет сжигания топлива, и образуются новые твердые частицы, при этом первичный воздух для ожижения псевдоожиженного слоя, обогащенный кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 22 до 99,9%, и/или вторичный воздух, который обогащен кислородом до содержания кислорода в интервале от приблизительно 30 до приблизительно 99,9%, подают в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, причем первичный и/или вторичный воздух вводят в реактор (19) с псевдоожиженным слоем со скоростью в интервале от приблизительно 5 до приблизительно 300 м/с, в частности со скоростью менее 200 м/с, а газообразное топливо предварительно нагревают для ввода в реактор (19) с псевдоожиженным слоем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичный и/или вторичный воздух вводят в реактор (19) с псевдоожиженным слоем со скоростью в интервале приблизительно от 10 до приблизительно 100 м/с.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что измельченные твердые частицы представляют собой гидроксид металла, который превращают в оксид металла.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что первичный воздух, подводимый в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, обогащен кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 22 до приблизительно 49% и/или вторичный воздух обогащен кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 90 до приблизительно 99,5%.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что обогащенные кислородом первичный и/или вторичный воздух, подводимые в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, косвенно и/или непосредственно подогревают теплотой, выделившейся в технологическом процессе, до температуры в интервале приблизительно от 100 до приблизительно 800°С, в частности в интервале приблизительно от 150 до приблизительно 750°С.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что газообразное топливо, подводимое в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, косвенно и/или непосредственно предварительно нагревают с помощью теплоты, выделяющейся в технологическом процессе, до температуры в интервале приблизительно от 100 до приблизительно 300°С, в частности в интервале приблизительно от 150 до приблизительно 250°С.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что оксид металла, выгружаемый из реактора (19) с псевдоожиженным слоем, охлаждают по меньшей мере в одной первой ступени (34) охлаждения за счет непосредственного контакта с воздухом и/или кислородом или их смесью и по меньшей мере в одной следующей ступени (23, 38, 45) охлаждения, которая представляет собой охладитель с псевдоожиженным слоем, расположенный после первой ступени (34) охлаждения.

8. Способ по пп.5-7, отличающийся тем, что газы, подводимые в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, предварительно нагревают по меньшей мере в одной из первых и/или вторых ступеней (23, 34, 38, 45) охлаждения.

9. Способ по любому из пп.7 или 8, отличающийся тем, что одна из первых ступеней охлаждения включает подающий трубопровод (34), который пневматически транспортирует оксид металла в направлении вверх, и разделительный циклон (12).

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что топливо имеет теплотворную способность менее 7500 кДж/кг, в частности в интервале приблизительно от 4000 до приблизительно 5500 кДж/кг, при этом в реактор (19) с псевдоожиженным слоем подают дополнительный воздух, к которому подмешивают приблизительно от 1,5 до приблизительно 3,5 Нм3/ч кислорода (95 %), на 1 т в день произведенного оксида алюминия.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что в реактор (19) с псевдоожиженным слоем подают приблизительно от 23 до приблизительно 25 Нм3/ч дополнительного воздуха, к которому подмешивают приблизительно от 2 до приблизительно 4 Нм3/ч кислорода (95%), на 1 т в день произведенного оксида алюминия.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроксид металла в реакторе (19) с псевдоожиженным слоем нагревают до температуры в интервале приблизительно от 850 до 1050°С за счет сжигания топлива, при этом образуется оксид металла.

13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что снижение разрушения зерен превышает наименьшее уменьшение скорости газа в одном из аппаратов установки.

14. Установка для термической обработки измельченных твердых частиц, в частности, для осуществления способа по любому из предшествующих пп.1-13, содержащая по меньшей мере одну ступень (2) предварительного нагрева для предварительного нагрева твердых частиц, по меньшей мере один реактор (19) с псевдоожиженным слоем, средства для подачи газообразного топлива в реактор (19) с циркулирующим псевдоожиженным слоем и по меньшей мере одну ступень (23, 34, 38, 45, 47) охлаждения, отличающаяся тем, что ступень охлаждения состоит по меньшей мере из трех охладителей, при этом по меньшей мере один из этих охладителей (23, 34, 38, 45, 47) размещен и соединен со средствами подачи газообразного топлива так, что предварительно нагревает газообразное топливо при пропускании через по меньшей мере один охладитель (23, 34, 38, 45, 47) перед его поступлением в реактор с псевдоожиженным слоем, причем установка снабжена средствами предварительного нагрева первичного воздуха для ожижения твердых частиц в псевдоожиженном слое и средствами для подачи вторичного воздуха.

