Способ и установка для производства оксида металла из солей металла
Номер патента: 16961
Опубликовано: 30.08.2012
Авторы: Клетт Корнелис, Миссалла Михаель, Шмидбауер Эрвин, Шнайдер Гюнтер
Формула / Реферат
1. Способ получения оксида металла из солей металла, в частности из гидроксида алюминия, в котором соль металла сушат и предварительно нагревают на по меньшей мере одной первой стадии предварительного нагрева при температуре от 100 до 200°С, предварительно прокаливают на второй стадии предварительного нагрева при температуре от 200 до 500°С и затем прокаливают в реакторе при температуре от 850 до 1100°С, получая при этом оксид металла, и при этом некоторую часть потока соли металла не вводят в реактор, а смешивают с оксидом металла, выводимым из реактора, и получаемый продукт после этого охлаждают, причем после предварительного прокаливания на второй стадии предварительного нагрева часть потока соли металла отводят в сторону и подают в бак-смеситель, в котором его смешивают с оксидом металла, выводимым из реактора, отличающийся тем, что часть потока твердого материала, отводимого со второй стадии предварительного нагрева, выгружают через сбрасывающую трубу, флюидизируют в нижней части сбрасывающей трубы путем подачи транспортирующего газа и переносят с помощью транспортирующего газа через отходящую от сбрасывающей трубы подъемную трубу в бак-смеситель.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно прокаленную соль металла в количестве от 10 до 40%, предпочтительно от 11 до 25%, направляют в обход реактора.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что направляемая в обход реактора часть потока имеет температуру от 200 до 500°С, предпочтительно от 300 до 400°С.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру в баке-смесителе доводят до примерно 500-820°С, предпочтительно 600-800°С.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что после подогревателя второй стадии предварительного нагрева помещают сепаратор, в котором предварительно прокаленный гидроксид металла отделяют от газового потока, а часть потока, направляемую в обход реактора, отделяют после этого сепаратора.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что подачу транспортирующего газа изменяют внизу сбрасывающей трубы.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что температуру в баке-смесителе используют в качестве контрольной переменной для подачи потока транспортирующего газа.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что перепад давления между низом и верхом сбрасывающей трубы поддерживают меньшим, чем падение давления во флюидизируемом слое в сбрасывающей трубе.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что после подогревателя второй стадии предварительного нагрева или размещенного после него сепаратора устанавливают дополнительный подогреватель, а предварительно прокаленный гидроксид металла отделяют после дополнительного подогревателя.
10. Установка для осуществления способа по любому из пп.1-9, включающая по меньшей мере один подогреватель (2) на первой стадии предварительного нагрева для сушки и предварительного нагрева соли металла, реактор (8) для прокаливания соли металла, чтобы получить оксид металла, обводной трубопровод (15) для направления части потока соли металла или продукта этой соли металла в обход реактора (8), причем этот обводной трубопровод (15) отходит от трубопровода (30), подающего соль металла в реактор (8) после подогревателя второй стадии предварительного нагрева; бак-смеситель (14) для смешения соли металла, направляемой в обход реактора (8) по обводному трубопроводу (15), с оксидом металла, выводимым из реактора (8); и включающая возможно многоступенчатый холодильник для охлаждения получаемого продукта, отличающаяся тем, что после подогревателя второй стадии (5) предварительного нагрева или находящегося после него сепаратора (7) от трубопровода (30), ведущего к реактору (8), отходит сбрасывающая труба (31) для выведения части потока соли металла, при этом от сбрасывающей трубы (31) отходит к верху подъемная труба (33) и имеется средство для подачи транспортирующего газа, через которое транспортирующий газ вводится в сбрасывающую трубу (31) под подъемной трубой (33) с целью переноса твердого материала через подъемную трубу (33), а подъемная труба (33) соединена с баком-смесителем (14).
11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что регулирующий клапан (38) использован для изменения подачи транспортирующего газа.
12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что в бак-смеситель (14) помещено термометрическое устройство (37), подача потока транспортирующего газа осуществляется через регулирующий клапан (38), и открытое положение регулирующего клапана (38) может регулироваться с помощью контура управления по температуре, измеряемой термометрическим устройством (37).
13. Установка по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что после подогревателя (5) второй стадии предварительного нагрева помещен второй дополнительный подогреватель, после которого от трубопровода (30), подающего к реактору (8) соль металла, отходит в сторону обводной трубопровод (15).
