RU2190028C2

RU2190028C2 - Carbonizer

Info

Publication number: RU2190028C2
Application number: RU99126039/02A
Authority: RU
Inventors: И.В. Давыдов; В.И. Давыдов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: hydrometallurgy and other branches of industry using processes of treating liquids with gases. SUBSTANCE: carbonizer has housing with cover, drive, shaft with mixing devices, gas distributing device with grids, and gas supply branch pipes. Gas distributing device is fixed on housing by means of brackets and is formed of individual segments, whose grids are inclined to shaft of apparatus. Gas dispersing devices are fixed to shaft of mixing device and are composed of two rigidly interconnected parts. One of parts is located above grids and other part is positioned between gas distributor and shaft. Carbonizer has reactant supply and discharge branch pipes and hatch. EFFECT: reduced power consumption for solution carbonization process, increased efficiency and simplified construction. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию гидрометаллургических производств и может быть использовано в других областях промышленности, где осуществляются процессы, связанные с обработкой жидкостей газами. The invention relates to equipment for hydrometallurgical industries and can be used in other industries where processes associated with the processing of liquids by gases are carried out.

Известен карбонизатор, состоящий из корпуса коническо-цилиндрической формы, патрубков для подвода и отвода реагентов и эрлифта для перемешивания суспензии (Н. И. Еремин, А. Н. Наумчик, В.Г. Казаков. Процессы и аппараты глиноземного производства. М. Металлургия, 1980 г., с. 292). Known carbonizer, consisting of a conical-cylindrical body, nozzles for supplying and discharging reagents and airlift for mixing the suspension (N. I. Eremin, A. N. Naumchik, V. G. Kazakov. Processes and apparatuses of alumina production. M. Metallurgy , 1980, p. 292).

Недостатком этой конструкции карбонизатора является большое гидравлическое сопротивление по газовой фазе (ΔPг), поскольку патрубки для подачи газа расположены в нижней, конусной части аппарата, а величина ΔPг, в данном, случае определяется, в основном, гидростатическим давлением жидкости в аппарате. Неизбежны также большие затраты энергии на перемешивание суспензии с помощью эрлифта, поскольку КПД последнего обычно не превышает 15÷17%. The disadvantage of this design of the carbonizer is the high hydraulic resistance in the gas phase (ΔPg), since the nozzles for supplying gas are located in the lower, conical part of the apparatus, and the value ΔPg, in this case, is determined mainly by the hydrostatic pressure of the liquid in the apparatus. Inevitably, the large energy costs for mixing the suspension with the help of airlift, since the efficiency of the latter usually does not exceed 15 ÷ 17%.

Известен аппарат для карбонизации алюминатных растворов, содержащий цилиндрический корпус, механическое перемешивающее устройство (цепную мешалку) с приводом, патрубки для подвода газа, расположенные в нижней части корпуса (А.И. Лайнер. Производство глинозема. М. Металлургия, 1961 г., с. 524). A known apparatus for the carbonization of aluminate solutions, containing a cylindrical body, a mechanical mixing device (chain mixer) with a drive, nozzles for supplying gas located in the lower part of the housing (A. I. Liner. Production of alumina. M. Metallurgy, 1961, s . 524).

К недостаткам этого аппарата, как и в первом случае, следует отнести большое гидравлическое сопротивление, что обуславливает, в свою очередь, высокие энергетические затраты на подачу газа. The disadvantages of this apparatus, as in the first case, should include a large hydraulic resistance, which in turn leads to high energy costs for gas supply.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат для карбонизации алюминатных растворов по а. с. 1092964 (опубл. 15.12.1987 г.). Closest to the claimed solution in technical essence and the achieved effect is an apparatus for carbonization of aluminate solutions in a. from. 1092964 (published on December 15, 1987).

