Способ и установка для термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц

Номер патента: 20656

Опубликовано: 30.12.2014

Авторы: Миссалла Михаель, Газафи Эдгар, Шнайдер Гюнтер

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц, в частности для кальцинирования глины или гипса, в котором твердые частицы пропускают через флаш-реактор, в котором они контактируют с горячими газами при температуре от 450 до 1500°С, предпочтительно от 500 до 890°С, и затем твердые частицы пропускают через реактор выдержки при температуре от 500 до 890°С, из которого их выводят по истечении времени пребывания от 1 до 600 мин и при необходимости направляют на стадию дальнейшей обработки, отличающийся тем, что отходящий из реактора выдержки газ рециркулируют во флаш-реактор или на стадию предварительного подогрева и реактор выдержки содержит стационарный псевдоожиженный слой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время пребывания твердых частиц во флаш-реакторе составляет 0,5-20 с, предпочтительно 1-10 с и, в частности, 2-8 с.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что время пребывания в реакторе выдержки составляет от 1 до 60, предпочтительно от 1 до 30 мин.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что реактор выдержки выполнен в виде вращающейся печи и время пребывания в реакторе выдержки составляет от 10 до 600, предпочтительно от 20 до 300 мин.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, глины температура во флаш-реакторе составляет от 550 до 850°С.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, гипса температура во флаш-реакторе составляет от 540 до 880°С.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что газы во флаш-реакторе нагревают посредством внутреннего сгорания.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что термическую обработку в реакторе выдержки выполняют с помощью горячих газов, а время пребывания газов в реакторе выдержки 0,1-10 с.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, глины температура в реакторе выдержки составляет от 550 до 850°С.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, гипса температура в реакторе выдержки составляет от 540 до 880°С.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что число Фруда для частиц во флаш-реакторе составляет 40-300.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что твердые частицы перед введением во флаш-реактор подвергают предварительному подогреву.

13. Установка для термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц, например для кальцинирования глины или гипса, в частности, для осуществления способа по любому из пп.1-12, содержащая флаш-реактор (5), через который твердые частицы пропускают при температуре 450-1500°С, предпочтительно 500-890°С, и реактор (7) выдержки, через который в дальнейшем пропускают твердые частицы при температуре 500-890°С, отличающаяся тем, что включает возвратный трубопровод (9) для рециркуляции отходящего из реактора (7) выдержки газа во флаш-реактор (5) или на стадию (2, 4) предварительного подогрева, и реактор (7) выдержки содержит стационарный псевдоожиженный слой.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что после реактора (7) выдержки снабжена системой охлаждения, содержащей по меньшей мере одну стадию прямого и/или косвенного охлаждения (10, 13, 14), в частности циклоны-охладители и/или охладители с псевдоожиженным слоем.

15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что перед флаш-реактором (5) установлена камера (6) сгорания для выработки горячего газа.

16. Установка по любому из пп.13-15, отличающаяся тем, что флаш-реактору (5) предшествует по меньшей мере одна стадия (2, 4) предварительного подогрева, обеспечиваемая для нагревания твердых материалов.

