RU2115625C1

RU2115625C1 - Device for dehydration of aluminium fluoride

Info

Publication number: RU2115625C1
Application number: RU97102844A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Оболенский; Н.Г. Палига; В.В. Староверов; Ф.И. Лысов; М.В. Колесов; В.И. Родин; Л.Н. Сидельковский; В.А. Тумановский
Original assignee: Российско-швейцарское совместное предприятие Акционерное общество закрытого типа "АМКО"
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-07-20

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: device is intended for drying dispersed materials, including aluminium fluoride. Said device comprises revolving drum with shell located internally and having loading and unloading chambers. Said device is provided with rows of zigzag members made in the form of plates installed perpendicularly to drum surface and forming passages for moving the material to be dried. Zigzag members in rows are made with clearances to form individual sections having 0.05-0.2 of shell length. Clearances in neighboring rows of zigzag members are displaced relative to each other. Present invention makes it possible to intensify dehydration process and improve furnace efficiency. EFFECT: improved design of the device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям тепломассообменных аппаратов, в частности вращающихся печей, и может быть использовано в химической и пищевой промышленности для сушки дисперсных материалов, в том числе фторида алюминия. The invention relates to structures of heat and mass transfer apparatuses, in particular rotary kilns, and can be used in the chemical and food industries for drying dispersed materials, including aluminum fluoride.

Процесс сушки фторида алюминия - одного из материалов, используемых для корректировки криолитоглиноземных расплавов в производстве электролитического алюминия, является длительным, так как влага из осадка AlF₃•3H₂O удаляется ступенчато. Особенно трудно, ввиду капиллярной структуры фторида алюминия, протекает дегидратация на последнем этапе, когда удаляются последние 0,5 моль H₂O. В этот период, когда температура материала достигает 500-600^oC, имеется опасность как недосушивания (сохранения повышенного содержания влаги), так и пирогидролиза пересушенного продукта, который становится заметным при указанных температурах.The drying process of aluminum fluoride, one of the materials used to adjust cryolite-alumina melts in the production of electrolytic aluminum, is lengthy, since moisture from the AlF ₃ • 3H ₂ O precipitate is removed stepwise. It is especially difficult, due to the capillary structure of aluminum fluoride, dehydration occurs at the last stage, when the last 0.5 mol of H ₂ O is removed. During this period, when the temperature of the material reaches 500-600 ^o C, there is a danger of underdrying (preservation of high moisture content) and pyrohydrolysis of the dried product, which becomes noticeable at the indicated temperatures.

Особенности термической дегидратации фторида алюминия обуславливают необходимость использования трубчатой печи большой длины. Для снижения пирогидролиза на последней стадии термической дегидратации используют устройства внутри печи, позволяющие одновременно исключить контакт обезвоживаемого материала с топочными газами и по-возможности интенсифицировать тепломассообмен, т.е. активнее отводить от частиц материала образующуюся при обезвоживании парогазовую смесь. Features of the thermal dehydration of aluminum fluoride necessitate the use of a long tube furnace. To reduce pyrohydrolysis at the last stage of thermal dehydration, devices inside the furnace are used to simultaneously eliminate contact of the dehydrated material with flue gases and, if possible, intensify heat and mass transfer, i.e. actively remove from the particles of material the vapor-gas mixture formed during dehydration.

Известна конструкция тепломассообменного аппарата, который содержит вращающийся барабан с трубчатыми зигзагообразными элементами, размещенными внутри в хордовых плоскостях барабана, которые служат для перемещения высушиваемого материала (авт. св. СССР 1081406, кл. F 28 D 11/02, 1982). A known design of heat and mass transfer apparatus, which contains a rotating drum with tubular zigzag elements placed inside in the chordal planes of the drum, which serve to move the dried material (ed. St. USSR 1081406, class F 28 D 11/02, 1982).

Недостатком известной конструкции является низкая производительность аппарата вследствие ограниченной поверхности нагрева и объема трубок, в которых перемещается материал. A disadvantage of the known design is the low productivity of the apparatus due to the limited heating surface and the volume of the tubes in which the material moves.

Известно устройство тепломассообменного аппарата, который содержит вращающийся барабан с обечайкой внутри и ряды зигзагообразный элементов, выполненных в виде пластин, установленных перпендикулярно к поверхности барабана, образующие каналы для перемещения высушиваемого материала, подключенные конечным участками к загрузочной и разгрузочной камерам (Авт.св. СССР 1515864, кл. F 26 B 11/04, 1987). A device is known for a heat and mass transfer apparatus, which comprises a rotating drum with a shell inside and rows of zigzag elements made in the form of plates mounted perpendicular to the surface of the drum, forming channels for moving the dried material, connected by end sections to the loading and unloading chambers (Aut. St. USSR 1515864 Cl F 26 B 11/04, 1987).