Текст
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОКСИДА МЕТАЛЛА ИЗ СОЛЕЙ МЕТАЛЛА Описан способ получения оксида металла из солей металла, в частности гидроксида алюминия,в котором соль металла сушат и предварительно нагревают в первом подогревателе (2) при температуре от 100 до 200 С, предварительно прокаливают во втором подогревателе (5) при температуре от 300 до 400 С и затем прокаливают в реакторе (8) при температуре от 850 до 1100 С,получая оксид металла, в частности оксид алюминия. После предварительного прокаливания во втором подогревателе (5) часть потока соли металла отводят в сторону и подают в бак-смеситель(14), в котором он смешивается с оксидом металла, выводимым из реактора (8). 016961 Область техники Настоящее изобретение относится к способу производства оксида металла из гидроксида метала и других солей металла, в частности из гидроксида алюминия, в котором соль металла сушат и предварительно нагревают на по меньшей мере одной первой стадии предварительного нагрева при температуре от 100 до 200 С, предварительно прокаливают на второй стадии предварительного нагрева при температуре от 200 до 500 С и затем прокаливают в реакторе при температуре от 850 до 1100 С, получая в результате оксид металла, и при этом некоторую часть потока солей металла не вводят в реактор, а смешивают с оксидом металла, выводимым из реактора, и получаемый после этого продукт охлаждают. Уровень техники Такой способ производства оксида алюминия (Al2O3) из тригидроксида алюминия (Al(OH)3) известен, например, из DE 19542309 А 1. В этом документе влажный тригидроксид алюминия вначале сушат в первом суспензионном подогревателе отработавшим газом, имеющим температуру примерно 300 С, который податся из циклонного сепаратора, и предварительно нагревается до температуры примерно 160 С. При разделении в циклонном сепараторе тврдый материал податся на второй суспензионный подогреватель, в котором материал дополнительно сушится отработавшим газом из рециркуляционного циклона циркулирующего псевдоожиженного слоя и, пройдя через циклонный сепаратор, податся в реактор с псевдоожиженным слоем циркулирующего псевдоожиженного слоя, в котором гидроксид алюминия прокаливается при температуре примерно 950 С, в результате чего получают оксид алюминия. Перед вторым суспензионным подогревателем часть потока тригидроксида алюминия, предварительно нагретого в первом суспензионном подогревателе, отводят в сторону и смешивают с оксидом алюминия, выводимым из рециркуляционного циклона циркулирующего псевдоожиженного слоя. В этом случае время смешения составляет по меньшей мере две минуты. Вслед за этим продуктовую смесь охлаждают в многоступенчатом суспензионном холодильнике при прямом контакте с воздухом и затем подают в охладитель с псевдоожиженным слоем для окончательного охлаждения. Хотя оксид алюминия повышенного качества и может производиться при использовании способаDE 19542309 А 1, этот способ вс же имеет некоторые недостатки. Отведнный от первого суспензионного подогревателя гидроксид алюминия имеет температуру примерно 160 С и смешивается с оксидом алюминия, выводимым из печи с псевдоожиженным слоем при температуре примерно 1000 С. Из-за низкой температуры дегидратированного гидроксида алюминия и большого расхода энергии на прокаливание лишь относительно небольшое количество гидроксида алюминия может отводиться в качестве частичного продукта и смешиваться с оксидом алюминия. Как это было установлено на практике, для того, чтобы продуктовая смесь могла быть оптимально прокалена в смесительном баке, количество указанного частичного потока должно составлять примерно 10%. Из-за низкого содержания гидроксида алюминия, направляемого в обход реактора, для получения хорошей смеси с равномерным распределением гидроксида алюминия в смесительном баке требуются большие расходы. Кроме того, смесь ухудшается из-за того, что при дегидратации гидроксида алюминия выделяется очень много водяного пара. Это выделение водяного пара приводит к локальным разницам в температуре (локальное переохлаждение за счт необходимого для испарения тепла). Выделяющийся водяной пар выносит также из частиц оксида алюминия реакционные частицы, что приводит к тому, что эти частицы плавают на горячем оксиде алюминия, в результате чего они не могут инкорпорироваться. В случае неоптимизированной смеси, однако, возникает опасность для эффективности использования энергии. При этом и то и другое приводят к увеличению времени пребывания, необходимого для обеспечения достаточного прокаливания. Кроме того, большая температурная разница между горячим оксидом алюминия, примерно 1000 С, и тплым гидроксидом алюминия, примерно 160 С, приводит к тепловому шоку частиц гидроксида алюминия, которые направляются в обход реактора. Тепловой шок может привести к разлому отдельных более слабых частиц и к повышенному образованию пыли. Из WO 2006/106443 А 2 известно, что при производстве оксида алюминия из тригидроксида алюминия часть потока тригидроксида алюминия отводится после обжиговой печи перед подачей на стадии охлаждения и вводится в реактор, в котором е смешивают с фильтрационной пылью, получаемой из