17. Установка по любому из пп.13-16, отличающаяся тем, что после флаш-реактора (5) обеспечивается сепаратор, в частности циклонный сепаратор.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ При термической обработке твердых мелкозернистых минеральных материалов, в частности для кальцинирования глины или гипса, твердые частицы пропускаются через флаш-реактор (5), в котором они приводятся в контакт с горячими газами при температуре от 450 до 1500 С, и затем твердые частицы материалов проходят через реактор (7) выдержки при температуре от 500 до 890 С, из которого они выводятся по истечении времени пребывания от 1 до 600 мин и при необходимости направляются на стадию дальнейшей обработки. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц, в частности для кальцинирования глинистых или глиноподобных материалов или гипса,и к установке для осуществления данного способа. Уровень техники Кальцинирование мелкозернистых минеральных твердых частиц, таких как глина, традиционно производится во вращающихся печах или многоподовых печах. Это обеспечивает поддержание низкой температуры с необходимым для обработки при этом способе временем пребывания. Например, патент США 4948362 описывает способ кальцинирования глины для увеличения блеска и минимизации абразивности, при котором каолиновая глина обрабатывается в многоподовой обжиговой печи с помощью горячего обжигового газа. Порошок кальцинированной глины в электростатическом фильтре отделяется от отходящего газа обжиговой печи и подвергается обработке для получения требуемого продукта. Также известны способы, позволяющие избегать применения движущегося заводского оборудования, такого как вращающаяся печь или вращающиеся скребки в многоподовых печах, а также снижающие время пребывания. Они также включают флаш-реакторы и технологии псевдоожиженного слоя. Из патента США 6168424 известна установка для термической обработки суспендированных минеральных твердых частиц, в частности глины, в которой твердые частицы подаются во флаш-реактор с предварительным нагреванием, осуществляемым на нескольких стадиях предварительного подогрева. Во флаш-реакторе твердые частицы прокаливаются в трубопроводе для термической обработки с помощью горячих газов, образующихся в камере сгорания. Продукт обжига затем в несколько стадий охлаждения доводится до требуемой температуры. В статье "Properties of Flash-Calcined Kaolinite", опубликованной в "Clays and Clay Minerals", том 33, 3, 258-260, 1985, D. Bridson, T.W. Davies и D.P. Harrison также описывают применение кальцинирования во флаш-реакторе для обработки каолина. При этом способе твердые частицы очень быстро нагреваются, в течение короткого периода времени выдерживаются при данной температуре, а затем вновь быстро охлаждаются. Каолин подвергается флаш-кальцинированию в течение 0,2-2 с при температурах между 900 и 1250 С. Было признано, однако, что, несмотря на достаточно высокую температуру, было достигнуто лишь частичное дегидроксилирование, так как данное короткое время обработки оказалось недостаточным для достижения равновесия. Время пребывания во флаш-реакторах очень коротко, что компенсируется повышенной температурой обработки в реакторе. В случае чувствительных к изменению температуры материалов, таких как глина или гипс, следует придерживаться максимально допустимых температур, превышение которых приводит к риску спекания материала. Более того, в частности, глина при чрезмерных температурах подвержена риску утраты способности к протеканию пуццолановой реакции. Пуццоланы являются силикатными и алюмосиликатными материалами, которые гидравлически взаимодействуют с гидроксидом кальция (гашеной известью) и водой и образуют гидраты силиката кальция и гидраты алюмината кальция. Эти кристаллы также получаются в результате твердения (гидратации) цемента и ведут, например, к развитию прочности и структурной плотности бетона. Поэтому для каолиновой глины предпочтительнее,чтобы температура никогда не превышала 800 С. Однако при таких температурах желательные свойства материала не могут быть достигнуты вследствие короткого время пребывания во флаш-реакторе. Из патента Германии 10260741 А 1 известен способ термической обработки гипса, при