CN1990384A - 由金属化合物制备金属氧化物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具体由金属化合物如金属氢氧化物制备金属氧化物的方法及装置(1，1′)，其中金属化合物在反应器(2)中煅烧成金属氧化物。为了改进能量的利用和减少过程中引入的新鲜水的量，所述反应器(2)和/或设置在所述反应器(2)上游的预热段(12)的废气在换热器(4、5、11；5)中被冷凝，生成用于本方法中的冷凝水。

Description

由金属化合物制备金属氧化物的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种由金属化合物、具体为金属氢氧化物制备如金属氧化物的方法，其中金属化合物在反应器中煅烧成金属氧化物，其中所述方法产生的废气含例如大于30％的水蒸汽，本发明还涉及相应的装置。

背景技术

由氢氧化铝产生铝氧化物(氧化铝)的这种方法见专利EP 0 861208 B1，该方法使用循环流化床，其中氢氧化铝首先在几个预热段干燥、部分煅烧并以预热状态引入流化床反应器，在其中生成氧化铝。流化床反应器内的燃烧期间产生的流化床反应器废气被送到预热段，以利用其热量。

特别是在干旱地区，提供这种过程中使用的水很困难，也很昂贵，例如，为各种目的如为上游沥滤和/或洗涤产生铝土矿的Bayer方法。例如金属氢氧化物通常作为滤饼提供，该滤饼必须用大量清洁的工艺水进行洗涤。

由EP 1 063 472 A1可知一种冷却燃料燃烧产生的废气的方法。该废气最初在冷凝器中冷却形成冷凝液，然后在换热器中进一步冷却，以使废气被充分利用。冷凝液直接排放到污水系统。因此，该冷凝液不能在装置中用作工艺水。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供例如用于煅烧金属化合物以优化使用水资源和热能的方法和装置。

根据本发明，通过使用上述方法实现该目的。其中，反应器和/或设在反应器上游的预热段的废气在至少一个换热器中被冷凝，生成用于所述方法的冷凝水。因此，通过重新使用装置废气中水蒸汽所形成的冷凝水，可以减少本发明方法中新鲜水的用量。因此，特别是在水资源贫乏和/或供水成本高的地区，通过避免使用大量新鲜水，可以降低水的消耗量。另外，通过将废气中水蒸汽冷凝成水而在换热器中利用热能。

尽管是参考用于金属化合物煅烧的方法和装置描述了本发明，但应该理解本发明的从废气水蒸汽中回收水的概念可以用于废气具有高含量水蒸汽(例如水蒸汽含量大于30％)的不同方法或装置。如本发明的概念可以应用于后续处理之前的一般煅烧过程，如用于干燥晶体、沥滤残渣、生物质或燃烧氢或生物质的过程，均在本发明的范围内。所描述的方法可以在常压下操作，但也可以在低于1巴的低压和约1-50巴的更高压下操作。在根据本发明进行处理之前，也可能降低气体压力或压缩含水蒸汽的气体。

根据本发明思想的优选实施方案，建议在第一换热器内将反应器的废气冷却至高于水蒸汽露点的温度，优选至约110℃，并在第二换热器内，优选急冷器或喷淋冷却器，进一步将废气冷却至低于水蒸汽露点的温度，优选至约60-90℃，如至约80℃。反应器和/或换热器的废气可含40-100％的水蒸汽，优选为约60-100％水蒸汽，通常为约60-80％水蒸汽，更优选为80-100％，常压下水蒸汽的露点优选为75-85℃。第一换热器可以为同流换热器或交流换热器，其中第二换热器的废气被重新加热至优选约145℃的温度，从而可以避免废气在烟囱中或直接在烟囱上方发生冷凝。作为替代方案，废气可以用燃烧器、添加干空气和/或添加预热的空气(重新)加热。