отработавшего газа со стадии предварительного нагрева. Смесь регулируют таким образом, чтобы получить температуру в реакторе от 310 до 325 С. После этого продуктовую смесь подают на вторую стадию охлаждения и смешивают с уже предварительно охлажднным оксидом алюминия из обжиговой печи. При существующих в реакторе температурах с максимумом 325 С полная дегидратация порошка гидроксида алюминия, подаваемого на фильтрационный блок, может, однако, не быть достигнутой, если не прибегнуть к чрезвычайно большому времени пребывания, порядка нескольких часов, что снизит качество продукта и эффективность использования энергии. В существующем уровне техники (см., например, DE 3107711 А 1) для разделения потоков тврдых материалов часто используют так называемый промный затвор, представляющий собой клапан для тврдых материалов в форме пики с конусообразным наконечником, который входит в соответствующее ему отверстие конической формы в стенке резервуара. При выводе пики из или вводе е в отверстие поперечное сечение увеличивается или уменьшается, благодаря чему можно остановить выпуск материала. Проблемой при использовании этого промного затвора является то, что регулирующий промный за-1 016961 твор включает в себя механически двигающиеся детали, которые находятся в контакте с горячим тврдым материалом. По этой причине его необходимо охлаждать с помощью водяного охлаждения. В способе, известном из WO 2006/106443 А 2, отделение частичного потока оксида алюминия после обжиговой печи осуществляется с помощью золотникового клапана. Однако в течение времени высокие температуры прокалнного оксида алюминия приводят к износу золотникового клапана и, следовательно, к ухудшению качества регулирования. В способе, известном из DE 19542309 А 1, может быть использован без серьзных проблем блок управления, в котором механически движущиеся детали находятся в контакте с тврдым материалом,имеющим температуру лишь приблизительно 160 С. Однако если разделение потока тврдого материала должно проводиться при значительно более высокой температуре, необходимо находить другое решение. Таким образом, целью изобретения является дополнительное улучшение качества продукта и эффективности использования энергии при производстве оксидов металлов, в частности оксида алюминия. В упомянутом выше способе названная цель в значительной степени решена с помощью изобретения, в котором часть потока соли металла отводится в сторону после предварительного прокаливания (по крайней мере частичного) на второй стадии предварительного прокаливания и податся в бак-смеситель,в котором эта часть смешивается с оксидом металла, выводимым из реактора. Согласно настоящему изобретению под предварительным прокаливанием подразумевается частичная дегидратация или удаление соединений, например HCl и NOx. При этом прокаливание подразумевает полную дегидратацию и удаление соединений, например SO2. Солями металлов согласно изобретению преимущественно являются гидроксид металла или карбонат металла, в частности гидроксид алюминия. При использовании в качестве сырья тригидроксида алюминия последний предварительно прокаливают при повышенной температуре на второй стадии предварительного прокаливания и по крайней мере частично превращают в моногидрат алюминия (AlOOH). Если этот моногидрат алюминия смешивать с выведенным из реактора оксидом алюминия, то получают более низкое специфическое образование водяного пара по сравнению со смешением с тригидроксидом алюминия, осуществляемым в существующем уровне техники. В результате этого предварительно прокалнный гидроксид алюминия можно легче смешивать с оксидом алюминия из реактора. Это обеспечивает более равномерное смешение в баке-смесителе, меньшие локальные разницы в температуре и пониженное образование и циркуляцию пыли. Кроме того, дополнительно могут быть уменьшены потребности в энергии процесса и время пребывания в баке-смесителе. Поскольку, согласно изобретению, отводимая часть потока моногидрата алюминия имеет температуру от 200 до 500 С, преимущественно примерно от 300 до 400 С, с горячим (примерно 1000 С) оксидом алюминия из реактора смешивается значительно более тплый материал, благодаря чему уменьшается тепловой шок и снижается разрушение частиц. В то же время благодаря более высокой температуре и сниженным потребностям в энергии для последующего прокаливания моногидрата алюминия в обход реактора может направляться большее количество гидроксида алюминия. Согласно одному из направлений изобретения предложено, что примерно от 10 до 40%, предпочтительно от 11 до 25% и, в частности, от 15 до 20% предварительно прокалнного гидроксида металла не вводится в реактор. Температура в баке-смесителе также более стабильна благодаря меньшей разнице в температурах между объединяемыми потоками материала. В частности, согласно изобретению в отношении производства оксида алюминия, температура в баке-смесителе доводится до значений примерно от 500 до 820 С,преимущественно примерно от 600 до 800 С и особенно предпочтительно от 700 до 780 С. Этим самым может быть обеспечена полная дегидратация моногидрата алюминия и, следовательно, полное превращение исходного тригидроксида