котором твердые частицы нагреваются до температуры около 750 С в кольцевом реакторе с псевдоожиженным слоем с рециркуляционным циклоном и прокаливаются до ангидрита. С помощью кольцевого псевдоожиженного слоя достигается достаточно длительное время пребывания твердых частиц и в то же самое время хороший массо- и теплообмен. Патент Германии 2524540 С 2 описывает способ кальцинирования гидроксида алюминия фильтровальной влажности, при котором гидроксид алюминия загружается в реактор с псевдоожиженным слоем, обеспечиваемым ожижающим воздухом, в котором посредством двухстадийного сгорания обеспечивается температура 1100 С, и прокаливается. При отделении газа твердые частицы, выгружаемые из реактора с псевдоожиженным слоем, поступают в реактор выдержки, в котором твердые частицы в свою очередь выдерживаются при температуре 1100 С в состоянии легкого турбулентного движения, обеспечиваемого добавлением с невысокой скоростью газа. Часть потока твердых частиц через трубопровод рециркулирует в реактор с псевдоожиженным слоем. Время пребывания в реакторной системе разделено между реактором с псевдоожиженным слоем и реактором выдержки в отношении 1:3,3. Цель изобретения состоит в том, чтобы предложить конструкцию с низким энергопотреблением,обеспечивающую придание частицам желательных свойств, в частности, при кальцинировании глины или глиноподобных материалов или гипса. Раскрытие изобретения Для реализации этой цели согласно способу настоящего изобретения твердые частицы пропускают через флаш-реактор, в котором они контактируют с горячими газами при температуре 450-1500 С, предпочтительно 500-890 С, и затем пропускают через реактор выдержки при температуре 500-890 С, из которого их выводят по истечении времени пребывания от 1 до 600 мин, предпочтительно между 1 и 60 мин, при использовании реактора со стационарным псевдоожиженным слоем и между 10 и 600 мин, когда конструкция компонуется в виде вращающейся печи, и при необходимости направляются на стадию дальнейшей обработки. Флаш-реактор обеспечивает высокую скорость выполнения первой стадии обработки. Благодаря интенсивному перемешиванию частиц материала, по существу, улучшается тепло- и массообмен, таким образом химические реакции протекают существенно быстрее, чем во вращающейся трубчатой или многоподовой обжиговой печи. Далее посредством применения реактора выдержки для достижения требуемых свойств материала обеспечивается достаточное время пребывания в условиях соблюдения заданной максимальной температуры. Это обеспечивает экономически более рациональную реализацию способа и применяемой для его осуществления установки. Благодаря полному перемешиванию во флаш-реакторе становится возможным подвергание материала без какого-либо риска кратковременному прокаливанию при температуре заметно более высокой,чем обычно допускаемая температура кальцинирования. Температура горячего газа может более чем на 200 С превышать среднюю температуру во флаш-реакторе. Это оказывается возможным в силу того, что контакт с горячим газом очень короток и может происходить быстрое рассеяние теплоты. Вследствие этого в материале не происходит никаких отрицательных изменений. В соответствии с предпочтительным объектом изобретения время пребывания твердых частиц во флаш-реакторе составляет между 0,5 и 20 с, предпочтительно между 1 и 10 с и особенно предпочтительно между 2 и 8 с. В зависимости от обрабатываемых материалов и требуемых свойств материала, а также от конфигурации флаш-реактора может быть определена скорость газа и, отсюда, время пребывания твердых частиц. Даже при минимальном времени пребывания в реакторе выдержки, составляющем лишь 1 мин, достигается очень короткое по сравнению с реактором выдержки время обработки во флашреакторе, предпочтительно составляющее менее 1:6 и особенно менее 1:7,5. При более длительном времени пребывания в реакторе выдержки это отношение соответственно снижается до 1:1200. В частности, при кальцинировании глин или глиноподобных материалов температура во флашреакторе в соответствии с изобретением составляет от около 550 до 850 С, предпочтительно от 600 до 750 С и особенно предпочтительно между 650 и 700 С. Температура во флаш-реакторе может обеспечиваться