RU2158224C2

RU2158224C2 - Method for heating bauxite pulp

Info

Publication number: RU2158224C2
Application number: RU98121710A
Authority: RU
Inventors: П.А. Свинин; А.Н. Аминов; Г.Г. Копытов; Г.Г. Завьялова
Original assignee: ОАО "Богословский алюминиевый завод"
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: alumina production, for example autoclave leaching of bauxite. SUBSTANCE: method comprises steps of continuously pumping pulp after its preliminary heating by steam through tubular portion of shell-and-tube heaters and autoclaves for indirect and contact heating by steam up to reaction temperature. Condensate from autoclave for indirect heating of pulp is guided to intertube zone of heaters. EFFECT: enhanced efficiency of installation for heating bauxite pulp. 1 dwg

Description

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. The invention relates to the field of heat and mass transfer and can be used in alumina production, for example in the field of autoclave leaching of bauxite, when regenerative heating of raw pulp is used.

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.A known method (Eremin N.I. et al. Processes and apparatuses of alumina production, M .: Metallurgy, 1980, p. 151, Fig. 52) for leaching bauxite, in which regenerative heating of raw pulp with steam self-evaporation of boiled (leached) pulp is used. The method consists in pumping bauxite pulp by a piston pump through an autoclave unit with preliminary (regenerative) heating, as already mentioned, of pulp in heaters up to 140 - 150 ^o C and its final heating to a reaction temperature of 230 - 240 ^o C in the first two autoclaves along the pulp steam CHP. After passing through the autoclaves and self-evaporators of the pulp of the first and second stage, the pulp enters the agitator for dilution. Steam from the self-evaporator of the first stage is supplied to the raw pulp heaters, and steam of the second stage to the shelf heater for heating water; steam from the condensate self-evaporator, which was formed in the steam-pulp heaters during the condensation of the first-stage steam, also flows there.

Недостатком способа является разбавление пульпы при ее контактном нагреве в автоклавах паров ТЭЦ, что способствует снижению химвыхода. The disadvantage of this method is the dilution of the pulp during its contact heating in the autoclaves of vapors of the thermal power station, which helps to reduce chemical yield.

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. There is also known a method (A. I. Liner and others. Production of alumina, M .: Metallurgy, 1978, pp. 175 - 176, Fig. 68) heating bauxite pulp in the leaching process, which eliminated the disadvantage of the above method. In this method, the pulp is pumped through a battery of autoclaves, which are all heating and reactive at the same time. In this case, heating is carried out through the heat exchange surface in a dull manner, i.e. without direct steam contact with the pulp, as is the case in the raw pulp heaters of the analogue method.

Предварительный нагрев пульпы при этом происходит в подогревателях змеевикового типа с использованием пара самоиспарения конденсата автоклавов и пара самоиспарения пульпы. Preliminary heating of the pulp in this case takes place in coil type heaters using autoclave condensate self-evaporation steam and pulp self-evaporation steam.

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. The scheme of the autoclave plant operating according to this method includes, in the order of following the pulp, heaters, autoclaves for blind heating, condensate separators (self-evaporators), pulp separators (self-evaporators), a dilution mixer (agitator), and a piston pump at the very beginning of the scheme.

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. The raw bauxite pulp from the mixer is first supplied to the heaters by the piston pump, in which it is heated by the self-evaporation steam of the cooked pulp and the self-evaporation steam of the condensate of the subsequent heaters. At the same time, self-evaporators are used for self-evaporation of pulp and condensate.

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. After regenerative heating in the heaters, the pulp enters the autoclaves in the same way as the coil type heaters, where it is finally heated, passing from the autoclave to the autoclave, by self-evaporation of the pulp and condensate. In the last three along the pulp in autoclaves, the pulp is heated by steam from the CHP. After leaching, the pulp enters the dilution mixer and then to the destination.

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. The disadvantage of this method is the complexity of its hardware and technical performance, not least because of the large number of separators (self-evaporators), without which, for example, condensate separators, could be dispensed with if the design of the heaters and autoclaves would be different.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка. The objective of the invention is the elimination of this drawback.

Техническим результатом изобретения является совмещение в одном способе достоинств двух вышеописанных способов - простота и экономичность. The technical result of the invention is the combination in one method of the advantages of the two methods described above - simplicity and profitability.