为了保证冷凝水具有足够的纯度以重新用于过滤等过程，冷凝水和/或冷凝水与喷淋冷却器的冷却水优选通过引入空气或气体射流进行汽提，以降低冷凝水中的CO₂和/或SO₂含量。但如果CO₂和/或SO₂含量足够低而可以直接将冷凝水用于洗涤氢氧化物过滤器，则气提过程可以省略。气提过程的必要性取决于所使用的燃料。

在随后使用冷凝水之前，水可以经过净化或提纯过程，如离子交换或物理处理。这种方法可以包括过滤阶段中的水处理，该过滤阶段具有由氢氧化铝、氧化铝、活性碳等制成的过滤器。另外，净化或提纯过程可以包括生物或化学净化处理，如H₂O₂氧化、沉淀等。作为附加或替代步骤，可以使用物理或其它处理，如用紫外线、X-射线、电子等照射，或如磁场或磁选、电解、超滤、电泳。在附加或替代步骤中，冷凝水可以用碱性或酸性组分和/或添加物质如用于盐类处理的biozide或辅助物质进行中和或调整pH值。

至少部分冷凝水可以用作换热器、优选流化床冷却器的冷却剂。在流化床冷却器中，冷凝水可以加热至适合下游输送装置如氢氧化物过滤装置的温度，优选至约80℃。而最后冷却步骤需要冷却水，通过间接传热给冷凝水，也可以用冷凝水将氧化铝冷却至约120℃的中间温度，同时冷凝水也可被加热至90-100℃之间的温度，因此提供了由氧化铝冷却过程的最佳可能的能量回收，并降低了预热过滤器洗涤水的蒸汽需求量。离开冷却器后，加热的冷凝水可以用作氢氧化物过滤的洗涤水。

根据本发明的另一实施方案，至少部分冷凝水用作换热器、优选逆流冷却器的冷却剂，其中反应器的废气也被进一步冷却。逆流换热器位于所述换热器的下游和第二换热器的上游，第二换热器优选为急冷器或喷淋冷却器。废气冷却至约90℃，但高于水蒸汽冷凝温度，而冷凝水在单独的换热器中进一步被加热至约95℃。因此，反应器的废气可以在三个冷却段中冷却：可以是同流换热器的第一换热器，使用冷凝水作为冷却剂的冷却段，和优选为喷淋冷却器的第三换热器，以将废气的温度降低至水蒸汽露点以下。因此，喷淋冷却器的冷却容量可以降低，从而用来冷却喷淋冷却器冷却剂的空气冷却器的冷却面积也可以减少。

根据本发明的另一实施方案，来自反应器的含水蒸汽的废气通过换热器如同流换热器和交流换热器被冷却至低于废气露点的温度。该冷却可以利用环境空气或其它适合的换热介质进行。在此换热器中，水由气体冷凝，并可进一步用于处理。

根据本发明另一实施方案，废气可以在第一步骤用传热介质冷却，以获得更高价值的如用于产生低压蒸汽或发电的能量。在后续步骤中，可以通过一个或多个热泵和/或前面提到的其它换热器进行冷却。

根据本发明另一实施方案，废气可以在第一步骤中用热泵或随后几个具有不同温度的热泵冷却，以获得更高价值的如用于产生低压蒸汽或发电的能量。在这些热泵中，没有或几乎没有水蒸汽冷凝。使废气低于露点的进一步冷却可以通过前面提到的换热器进行。

在另一优选实施方案中，第二换热器，如使用喷淋冷却器或逆流冷却器，其冷凝气体中的另一部分水蒸汽。该第二冷凝水一般比第一换热器的冷凝水纯度更高，其可以与第一冷凝水混合或单独用于其它过程。

在本发明每种实施方案中，可以使用一个或多个换热器，其冷凝出多部分具有不同纯度的水，并将不同的冷凝水用于不同的目的。特别是在具有三个换热器的实施方案中，其可能在第二换热器中冷凝一部分水蒸汽，而在第三换热器中冷凝另一部分水蒸汽。