как внешним горением, например, в предшествующей ему камере сгорания, так и внутренним горением во флаш-реакторе. Также могут использоваться горячие отходящие газы других стадий способа или других установок. Внутреннее сгорание особенно предпочтительно при высоких температурах процесса, превышающих 700 С. В соответствии с одним вариантом изобретения возможна загрузка флаш-реактора продуктами холодного или горячего пиролиза и/или газификации или продуктами субстехиометрического горения (например, СО-содержащими газами) и выполнение дальнейшего сжигания во флаш-реакторе. Однако также могут использоваться и специальные топлива с низкой температурой горения, например пропан. Внутреннее сгорание во флаш-реакторе может регулироваться, например, временем пребывания,размером флаш-реактора или его конструкцией, например, в виде трубы или в виде циклона. Предпочтительным является полное внутреннее сгорание, но также возможно обеспечение после флаш-реактора камеры дожигания для достижения полного сгорания топлива. При кальцинировании гипса температура во флаш-реакторе составляет от около 540 до 880 С, но при подведении горячих газов она предпочтительно составляет от около 650 до 850 С и особенно предпочтительно между 700 и 750 С, в случае внутреннего сгорания - предпочтительно между 740 и 850 С,особенно предпочтительно от около 750 до 800 С. В соответствии с одним вариантом изобретения термическая обработка в реакторе выдержки производится с использованием горячих газов, при этом время пребывания газов в реакторе выдержки предпочтительно составляет между 0,1 и 10 с. Таким образом, температура в реакторе выдержки может регулироваться очень точно. В реакторе выдержки, представляющем собой вращающуюся печь, время пребывания твердых частиц предпочтительно составляет от 20 до 300 мин, а в случае реактора в виде установки с псевдоожиженным слоем оно предпочтительно составляет от 1 до 30 мин. При кальцинировании глины или глиноподобных материалов в соответствии с изобретением температура в реакторе выдержки составляет от около 550 до 850 С, предпочтительно от около 600 до 750 С и особенно предпочтительно от около 650 до 700 С, при этом надежно предотвращается ухудшение способности к протеканию пуццолановой реакции. Однако в случае термической обработки гипса температура в реакторе выдержки в соответствии с изобретением устанавливается немного более высокой, а именно от около 540 до 880 С, предпочтительно от около 550 до 850 С и особенно предпочтительно от около 700 до 800 С. Тем не менее, аналогичным образом возможным здесь является и внутреннее сгорание при более высоких температурах процесса. Доставка во флаш-реактор, который в более широком смысле является реактором со взвешенным слоем, производится газовым потоком, который захватывает твердые частицы. Предпочтительно обеспечивается поток горячего газа. В соответствии с предпочтительным объектом изобретения число Фруда для частиц во флаш-реакторе находится между 40 и 300, предпочтительно между 60 и 200, при этом обеспечивается, быстрый проход твердых частиц, следовательно, с соответствующими короткими временами пребывания. Число Фруда для частиц определяется с помощью следующего уравнения: где u - эффективная скорость потока газа, м/с;f - эффективная плотность псевдоожижающего газа, кг/м 3;dp - средний диаметр, содержащихся в реакторе частиц (или образующихся частиц) во время функционирования реактора, м;g - гравитационная постоянная, м/с 2. При использовании этого уравнения следует учитывать, что dp не определяет размер зерна (d50), поступающего в реактор материала, а является средним диаметром содержащихся в реакторе частиц, образующихся во время функционирования реактора, который может значительно отличаться в обе стороны от среднего диаметра зерна используемого материала (исходных частиц). Из очень мелкозернистого материала со средним диаметром от 3 до 10 мкм перед, например, введением в установку или флаш-реактор или во время термической обработки образуются частицы (вторичные частицы) с размером зерна от 20 до 30 мкм. С другой стороны, некоторые материалы или образующиеся вторичные частицы измельчаются во время термической обработки или вследствие механических