15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что до реактора (19) с псевдоожиженным слоем размещен пневматический транспортер (8) для подачи твердых частиц в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, при этом пневматический транспортер (8) соединен через циклон (10) с подающим трубопроводом (34) для горячих твердых частиц, отводимых из реактора (19) с псевдоожиженным слоем, посредством трубопровода (11).

16. Установка по любому из пп.14 и 15, отличающаяся тем, что два охладителя представляют собой охладители (23, 38) с псевдоожиженным слоем.

17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что каждый из указанных охладителей (23, 38) с псевдоожиженным слоем включает несколько камер.

18. Установка по любому из пп.14-17, отличающаяся тем, что охладитель (47) для нагревания газообразного топлива представляет собой охлаждающий циклон.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА МЕТАЛЛА ИЗ ГИДРОКСИДА МЕТАЛЛА Настоящее изобретение относится к способу производства, например, безводного оксида металла из гидроксида металла, в котором гидроксид металла, по меньшей мере, частично обезвоживают и подогревают перед вводом в реактор с псевдоожиженным слоем, в котором гидроксид металла нагревают до температуры в интервале приблизительно от 650 до приблизительно 1250 С за счет сжигания топлива, и в результате образуется оксид металла, при этом в реактор с псевдоожиженным слоем подают первичный воздух и/или вторичный воздух, который обогащен кислородом. Для обеспечения весьма низких выбросов пыли и незначительного разрушения зерен кислород или обогащенный кислородом газ вводят в реактор с псевдоожиженным слоем с низкой скоростью. 016147 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу и установке для термической обработки измельченных твердых частиц, например, для производства обожженного гипса или дегидратации других солей, сжигания отходов, загрязненных органическими веществами (например, шламов сточных вод), обжига огнеупорной руды (например, золотосодержащей руды), обжига СаСО 3 и других карбонатов, разложенияCaSO4, других сульфатов или других солей, например, нитратов, но, в особенности, для производства предпочтительно безводного оксида металла из гидроксида металла. При этом гидроксид металла, по меньшей мере, частично подвергают дегидратации и подогреву перед вводом гидроксида металла в реактор с псевдоожиженным слоем, в котором указанный гидроксид металла нагревают до температуры в интервале приблизительно от 650 до приблизительно 1250 С за счет сжигания топлива, и образуется оксид металла, причем в реактор псевдоожиженного слоя подводят первичный воздух, обогащенный кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 22 до приблизительно 99,9% (в контексте настоящей заявки указанное содержание кислорода всегда приводится в объемных процентах) и/или вторичный воздух, который обогащен кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 30 до приблизительно до 99,9%. Предшествующий уровень техники Производство оксида металла из гидроксида металла в циркулирующем псевдоожиженном слое известно, например, из патентного документа DE 19805897 С 1. В патентном документе DE 19722382 A1 предлагается обогащать кислородом газ, подводимый в реактор с псевдоожиженным слоем со стационарным псевдоожиженным слоем. Кислород должен быть введен в реактор над распределительной плитой со сверхзвуковой скоростью через сопла Лаваля. В случае стационарного псевдоожиженного слоя это необходимо, поскольку при низких скоростях газа сопла для подачи кислорода будут покрываться окалиной из-за высокой температуры в псведоожиженном слое и интенсивного теплообмена между псевдоожиженным слоем и соплами, и, следовательно, срок эксплуатации сопел будет лишь коротким. С другой стороны, очень высокая скорость богатого кислородом газа в псевдоожиженном слое приводит к действию на зернистые твердые частицы значительного напряжения, наподобие напряжению, действующему в струйной мельнице, в результате чего твердые частицы могут разрушаться от значительной до весьма значительной степени в зависимости от их предела прочности. В большинстве случаев такое разрушение зерен является нежелательным. В соответствии со способом, известным из документа DE 19805897 С 1, объем обработки твердых частиц может быть увеличен в том случае, если соответствующим образом за счет сжигания топлива обеспечивается подвод большего количества теплоты. До тех пор, пока используют только не обогащенный кислородом воздух, в известной установке могут быть увеличены скорости газа, что может привести к повышенному выбросу пыли и, кроме того, к повышенному разрушению зерен мелкозернистых твердых частиц. Подобным образом, увеличенные скорости газа могут быть реализованы, если известная