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. The technical result is achieved by the fact that in the analogue method, the first contact-type heating autoclave along the pulp is replaced with a deaf heating autoclave (heating through a heat exchange surface), as in the prototype method, which makes it possible to reduce pulp dilution, with the consequent positive effect of increasing chemical output, i.e. increased productivity of the autoclave plant for alumina. In this way, efficiency is achieved - reducing the consumption of steam CHP per ton of alumina, but there is no novelty. The novelty lies in the fact that the condensate formed in this autoclave of deaf heating, or rather its heat, is used as in the prototype method for heating the pulp in heaters, but only with self-evaporation in the annular part of the heaters, and not in the self-evaporator (self-evaporator is excluded). In the prototype method, such a solution cannot be implemented, because in his scheme, steam is supplied not to the annular part of the heaters and autoclaves, but to the pipe, where self-evaporation is impossible due to the small volume. If, in the prototype method, steam is fed into the annular part, and pulp is fed into the tube part of heaters and autoclaves, then because their heat-exchange surfaces are made in the form of a coil, the resistance to the movement of the pulp will increase sharply, which can lead to rupture of the coil and increase power consumption by a piston pump.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого способа нагрева бокситовой пульпы. The drawing shows a block diagram of the proposed method of heating bauxite pulp.

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. The scheme includes steam-pulp heaters 1, heating autoclaves 2, 3, a battery 4 of reaction autoclaves, self-evaporators 5, 6 of leached pulp of the first and second stages, respectively, as well as a needle regulator 7 and piping piping apparatus.

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.The method is as follows. Crude pulp from the mixer by a piston pump (not shown in the drawing) is supplied at a temperature of 90 - 95 ^o C to the shell-and-tube heaters 1, into their tube part, and is heated by the self-evaporation steam of cooked pulp and the self-evaporation steam of autoclave condensate 2 to 153 - 155 ^o C Then the pulp enters the autoclave 2 deaf heating, where it is heated without dilution to a temperature of 195 - 200 ^o C and goes into the autoclave 3 contact heating, where it is partially diluted with steam and heated to a reaction temperature of 235 - 238 ^o C. Heat the pulp to the specified temperature in autoclave ah deaf steam heating purposes with pressure of 30 atm is impossible, even if it is overheated due to the low coefficient of heat transfer through heat exchange surface, compared to the volumetric coefficient of the contact heating, the steam is directly fed into the pulp volume. At a higher pressure (45 - 50 ati) of steam, and hence at a higher temperature, it is possible to heat the pulp to the indicated reactive temperature and without contact heating, using only deaf heating. But, unfortunately, at most alumina refineries, CHP plants produce no more than 30 ati steam.

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.After leaching, i.e. passage of a battery of 4 autoclaves, the pulp undergoes self-evaporation to produce a coolant (steam), so that the heat of boiled pulp can be used to regeneratively heat the raw pulp. Self-evaporation of the pulp is two-stage, first in the self-evaporator (separator) 5, and then in the separator 6. The steam of the first stage is used for regenerative heating of the raw pulp, as already mentioned, and the steam of the second stage is used to heat water (not shown in the diagram). In addition, for the preliminary (regenerative) heating of the pulp, the heat of the condensate formed in the autoclave 2 after steam condensation in it with a pressure of 30 atm is used. In this case, the condensate from the autoclave 2 is fed directly to the heaters 1, where steam is also supplied from the separator 5. The condensate passes into the annular part of any one of the heaters 1, where it self-evaporates, because its pressure (30 ati) is much higher than the pressure in the annular part (6-7 ati) of the heaters 1, determined by the vapor pressure of the separator 5. The volume of the annular part of any of the heaters is large enough and self-evaporation of the condensate proceeds unhindered, giving, due to the additional amount of steam , the increase in heating temperature by 3 - 5 ^o C.

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. To eliminate the breakthrough of steam 30 at and into the heaters 1 from the autoclave 2 and thereby reduce the pressure in the latter, a needle regulator 7 is used, in which a flow cross section is established, which is determined experimentally by the vapor pressure and pulp temperature.

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. Thus, due to the fact that in the proposed method of heating the pulp, the latter is fed into the heating pipes of the heaters, and not into the annular part, as in the prototype method, it is possible to produce self-evaporation of condensate from the heating autoclave not in a special separator, but in the regenerative heaters themselves heating raw pulp. This makes it possible to implement the proposed method for heating bauxite pulp in old alumina refineries operating according to the leaching scheme of the analogue method in a limited production area, where there is no space for installing additional equipment, in this case, a 30 psi condensate separator.

Claims

A method of heating bauxite pulp, which consists in continuously pumping it with steam preheating through the pipe part of the shell-and-tube heaters and deaf and contact autoclaves with steam to the reaction temperature, characterized in that the condensate from the pulp deaf heating autoclave is sent to the annular part of the heaters.