воздействий в газовом потоке. В соответствии с изобретением увеличивается эффективность способа, поскольку твердые частицы перед введением во флаш-реактор подвергаются предварительному подогреву. Для предварительного подогрева предпочтительно частично или полностью используются отходящие из флаш-реактора газы. Во время предварительного подогрева обычно образуется пыль, которая может быть непосредственно направлена во флаш-реактор или реактор выдержки. В соответствии с одним вариантом изобретения отходящий из реактора выдержки газ повторно направляется во флаш-реактор для увеличения выхода способа. Насыщенный пылью отходящий газ вначале может быть подвергнут грубой очистке, например, с помощью циклона, а отделенная пыль может быть направлена в охлаждающее устройство. Для оптимальной утилизации содержащейся в отработанном газе теплоты в соответствии с изобретением осуществляется ее рециркуляция к стадии предварительного подогрева. Горячие твердые частицы из реактора выдержки далее охлаждаются прямым или косвенным образом, а теплота предпочтительно используется для нагревания горючего газа для флаш-реактора или предшествующей ему камеры сгорания. Также в способе может использоваться теплота, вырабатываемая в присутствующей при необходимости камере дожигания, например, для предварительного подогрева газа или твердых частиц. Настоящее изобретение также относится к подходящей для реализации вышеописанного способа установке для термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц, в частности для кальцинирования глины и гипса. В соответствии с изобретением установка содержит флаш-реактор, через который твердые частицы пропускаются при температурах от 450 до 1500 С, предпочтительно от 500 до 890 С, и реактор выдержки, через который твердые частицы затем проходят при температурах от 500 до 890 С. В соответствии с одним вариантом изобретения реактор выдержки представляет собой вращающуюся печь. В соответствии с другим предпочтительным вариантом изобретения реактор выдержки содержит суспензию из газа и твердых частиц, например стационарный псевдоожиженный слой, или же является транспортирующей секцией. В соответствии с одним вариантом изобретения за реактором выдержки монтируется система охлаждения, обеспечивающая исполнение стадий прямого и/или косвенного охлаждения с промежуточным хладоносителем, в частности циклоны-охладители и/или охладители с псевдоожиженным слоем. На стадии прямого охлаждения хладагент непосредственно входит в контакт с предназначенным для охлаждения продуктом. Тем не менее, желательные реакции, такие как рафинирование продукта, могут проводиться даже в процессе охлаждения. К тому же охлаждающий эффект стадий прямого охлаждения является особенно действенным. На этапах охлаждения с промежуточным хладоносителем охлаждение осуществляется через посредство хладагента, протекающего по охлаждающему змеевику. Для регулировки необходимых температур процесса во флаш-реакторе перед ним обеспечивается камера сгорания с питающими трубопроводами для топлива, кислорода и/или нагретого газа, предпочтительно воздуха, отходящий из которой газ направляется во флаш-реактор в качестве горячего транспортирующего газа. Однако камера сгорания может не использоваться, когда оказывается возможным выбор достаточно высокой температуры реактора для обеспечения воспламенения и устойчивого горения(внутреннее сгорание во флаш-реакторе). В соответствии с одним вариантом изобретения перед флаш-реактором обеспечивается выполнение по меньшей мере одной стадии предварительного подогрева для нагревания твердых частиц. Для отделения твердых частиц от газового потока в соответствии с изобретением вслед за реактором обеспечивается сепаратор, в частности циклонный сепаратор. Дальнейшие признаки, преимущества и возможные применения изобретения могут быть также восприняты из следующих далее описания воплощений и чертежей. Все описываемые и/или иллюстрируемые признаки образуют объект изобретения как таковые или в любой комбинации, независимо от их включения в формулу изобретения или от наличия на них обратных ссылок. Краткое описание чертежей Фиг. 1 показывает базовую схему последовательности операций способа изобретения; Фиг. 