установка переведена с высококалорийного топлива на топливо с низкой теплотворной способностью с тем же объемом обработки твердых частиц, при условии подачи воздуха для сжигания топлива. Увеличение выброса пыли с повышением скоростей газа, а также большее разрушение зерен и, как результат, ухудшение качества продукта считаются неудовлетворительными факторами. Раскрытие сущности изобретения В связи с этим задача настоящего изобретения заключается в обеспечении указанного выше способа с использованием циркулирующего псевдоожиженного слоя, позволяющего улучшить характеристики известных установок или усовершенствовать существующие установки для использования в них топлив с низкой теплотворной способностью без увеличения при этом выброса пыли и снижения качества продукции. В соответствии с изобретением эта задача решается, главным образом, тем, что в реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем подают вторичный воздух, обогащенный кислородом, со скоростью в интервале от 5 до 300 м/с, в частности со скоростью менее 250 м/с, предпочтительно менее 200 м/с,особо предпочтительно - менее 150 м/с. Такая подача кислорода или газа, обогащенного кислородом, с весьма низким расходом обеспечивает особенно мягкий режим для производства продукта, например оксида металла, за счет снижения скоростей газа в аппаратах установки, что позволяет значительно снизить разрушение зерен. В результате существенно улучшается качество продукта. В то же время за счет обогащения вторичного воздуха кислородом снижается скорость газа в фильтре для улавливания пыли, используемом согласно способу, благодаря чему также могут быть уменьшены выбросы пыли. Следует отметить, что подача обогащенного кислородом вторичного воздуха в реактор с псевдоожиженным слоем приводит, кроме того, к явно выраженному улучшению качества обработки материала при проведении процесса обжига. Это обеспечивает или повышенную выработку оксида металла из гидроксида металла при одинаковых базовых условиях, или возможность использования топлив с низкой теплотворной способностью без снижения производительности установки, или позволяет достигнуть оба указанных результата. В частности, при использовании топлив с низкой теплотворной способностью, имеющих высокое содержание инертных компонент, в установке для производства оксида металла могут быть получены большие объемные расходы без обогащения вторичного воз-1 016147 духа кислородом, что может привести к более высоким скоростям газа. В то же время уменьшается потребность в воздухе горения, например, в случае газообразного топлива, полученного при проведении воздушной газификации битуминозного угля, при этом охлаждение произведенного оксида металла становится менее эффективным, и температура твердых частиц повышается. Как результат, требование к удельной теплоте сгорания также возрастает. В соответствии с изобретением эти недостатки компенсируются тем, что газ, подводимый с низкой скоростью в реактор с псевдоожиженным слоем в качестве первичного воздуха и/или вторичного воздуха, обогащают кислородом, поскольку таким путем могут быть уменьшены не только оптимальный объемный расход, но также и скорости газа. Если, например, отверстия для подачи вторичного воздуха футерованы огнеупорными кирпичами,огнеупорным бетоном или подобным материалом, то в этом случае образование окалины не будет происходить даже при повышенной концентрации кислорода и низких скоростях газа. В известных способах при использовании сопел распределительной плиты огнеупорная футеровка не представляется возможной. В соответствии с конкретным предпочтительным воплощением изобретения в циркулирующий псевдоожиженный слой реактора с псевдоожиженным слоем подают газ, обогащенный кислородом, со скоростью газа менее 100 м/с, в частности в интервале от 10 до 100 м/с. Для производства оксида металла, например, для производства оксида алюминия, как оказалось,предпочтительно, чтобы обжиг в реакторе с псевдоожиженным слоем осуществляли при температуре в интервале от 850 до 1050 С. В соответствии с изобретением снижение разрушения зерен, которое может, например, составлять более 15%, превышает наименьшее снижение скорости газа в одном из аппаратов установки. В различных аппаратах установки уменьшение скорости газа может изменяться и находится, например, в интервале приблизительно от 15 до приблизительно 30%. Особенно резко выраженное снижение разрушения зерен и выбросов пыли может быть достигнуто в том случае, если первичный воздух, подводимый в реактор с псевдоожиженным слоем с низким расходом, обогащен кислородом до содержания кислорода в пределах от 22 до 49% и/или если вторичный воздух обогащают кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 90 до приблизительно 99,55%. Предпочтительно газы, подводимые в