алюминия в оксид алюминия. В то же время может быть уменьшено время пребывания в баке-смесителе. Возможно дополнительное повышение температуры в бакесмесителе до, например, от 820 до 900 С, что приведт к дополнительному уменьшению времени пребывания. Однако при этом должно быть значительно сокращено направляемое в обход количество материала. Когда на второй стадии предварительного нагрева используют суспензионный подогреватель, после него (по ходу процесса) согласно изобретению должен быть помещн сепаратор, в котором предварительно прокалнный гидроксид металла отделяется от газового потока. После этого сепаратора осуществляется отделение части потока, направляемой в обход реактора. Согласно одному из особенно предпочтительных аспектов изобретения предложено, чтобы поток тврдого материала, выводимый со второй стадии предварительного нагрева, по крайней мере, частично выгружался с помощью сбрасывающей трубы и флюидизировался в нижней части сбрасывающей грубы путм подачи транспортирующего газа и чтобы по крайней мере часть потока тврдого материала подавалась с помощью транспортирующего газа через подъмную трубу, отходящую от первой сбрасывающей трубы, к баку-смесителю. С помощью такой компоновки сбрасывающая труба/подъмная труба,которую называют также уплотннным котлом, осуществляют разделение потока тврдого материала,в процессе чего подвижные детали аппаратуры не вступают в непосредственный контакт с горячим тврдым материалом. Поскольку поток тврдого материала податся к верху через подъмную трубу, разные-2 016961 стадии процесса больше уже не должны размещаться одна наверху другой, а могут устанавливаться одна рядом с другой. Благодаря этому достигается выигрыш в высоте конструкции, а, следовательно, и в затратах. Согласно одному из особенно предпочтительных аспектов изобретения подача транспортирующего газа внизу сбрасывающей трубы варьируется с помощью блока управления. Этим путм можно особенно легко определять количество потока гидроксида металла, который отводится в сторону до реактора. Температуру в баке-смесителе преимущественно используют в качестве контрольной переменной для подачи потока транспортирующего газа, благодаря чему обеспечиваются подходящие условия процесса для смеси и для полной дегидратации гидроксида металла. Если температура в баке-смесителе отличается от заданного установочного значения, подачу флюидизирующего газа корректируют таким образом, чтобы через подъмную трубу подавалось, соответственно, больше или меньше тврдого материала и, в результате этого, температура в баке-смесителе возвращалась бы к заданному значению. В отличие от измерения массовых расходов тврдых материалов, измерение температуры не представляет серьзных трудностей, благодаря чему наджный контроль становится легкой задачей. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения перепад давления между низом и верхом сбрасывающей трубы поддерживают меньшим, чем падение давления, соответствующее псевдоожиженной сбрасывающей трубе. Если, как это также предложено согласно изобретению,давление внизу сбрасывающей трубы поддерживается большим давления вверху сбрасывающей трубы,твердый материал в сбрасывающей трубе будет вести себя подобно оседающему слою с пористостью близкой к пористости стационарного слоя. Таким образом, в сбрасывающей трубе будет находиться непсевдоожиженный перемещаемый подвижный слой. Перепад давления в сбрасывающей трубе, PD, определяется как Приведнный PR обозначает падение давления в подъмной трубе, которое зависит от расхода транспортирующего газа и от массового расхода тврдого материала. Поскольку подачу газа к подъмной трубе варьируют, чтобы реализовать определнный массовый расход тврдого материала, то в данном случае получают соответствующее падение давления.PR,K обозначает давление вверху подъмной трубы, которое в случае рециркуляции тврдого материала в псевдоожиженный слой большей частью равно давлению в псевдоожиженном слое в точке, где подъмная труба соединена с бункером для псевдоожиженного слоя. Это давление не обязательно должно быть постоянным, поскольку оно зависит, например, от переменного запаса тврдого материала в бункере для псевдоожиженного слоя. Это давление может также быть намного выше внешнего давления. Если подъмная труба переходит в расширительный бачок, то во многих случаях давление в этом месте равно внешнему давлению. Это давление, однако, может меняться, например, когда отвод отработавшего воздуха из флюидизирующего канала слишком велик, в результате чего создатся отрицательное давление. Если после подъмной трубы осуществляется какой-либо дополнительный процесс, давление PR,K может также оказаться намного выше внешнего давления, в частности выше также и давления Р 0. Кроме того, следует принимать в расчт давление Р 0 в верхнем пространстве примыкающего псевдоожиженного слоя и давление PWS,B, создаваемое псевдоожиженным слоем с высотой слоя HWS,B над входом в сбрасывающую трубу. Оба давления зависят от поведения в рабочем режиме бункера с псевдоожиженным слоем или возможно имеющихся перед ним дополнительных устройств. Таким образом,перепад давления PD над сбрасывающей трубой получают