2 отображает вариант способа для осуществления кальцинирования глины и Фиг. 3 отображает вариант способа для осуществления кальцинирования гипса. На фиг. 1 схематично отображена установка для осуществления способа изобретения, в которой через питающий трубопровод 1 предназначаемые для обработки твердые частицы, такие как глина или гипс, подаются на стадию 2 предварительного нагрева, где подогреваются до температуры около 300 С. Через трубопровод для отходящих газов отходящий газ поступает в пылеотделитель, не показанный на чертеже, или к другим частям установки. Затем твердые частицы перед их подачей во флаш-реактор 5 нагреваются до температуры от 300 до 500 С на второй стадии 4 предварительного нагрева. Во флашреакторе 5, который является, например, реактором со взвешенным слоем высотой около 30 м, твердые частицы кальцинируются горячими газами, образующимися в камере 6 сгорания, при температуре от 600 до 850 С, в частности от 650 до 700 С (глина) или от 700 до 750 С (гипс). Объемный поток поступающих во флаш-реактор 5 горячих газов обеспечивается таким, чтобы число Фруда составляло бы для частиц от 40 до 300, в частности достигаются величины от около 60 до 200, и твердые частицы транспортируются через флаш-реактор 5 очень быстро. В соответствии с изобретением обеспечивается время пребывания предпочтительно от 2 до 8 с. Однако в зависимости от материала и требуемой термической обработки время пребывания твердых частиц во флаш-реакторе может также составлять между 0,5 и 20 с. Исходящие из флаш-реактора 5 вместе с горячим транспортирующим газом твердые частицы отделяются от транспортирующего газа в не представленном на чертеже сепараторе, в частности циклоне, и подаются в реактор 7 выдержки, скомпонованный в виде вращающейся печи или реактора со стационарным псевдоожиженным слоем, в котором твердые частицы подвергаются термической обработке в зависимости от их состава (определяемого кальцинированием во флаш-реакторе) и желательных свойств продукта в течение времени от 1 до 600 мин, предпочтительно от 1 до 30 мин в случае когда реактор 7 выдержки включает стационарный псевдоожиженный слой, и от 10 до 600 мин, когда реактор 7 выдержки компонуется в виде вращающейся печи. В соответствии с изобретением температура в реакторе 7 выдержки составляет от около 550 до 850 С, при этом для кальцинирования глины предпочтительна температура от около 650 до 700 С, тогда как для кальцинирования гипса температура предпочтительно составляет от около 700 до 750 С. Температура в реакторе 7 выдержки регулируется с помощью приточного воздуха, поступающего через трубопровод 8. Время пребывания газов в реакторе 7 выдержки составляет между 1 и 10 с так, чтобы температура могла бы очень точно регулироваться и приспосабливаться в зависимости от требуемых свойств продукта. Помимо этого, в реактор 7 выдержки может подаваться топливо для обеспечения внутреннего сгорания. Насыщенный пылью исходящий из реактора 7 выдержки газ рециркулирует ко второй стадии 4 предварительного нагрева через возвратный трубопровод 9. При этом процессе также может происходить грубое обеспыливание насыщенного пылью отходящего газа. Твердые частицы выводятся из реактора 7 выдержки и поступают на первую стадию 10 охлаждения, на которой продукт охлаждается в один или несколько этапов в противотоке с поступающим в зону горения воздухом, при этом может быть реализовано прямое охлаждение или косвенное охлаждение с промежуточным хладоносителем. Нагретый таким образом воздух через трубопровод 11 подается в качестве обеспечивающего горение воздуха в камеру 6 сгорания, в которой сжигается топливо, поступающее через топливный трубопровод 12, и тем самым нагревает поступающий в зону горения воздух, который далее направляется во флаш-реактор 5. Часть такого предварительно подогретого воздуха может также использоваться для создания псевдоожиженного слоя в реакторе выдержки. Затем продукт может быть далее охлажден воздухом на второй стадии 13 охлаждения и затем подан в охладитель 14 с псевдоожиженным слоем, в котором твердые частицы охлаждаются воздухом и/или охлаждающей водой до требуемой температуры продукта, например от около 50 до 60 С. Пример 1 (кальцинирование