Гидратор-сепаратор для изготовления извести-пушонки и способ изготовления извести-пушонки с его использованием
Владельцы патента RU 2363672:
Государственное научное учреждение Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности Россельхозакадемии (RU)
Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для гашения извести и приготовления извести-пушонки, и может быть использовано в металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности. Гидратор-сепаратор для изготовления извести содержит корпус с дозатором-питателем и выгрузочными патрубками, снабженными затворами, установленное в корпусе вибросито, систему охлаждения и расположенное внутри корпуса орошающее устройство, использующее воду, подогретую в системе охлаждения. Вибросито состоит из комплекта сит, имеющих разнознаковые уклоны, с размером ячеек, уменьшающимся от верхнего сита к нижнему. Система охлаждения состоит из охлаждающего кожуха и выполненного в верхней части корпуса конденсатора-холодильника с пластинчатым устройством распределения конденсата на вибросито. Конденсатор-холодильник использует охлаждающую воду, выходящую из кожуха. Способ изготовления извести-пушонки в указанном выше гидраторе-сепараторе включает просеивание негашеной извести на вибросите одновременно с гидратацией, при которой используют воду, подогретую в системе охлаждения. Технический результат - снижение энергозатрат на перемешивание и транспортирование извести, снижение тепловых выбросов, ускорение гидратации, увеличение выхода продукта. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для гашения извести и приготовления извести-пушонки, и может быть использовано в металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности.
Известен гидратор-сепаратор для производства гидратной окиси, содержащий емкость с патрубками и охлаждающим кожухом, дозатор-питатель и регулируемую наклонную решетку с прилегающим к ней снизу перфорированным подвижным шибером и затворами, расположенными у ее нижнего конца [SU 1463724].
Недостатки: значительные затраты энергии на псевдоожижение, потери продукта в результате его карбонизации углекислым газом, входящим в состав воздуха, значительные тепловые выбросы.
Известно устройство для гашения извести (RU 2192398), имеющее камеру гидратации с загрузочным и разгрузочным отверстиями, вытяжную трубу с входным отверстием, нижней частью и камерой расширения со сливным элементом, средством охлаждения стенок камеры расширения для конденсации на них отходящих жидких частиц, выполненым в виде водяной рубашки, указанное средство охлаждения стенок камеры расширения совмещено с разбрызгивателем, который выполнен в виде пары дисков, установленных соосно и с возможностью свободного вращения вокруг оси вытяжной трубы с образованием между ними сопла в виде кольцевой щели, причем сопло разбрызгивателя направлено радиально относительно оси вытяжной трубы с возможностью смывания водой боковых стенок камеры расширения, нижняя часть вытяжной трубы выполнена водосточной для стекания воды из камеры расширения, а сливной элемент установлен на нижней части вытяжной трубы с возможностью преобразования потока воды, стекающей с ее стенок, в вертикальную водяную завесу, расположенную перед входным отверстием вытяжной трубы.
Недостатки: сложность устройства и значительные затраты энергии на перемешивание и транспортирование извести, значительные тепловые выбросы стенками камеры гидратации, неэффективное использование теплообменной поверхности теплопередачи водяной рубашки, так как они со стороны паровоздушной смеси омываются прохладным потоком воды, предназначенной для гидратации извести, низкая скорость гидратации вследствие использования для нее прохладной воды и, как следствие, низкий выход продукта.
Известен способ получения извести-пушонки, включающий обжиг и гашение извести водой с переводом извести-пушонки во взвешенное состояние паровоздушной средой путем подачи воздуха из расчета 22,4-112,0 л на 1 моль извести и удалением ее с последующим осаждением [RU 99106719].
Недостатки: значительный расход энергии на перевод извести-пушонки во взвешенное состояние, карбонизация готового продукта углекислым газом, входящим в состав воздуха.
Ближайшим аналогом предложенного способа является способ приготовления извести-пушонки, включающий гидратацию негашеной извести, перемешивание негашеной извести путем вращения устройства для гашения вокруг продольной оси, последовательное просеивание на вибросите, состоящем из комплекта сит, имеющих разный размер ячеек, при этом размер ячеек нижестоящих сит уменьшается по сравнению с вышестоящими, деление извести-пушонки на фракции в одном циклоне и гравитационном сепараторе или в нескольких циклонах, расфасовку в пакеты всех фракций извести-пушонки [RU 2003113951].
Недостатки: значительные затраты энергии на перемешивание негашеной извести; несвоевременность удаления извести-пушонки из устройства для гашения создает условия для образования пленок Ca(ОН)2 на частицах негашеной извести и замедление гидратации; потери извести и воды с парогазовой смесью, отводимой из аппарата в процессе гашения; карбонизация готового продукта углекислым газом, входящим в состав воздуха, во время транспортировки и разделения на фракции.
Технический результат изобретения заключается в снижении энергозатрат на перемешивание и транспортирование извести, снижении тепловых выбросов, ускорении гидратации и увеличении выхода продукта.