автоматически в соответствии с корректировкой расхода транспортирующего газа. При этом этот перепад давления не должен превышать перепад давления, который был бы получен в случае флюидизирования сбрасывающей трубы. Это могло бы означать, что пористость в сбрасывающей трубе понижена и теперь уже невозможно наджно изолировать противодавление из подъмной трубы или также из бункера с псевдоожиженным слоем. Это выражается следующим образом: гдеmf - пористость тврдого материала в условиях неподвижного слоя;HDi - высота подъмной трубы. В этих условиях масса материала в сбрасывающей трубе действует как герметичное уплотнение,благодаря чему давление вверху подъмника изолировано от давления на входе в сбрасывающую трубу. Кроме того, массовый расход переносимого при этом тврдого материала или высота слоя и запас тврдого материала в бункере для псевдоожиженного слоя можно теперь корректировать или регулировать путм варьирования транспортирующего газа. Транспортирующий газ, например воздух, в основном протекает в подъмной трубе вверх и доставляет вверху столько тврдого материала, сколько позволяет его несущая способность. Небольшая часть транспортирующего газа проходит сквозь подвижный слой в сбрасывающей трубе и в результате этого создат в сбрасывающей трубе падение давления.-3 016961 В принципе стадия предварительного нагрева состоит из по меньшей мере одного до нескольких подогревателей. Согласно одному из направлений изобретения первая стадия предварительного нагрева состоит из сушилки, в которой гидроксид алюминия высушивается и нагревается до примерно 110 С, и дополнительному подогревателю, в котором высушенный гидроксид алюминия нагревается до примерно 150-190 С. Вторая стадия предварительного нагрева состоит лишь из одного подогревателя, в котором высушенный тригидроксид алюминия подогревается до примерно 300-400 С и, по крайней мере, частично подвергается предварительному прокаливанию. Согласно другому направлению изобретения первая стадия предварительного нагрева состоит из сушилки, в которой тригидроксид алюминия высушивается и нагревается до примерно 110 С, и второй стадии предварительного нагрева, включающей в себя два подогревателя, в которых высушенный гидрат алюминия нагревается и подвергается предварительному прокаливанию в первом подогревателе вначале до примерно 210-250 С и затем до примерно 350-400 С. Возможно также, чтобы каждая из двух стадий предварительного нагрева состояла из двух или более подогревателей. Согласно изобретению предварительно прокалнный гидроксид алюминия удаляется из подогревателя второй стадии предварительного нагрева при температуре выше 160 С, преимущественно выше 200 С и обычно выше 220 С. Такая компоновка имеет преимущества благодаря более низкой энергии, которая требуется для прокаливания, и более высокой температуре отходящего в сторону потока гидроксида металла по сравнению со способом, известным из DE 19542309 А 1. При введении дополнительных стадий предварительного нагрева естественно производить разделение потока гидроксида металла можно также только после этих дополнительных стадий предварительного нагрева, причм в этом случае эффективность процесса меняется. Кроме того, можно конструктивно решать проблему предварительного нагрева таким образом, чтобы несколько подогревателей работали параллельно один рядом с другим и нагревали разделнный поток материала до одних и тех же температур. Настоящее изобретение распространяется также на установку для производства оксида металла из гидроксида металла. После подогревателя второй стадии предварительного нагрева от трубопровода,который непосредственно или опосредованно подат гидроксид металла к реактору, отходит обводной трубопровод для предварительно прокалнного гидроксида металла. Согласно изобретению сбрасывающая труба для переноса потока тврдого материала, отводимого со второй стадии предварительного нагрева, от которой отходит к верху подъмная труба, помещена после подогревателя второй стадии предварительного нагрева или после находящегося после не сепаратора. С помощью средства подачи транспортирующего газа последний вводится в первую сбрасывающую трубу под подъмной трубой с целью доставки тврдого материала через подъмную трубу к бакусмесителю. Согласно изобретению изменение подачи транспортирующего газа осуществляется с помощью регулирующего клапана, причм согласно одному из предпочтительных аспектов изобретения на бакесмесителе установлено термометрическое устройство, а открытое положение регулирующего клапана может регулироваться с помощью контура управления по температуре, измеряемой термометрическим устройством. Согласно ещ одному аспекту изобретения после второго подогревателя установлен третий подогреватель и при этом обводной трубопровод от подающего гидроксид металла трубопровода отходит после третьего подогревателя. Направления развития, преимущества и возможные применения изобретения могут быть также получены из следующего описания вариантов осуществления и из графического материала. Все признаки,описанные и/или проиллюстрированные, составляют главную суть изобретения сами по себе или в сочетании вне зависимости от их включения