作为由反应器废气产生冷凝水的附加或替代方案，冷凝水可以由设置在所述反应器上游的预热或干燥段的废气产生。该预热或干燥段可以是流化床换热器，其通过预热和干燥段内的喷嘴格栅引入气体和气体混合物如空气或水蒸汽，以干燥和流化氢氧化物，这样水被蒸发，并与废气一起从预热或干燥段排出。由于该预热或干燥段废气中水的百分比可以为约60-100％，水蒸汽可以用比上述方法小的换热面积冷凝。作为本优选实施方案的附加益处，由于氢氧化物被干燥和预热，煅烧过程的能耗可以降低。作为一个实例，澳大利亚专利585156B(EP0245751)中描述的氢氧化铝的加热和煅烧方法可通过本发明进行改进。另外，煅烧反应器的废气温度可以提高，以允许使用进一步的预热段用于煅烧装置中的氢氧化物。因此，整个装置的能量消耗率可以进一步降低。

随着本发明思想的进展，建议将预热或干燥段的废气加入至少一个换热器，优选为逆流冷却器，其中将预热段的废气冷却至低于水蒸汽露点的温度，从而使至少部分水蒸汽被冷凝。在该换热器中，用于氢氧化物过滤的工艺水可以用作冷却剂，其在换热器中被加热至约95℃。作为用于锅炉装置的可加热至约60℃的替代锅炉给水，可以被加热的氢氧化物或其它合适的材料可以用作冷却剂如传热介质。然后预热或干燥段的废气可以加入废气净化段，优选为静电过滤器和/或袋式过滤器，其也可以是主过程的一部分。

应该注意到根据本发明，在上述任一实施方案中，至少一个热泵可用于替代换热器或除换热器之外使用，例如冷却气体和/或加热水至所需温度。热泵还可以用于产生低压蒸汽或发电以充分利用水蒸汽和/或热气体。另外，可以用几个换热器替代一个换热器。

利用本发明的方法，各种金属氢氧化物都可以进行有效热处理，以产生特定的金属氧化物。本方法和装置特别适用于通过煅烧氢氧化铝制备铝氧化物(氧化铝)和/或通过煅烧氢氧化镁制备镁氧化物(氧化镁)。

特别适于实施上述方法的本发明装置具有反应器，在其中产生含水蒸汽的气体，例如用于湿氢氧化物、生物质的干燥段或用于煅烧金属氢氧化物成金属氧化物的阶段。所述反应器和设置在所述反应器上游的预热段具有与至少一个换热器相连的废气通道，该换热器用于将废气冷却至低于水蒸汽露点的温度，其中换热器具有通道与用于在过程中再次引入冷凝水的装置相连。换句话说，所述通道再次引入冷凝水以进一步利用，如作为锅炉给水引入锅炉装置，或作为工艺水引入过滤装置。因此，该装置新鲜水的消耗可以减少，这在干旱地区是特别有益的。同时废气可以得到有效利用。

在优选实施方案中，在煅烧过程第一预干燥段进入的氢氧化物表面湿度降低。这导致了更高的废气温度，其可以用于进一步降低装置的能量消耗率。因此，可在此过程中引入另一预干燥段，以调节废气温度，并预热氢氧化铝。

为了提供可靠的废气冷却，反应器的废气通道与第一冷却段相连，该第一冷却段优选为同流换热器或交流换热器，其与另一冷却段相连，该另一冷却器优选为喷淋冷却器，其与过程中用于重新引入冷凝水的管道相连。作为替代方案，反应器的废气通道可与第一冷却段相连，该第一冷却段优选为同流换热器，其与第二冷却段相连，该第二冷却段与另一冷却段相连，另一冷却段优选为喷淋冷却器，其与重新引入冷凝水作为冷却段冷却剂的管道相连。

根据优选实施方案，冷凝水管道从换热器通到流化床冷却器，该流化床冷却器用于加热过滤用的冷凝水，同时冷却金属氧化物。因此，从反应器排出的热的氧化物可以被冷却，而在另一阶段，在过滤装置中氢氧化物可以用冷凝水洗涤。另外，可以在流化床冷却器上游和换热器下游设置汽提器，以降低冷凝水中CO₂和/或SO₂的含量。根据另一实施方案，替代汽提器或除汽提器之外，还可使用水净化段。该冷凝水净化段可以提供化学、生物、机械或其它处理。