реактор с псевдоожиженным слоем, косвенно и/или непосредственно подогревают с использованием теплоты, выделяющейся в технологическом процессе, до температуры в интервале от 100 до 800 С, в частности, приблизительно от 150 до приблизительно 750 С. За счет предварительно нагревания первичного газа, вторичного газа и/или, например, газообразного топлива, подаваемого в реактор с псевдоожиженным слоем, происходит одновременный подвод в реактор теплоты, выделившейся в технологическом процессе, и общая потребность в энергии для технологического процесса уменьшается. В качестве альтернативы подогрев газов, подводимых в реактор с псевдоожиженным слоем, возможен также за счет теплоты, подводимой извне. Температура продукта, т.е. оксида металла, произведенного в соответствии со способом согласно изобретению, обычно не должна превышать приблизительно 80 С. Для этого оксид металла, выгружаемый из реактора с псевдоожиженным слоем, может быть охлажден косвенным путем по меньшей мере в одной первой ступени охлаждения за счет непосредственного контакта с воздухом и/или кислородом или смесью из двух указанных газов и по меньшей мере в одной из других ступеней, размещенной ниже по ходу движения потока от указанной по меньшей мере одной ступени непосредственного охлаждения,которая представляет собой охладитель с псевдоожиженным слоем. В особенности предпочтительно,если вторичный воздух, подводимый в реактор с псевдоожиженным слоем, подогревают по меньшей мере в одной из ступеней охлаждения, в первой и/или второй. Таким образом, кислород для обогащения вторичного воздуха уже может быть добавлен перед ступенями охлаждения оксида металла, так, что кислород также способствует охлаждению оксида металла и в то же самое время предварительно нагревается перед его подачей в реактор с псевдоожиженным слоем. В соответствии с предпочтительным воплощением изобретения по меньшей мере одна из ступеней непосредственного охлаждения содержит подающую трубу, которая пневматически транспортирует оксид металла в направлении вверх, и разделительный циклон. Следовательно, твердые частицы одновременно охлаждаются и транспортируются на более высокий уровень, который при возможности обеспечивает дальнейшее транспортирование под действием гравитации. При использовании топлива со сравнительно низкой теплотворной способностью менее 7500 кДж/кг, для производства оксида алюминия из гидроксида алюминия в соответствии со способом согласно изобретению в реактор с псевдоожиженным слоем может быть подмешано приблизительно от 1,5 до 3 Нм 3/ч, предпочтительно приблизительно от 2 до 3 Нм 3/ч и, в особенности, предпочтительно приблизительно от 2,3 до приблизительно 2,5 Нм 3/ч кислорода (95%) вместе с вторичным воздухом, в расчете на 1 т в день произведенного оксида алюминия. С помощью способа согласно изобретению установка, работающая, например, с использованием нефтяного топлива (мазута), может быть в результате переведена на газообразное топливо с низкой теплотворной способностью, составляющей, например, приблизительно от 4000 до 5500 кДж/кг, без снижения производительности или ухудшения качества продукта.-2 016147 В соответствии с другим воплощением в реактор с псевдоожиженным слоем на 1 т в день произведенного оксида алюминия подают приблизительно от 23 до приблизительно 25 Нм 3/ч дополнительного воздуха, к которому подмешивают приблизительно от 2 до приблизительно 4 Нм 3/ч, предпочтительно от приблизительно 2,5 до 3,5, и в особенности предпочтительно от 2,9 до 3,1 Нм 3/ч кислорода (95%). За счет этого значительно уменьшается количество дополнительного воздуха, подводимого в реактор с псевдоожиженым слоем, по сравнению с известными способами, так, что уменьшается оптимальный расход и,следовательно, в одинаковой степени также и скорость. Это приводит к неожиданно высокому снижению разрушения зерен и, таким образом, к улучшению качества продукта. Задача настоящего изобретения, кроме того, решается с помощью установки для термической обработки твердых частиц материала, которая включает по меньшей мере одну ступень предварительного нагревания, по меньшей мере один реактор с псевдоожиженным слоем, средство для подачи газообразного топлива в реактор с псевдоожиженным слоем и по меньшей мере одну ступень охлаждения, которая состоит из по меньшей мере трех (отдельных) охладителей, по меньшей мере один из которых размещен и соединен со средствами для подачи газообразного топлива таким образом, что газообразное топливо перед его входом в реактор с псевдожиженным слоем проходит через по меньшей мере один охладитель для предварительного нагревания газообразного топлива. Предпочтительно два из (отдельных) охладителей представляют собой охладители с псевдоожиженным слоем. Каждый из этих охладителей может включать ряд камер. В