в формулу изобретения или обратной ссылки на них. В графическом материале: фиг. 1 - схема установки для осуществления способа изобретения и фиг. 2 - схематическое представление устройства для разделения потока тврдого материала на установке, показанной на фиг. 1. Согласно технологической схеме процесса изобретения, представленной на фиг. 1, влажно отфильтрованный тригидроксид алюминия (Al(OH)3) вводится посредством винтового конвейера 1 в первый суспензионный подогреватель 2 (первая стадия предварительного нагрева) и переносится потоком отработавшего газа, поступающего из второго суспензионного подогревателя 5 (вторая стадия предварительного нагрева). Далее поток газ-тврдый материал разделяется в последующем циклонном сепараторе 3. С целью обеспыливания отработавший газ, выводимый из циклонного сепаратора 3, податся в электростатический газоочиститель 4 и, наконец, в дымоход (не показан). Тврдый материал, выгружаемый из циклонного сепаратора 3 и электростатического газоочистителя 4, вводится далее во второй суспензионный подогреватель 5, в котором тврдый материал захватывается отработавшим газом, выводимым из рециркуляционного циклона 6 циркулирующего псевдоожиженного слоя, и после этого обезвоживается при температурах порядка 350 С и дегидратируется с образованием моногидрата алюминия (AlOOH). В следующем далее разделительном циклоне 7 вновь производится разделение потока газ-тврдый материал, в процессе чего моногидрат алюминия податся вниз, а отработавший газ вводится в первый суспензионный подогреватель 2. После разделительного циклона 7, следующего за вторым суспензионным подогревателем 5, поток-4 016961 моногидрата алюминия разделяется с помощью описанного ниже (см. фиг. 2) устройства. Главный поток,содержащий приблизительно от 80 до 90% потока тврдого материала, податся по трубопроводу (транспортирующее средство 30) к реактору 8 с псевдоожиженным слоем, в котором моногидрат алюминия прокаливается при температуре приблизительно 1000 С и полностью дегидратируется с образованием оксида алюминия (Al2O3). Подача топлива, необходимого для прокаливания, производится через топливный трубопровод 9, который расположен на небольшой высоте над решткой реактора 8 с псевдоожиженным слоем. Поток необходимого для горения кислородсодержащего газа податся в качестве вторичного газа по подводящему трубопроводу 11. В результате подачи газа в нижней зоне реактора между решткой и средством 11 подачи вторичного газа получают относительно высокую плотность суспензии и относительно низкую плотность суспензии получают над средством 11 подачи вторичного газа. По соединительному трубопроводу 12 суспензия газ-тврдый материал поступает в рециркуляционный циклон 6 циркулирующего псевдоожиженного слоя, в котором осуществляется ещ одно разделение газа и тврдого материала. Выгружаемый по трубопроводу 13 из рециркуляционного циклона 6 тврдый материал при температуре примерно 1000 С вводится в бак-смеситель 14. Частичный поток моногидрата алюминия, отделнный под разделяющим циклоном 7, который имеет температуру примерно 350 С, также вводится в бак-смеситель 14 по обводному трубопроводу 15. В баке-смесителе 14 температура смеси доводится до примерно 750 С в соответствии со смесевым соотношением между потоком горячего оксида алюминия, подаваемого по трубопроводу 13, и потоком моногидрата алюминия, подаваемого по обводному трубопроводу 15. Оба продуктовых потока тщательно смешиваются в бакесмесителе 14, который включает в себя псевдоожиженный слой, целью чего также является полное прокаливание моногидрата алюминия, подаваемого по обводному трубопроводу 15, и получение оксида алюминия. Очень большое время пребывания до 40 мин или до 60 мин приводит к прекрасному прокаливанию в баке-смесителе. Было отмечено, однако, что, для этой цели уже достаточно, как правило, времени пребывания менее двух минут, в частности примерно одной минуты. Особо предпочтительно время пребывания менее 45 с, в частности менее 30 с. Из бака-смесителя 14 полученный продукт податся в первый суспензионный холодильник, образованный подъмной трубой 16 и циклонным сепаратором 17. Отработавший газ из циклонного сепаратора 17 попадает в реактор 8 с псевдоожиженным слоем по трубопроводу 11, тврдый материал вводится во второй суспензионный холодильник, образованный подъмной трубой 18 и циклонным сепаратором 19,и, в конце концов, в третий суспензионный холодильник, образованный подъмной трубой 20 и циклонным сепаратором 21. Газовый поток через индивидуальные суспензионные холодильники осуществляется противотоком к тврдому материалу по трубопроводам 22 и 23. При выходе из последнего суспензионного холодильника произведнный оксид алюминия подвергается конечному охлаждению в холодильнике 24 с псевдоожиженным слоем, оборудованным тремя холодильными камерами. В первой его камере флюидизирующий газ, подаваемый в реактор 9 с псевдоожиженным слоем, нагревается, в последующих вторых камерах он охлаждается от направляемой противотоком теплопереносящей среды, предпочтительно воды. В конечном итоге оксид алюминия выгружают через трубопровод 25. На фиг. 2 показано устройство для разделения потока тврдого