为了使废气中的水蒸汽有效冷凝，用于冷凝水和/或冷却水的另一管道从换热器经由泵和冷却段(优选空气冷却器)通至换热器的冷却剂入口。优选地，在所述换热器中设有集雾器。

根据本发明，废气管道从喷淋冷却器通到同流换热器，在同流换热器或交流换热器内使用来自喷淋冷却器的废气作为冷却剂。除了冷却反应器的废气外，本装置还有一大优点，即加热来自喷淋冷却器的废气以减少废气在烟囱中或直接在烟囱上方的冷凝。该加热也可以通过至烟囱而不经过具有同流换热器或交流换热器的冷凝设备的废气旁通管道来进行。这还可以通过在烟囱中或烟囱上游提供燃烧器以加热废气来实现，或使废气与来自空气冷却器的热空气或干燥空气混合来实现。

如果发明装置有三个用于冷却反应器废气的冷却段，则优选冷凝水管道从第二冷却段通到设在反应器下流的氢氧化物过滤段。因此，冷凝水不仅可以用于冷却反应器废气，还可以用于氢氧化物过滤段。

根据本发明的优选实施方案，在反应器上游设置流化床换热器，用来预热和干燥氢氧化物，其中换热器的废气管道通到另一换热器，该另一换热器用使用氢氧化物过滤用的工艺水作为冷却剂。在该换热器中，来自流化床的尾气被冷凝。该换热器的废气管道可以与废气净化段相连，优选为静电过滤器或袋式过滤器。

应用本发明的开发、优势和可行性还可以从以下对实施方案的描述和附图中得到。所有描述和/或例举的特征本身或任意组合形成了本发明的主题，这独立于它们在权利要求书中的出现或它们的反向参考文献。

附图说明

图1给出了本发明第一实施方案的方法和装置的工艺流程图；

图2给出了本发明第二实施方案的方法和装置的工艺流程图；

图3给出了本发明第三实施方案的方法和装置的工艺流程图；

图4给出了本发明第四实施方案的方法和装置的工艺流程图；

图5给出了本发明第五实施方案的方法和装置的工艺流程图。

具体实施方式

为煅烧如氢氧化铝或氢氧化镁之类的金属氢氧化物，图1所示的装置1具有反应器2。所述反应器2的废气经由作为第一冷却段的同流换热器或交流换热器4中的管道3进料。

离开同流换热器4后，反应器2的废气进料入构成废气另一冷却段的喷淋冷却器5。在所述喷淋冷却器中，废气被冷却至低于水蒸汽露点的温度，以生成冷凝水。在喷淋冷却器5中，位于喷淋冷却器下游的汽提器6的废气被引入冷凝水通道。喷淋冷却器的废气作为冷却剂引入同流换热器4。因此，喷淋冷却器的废气在经由烟囱7排出之前被(重新)加热。废气的加热避免了在烟囱中出现可见烟流。这可以通过在烟囱中安装燃烧器19、或通过加入来自空气冷却器9的加热气体21、或通过加入来自环境的环境空气20得以进一步保证。

在汽提器6中引入环境空气或其它气体，以降低冷凝水中CO₂和/或SO₂的含量。汽提器6的安装需求由加入反应器2的燃料决定。在所述汽提器6的下游，冷凝水的净总量经由调节水pH值的水处理段31，作为冷却剂加入流化床换热器18。在喷淋冷却器5中用作冷却剂的水经由泵8和冷却段重新引入喷淋冷却器，该冷却段在图1中为空气冷却器9。在喷淋冷却器5中设有集雾器10。