глины). Установка для получения 1300 т кальцинированной глины в сутки, схематично представленная на фиг. 2, функционирует с природным газом, низшая теплотворная способность (NCV) которого составляет 50000 кДж/кг. Богатый каолином исходный глиноподобный материал с влажностью 7% подогревался до температуры 500 С в ходе двух последовательных стадий предварительного нагрева, обеспечиваемых устройствами 2 а, 4 а для предварительного подогрева, основывающимися на трубках Вентури, и циклонными сепараторами 2b, 4b, после чего загружался во флаш-реактор 5. Указанный реактор функционирует при температурах от 650 до 700 С и времени пребывания 5 с. Реактор 7 выдержки компонуется в виде реактора со стационарным псевдоожиженным слоем и эксплуатируется при температурах от 630 до 680 С. При этом для частиц желательно число Фруда, равное 3, величина которого в процессе работы находится в диапазоне от 2 до 4 вследствие изменения размера частиц. Время пребывания составляет от 13 до 22 мин, предпочтительно от 16 до 20 мин. Горячий газ, необходимый для регулировки температуры процесса во флаш-реакторе 5, вырабатывается в камере 6 сгорания. Для обеспечения 77000 Нм 3/ч горячего газа с температурой 1000 С требуется 1600 кг/ч природного газа. Поступающий в зону горения воздух подогревается до температуры 340 С посредством охлаждения исходящего из реактора 7 выдержки продукта, имеющего температуру 650 С, и подается для обеспечения горения в камеру 6 сгорания. При данном способе продукт охлаждается от 650 до около 150 С и в завершение охлаждается до требуемой конечной температуры 55 С в охладителе 14 с псевдоожиженным слоем. Пример 2 (кальцинирование гипса). Установка для получения 700 т кальцинированного гипса в сутки, схематично представленная на фиг. 3, работает с лигнитом, низшая теплотворная способность (NCV) которого составляет 22100 кДж/кг. Исходный материал с влажностью 8% подогревался до температуры 320 С на двух последовательных стадиях предварительного нагрева, обеспечиваемых нагревателями 2 а, 4 а Вентури и циклонными сепараторами 2b, 4b, и подвергается предварительному обжигу; при этом подвод дополнительной теплоты к аппарату Вентури 4 а обеспечивается подачей к аппарату Вентури 4 а горячего газа с температурой 1050 С, который вырабатывается в камере 15 сгорания с использованием 0,5 т/ч лигнита и 7500 Нм 3/ч воздуха. Предварительно подогретые и подвергнутые предварительному обжигу твердые материалы загружались во флаш-реактор 5. Указанный реактор функционирует при температурах от 700 до 750 С и времени пребывания 10 с. Реактор 7 выдержки компонуется в виде реактора со стационарным псевдоожиженным слоем и эксплуатируется при 700 С. При этом для частиц желательно число Фруда, равное 3, величина которого в процессе работы находится в диапазоне от 2 до 4 вследствие изменения размера частиц. Время пребывания составляет от 15 до 25 мин, предпочтительно от 18 до 22 мин. Горячий газ, необходимый для регулировки температуры процесса во флаш-реакторе 5, вырабатывается в камере 6 сгорания. Для выработки 27000 Нм 3/ч горячего газа с температурой 1050 С требуется 1,5 т/ч лигнита. Требующийся для обеспечения горения в количестве 26300 Нм 3/ч воздух предварительно нагревается до температуры 250 С посредством охлаждения исходящего из реактора 7 выдержки продукта, имеющего температуру 700 С, и подается для обеспечения горения в камеру 6 сгорания. При данном способе продукт охлаждается от 700 до около 250 С и в завершение охлаждается водой до желательной конечной температуры 60 С в охладителе 14 с псевдоожиженным слоем. Перечень номеров позиций 1 - питающий трубопровод,2 - первая стадия предварительного подогрева,2 а - устройство предварительного подогрева Вентури,2b - циклонный сепаратор,3 - трубопровод отходящего газа,4 - вторая стадия предварительного подогрева,4 а - устройство предварительного подогрева Вентури,4b - циклонный сепаратор,5 - флаш-реактор,6 - камера сгорания,7 - реактор выдержки,8 воздухопровод,9 - возвратный трубопровод,10 - первая стадия охлаждения,11 - трубопровод поступающего в зону горения воздуха,12 - топливный трубопровод,13 - вторая стадия охлаждения,14 - охладитель с псевдоожиженным слоем,15 - камера сгорания. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц, в частности для кальцинирования глины или гипса, в котором твердые частицы пропускают через флаш-реактор, в котором они контактируют с горячими газами при температуре от 450 до 1500 С, предпочтительно от 500 до 890 С, и затем твердые частицы пропускают через реактор выдержки при температуре от 500 до 890 С,из которого их выводят по истечении времени пребывания от 1 до 600 мин и при необходимости направ-5 020656 ляют на стадию дальнейшей обработки, отличающийся тем, что отходящий из реактора выдержки газ рециркулируют во флаш-реактор или на стадию предварительного подогрева и реактор выдержки содержит стационарный псевдоожиженный слой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время пребывания твердых частиц во флаш-реакторе составляет 0,5-20 с, предпочтительно 1-10 с и, в частности, 2-8 с. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что время пребывания в реакторе выдержки составляет от 1 до 60, предпочтительно от 1 до 30 мин. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что реактор выдержки выполнен в виде вращающейся печи и время пребывания в реакторе выдержки составляет от 10 до 600, предпочтительно от 20 до 300 мин. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, глины температура во флаш-реакторе составляет от 550 до 850 С. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, гипса температура во флаш-реакторе составляет от 540 до 880 С. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что газы во флаш-реакторе нагревают посредством внутреннего сгорания. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что термическую обработку в реакторе выдержки выполняют с помощью горячих газов, а время пребывания газов в реакторе выдержки 0,1-10 с. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, глины температура в реакторе выдержки составляет от 550 до 850 С. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что при кальцинировании, в частности, гипса температура в реакторе выдержки составляет от 540 до 880 С. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что число Фруда для частиц во флашреакторе составляет 40-300. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что твердые частицы перед введением во флаш-реактор подвергают предварительному подогреву. 13. Установка для термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц, например для кальцинирования глины или гипса, в частности, для осуществления способа по любому из пп.1-12,содержащая флаш-реактор (5), через который твердые частицы пропускают при температуре 450-1500 С,предпочтительно 500-890 С, и реактор (7) выдержки, через который в дальнейшем пропускают твердые частицы при температуре 500-890 С, отличающаяся тем, что включает возвратный трубопровод (9) для рециркуляции отходящего из реактора (7) выдержки газа во флаш-реактор (5) или на стадию (2, 4) предварительного подогрева, и реактор (7) выдержки содержит стационарный псевдоожиженный слой. 14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что после реактора (7) выдержки снабжена системой охлаждения, содержащей по меньшей мере одну стадию прямого и/или косвенного охлаждения (10, 13, 14),в частности циклоны-охладители и/или охладители с псевдоожиженным слоем. 15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что перед флаш-реактором (5) установлена камера(6) сгорания для выработки горячего газа. 16. Установка по любому из пп.13-15, отличающаяся тем, что флаш-реактору (5) предшествует по меньшей мере одна стадия (2, 4) предварительного подогрева, обеспечиваемая для нагревания твердых материалов. 17. Установка по любому из пп.13-16, отличающаяся тем, что после флаш-реактора (5) обеспечивается сепаратор, в частности циклонный сепаратор.

МПК / Метки

МПК: B01J 6/00, C04B 33/32, C04B 11/00

Метки: способ, установка, обработки, твердых, минеральных, термической, частиц, мелкозернистых

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/8-20656-sposob-i-ustanovka-dlya-termicheskojj-obrabotki-melkozernistyh-mineralnyh-tverdyh-chastic.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и установка для термической обработки мелкозернистых минеральных твердых частиц</a>

Похожие патенты