Технический результат достигается тем, что гидратор-сепаратор для изготовления извести, содержащий корпус с дозатором-питателем и выгрузочными патрубками, снабженными затворами, систему охлаждения, установленное в корпусе вибросито, состоящее из комплекта сит с размером ячеек, уменьшающимся от верхнего сита к нижнему, и имеющих разнознаковые уклоны. При этом система охлаждения состоит из охлаждающего кожуха и установленного в верхней части корпуса конденсатора-холодильника с пластинчатым устройством распределения конденсата на указанное вибросито, использующего охлаждающую воду, выходящую из охлаждающего кожуха, внутри корпуса в зоне подачи негашеной извести расположено орошающее устройство, использующее воду, подогретую в указанной системе охлаждения.
Процесс изготовления извести-пушонки в предлагаемом гидраторе-сепараторе включает гидратацию негашеной извести, последовательное просеивание на вибросите, состоящем из комплекта сит, имеющих разный размер ячеек, уменьшающийся от вышестоящих сит к нижестоящим. При этом просеивание и гидратацию негашеной извести осуществляют одновременно, для гидратации используют воду, подогретую в системе охлаждения гидратора-сепаратора, и конденсат, стекающий по устройству распределения конденсата на указанное вибросито из конденсатора-холодильника.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен вертикальный разрез гидратора-сепаратора, представленный на фиг.1.
Гидратор-сепаратор состоит из корпуса 1 с охлаждающим кожухом 2, к которому присоединены загрузочный бункер с дозатором 3, конденсатор-холодильник 4, выгрузочные патрубки с затворами для выгрузки извести-пушонки 5 и недопала 6, внутри корпуса установлены: орошающее устройство 7 с регулирующим вентилем 8, пластинчатое устройство распределения конденсата 9 и вибросито 10, состоящее из комплекта сит, имеющих разнознаковые уклоны, с размером ячеек, уменьшающимся от верхнего сита к нижнему.
Гидратор-сепаратор работает следующим образом. Негашеная известь поступает в корпус 1 через загрузочный бункер с дозатором 3, проходит зону действия орошающего устройства 7 и попадает на верхнее сито вибросита 10. Начиная с зоны действия орошающего устройства 7, идет процесс гидратации, который представляет собой взаимодействие извести с водой: CaO+H2O=Ca(ОН)2. В течение гидратации идет распад кусков извести на тонкодисперсные частицы извести-пушонки и выделение тепла, за счет которого реакционная смесь разогревается и идет частичное испарение воды. Водяные пары, вместе с увлекаемыми мелкодисперсными частицами извести, попадая в конденсатор-холодильник, конденсируются и в виде известкового молока стекают по пластинчатому устройству распределения конденсата 9 на вибросито 10. На нем известь-пушонка просыпается через комплект сит, имеющих размер ячеек, уменьшающийся от верхнего сита к нижнему, и через выгрузочный патрубок с затвором для выгрузки извести-пушонки 5 выводится из устройства. Недогашенные куски извести и недопал проходят последовательное разделение по размеру частиц на вибросите 10. При этом куски, задерживаемые на ситах, орошаются известковым молоком, стекающим из конденсатора-холодильника 4, проходят окончательную гидратацию и перемещаются по ним, а недопал и неразгасившиеся куски подходят к выгрузочному патрубку с затвором для выгрузки недопала 6 и выводятся из устройства. Система охлаждения гидратора-сепаратора, состоящая из охлаждающего кожуха 2 и конденсатора-холодильника 4, служит для поддержания оптимальной температуры процесса гидратации, подогрева воды, подаваемой в орошающее устройство 7, и снижения тепловых выбросов. Охлаждающая вода последовательно проходит охлаждающий кожух 2, конденсатор-холодильник 4 и подогревается до температуры, необходимой для обеспечения высокой интенсивности процесса гашения. Избыток охлаждающей воды отводится для внешнего потребления.
Снижение затрат энергии на перемешивание и транспортирование извести достигается использованием вибрационного транспортирования, совмещаемого с гидратацией и разделением, вместо использования валов с лопатками для транспортирования и перемешивания, применяемых в аналоге.
Снижение тепловых выбросов достигается отводом тепла, выделяемого при гидратации, системой охлаждения. Использование конденсатора-холодильника позволяет, с одной стороны, обеспечить конденсацию паров и охлаждение газов, с другой стороны - создать на большой теплообменной поверхности конденсатную пленку, улавливающую частицы извести, увлекаемые потоком паровоздушной смеси из реакционного объема. При этом в прототипе отвод тепла от парогазовой смеси к охлаждающей воде в водяной рубашке затруднен, так как внутренняя сторона орошается потоком холодной воды, подаваемой разбрызгивателями. Горячая вода, отводимая из системы охлаждения гидратора-сепаратора, предназначена для внешнего потребления, т.е. в предлагаемом гидраторе-сепараторе предусматривается использование тепловых отходов.
Ускорение гидратации достигается поддержанием оптимальной температуры процесса, достигаемой, с одной стороны, использованием для нее воды, подогретой в системе охлаждения, а с другой - отводом избыточного тепла из реакционного объема системой охлаждения.