在流化床换热器18中设有流化床，其中热金属氧化物如氧化铝或氧化镁经由管线24从反应器2引入。可以在管线24中设置预冷却段(未示出)。金属氧化物在流化床换热器18中被冷却。同时冷凝水在换热器中被加热至适合氢氧化物过滤或适合作为锅炉给水的温度。离开流化床换热器18后，冷凝水可以用作氢氧化物过滤的洗涤剂。作为换热器9的替代方案，可以使用热泵冷却喷淋冷却器中使用的循环水，并为预热换热器18中使用的水供热。

反应器2配有氢氧化物25、燃料29和燃烧气体30的供应管线。燃烧气体30可被预热，例如在氧化铝冷却设备(换热器)或其它设备中预热。用于流化床冷却器18的流化气体32也可以用作燃烧气体，因此可以被引入反应器2。换句话说，流化床换热器18的废气可以作为预热的燃烧空气经由管线30引入反应器2。

现在参考图2，其中描述的装置1′与图1所示装置1的不同之处在于，在同流换热器或交流换热器4与喷淋冷却器5之间设置了另一冷却段11。在为逆流冷却器的第二冷却段11中，来自反应器2的废气被进一步冷却至高于水蒸汽露点的温度。因此，在反应器2的废气在喷淋冷却器5中进一步冷却至低于水蒸汽露点的温度之后，生成了冷凝水。

在离开喷淋冷却器5和任选的汽提器6之后，冷凝水的净总量在第二冷却段11用作冷却剂。在逆流冷却器11下游，冷凝水可以进一步被加热，并用作氢氧化物过滤的洗涤剂。优选地，如针对图1所述，冷凝水在流化床冷却器中被加热。在该实施方案中，同流换热器4和/或换热器11可以用热泵取代，以产生更高级如用于发电的能量。

作为上述产生冷凝水的附加或替代方案，冷凝水可以在图3中所示的预热段12中产生。所述预热段12包括设在反应器2上游用于加热和干燥氢氧化物的流化床换热器13。在所述流化床换热器13中，经由管线25引入的氢氧化物通过如图3箭头32所示引入空气、水蒸汽或气体流化。另外，氢氧化物被设在流化床换热器13中的管式、板式或管束式换热器加热。因此，氢氧化物被加热，生成水蒸汽，该水蒸汽与流化气体一起经由通道14从流化床换热器13排出。为了控制通道14中水蒸汽的温度，部分经由管线25引入的氢氧化物流可以经物流25′旁路通过。换热器13中使用的传热介质28如水或油优选在流化床冷却系统26中被加热，该冷却系统26设置在所述反应器2的下游，用于冷却氧化铝。

在优选实施方案中，所述通道14引导流化床换热器13的废气进入另一个为逆流换热器的换热器15中。在该换热器15中，预热段12的废气被冷却至低于水蒸汽露点的温度，从而冷凝水经管道16排出。然后，废气经由废气管线17被引导入废气净化段(未示出)，优选为静电过滤器和/或袋式过滤器。作为冷却剂，可以使用工艺水如锅炉给水。作为替代方案，在换热器15中可以使用空气作为冷却剂。通过管道16供应的冷凝水可以用作氢氧化物过滤的洗涤水。

干燥并预热的氢氧化物经由管道24流入第一预热段22，也向该第一预热段22中引入废气。预热段22可以包括文丘里干燥器、环形流化床、气动输送机或换热旋风分离器。来自第一预热段22的气体和固体在气体净化器23如旋风分离器、静电沉降器和/或袋式过滤器中分离，然后废气被导入烟囱7。废气优选经由至少一个换热器和/或至少一个热泵导入烟囱7，其中使废气冷凝生成冷凝水。预热的氢氧化物流经管道24′进入第二预热器22′，然后进入第二气体净化器或分离装置23′(如旋风分离器或静电沉降器和/或袋式过滤器)，固体由此进料至反应器2。在反应器2中，预热的固体被煅烧，然后经由另一气体净化器23″进入装置的氧化铝冷却段26。冷却的氧化铝经通道27离开装置。另一气体净化器23″的废气经由通道3″被引入第二预热段22′，而第二气体净化器23′的废气被引入第一预热段22。