материала, выводимого из разделительного циклона 7 после второго подогревателя 5. Моногидрат алюминия, выгружаемый из разделительного циклона 7, температура которого равна примерно 350 С, выводится из разделительного циклона при приблизительно внешнем давлении. Из транспортирующего средства 30, выполненного, например, в виде флюидизирующего канала, по крайней мере часть моногидрата алюминия уходит через сбрасывающую трубу 31, в то время как другая часть продолжает двигаться в транспортирующем средстве 30 и податся в реактор 8 с псевдоожиженным слоем, проходя различные (не проиллюстрированные) стадии процесса. Внизу 32 сбрасывающей трубы 31 отходит подъмная труба 33, которая направлена по существу вертикально вверх. Тврдый материал в низу сбрасывающей трубы 31 флюидизируется с помощью по меньшей мере одного сопла 34. На фигуре сопло 34 изображено направленным вверх, но можно также направить сопло и вниз, благодаря чему будет более наджно предотвращена закупорка. Специалист сможет использоватьвсе известные ему средства для необходимой флюидизации тврдого материала в низу сбрасывающей трубы 31. Можно, например, использовать сопло чашечного типа или сопло с каким-либо пористым телом на его конце, которое бы предотвращало закупорку сопла. Можно также подавать транспортирующий газ через флюидизирующую ткань или другую пористую среду, которая расположена в нижней части сбрасывающей трубы над газораспределителем (не проиллюстрированным). Тврдый материал поднимается через подъмную трубу 33 в расширительный бачок и податся оттуда через подающий трубопровод 36 в бак-смеситель 14. Вместо расширительного бачка 35 на конце подъмной трубы 33 может быть также помещено простое колено. В баке-смесителе 14 моногидрат алюминия смешивается с оксидом алюминия из реактора 8 с псевдоожиженным слоем, который податся по трубопроводу 13. Температура оксида алюминия равна примерно 1000 С, в результате чего при смесевом соотношении, создаваемом в баке-смесителе 14 для псевдоожиженного слоя, получают температуру смешения примерно 750 С и время пребывания 20 с. Давле-5 016961 ние в баке-смесителе 14 равно примерно 1,14 бар (абс), т.е. несколько избыточное давление по отношению к внешнему давлению. В этом варианте осуществления бак-смеситель 14 может быть расположен над или под транспортирующим средством 30. Температура в баке-смесителе 14 зависит от смесевого соотношения между моногидратом алюминия, подаваемым по подъмной трубе 33, и оксидом алюминия, подаваемым по трубопроводу 13, и от температуры этих потоков тврдых материалов. Температуру в баке-смесителе 14 регулируют с помощью количества и температуры потоков тврдых материалов из печи и со стадии предварительного нагрева. Однако измерение массового расхода тврдого материала в подъмной трубе 33 и в трубопроводе 13 представляет трудности. Отсюда согласно изобретению предпочтительно детектировать с помощью термометрического устройства 37 легко измеряемую температуру в баке-смесителе 14 и использовать е в качестве контрольной переменной для управления регулирующим клапаном 38 в подающем трубопроводе 39 к соплу 34, с помощью которого корректируется подача транспортирующего газа в нижней части 32 сбрасывающей трубы 31. Этим путм очень легко воздействовать на смесевое соотношение и, соответственно, на температуру в баке-смесителе 14, повышая подачу транспортирующего газа через сопло 34, когда реальная температура в баке-смесителе 14 превышает установочное значение и вследствие этого в бак-смеситель 14 поступает большее количество более холодного моногидрата алюминия. В результате температура в баке-смесителе вновь понижается. Когда же температура в баке-смесителе 14 понижается ниже установочного значения, подачу моногидрата алюминия уменьшают с помощью соответствующего прикрытия регулирующего клапана 38. Список ссылочных позиций 1 винтовой конвейер 2 первая стадия предварительного нагрева 3 циклонный сепаратор 4 газоочиститель 5 вторая стадия предварительного нагрева 6 рециркуляционный циклон 7 разделительный циклон 8 реактор с псевдоожиженным слоем 9 топливный трубопровод 10 флюидизирующий газ из подающего трубопровода 11 вторичный газ из подающего трубопровода 12 соединительный трубопровод 13 трубопровод 14 бак-смеситель трубопровод 15 обводной трубопровод 16 подъмная труба 17 циклонный сепаратор 18 подъмная труба 19 циклонный сепаратор 20 подъмная труба 21 циклонный сепаратор 22 трубопровод 23 трубопровод 24 холодильник с псевдоожиженным слоем 25 трубопровод 30 транспортирующее средство 31 сбрасывающая труба 32 низ (нижняя часть) 33 подъмная труба 34 сопло 35 расширительный бачок 36 подающий трубопровод 37 термометрическое устройство 38 регулирующий клапан 39 подающий трубопровод ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения оксида металла из солей металла, в частности из гидроксида алюминия, в котором соль металла сушат и предварительно нагревают на по меньшей мере одной первой стадии предварительного нагрева при температуре от 100 до 200 С, предварительно прокаливают на второй стадии предварительного нагрева при температуре от 200 до 500 С и затем прокаливают в реакторе при темпе-6 016961 