Недостатками известного устройства вращающейся печи являются невысокая интенсивность сушки (прокалки) в применении к фториду алюминия, что является следствием особенностей данного материала, а также ограничение условий для перемешивания, турбулентности и поверхности контакта потока материала с осушающим агентом в зоне нахождения зигов, поскольку он движется в каналах с параллельно распложенными пластинами. При этом слой материала, прилегающий к пластине, скользит по ним в основном ламинарно, в результате чего наблюдается перегрев и, как следствие, частичный пирогидролиза AlF₃.The disadvantages of the known device of a rotary kiln are the low intensity of drying (calcination) as applied to aluminum fluoride, which is a consequence of the characteristics of this material, as well as the limitation of the conditions for mixing, turbulence and the contact surface of the material flow with a drying agent in the zone of zigs, as it moves in channels with parallel plates. In this case, the layer of material adjacent to the plate slides along them mainly laminarly, as a result of which overheating and, as a result, partial pyrohydrolysis of AlF _{3 are} observed.

Другой слой материала, движущийся между пластинами вдали от них не успевает полностью обезводится. Наличные щелевых отверстий между поверхностью барабана, обечайки и пластинами зигов незначительно увеличивает степень перемешивания в массе материала, при этом имеется возможность забивания щелей. В результате получается продукт неоднородный по качеству. Another layer of material moving between the plates far from them does not have time to completely dehydrate. Cash slotted holes between the surface of the drum, the shell and the zig plate slightly increases the degree of mixing in the mass of material, while there is the possibility of clogging the cracks. The result is a product of heterogeneous quality.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция вращающейся печи для дегидратации фторида алюминия, содержащая участок конвективной сушки с непосредственным контактом влажного фторида алюминия с топочными газами, а также кондуктивный теплообменник, причем топочные газы подают внутрь теплообменника, материал движется в зазоре между обечайкой и наружной стенкой теплообменника (патент России 2048664, кл. F 27 B 7/04, 1995). Closest to the invention is the design of a rotary kiln for dehydration of aluminum fluoride, containing a convective drying section with direct contact of wet aluminum fluoride with flue gases, as well as a conductive heat exchanger, the flue gases being fed into the heat exchanger, the material moves in the gap between the shell and the outer wall of the heat exchanger ( Russian patent 2048664, CL F 27 B 7/04, 1995).

Недостатком известной конструкции является длительность процесса, что приводит к снижению производительности печи. A disadvantage of the known design is the duration of the process, which leads to a decrease in the productivity of the furnace.

Техническим результатом изобретения является интенсификация процесса дегидратации и повышение производительности печи за счет улучшения тепло-массообмена, удлинения времени пребывания обезвоживаемого фторида алюминия в кондуктивной части печи. The technical result of the invention is to intensify the dehydration process and increase the productivity of the furnace by improving heat and mass transfer, lengthening the residence time of the dehydrated aluminum fluoride in the conductive part of the furnace.

Это достигается тем, что в устройстве вращающейся печи, содержащей барабан с обечайкой внутри его на разгрузочном конце, ряды зигзагообразных элементов (зигов) на поверхности обечайки, выполненные в виде пластин, перпендикулярных к поверхности барабана и обечайки, образующих каналы для перемещения материала, имеющих конечные участки, параллельные образующим обечайки, соединенные с загрузочными и разгрузочными концами, согласно изобретению, зигзагообразные элементы в рядах выполнены с зазорами с образованием отдельных участков длиной, равной 0,05 - 0,2 длины обечайки, зазоры в соседних рядах зигзагообразных элементов смещены относительно друг друга на длину, равную половине длины участка между зазорами, при длине зазора, равной 0,025 - 0,075 длины этого участка. This is achieved by the fact that in a rotary kiln device containing a drum with a shell inside it at the discharge end, rows of zigzag elements (zigs) on the surface of the shell, made in the form of plates perpendicular to the surface of the drum and shell, forming channels for moving material having finite sections parallel to forming shells connected to loading and unloading ends according to the invention, zigzag elements in rows are made with gaps to form separate length sections, equal to 0.05 - 0.2 times the length of the shell, the gaps in adjacent rows of zigzag elements are offset relative to each other by a length equal to half the length of the section between the gaps, with a gap length of 0.025 - 0.075 of the length of this section.

