Способ нагрева бокситовой пульпы

 

Изобретение может быть использовано в глиноземном производстве, например при автоклавном выщелачивании боксита. Способ нагрева бокситовой пульпы заключается в непрерывном прокачивании ее с предварительным нагревом паром через трубную часть кожухо-трубчатых подогревателей и автоклавы глухого и контактного нагрева паром до реакционной температуры. Конденсат из автоклава глухого нагрева пульпы направляют в межтрубную часть подогревателей. Изобретение позволяет повысить производительность установки. 1 ил.

Изобретение относится к области тепло- и массообмена и может быть использовано в глиноземном производстве, например в сфере автоклавного выщелачивания боксита, когда применяется регенеративный нагрев сырой пульпы.

Известен способ (Еремин Н. И. и др. Процессы и аппараты глиноземного производства, М.: Металлургия, 1980, стр. 151, рис. 52) выщелачивания боксита, в котором применяется регенеративный нагрев сырой пульпы паром самоиспарения вареной (выщелоченной) пульпы. Способ заключается в прокачивании бокситовой пульпы поршневым насосом через автоклавную установку с предварительным (регенеративным) нагревом, как уже говорилось, пульпы в подогревателях до 140 - 150^oC и окончательным ее нагревом до реакционной температуры 230 - 240^oC в двух первых по ходу пульпы автоклавах паром ТЭЦ. После прохождения автоклавов и самоиспарителей пульпы первой и второй ступени пульпа поступает в агитатор на разбавление. Пар из самоиспарителя первой ступени подается в подогреватели сырой пульпы, а пар второй ступени - в полочный подогреватель для нагрева воды; туда же поступает пар из самоиспарителя конденсата, образовавшегося в паропульповых подогревателях при конденсации пара первой ступени.

Недостатком способа является разбавление пульпы при ее контактном нагреве в автоклавах паров ТЭЦ, что способствует снижению химвыхода.

Известен также способ (А. И. Лайнер и др. Производство глинозема, М.: Металлургия, 1978, стр. 175 - 176, рис. 68) нагрева бокситовой пульпы в процессе выщелачивания, в котором устранен недостаток вышеописанного способа. По данному способу пульпу прокачивают через батарею автоклавов, которые все являются греющими и реакционными одновременно. При этом нагрев осуществляется через теплообменную поверхность, глухим способом, т.е. без прямого контакта пара с пульпой, как это происходит в подогревателях сырой пульпы способа-аналога.

Предварительный нагрев пульпы при этом происходит в подогревателях змеевикового типа с использованием пара самоиспарения конденсата автоклавов и пара самоиспарения пульпы.

Схема автоклавной установки, работающей по данному способу, включает в себя в порядке следования по ходу пульпы подогреватели, автоклавы глухого нагрева, сепараторы (самоиспарители) конденсата, сепараторы (самоиспарители) пульпы, мешалку разбавления (агитатор) и в самом начале схемы - поршневой насос.

Сырая бокситовая пульпа из мешалки подается поршневым насосом сначала в подогреватели, в которых нагревается паром самоиспарения вареной пульпы и паром самоиспарения конденсата последующих подогревателей. При этом для самоиспарения пульпы и конденсата используются самоиспарители.

После регенеративного нагрева в подогревателях пульпа поступает в автоклавы также, как и подогреватели змеевикового типа, где окончательно нагревается, переходя из автоклава в автоклав, паром самоиспарения пульпы и конденсата. В последних же трех по ходу пульпы автоклавах пульпа нагревается паром ТЭЦ. После выщелачивания пульпы поступает в мешалку разбавления и далее по назначению.

Недостатком способа является сложность его аппаратурно-технического исполнения, не в последнюю очередь, из-за большого количества сепараторов (самоиспарителей), без которых, например сепараторов конденсата, можно было обойтись, если конструктивное исполнение подогревателей и автоклавов было бы другим.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.

Техническим результатом изобретения является совмещение в одном способе достоинств двух вышеописанных способов - простота и экономичность.

Технический результат достигается тем, что в способе-аналоге первый по ходу пульпы греющий автоклав контактного типа заменяется на автоклав глухого нагрева (нагрев через теплообменную поверхность), как в способе-прототипе, что дает возможность уменьшить разбавление пульпы, с вытекающим отсюда положительным эффектом - повышением химвыхода, т.е. повышением производительности автоклавной установки по глинозему. Так достигается экономичность - снижение расхода пара ТЭЦ на тонну глинозема, но новизны при этом нет. Новизна заключается в том, что конденсат, образующийся в этом автоклаве глухого нагрева, вернее тепло его, используется как и в способе-прототипе для нагрева пульпы в подогревателях, но только с самоиспарением в межтрубной части подогревателей, а не в самоиспарителе (самоиспаритель исключается). В способе-прототипе такое решение осуществить невозможно, т.к. в его схеме пар подается не в межтрубную часть подогревателей и автоклавов, а в трубную, где самоиспарение невозможно из-за малости объема. Если же в способе-прототипе пар подавать в межтрубную часть, а пульпу - в трубную часть подогревателей и автоклавов, то из-за того, что теплообменные поверхности их выполнены в виде змеевика, сопротивление движению пульпы резко возрастет, что может привести к разрыву змеевика и увеличению расхода электроэнергии поршневым насосом.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого способа нагрева бокситовой пульпы.