作为图3所示实施方案的替代方案，氢氧化物的预热可以在图4中所示的三个预热段中进行。除了干燥段12、具有气体净化器23的第一预热段22以及具有气体净化器23′的第二预热段22′，还与第三气体净化器23″一起设置了第三预热段22″。

第三预热段22″设置在第二气体净化器23′的下游，从而固体经由通道24″进料至第三预热段22″。在第三预热段22″的下游设置了第三气体净化器23″，预热固体由此被引入反应器2。反应器2的废气和夹带的固体一起被送入另一气体净化器23，废气由此经管道3被送入第三预热段22″。

图5描述了本发明的另一实施方案，其与图1所示实施方案的不同之处在于，集雾器10的废气经由通道14直接进入烟囱7。经由通道20引入用于预热的换热器4的环境空气在换热器4下游与集雾器10的废气混合，以避免在烟囱内部或上部形成烟流。冷凝水可以通过任选的汽提器6和/或任选的水处理段31如隔膜污水处理装置的生物污水处理进料。

实施例1(产生氧化铝)

将预热并干燥的氢氧化物引入图1的反应器2中，其中氢氧化铝煅烧成氧化铝。热的氧化铝经由通道24排放到流化床换热器18中，并被冷却至约95℃的温度，而同时水在换热器18中被加热至适合氢氧化物过滤的温度。

温度约为162℃且一般含60-95％水蒸汽(优选含80-95％水蒸汽)的反应器2的废气在同流换热器4中被冷却至约110℃。该废气在喷淋冷却器5中被进一步冷却至约73℃，即低于水蒸汽露点的温度，以生成需要量的冷凝水。温度为约68℃的水作为冷却剂引入喷淋冷却器5。喷淋冷却器可以配有载体材料以改进水的分离/冷凝。

喷淋冷却器5的废气在温度为约73℃时排出，并作为冷却剂引入同流换热器4。在同流换热器4中，喷淋冷却器5的废气被加热至约145℃，以避免废气在烟囱7中冷凝。

喷淋冷却器5中产生的冷凝水进料入汽提器6中，以通过引入环境空气或气体的射流来降低CO₂和/或SO₂含量。在所述汽提器6的下游，冷凝水的净总量进料入水处理装置31，该装置31用离子交换树脂净化冷凝水，并调整pH值到8。然后净化水作为冷却剂进料入流化床换热器18中。在流化床换热器18中加热的冷凝水可以用作氢氧化物过滤段的洗涤剂。

来自同流换热器4的废气可以任选与来自空气冷却器9的热空气或环境空气混合，以降低烟囱7中废气的露点。另外，该废气还可以通过燃烧器19加热，以避免烟囱上的可见烟流。

实施例2

现在参考图2，将温度为约150-170℃和水含量为约40-70vol％(一般为约50-60vol％)的废气经由通道3引入同流换热器4。在同流换热器4中，通过与来自喷淋冷却器5的废气换热，将废气冷却至约100-130℃的温度。因此，来自喷淋冷却器5的废气被加热至约130-150℃的温度。

然后，在换热器11中，通过与经由泵8引入换热器11的冷凝水换热，将在同流换热器4中冷却的废气进一步冷却至约90-120℃的温度。因此，所述冷凝水在换热器中被加热至约85-95℃的温度。

来自换热器11的废气被引入喷淋冷却器5。在喷淋冷却器5中，该废气被冷却至约70-75℃的露点温度。在喷淋冷却器5中，净冷凝率为约0.18-0.22kg/(Nm³引入同流换热器4的废气)。此外，废气中的水含量在喷淋冷却器5中被脱除至约30-40％(体积)。

来自喷淋冷却器5的冷凝水的温度为约80-85℃。冷凝水中的溶解气体如CO₂、SO₂或NO_x可任选在汽提器6中汽提和/或进入水处理装置。汽提气流量为约0-0.02Nm³/(Nm³引入同流换热器4的废气)。