На фиг. 1 изображено схематически устройство - вращающаяся печь; на фиг. 2 - развертка наружной поверхности обечайки с зигзагообразными элементами предложенной конструкции. In FIG. 1 schematically shows a device - a rotary kiln; in FIG. 2 - scan of the outer surface of the shell with zigzag elements of the proposed design.

Вращающаяся печь содержит металлический барабан 1. Со стороны разгрузочного (горячего) конца барабан снабжен обечайкой (кондуктивным теплообменником) 2 длиной L. Барабан и обечайка соединены между собой рядами участков зигзагообразных элементов 3, плоскость которых перпендикулярна образующим на их поверхности, имеющим между собой зазоры 4. Участки зигзагообразных элементов между зазорами имеют длину l, считая между вершинами зигов, равную 0,05 - 0,2 длины обечайки L. Указанные участки разделены друг от друга зазорами шириной S, которые составляют 0,025 - 0,075 длины участка зигзагообразного элемента 1. В соседних рядах зазоры смещены относительно друг друга на расстояние, равное половине зигзагообразного участка. Зигзагообразные элементы оканчиваются участками, параллельными образующим обечайки, открытыми в разгрузочную камеру 5. The rotary kiln contains a metal drum 1. On the discharge (hot) end side, the drum is equipped with a shell (conductive heat exchanger) 2 of length L. The drum and the shell are interconnected by rows of sections of zigzag elements 3, the plane of which is perpendicular to those forming on their surface, having gaps 4 between them The sections of the zigzag elements between the gaps have a length l, counting between the tops of the zigs equal to 0.05 - 0.2 of the length of the shell L. These sections are separated from each other by gaps of width S, which are they are 0.025-0.075 of the length of the section of the zigzag element 1. In adjacent rows, the gaps are offset relative to each other by a distance equal to half the zigzag section. Zigzag elements end in sections parallel to the shell forming open to the unloading chamber 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Влажный материал - пасту фторида алюминия подают по загрузочной трубе 6 во вращающийся барабан длиной 45 м, где, передвигаясь вдоль стенок, материал контактирует с топочными газами, подаваемыми с противоположного конца печи 7. Достигнув начала встроенной обечайки (кондуктивной зоны) длиной 15 м, материал захватывается концевыми участками зигзагообразных элементов и далее продолжает двигаться к разгрузочному концу по сложной траектории. Материал пересылается не только по каналу, образованному соседними рядами зигзагообразных элементов, но попадает в зазор между участками зигов и далее в другой канал. При этом удлиняется время пребывания материала в зоне высоких температур, повышается турбулизация потоков материала, увеличивается площадь контакта частиц продукта с нагретыми поверхностями обечайки и зигзагообразных элементов. Wet material - aluminum fluoride paste is fed through a loading pipe 6 into a 45 m long rotary drum, where, moving along the walls, the material is in contact with the flue gases supplied from the opposite end of the furnace 7. Having reached the beginning of the built-in shell (conductive zone) 15 m long, the material it is captured by the end sections of the zigzag elements and then continues to move to the discharge end along a complex path. The material is sent not only through the channel formed by adjacent rows of zigzag elements, but falls into the gap between the sections of the zigs and further to another channel. At the same time, the residence time of the material in the high temperature zone is extended, the turbulization of the material flows increases, the contact area of the product particles with the heated surfaces of the shell and zigzag elements increases.

По концевым участкам высушенный фторид алюминия попадает в разгрузочную камеру и выводится из печи. Продукт имеет влажность 0,28 - 0,3% и показатели химического и гранулометрического состава, соответствующие мировому уровню. At the end sections, the dried aluminum fluoride enters the discharge chamber and is discharged from the furnace. The product has a moisture content of 0.28 - 0.3% and chemical and particle size distribution corresponding to world standards.

Таким образом, использование данного устройства вращающейся печи позволяет интенсифицировать процесс, повысить производительность на 15 - 20%, а также улучшить качество продукта. Thus, the use of this rotary kiln device allows to intensify the process, increase productivity by 15 - 20%, and also improve product quality.

Claims

A device for dehydration of aluminum fluoride, containing a rotating drum made with a shell inside and having a loading and unloading chamber, characterized in that it is equipped with rows of zigzag elements made in the form of plates mounted perpendicular to the surface of the drum and forming channels for moving the material to be dried, connected limbs in sections to the loading and unloading chambers, while the zigzag elements in the rows are made with gaps with the formation of separate sections for some of 0.05 - 0.2 shell length, the gaps in the adjacent rows zagzagoobraznyh elements offset from each other by a length equal to half the length of the section between the gaps, with the length of a gap of 0.025 - 0.075 of the length portion.