Карбонизатор состоит из корпуса, по оси которого установлен вал с закрепленным на нем перемешивающим устройством, и привода, расположенного на крышке. В верхней части аппарата расположено газораспределительное устройство, состоящее из неподвижного цилиндра, коаксально установленного внутри него диффузора, который соединен с неподвижным цилиндром перфорированной шайбой (решеткой). Над решеткой, на валу привода, закреплен диск с лопастями - газодиспергирующее устройство. На этом же валу под конфузором расположен пропеллер. Аппарат имеет также патрубки для подвода и отвода перерабатываемой жидкости и реагентного газа. The carbonizer consists of a housing along the axis of which a shaft with a mixing device fixed to it is installed, and a drive located on the cover. In the upper part of the apparatus there is a gas distribution device consisting of a fixed cylinder, a diffuser coaxially installed inside it, which is connected to the fixed cylinder by a perforated washer (grille). Above the grate, on the drive shaft, a disk with blades is fixed - a gas-dispersing device. A propeller is located on the same shaft under the confuser. The apparatus also has nozzles for supplying and discharging the processed liquid and reagent gas.

Недостатком аппарата является низкая эффективность "работы" газораспределительной решетки и газодиспергирующего устройства, поскольку газ поступает в реакционную зону только в зоне расположения газоподводящих патрубков, а остальная часть решетки в процессе карбонизации алюминатных растворов зарастает твердыми отложениями гидроксида алюминия, что повышает общее гидравлическое сопротивление аппарата и, следовательно, энергозатраты на проведение процесса. Повышению гидравлического сопротивления газораспределительного устройства способствует также горизонтальное расположение перфорированной решетки, на которую оседают частицы, выделющиеся из раствора кристаллизирующегося вещества, постепенно закупоривая отверстия для выхода газа. Кроме того, газодиспергирующее устройство, состоящее из диска с закрепленными на нем лопастями, не обеспечивает необходимой циркуляции раствора вокруг зоны контакта газа и жидкости, что снижает эффективность собственно процесса карбонизации. The disadvantage of this apparatus is the low efficiency of the "work" of the gas distribution lattice and gas-dispersing device, since gas enters the reaction zone only in the zone where the gas supply pipes are located, and the remaining part of the lattice during the carbonization of aluminate solutions is overgrown with solid deposits of aluminum hydroxide, which increases the overall hydraulic resistance of the apparatus and, therefore, energy costs for the process. The horizontal distribution of the perforated grate also contributes to the increase in hydraulic resistance of the gas distribution device, onto which particles precipitated from the solution of crystallizing substance settle, gradually blocking the gas outlet openings. In addition, the gas-dispersing device, consisting of a disk with blades fixed on it, does not provide the necessary circulation of the solution around the gas-liquid contact zone, which reduces the efficiency of the carbonization process itself.

Технической задачей изобретения является предотвращение отложения твердого материала на поверхности газораспределителя и повышение эффективности процесса разложения растворов за счет интенсификации циркуляции раствора вокруг зоны газации. Технический результат достигается тем, что в карбонизаторе, включающем корпус, перемешивающее устройство с центральным валом и приводом, патрубки для подвода и отвода перерабатываемой жидкости и реагентного газа, газораспределительное устройство с решеткой, газодиспергирующее устройство в виде лопастей, закрепленных на валу перемешивающего устройства, газораспределительное устройство выполнено в виде отдельных сегментов, каждый из которых снабжен своей решеткой и соединен с патрубком для подвода реагентного газа, при этом лопасти газодиспергирующего устройства выполнены в виде двух жестко соединенных между собой частей, одна из которых выполнена с возможностью размещения над поверхностью решеток сегментов, а вторая - между газораспределителями и осью аппарата. Кроме того, решетки всех сегментов газораспределителей установлены наклонно к центральному валу аппарата, а одна из частей лопастей газодиспергирующего устройства наклонена к горизонтальной плоскости карбонизатора. Выполнение газораспределительного устройства в виде отдельных сегментов, каждое из которых соединено с патрубками для подвода реагентного газа, позволяет увеличить площадь циркуляции газожидкостной смеси, поскольку в этом случае, меньшая площадь поперечного сечения карбонизатора занята собственно газораспределителем. Это, в свою очередь, увеличивает скорость жидкости вокруг него. Установка решеток газораспределителя наклонно предотвращает отложение на его поверхности твердых частиц кристаллизующегося вещества (в данном случае гидроксида алюминия) и предотвращает "зарастание" отверстий решетки, т.е., в конечном счете, снижает возможность повышения гидравлического сопротивления при подаче в аппарат газа и уменьшает энергетические затраты на осуществление процесса. An object of the invention is to prevent the deposition of solid material on the surface of the gas distributor and to increase the efficiency of the decomposition of solutions due to the intensification of the circulation of the solution around the aeration zone. The technical result is achieved in that in the carbonizer, comprising a housing, a mixing device with a central shaft and a drive, nozzles for supplying and discharging the processed liquid and reagent gas, a gas distribution device with a grill, a gas dispersing device in the form of blades mounted on a shaft of a mixing device, a gas distribution device made in the form of separate segments, each of which is equipped with its own lattice and connected to a pipe for supplying reagent gas, while the blades g the azo-dispersing device is made in the form of two parts rigidly interconnected, one of which is made with the possibility of placing segments above the surface of the gratings, and the second between the gas distributors and the apparatus axis. In addition, the gratings of all segments of the gas distributors are mounted obliquely to the central shaft of the apparatus, and one of the parts of the blades of the gas-dispersing device is inclined to the horizontal plane of the carbonizer. The implementation of the gas distribution device in the form of separate segments, each of which is connected to the nozzles for supplying reagent gas, allows you to increase the circulation area of the gas-liquid mixture, since in this case, a smaller cross-sectional area of the carbonizer is occupied by the gas distributor itself. This, in turn, increases the speed of the fluid around it. The installation of gas distribution grilles obliquely prevents the deposition of solid particles of crystallizing substance (in this case, aluminum hydroxide) on its surface and prevents overgrowing of the grill openings, that is, ultimately reduces the possibility of increasing hydraulic resistance when gas is supplied to the apparatus and reduces energy the cost of the process.