进入喷淋冷却器的冷凝水流量为约9-11kg/(Nm³引入同流换热器4的废气)。所述冷凝水在空气冷却器9中从约80-85℃的温度冷却至比喷淋冷却器5排放废气温度低约3-6℃的温度。

来自同流换热器4的废气可任选与来自空气冷却器9的热空气或环境空气混合，以降低烟囱7中废气的露点。热空气流量可以为约0-1Nm³/(Nm³引入同流换热器4的废气)，所得露点为约75-55℃。另外，废气也可通过燃烧器加热，以避免烟囱处的可见烟流。

实施例3

表面潮湿的氢氧化物(含5-10wt％水分的氢氧化铝)被引入图3所示的预热段12的流化床换热器13中。将0-5Nm³/(t氢氧化物)量的气体、蒸汽或气体混合物32引入流化床换热器13的流化床喷嘴格栅中。氢氧化物在预热段12被预热，从而使温度为约100-110℃(特别为约103℃)且含大于60％(特别在约90-100％之间)水蒸汽的废气经由通道14排出。根据装置载荷和/或氢氧化物含水量，部分物流可以旁路通过，以达到要求的排放温度。

将约0.4-0.6t/(t氢氧化物)水蒸汽和空气经由通道14引入换热器15。温度为55℃的工艺水作为冷却剂经由管线33引入换热器15，并被加热至约95℃的温度。通过将预热段12的废气冷却至低于水蒸汽露点的温度，产生温度为约80-100℃的冷凝水，并经由通道16排出。该冷凝水用于氢氧化物过滤阶段。经由管线17由换热器15排放的尾气的温度可通过改变引入管线33的水量和通道16中冷凝水的流量进行控制。

实施例4

含50-90％(体积)(一般含60％(体积))水蒸汽的图5中反应器2的尾气以162℃的温度进入同流换热器4，在其中尾气被冷却至73℃，在本实施例中该温度低于水的露点。该尾气用环境空气20冷却，该环境空气在约35℃下引入同流换热器，并以约140℃的温度离开同流换热器，这可以通过改变经同流换热器鼓入的空气量进行控制。

同流换热器4中的冷凝水与尾气分离，然后泵送通过换热器管束，优选在流化床冷却器18中进行，在此用热的氧化铝加热至95℃。然后冷凝水如在氢氧化物过滤(未示出)中用于洗涤目的。

在从尾气中分离出包含液滴的冷凝水之后，将排放尾气体与用于冷却同流换热器4中尾气的环境空气一起引入烟囱。尾气离开烟囱的温度为约80-120℃。由于用环境空气稀释，避免了在烟囱中或直接在烟囱上方发生废气冷凝。

参考标记列表

1，1′          装置

2               反应器

3               废气通道

4               同流换热器

5               喷淋冷却器

6               汽提器

7               烟囱

8               泵

9               空气冷却器

10              集雾器

11              第二冷却段(逆流冷却器)

12              预热段

13              流化床换热器

14              气体通道

15              换热器

16              液体通道

17              废气管

18              流化床换热器

19              燃烧器

20              干空气入口

21              预热气体通道

22，22′，22″  预热器

23，23′，23″  气体净化器

24              固体通道

25              氢氧化物入口

25′            旁路流

26              氧化铝冷却段

27              氧化铝出口

28              传热介质

29              燃料入口

30              含氧气体管线

31            水处理段

32            流化气体

33            冷的冷凝物(水)流

34            热的冷凝物(水)流

35            氧化铝固体通道

36            汽提器气体通道

37            水通道

Claims (27)

1、一种方法，具体为由金属化合物如金属氢氧化物制备金属氧化物的方法，其中金属化合物在反应器(2)中煅烧成金属氧化物，其中所述方法中产生的废气含水蒸汽，特征在于所述反应器(2)和/或设置在所述反应器(2)上游的预热或干燥段(12)的废气在至少一个换热器(4、5、11；15)中被冷凝，生成用于本方法中的冷凝水。