соответствии с предпочтительным воплощением дополнительный (отдельный) охладитель, обеспечивающий нагревание газообразного топлива, может представлять собой охлаждающий циклон. В соответствии с изобретением выше по потоку от реактора с псевдоожиженным слоем может быть размещен пневматический транспортер для подачи твердых частиц в реактор с псевдоожиженным слоем,причем пневматический транспортер предпочтительно посредством трубопровода соединен с подающим трубопроводом для горячих твердых частиц, отводимых из реактора с псевдоожиженным слоем. При этом, например, циклон, размещенный выше по потоку от реактора, соединен с циклоном, размещенным ниже по потоку от реактора, таким образом, что газ из циклона, размещенного выше по потоку от реактора, может перемешиваться с твердыми частицами, отводимыми из циклона, находящегося ниже по потоку от реактора. Изобретение ниже будет раскрыто более подробно с помощью воплощений и со ссылками на чертежи. Фиг. 1 - принципиальная схема производственного процесса в соответствии с первым воплощением изобретения; фиг. 2 - принципиальная схема производственного процесса в соответствии со вторым воплощением изобретения; фиг. 3 - принципиальная схема производственного процесса в соответствии с третьим воплощением изобретения. В способе, иллюстрируемом на фиг. 1-3, гидроксид металла, подлежащий дегидрированию (обезвоживанию), подают с помощью шнека 1 винтового транспортера или тому подобного средства и вводят в ступень предварительного нагрева, которая может быть образована подогревателем 2, функционирующим с уносом (выносом) частиц слоя. В указанный подогреватель 2 с уносом частиц слоя по трубопроводу 3 подают горячую смесь газов с температурами в интервале от приблизительно 200 до приблизительно 500 С. Смесь газа и твердых частиц через трубопровод 4 направляют в фильтр 5, который может представлять собой, например, рукавный фильтр, циклон или электростатический фильтр. Отработанный газ из фильтра 5 отводится по трубопроводу 6. В качестве альтернативы ниже по потоку от фильтра 5 может быть размещено средство для дополнительной обработки отработанного газа (скруббер для очистки отработанного газа, средство для конденсации воды и т.п.). Гидроксид металла, высушенный таким путем, по трубопроводу 7 направляют в нижнюю часть пневматического транспортера 8, через который твердые частицы направляют в разделительный циклон 10 за счет подачи воздуха из трубопровода 9. Отработанный газ из разделительного циклона 10 через трубопровод 11 проходит в следующий циклон 12. Твердые частицы, полученные в разделительном циклоне 10, отводят по трубопроводу 13 в следующий подогреватель 14 с уносом частиц слоя, в котором, по меньшей мере, частично дегидратированные твердые частицы вступают в непосредственный контакт с горячим отработанным газом, поступающим из трубопровода 15, после чего они по трубопроводу 16 направляются в разделительный циклон 17,из которого отработанный газ поступает в первый подогреватель 2 с уносом частиц слоя по трубопроводу 3. Твердые частицы, отделенные в дополнительном разделительном циклоне 17, по трубопроводу 18 направляют в реактор 19 с псевдоожиженным слоем, в котором процесс происходит при температурах в интервале от 850 до 1050 С. Реактор 19 с псевдоожиженным слоем в нижней части содержит относительно плотный псевдоожиженный слой 20 из частиц оксида металла. Ожижение в этом псевдоожиженном слое осуществляют с помощью первичного воздуха, поступающего из трубопровода 21 и подводимого посредством распределителя 22 в нижнюю часть псевдоожиженного слоя 20. При этом первичный воздух подогревают в воз-3 016147 душном подогревателе 23, описанном более подробно ниже. Кроме того, в псевдоожиженный слой 20 вводят извне газообразное и/или жидкое топливо через одну или большее количество фурм 24, при этом топливо нагревают и воспламеняют с помощью горячих частиц оксида металла, находящихся в псевдоожиженном слое 20. Полное сжигание производят в реакторе 19 с помощью подогретого вторичного воздуха, подводимого по трубопроводу 25. Желательная температура обжига достигается за счет указанного сжигания. Реактор с псевдоожиженным слоем 19 может также представлять собой реактор с кольцевым псевдоожиженным слоем, описанный в патентном документе DE 10260739. В этом случае подача вторичного воздуха может производиться по центральной трубе, размещенной в реакторе с кольцевым псевдоожиженным слоем. Однако, кроме того, можно разделять подачу вторичного воздуха и вводить вторичный воздух через трубопровод, расположенный выше распределительной плиты, и через центральную трубу. Горячий отработанный газ из реактора 19 с псевдоожиженным слоем, содержащий оксид металла,отводят через канал 26 в рециркуляционный циклон 27. Из рециркуляционного циклона 