Выполнение лопастей газодиспергирующего устройства из двух жестко соединенных между собой частей обеспечивает отрыв пузырей минимальных размеров от кромки отверстий решетки и интенсивное их дробление, при одновременном усилении циркуляции обрабатываемой жидкости в объеме аппарата, что повышает поверхность контакта фаз газ-жидкость и степень использования реакционного газа. The implementation of the blades of a gas-dispersing device of two rigidly interconnected parts ensures the separation of bubbles of minimum size from the edge of the holes of the lattice and their intensive crushing, while enhancing the circulation of the processed fluid in the volume of the apparatus, which increases the contact surface of the gas-liquid phases and the degree of use of the reaction gas.

На фиг.1 показан продольный разрез карбонизатора; на фиг.2 - поперечный разрез; на фиг. 3 - общий вид газораспределительного и газодиспергирующих устройств. Figure 1 shows a longitudinal section of a carbonizer; figure 2 is a transverse section; in FIG. 3 - General view of gas distribution and gas dispersing devices.

Карбонизатор состоит из корпуса 1, на крышке 2 которого установлен привод 3, соединенный с помощью муфты с валом 4. На валу 4 установлены перемешивающие устройства 5. В верхней части карбонизатора на корпусе 1 с помощью кронштейнов 6 закреплены газораспределительные устройства 7 с решетками 8. Газораспределительные устройства 7 соединены с патрубками 9 для подвода реагентного газа. Над решетками 8 газораспределителей 7 установлено диспергирующее устройство, которое закреплено на валу 4. The carbonizer consists of a housing 1, on the cover 2 of which a drive 3 is mounted, connected by means of a coupling to the shaft 4. Mixing devices 5 are mounted on the shaft 4. In the upper part of the carbonizer on the housing 1, gas distribution devices 7 with gratings 8 are fixed with gas brackets 8. Gas distribution devices 7 are connected to nozzles 9 for supplying reagent gas. Above the grilles 8 of the gas distributors 7, a dispersing device is installed, which is mounted on the shaft 4.

Газодиспергирующее устройство состоит из двух жестко закрепленных между собой частей, одна из которых 10 расположена над решетками 8, а другая - 11 между газораспределителями 7 и валом 4. Карбонизатор имеет также патрубки для подвода и отвода жидкости 12, 13, отвода газа 14 и люк 15 для чистки и осмотра аппарата. The gas-dispersing device consists of two parts rigidly fixed to each other, one of which 10 is located above the grilles 8, and the other 11 between the gas distributors 7 and the shaft 4. The carbonizer also has nozzles for supplying and discharging liquid 12, 13, gas outlet 14 and the hatch 15 for cleaning and inspecting the apparatus.