Схема включает в себя паропульповые подогреватели 1, греющие автоклавы 2, 3, батарею 4 реакционных автоклавов, самоиспарители 5, 6 выщелоченной пульпы первой и второй ступени соответственно, а также игольчатый регулятор 7 и трубопроводы обвязки аппаратов.

Способ осуществляется следующим образом. Сырая пульпа из мешалки поршневым насосом (на чертеже не указаны) подается при температуре 90 - 95^oC в кожухо-трубчатые подогреватели 1, в их трубную часть, и нагревается паром самоиспарения вареной пульпы и паром самоиспарения конденсата автоклава 2 до 153 - 155^oC. Затем пульпа поступает в автоклав 2 глухого нагрева, где нагревается без разбавления до температуры 195 - 200^oC и переходит в автоклав 3 контактного нагрева, где частично разбавляется паром и нагревается до реакционной температуры 235 - 238^oC. Нагреть пульпу до указанной температуры в автоклавах глухого нагрева паром ТЭЦ с давлением 30 ати невозможно, даже если он перегрет из-за низкого коэффициента теплопередачи через теплообменную поверхность, по сравнению с объемным коэффициентом при контактном нагреве, когда пар непосредственно подается в объем пульпы. При более высоком давлении (45 - 50 ати) пара, а значит и более высокой температуре, можно нагреть пульпу до указанной реактивной температуры и без контактного нагрева, используя только глухой нагрев. Но, к сожалению, на большинстве глиноземных заводов ТЭЦ вырабатывают пар не более 30 ати.

После выщелачивания, т.е. прохождения батареи 4 автоклавов, пульпа подвергается самоиспарению для получения теплоносителя (пара), чтобы можно было использовать тепло вареной пульпы для регенеративного нагрева сырой пульпы. Самоиспарение пульпы двухступенчатое, сначала в самоиспарителе (сепараторе) 5, а затем в сепараторе 6. Пар первой ступени используется для регенеративного нагрева сырой пульпы, как уже было сказано, а пар второй ступени - для нагрева воды (на схеме не указано). Кроме того, для предварительного (регенеративного) нагрева пульпы используется тепло конденсата, образовавшегося в автоклаве 2 после конденсации в нем пара с давлением 30 ати. При этом конденсат из автоклава 2 подается непосредственно в подогреватели 1, куда подается и пар из сепаратора 5. Конденсат проходит в межтрубную часть какого-либо одного из подогревателей 1, где самоиспаряется, т.к. давление его (30 ати) гораздо выше, чем давление в межтрубной части (6-7 ати) подогревателей 1, определяемое давлением пара сепаратора 5. Объем межтрубной части любого из подогревателей достаточно велик и самоиспарение конденсата проходит беспрепятственно, давая, за счет дополнительного количества пара, прирост температуры нагрева на 3 - 5^oC.

Для устранения проскока пара 30 ати в подогреватели 1 из автоклава 2 и снижении тем самым давления в последнем, служит игольчатый регулятор 7, в котором устанавливается проходное сечение, определяемое опытным путем по давлению пара и температуре пульпы.

Таким образом, благодаря тому, что в предлагаемом способе нагрева пульпы, последняя подается в греющие трубы подогревателей, а не в межтрубную часть, как в способе-прототипе, достигается возможность производить самоиспарение конденсата из греющего автоклава не в специальном сепараторе, а в самих подогревателях регенеративного нагрева сырой пульпы. Это дает возможность реализовать предлагаемый способ нагрева бокситовой пульпы на старых глиноземных заводах, работающих по схеме выщелачивания способа-аналога на ограниченной производственной площади, где нет места для установки дополнительного оборудования, в данном случае, сепаратора конденсата давлением 30 ати.

Формула изобретения

Способ нагрева бокситовой пульпы, заключающийся в непрерывном прокачивании ее с предварительным нагревом паром через трубную часть кожухо-трубчатых подогревателей и автоклавы глухого и контактного нагрева паром до реакционной температуры, отличающийся тем, что конденсат из автоклава глухого нагрева пульпы направляют в межтрубную часть подогревателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1