27 отработанный газ подают во второй подогреватель 14 с уносом частиц слоя по трубопроводу 15. Часть горячих твердых частиц, отделенных в рециркуляционном циклоне 27, по трубопроводу 28 возвращают в реактор 19 с псевдоожиженным слоем, в то время как остальную часть горячих твердых частиц направляют в первую ступень охлаждения. Указанная первая ступень охлаждения сконфигурирована таким образом, что дополнительный воздух, транспортируемый по трубопроводу 30, предварительно нагретый ожижающий воздух - по другому трубопроводу 31 и технический кислород, подводимый через третий трубопровод 32, смешиваются друг с другом и направляются в трубопровод 34 пневматической подачи через следующий трубопровод 33. Горячие твердые частицы из трубопровода 29 вводят в подающий трубопровод 34 так, что горячие твердые частицы смешиваются со смесью воздуха и кислорода, поступающей из трубопровода 33, в результате чего твердые частицы охлаждаются, в то время как смесь воздуха и кислорода нагревается. К полученной смеси газов и твердых частиц посредством трубопровода 11 подмешивают отработанный газ, отводимый из разделительного циклона 10, и затем по трубопроводу 35 вводят в охлаждающий циклон 12. В указанном охлаждающем циклоне газ и твердые частицы отделяют друг от друга, при этом поток газа в виде предварительно нагретого, обогащенного кислородом вторичного воздуха по трубопроводу 25 подают в реактор 19 с псевдоожиженным слоем. Через трубопровод 36 твердые частицы направляют в охладитель 23 с псевдоожиженным слоем, который в то же время представляет собой воздушный подогреватель первичного воздуха. Твердые частицы далее охлаждают в охладителе 23 с псевдоожиженным слоем, в то время как первичный воздух нагревают в пучках труб. Нагретый таким путем первичный воздух отводят затем по трубопроводу 21 в реактор 19 с псевдоожиженным слоем. В охладитель 23 с псевдоожиженным слоем подают ожижающий воздух по трубопроводу 37, который соединен со вторым охладителем 38 с псевдоожиженным слоем. В указанном втором охладителе 38 с псевдоожиженным слоем твердые частицы охлаждаются до желательной конечной температуры с помощью одного или большего количества жидких хладагентов 39. Ожижающий воздух, вводимый в два упомянутых охладителя с псевдоожиженным слоем по трубопроводам 37, подводят с помощью воздуходувки 41 по трубопроводу 40. Первичный воздух, который нагревают в трубных пучках первого охладителя с псевдоожиженным слоем, подают с помощью другой воздуходувки 42. В качестве альтернативы или дополнительно к подаче кислорода через подающий трубопровод 34, к первичному воздуху, нагнетаемому с помощью воздуходувки 42, или к ожижающему воздуху для двух охладителей 23 и 38 с псевдоожиженным слоем, подводимому по трубопроводу 43, может быть также подмешан технический кислород. В воплощении, показанном на фиг. 2, в качестве топлива используют газообразное топливо. Как отмечено выше, это газообразное топливо подают в реактор 19 с псевдоожиженным слоем через фурмы 24. Газообразное топливо, перед его подачей в реактор 19 с псевдоожиженным слоем, может быть предварительно нагрето. С этой целью газообразное топливо подают по трубопроводу 44 в трубный пучок дополнительного охладителя 45 с псевдоожиженным слоем, в котором охлаждаются твердые частицы,отводимые из охлаждающего циклона 12. Охладитель 45 с псевдоожиженным слоем размещен выше по ходу движения потока от охладителя 23 с псевдоожиженным слоем, так, что твердые частицы из охлаждающего циклона 12 сначала проходят охладитель 45 с псевдоожиженным слоем, затем охладитель 23 с псевдоожиженным слоем и, наконец, охладитель 38 с псевдоожиженным слоем. Указанные охладители с псевдоожиженным слоем могут иметь различное количество камер. На фиг. 3 иллюстрируется ещ одно воплощение изобретения. Здесь в качестве топлива в реакторе 19 с псевдоожиженным слоем подобным образом используют газообразное топливо. Для этого газообразное топливо вводят по трубопроводу 46 в следующий охлаждающий циклон 47, из которого выходящие отработанные газы вводят в реактор 19 с псевдоожиженным слоем через фурмы 24. Твердые частицы, отделенные в первом циклоне 12 с псевдоожиженным слоем, направляют в трубопровод 48, который,например, служит в качестве подводящего пневматического транспортного трубопровода и с которым сообщается также трубопровод 46 подачи газообразного топлива. Смесь газа и твердых частиц, поступающую во второй охлаждающий циклон 47, разделяют в указанном охлаждающем циклоне 47, при этом твердые частицы по трубопроводу 36' направляют в первый охладитель 23 с псевдоожиженным слоем.