ратуре от 850 до 1100 С, получая при этом оксид металла, и при этом некоторую часть потока соли металла не вводят в реактор, а смешивают с оксидом металла, выводимым из реактора, и получаемый продукт после этого охлаждают, причм после предварительного прокаливания на второй стадии предварительного нагрева часть потока соли металла отводят в сторону и подают в бак-смеситель, в котором его смешивают с оксидом металла, выводимым из реактора, отличающийся тем, что часть потока тврдого материала, отводимого со второй стадии предварительного нагрева, выгружают через сбрасывающую трубу, флюидизируют в нижней части сбрасывающей трубы путм подачи транспортирующего газа и переносят с помощью транспортирующего газа через отходящую от сбрасывающей трубы подъмную трубу в бак-смеситель. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно прокалнную соль металла в количестве от 10 до 40%, предпочтительно от 11 до 25%, направляют в обход реактора. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что направляемая в обход реактора часть потока имеет температуру от 200 до 500 С, предпочтительно от 300 до 400 С. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температуру в бакесмесителе доводят до примерно 500-820 С, предпочтительно 600-800 С. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что после подогревателя второй стадии предварительного нагрева помещают сепаратор, в котором предварительно прокалнный гидроксид металла отделяют от газового потока, а часть потока, направляемую в обход реактора, отделяют после этого сепаратора. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что подачу транспортирующего газа изменяют внизу сбрасывающей трубы. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что температуру в баке-смесителе используют в качестве контрольной переменной для подачи потока транспортирующего газа. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что перепад давления между низом и верхом сбрасывающей трубы поддерживают меньшим, чем падение давления во флюидизируемом слое в сбрасывающей трубе. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что после подогревателя второй стадии предварительного нагрева или размещенного после него сепаратора устанавливают дополнительный подогреватель, а предварительно прокалнный гидроксид металла отделяют после дополнительного подогревателя. 10. Установка для осуществления способа по любому из пп.1-9, включающая по меньшей мере один подогреватель (2) на первой стадии предварительного нагрева для сушки и предварительного нагрева соли металла, реактор (8) для прокаливания соли металла, чтобы получить оксид металла, обводной трубопровод (15) для направления части потока соли металла или продукта этой соли металла в обход реактора (8), причм этот обводной трубопровод (15) отходит от трубопровода (30), подающего соль металла в реактор (8) после подогревателя второй стадии предварительного нагрева; бак-смеситель (14) для смешения соли металла, направляемой в обход реактора (8) по обводному трубопроводу (15), с оксидом металла, выводимым из реактора (8); и включающая возможно многоступенчатый холодильник для охлаждения получаемого продукта, отличающаяся тем, что после подогревателя второй стадии (5) предварительного нагрева или находящегося после него сепаратора (7) от трубопровода (30), ведущего к реактору(8), отходит сбрасывающая труба (31) для выведения части потока соли металла, при этом от сбрасывающей трубы (31) отходит к верху подъмная труба (33) и имеется средство для подачи транспортирующего газа, через которое транспортирующий газ вводится в сбрасывающую трубу (31) под подъмной трубой (33) с целью переноса тврдого материала через подъмную трубу (33), а подъмная труба(33) соединена с баком-смесителем (14). 11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что регулирующий клапан (38) использован для изменения подачи транспортирующего газа. 12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что в бак-смеситель (14) помещено термометрическое устройство (37), подача потока транспортирующего газа осуществляется через регулирующий клапан(38), и открытое положение регулирующего клапана (38) может регулироваться с помощью контура управления по температуре, измеряемой термометрическим устройством (37). 13. Установка по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что после подогревателя (5) второй стадии предварительного нагрева помещн второй дополнительный подогреватель, после которого от трубопровода (30), подающего к реактору (8) соль металла, отходит в сторону обводной трубопровод (15).
МПК / Метки
МПК: B01J 8/24, C01B 13/18, C01F 7/44
Метки: установка, солей, производства, оксида, способ, металла
Код ссылки
<a href="https://easpatents.com/9-16961-sposob-i-ustanovka-dlya-proizvodstva-oksida-metalla-iz-solejj-metalla.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и установка для производства оксида металла из солей металла</a>
Предыдущий патент: Маятниковый ветродвигатель
Следующий патент: Способ утяжеления пластмассовых труб и утяжеленные пластмассовые трубы
Случайный патент: Фунгицидная смесь на основе амидных соединений и производных бензамидоксима