Карбонизатор работает следующим образом. Раствор, подлежащий переработке, загружается в аппарат через патрубок 12 и одновременно включается привод перемешивающего устройства 3. После заполнения аппарата выше уровня расположения сегментов газораспределительного устройства 7 и решеток 8 открывается подача газа, который через патрубки 9 поступает в сегменты газораспределительных устройств 7 под решетки 8. Пузыри газа, выходящие из отверстий решеток 8, дробятся на мелкие составляющие "набегающим" потоком жидкости, который создается элементом 10 газодиспергирующего устройства, и частично отбрасываются к стенке корпуса карбонизатора 1. Таким образом, в этой зоне создается газожидкостная смесь, насыщенная мелкими пузырьками, плотность которой ниже плотности среды в центральной части аппарата. За счет разности гидростатического давления в центре и у периферии карбонизатора возникает циркуляция жидкости, которая еще более усиливается элементами 11 газодиспергирующего устройства. Угол наклона последних к горизонтальной плоскости обеспечивает заданную интенсивность циркуляции. The carbonizer works as follows. The solution to be processed is loaded into the apparatus through the nozzle 12 and at the same time the drive of the mixing device 3 is turned on. After filling the apparatus above the level of the segments of the gas distribution device 7 and the grilles 8, a gas supply opens, which through the pipes 9 enters the segments of the gas distribution devices 7 under the grilles 8. The gas bubbles emerging from the openings of the gratings 8 are crushed into small components by an “oncoming” fluid flow, which is created by the element 10 of the gas-dispersing device, and often They are discarded to the wall of the carbonizer body 1. Thus, a gas-liquid mixture is created in this zone, saturated with small bubbles, whose density is lower than the density of the medium in the central part of the apparatus. Due to the difference in hydrostatic pressure in the center and at the periphery of the carbonizer, fluid circulation occurs, which is further enhanced by the elements 11 of the gas dispersing device. The angle of inclination of the latter to the horizontal plane provides a given intensity of circulation.

Поскольку решетки 8 наклонены к оси карбонизатора, это обеспечивает, во-первых, более интенсивное дробление пузырей газа, поскольку затрачивается меньше энергии на отрыв их от кромок отверстия решеток 8; во-вторых, частички твердой фазы не остаются на поверхности решеток, а скатываются в объем аппарата. Таким образом газораспределители не "зарастают" твердыми отложениями и гидравлическое сопротивление решеток во времени практически не меняется. Поэтому удается достичь большой поверхности контакта фаз при низких энергетических затратах на осуществление процесса. Since the gratings 8 are inclined to the axis of the carbonizer, this ensures, firstly, a more intense crushing of gas bubbles, since less energy is spent on breaking them from the edges of the holes of the gratings 8; secondly, particles of the solid phase do not remain on the surface of the gratings, but roll into the volume of the apparatus. Thus, the gas distributors do not “overgrow” with solid deposits and the hydraulic resistance of the gratings practically does not change in time. Therefore, it is possible to achieve a large phase contact surface at low energy costs for the implementation of the process.

Полученная суспензия на дальнейшую переработку отводится из карбонизатора через патрубок 13, отработанные газы через выхлопную трубу (патрубок) 14 сбрасывается в атмосферу. The resulting suspension for further processing is discharged from the carbonizer through the pipe 13, the exhaust gas through the exhaust pipe (pipe) 14 is discharged into the atmosphere.

Claims

1. Carbonizer, comprising a housing, a mixing device with a central shaft and a drive, nozzles for supplying and discharging the processed liquid and reagent gas, a gas distribution device with a grill and a gas dispersing device in the form of blades mounted on a shaft of a mixing device, characterized in that the gas distribution device is made in the form of separate segments, each of which is made with its own lattice and connected to nozzles for supplying reagent gas, blades of gas-dispersing device The properties are made in the form of two parts rigidly interconnected, one of which is made with the possibility of placing segments above the grating surface, and the second between the gas distribution device segments and the housing axis.

2. The carbonizer according to claim 1, characterized in that the gratings of all segments of the gas distribution device are mounted obliquely to the central shaft.

3. The carbonizer according to claim 1, characterized in that one of the parts of the gas-dispersing device is inclined to the horizontal plane of the apparatus.