Снижение потерь продукта достигается ускорением процесса гидратации, своевременным отделением продукта от сырья и возможностью регулирования времени пребывания негашеной извести в реакционном объеме, изменением частоты и амплитуды колебаний вибросита. Мелкодисперсные частицы извести, увлекаемые парогазовой смесью, возвращаются в аппарат вместе с конденсатом в виде известкового молока. Недогашенные куски извести и недопал проходят последовательное разделение по размеру частиц на вибросите 10. При этом куски, задерживаемые на ситах, орошаются конденсатом, стекающим из конденсатора-холодильника 4, проходят окончательную гидратацию и перемещаются по ним, пока не достигнут последнего сита с самыми мелкими ячейками, а недопал и неразгасившиеся куски подходят к выгрузочному патрубку с затвором для выгрузки недопала 6 и выводятся из корпуса гидратора-сепаратора.
Преимущества предлагаемого изобретения иллюстрируются примерами.
Пример 1. Получают известь-пушонку. Для этого проводят гашение 2,27 кг негашеной извести, содержащей 92% CaO+MgO, смешивая ее с 0,752 кг воды с температурой 80°С в емкости с охлаждающим кожухом на вибросите в течение 10 минут. Образовавшиеся водяные пары конденсируют и возвращают в реакционный объем. На охлаждение и конденсацию подают воду с температурой 20°С и отводят с температурой 80°С. Количество охлаждающей воды составляет 8,24 кг. Измеряют температуру в емкости. Она составляет 90°С. Отделенную на вибросите известь-пушонку и недопал взвешивают и проводят анализ химического состава исходного сырья и продукта. Результаты помещают в таблицу.
Пример 2. Осуществляют процесс по известному способу. Получают известь-пушонку. Для этого проводят гашение 2,27 кг негашеной извести, содержащей 92% CaO+MgO, смешивают ее с 1,577 кг воды с температурой 20°С во вращающейся емкости в течение 10 минут. Измеряют температуру в емкости: она составляет 97°С. Реакционную смесь разделяют на вибросите. Отделенные на вибросите известь-пушонку и недопал взвешивают и проводят анализ химического состава исходного сырья и продукта. Результаты помещают в таблицу.
Анализ данных таблицы показывает, что предлагаемый способ позволяет увеличить выход готового продукта по CaO+MgO с 94% до 96%, снизить потери воды и негашеной извести от 26,5% до 1%, уменьшить количество воды, подаваемой на гашение, с 41% до 24,9%. При этом в предлагаемом способе снижена температура реакционной смеси, что позволяет получать известь-пушонку с меньшим размером частиц, а значит с более высокой растворимостью в воде и более высокой активностью. По предложенному способу получают 8,24 кг воды с температурой 80°С, которая может быть использована для технологических нужд как непосредственно в процессе получения извести-пушонки, так и для других технологических целей или бытовых нужд.
| Сравнение параметров способов получения | ||
| Материал | Пример №1 | Пример №2 |
| Негашеная известь, кг в том числе |
2,270 | 2,270 |
| CaO+MgO, кг % |
2,088 | 2,088 |
| 92 | 92 | |
| СаСО3, кг % |
0,01 | 0,01 |
| 0,4 | 0,4 | |
| Балласт, кг % |
0,171 | 0,171 |
| 7,9 | 7,9 | |
| Вода, кг % |
0,872 | 1,577 |
| 24,9 | 41,0 | |
| Известь-пушонка, кг в том числе |
2,649 | 2,594 |
| CaO+MgO, кг % выход % |
2,005 | 1,962 |
| 73,1 | 72,9 | |
| 96,0 | 94,0 | |
| СаСО3, кг % |
0,010 | 0,020 |
| 0,4 | 0,7 | |
| Вода, кг % |
0,725 | 0,712 |
| 26,5 | 26,4 | |
| Недопал, кг % |
0,265 | 0,244 |
| 11,7 | 10,8 | |
| Потери, кг % |
0,030 | 1,019 |
| 1,0 | 26,5 |
1. Гидратор-сепаратор для изготовления извести, содержащий корпус с дозатором-питателем и выгрузочными патрубками, снабженными затворами, установленное в корпусе вибросито, состоящее из комплекта сит, имеющих разнознаковые уклоны, с размером ячеек, уменьшающимся от верхнего сита к нижнему, систему охлаждения, состоящую из охлаждающего кожуха и выполненного в верхней части корпуса конденсатора-холодильника с пластинчатым устройством распределения конденсата на указанное вибросито, использующего охлаждающую воду, выходящую из охлаждающего кожуха, и расположенное внутри корпуса орошающее устройство, использующее воду, подогретую в указанной системе охлаждения.
2. Способ изготовления извести-пушонки, включающий гидратацию негашеной извести, последовательное просеивание на вибросите, состоящем из комплекта сит, имеющих разный размер ячеек, уменьшающийся от верхнего сита к нижнему, отличающийся тем, что при осуществлении его в гидраторе-сепараторе по п.1 осуществляют одновременно просеивание и гидратацию негашеной извести, при которой используют воду, подогретую в указанной системе охлаждения.