-4 016147 Пример 1. Усовершенствование установки для использования в ней газа с низкой теплотворной способностью. Действующая установка для производства 3300 тонн оксида алюминия в день работает с использованием нефтяного топлива (мазута), имеющего теплотворную способность 39876 кДж/кг. Эта установка должна быть переведена на использование газообразного топлива с теплотворной способностью, равной лишь 4642 кДж/кг. При этом производство оксида алюминия должно достигать 3300 т/день. Приблизительно 8000 Нм 3/ч кислорода (95%) подмешивают к дополнительному воздуху, а газообразное топливо предварительно нагревают. Подогрев газообразного топлива осуществляют или в охладителе 45 с псевдоожиженным слоем, показанном на фиг. 2, до 180 С или, если позволяют свойства газа,непосредственно до температуры 450 С с помощью охлаждающего циклона 47 в соответствии с воплощением, иллюстрируемым на фиг. 3. Кислород вводят в реактор 19 с псевдоожиженным слоем посредством фурм 24 вместе с газообразным топливом со скоростью в интервале от 20 до 50 м/с. Оксид алюминия отводят из охладителя 38 с псевдоожиженным слоем при температуре продукта не более 80 С. Благодаря описанной выше подаче кислорода в реактор 19 с псевдоожиженным слоем производство оксида алюминия на уровне 3300 т/день можно также поддерживать при использовании топлива с низкой теплотворной способностью. В то же время улучшение качества продукта достигается за счет уменьшения разрушения зерен. Оптимальные объемные расходы в установке меньше или максимум равны оптимальным объемным расходам в случае использования нефтяного топлива. Пример 2. Улучшение качества продукта с точки зрения разрушения зерен. В установке, соответствующей воплощению, иллюстрируемому на фиг. 1, в которой производят 3300 т оксида алюминия в год при расходе воздуха 120000 Нм 3/ч, к дополнительному воздуху, подводимому по трубопроводу 30, подмешивают, используя трубопровод 32, приблизительно 10000 Нм 3/ч кислорода (95%), при этом подача дополнительного воздуха по трубопроводу 30 снижается приблизительно на 40000 Нм 3/ч. Таким образом, в трубопроводе 33 получают содержание кислорода, равное приблизительно 34,3%. В результате, оптимальный объемный расход и, следовательно, скорость газа в подогревателе 14 с уносом частиц слоя и разделительном циклоне 17 снижается примерно на 18%, в охлаждающем циклоне 12 - приблизительно на 28%, и в реакторе 19 с псевдоожиженным слоем и рециркуляционном циклоне 27 - приблизительно на 16%. В итоге разрушение зерен оксида алюминия может быть уменьшено более чем на 16%. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ термической обработки измельченных твердых частиц, в котором твердые частицы, по меньшей мере, частично обезвоживают и подогревают перед вводом твердых частиц в циркулирующий псевдоожиженный слой реактора (19) с псевдоожиженным слоем, в котором твердые частицы нагревают до температуры в интервале приблизительно от 650 до приблизительно 1250 С за счет сжигания топлива,и образуются новые твердые частицы, при этом первичный воздух для ожижения псевдоожиженного слоя, обогащенный кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 22 до 99,9%,и/или вторичный воздух, который обогащен кислородом до содержания кислорода в интервале от приблизительно 30 до приблизительно 99,9%, подают в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, причем первичный и/или вторичный воздух вводят в реактор (19) с псевдоожиженным слоем со скоростью в интервале от приблизительно 5 до приблизительно 300 м/с, в частности со скоростью менее 200 м/с, а газообразное топливо предварительно нагревают для ввода в реактор (19) с псевдоожиженным слоем. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичный и/или вторичный воздух вводят в реактор (19) с псевдоожиженным слоем со скоростью в интервале приблизительно от 10 до приблизительно 100 м/с. 3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что измельченные твердые частицы представляют собой гидроксид металла, который превращают в оксид металла. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что первичный воздух, подводимый в реактор(19) с псевдоожиженным слоем, обогащен кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 22 до приблизительно 49% и/или вторичный воздух обогащен кислородом до содержания кислорода в интервале приблизительно от 90 до приблизительно 99,5%. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что обогащенные кислородом первичный и/или вторичный воздух, подводимые в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, косвенно и/или непосредственно подогревают теплотой, выделившейся в технологическом процессе, до температуры в интервале приблизительно от 100 до приблизительно 800 С, в частности в интервале приблизительно от 150 до приблизительно 750 С. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что газообразное топливо, подводимое в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, косвенно и/или непосредственно предварительно нагревают с помощью теплоты, выделяющейся в технологическом процессе, до температуры в интервале приблизительно от 100 до приблизительно 300 С, в частности в интервале приблизительно от 150 до приблизительно 250 С. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что оксид металла, выгружаемый из реактора(19) с псевдоожиженным слоем, охлаждают по меньшей мере в одной первой ступени (34) охлаждения за счет непосредственного контакта с воздухом и/или кислородом или их смесью и по меньшей мере в одной следующей ступени (23, 38, 45) охлаждения, которая представляет собой охладитель с псевдоожиженным слоем, расположенный после первой ступени (34) охлаждения. 8. Способ по пп.5-7, отличающийся тем, что газы, подводимые в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, предварительно нагревают по меньшей мере в одной из первых и/или вторых ступеней (23, 34, 38,45) охлаждения. 9. Способ по любому из пп.7 или 8, отличающийся тем, что одна из первых ступеней охлаждения включает подающий трубопровод (34), который пневматически транспортирует оксид металла в направлении вверх, и разделительный циклон (12). 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что топливо имеет теплотворную способность менее 7500 кДж/кг, в частности в интервале приблизительно от 4000 до приблизительно 5500 кДж/кг,при этом в реактор (19) с псевдоожиженным слоем подают дополнительный воздух, к которому подмешивают приблизительно от 1,5 до приблизительно 3,5 Нм 3/ч кислорода (95 %), на 1 т в день произведенного оксида алюминия. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что в реактор (19) с псевдоожиженным слоем подают приблизительно от 23 до приблизительно 25 Нм 3/ч дополнительного воздуха, к которому подмешивают приблизительно от 2 до приблизительно 4 Нм 3/ч кислорода (95%), на 1 т в день произведенного оксида алюминия. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроксид металла в реакторе (19) с псевдоожиженным слоем нагревают до температуры в интервале приблизительно от 850 до 1050 С за счет сжигания топлива, при этом образуется оксид металла. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что снижение разрушения зерен превышает наименьшее уменьшение скорости газа в одном из аппаратов установки. 14. Установка для термической обработки измельченных твердых частиц, в частности, для осуществления способа по любому из предшествующих пп.1-13, содержащая по меньшей мере одну ступень(2) предварительного нагрева для предварительного нагрева твердых частиц, по меньшей мере один реактор (19) с псевдоожиженным слоем, средства для подачи газообразного топлива в реактор (19) с циркулирующим псевдоожиженным слоем и по меньшей мере одну ступень (23, 34, 38, 45, 47) охлаждения,отличающаяся тем, что ступень охлаждения состоит по меньшей мере из трех охладителей, при этом по меньшей мере один из этих охладителей (23, 34, 38, 45, 47) размещен и соединен со средствами подачи газообразного топлива так, что предварительно нагревает газообразное топливо при пропускании через по меньшей мере один охладитель (23, 34, 38, 45, 47) перед его поступлением в реактор с псевдоожиженным слоем, причем установка снабжена средствами предварительного нагрева первичного воздуха для ожижения твердых частиц в псевдоожиженном слое и средствами для подачи вторичного воздуха. 15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что до реактора (19) с псевдоожиженным слоем размещен пневматический транспортер (8) для подачи твердых частиц в реактор (19) с псевдоожиженным слоем, при этом пневматический транспортер (8) соединен через циклон (10) с подающим трубопроводом(34) для горячих твердых частиц, отводимых из реактора (19) с псевдоожиженным слоем, посредством трубопровода (11). 16. Установка по любому из пп.14 и 15, отличающаяся тем, что два охладителя представляют собой охладители (23, 38) с псевдоожиженным слоем. 17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что каждый из указанных охладителей (23, 38) с псевдоожиженным слоем включает несколько камер. 18. Установка по любому из пп.14-17, отличающаяся тем, что охладитель (47) для нагревания газообразного топлива представляет собой охлаждающий циклон.

МПК / Метки

МПК: C01F 7/44, B01J 8/24

Метки: установка, оксида, металла, частиц, твердых, способ, обработки, получения, гидроксида, измельченных, частности, термической

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/8-16147-sposob-i-ustanovka-dlya-termicheskojj-obrabotki-izmelchennyh-tverdyh-chastic-v-chastnosti-dlya-polucheniya-oksida-metalla-iz-gidroksida-metalla.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и установка для термической обработки измельченных твердых частиц, в частности, для получения оксида металла из гидроксида металла</a>

Похожие патенты