2、权利要求1的方法，特征在于反应器(2)的废气含大于30％、优选为40-60％的水蒸汽，该废气在第一换热器(4)中被冷却至高于水蒸汽露点的温度，优选至约110℃，然后废气在第二换热器(5)、优选急冷器或喷淋冷却器(5)中被进一步冷却至低于水蒸汽露点的温度，优选至约80℃。

3、权利要求1或2的方法，特征在于冷凝水和/或冷凝水与喷淋冷却器(5)的冷却水一起经过汽提过程，通过引入空气或气体射流以降低冷凝水中CO₂和/或SO₂或其它杂质的含量。

4、前述权利要求任一项的方法，特征在于在本方法中随后重新应用冷凝水之前，对水进行净化和提纯过程。

5、前述权利要求任一项的方法，特征在于至少部分冷凝水作为冷却剂加入换热器，优选加入流化床换热器(18)。

6、权利要求4的方法，特征在于在流化床换热器(18)中，金属氧化物优选冷却至约95℃，而冷凝水被加热至适合氢氧化物过滤的温度，优选至约80℃。

7、权利要求1-5任一项的方法，特征在于至少部分冷凝水作为冷却剂加入换热器，优选为逆流冷却器(11)，其中反应器(2)的废气被冷却。

8、前述权利要求任一项的方法，特征在于在设置于所述反应器(2)上游的预热或干燥段(12)(优选为流化床换热器(13))中，通过在预热或干燥段(12)中引入气体或气体混合物而加热并流化氢氧化物，以使水蒸发，并与来自预热或干燥段(12)的废气一起排出。

9、权利要求8的方法，特征在于预热段(12)的废气中水的百分含量在约60-100％之间。

10、权利要求8或9的方法，特征在于将预热或干燥段(12)的废气进料入换热器，优选为逆流冷却器(15)，其中预热或干燥段(12)的废气被冷却至低于水蒸汽露点的温度，以使至少大部分水蒸汽被冷凝。

11、权利要求8-10任一项的方法，特征在于氢氧化物过滤用的工艺水被用作换热器(15)的冷却剂，并且该工艺水在换热器(15)中被加热至约95℃。

12、权利要求8-11任一项的方法，特征在于预热段(12)的废气被送入废气净化段，优选为静电过滤器或袋式过滤器。

13、权利要求1-12任一项的方法，特征在于废气被冷凝之后被(再)加热，以避免在烟囱(7)出现可见烟流。

14、权利要求13的方法，特征在于废气通过燃烧器(19)、通过加入干空气(20)和/或通过加入预热空气(21)被(再)加热。

15、权利要求12的方法，特征在于氢氧化铝或氢氧化镁作为原料供应到反应器(2)，并在反应器(2)中分别煅烧成铝氧化物(氧化铝)和镁氧化物(氧化镁)。

16、实施权利要求1-15任一项的方法的装置，其包括至少一个反应器(2)和/或至少一个预热段(12)，对其构造以生成含水蒸汽的废气，另外还包括至少一个换热器，特征在于所述反应器(2)和/或设在所述反应器(2)上游的所述预热段(12)具有与换热器(4、5、11；15)相连的废气通道(3；14)，以将废气冷却至低于水蒸汽露点的温度，并且换热器(4、5、11；15)具有与装置(1，1′)相连的通道(16)，以在过程中重新引入冷凝水。

17、权利要求16的装置，特征在于反应器(2)的废气通道(3)与优选为同流换热器(4)或交流换热器的第一冷却段相连，该第一冷却段与优选为喷淋冷却器(5)的另一冷却段相连，该另一冷却段与在过程中重新引入冷凝水的通道相连。

18、权利要求16-17任一项的装置，特征在于冷凝水通道从换热器(5)通向冷却金属氧化物和/或加热冷凝水的流化床换热器(18)，该换热器(18)设在氢氧化物过滤段的上游和反应器(2)的下游。

19、权利要求18的装置，特征在于汽提器(6)和/或净化段(31)设在流化床换热器(18)的上游和用于产生冷凝水的换热器(5)的下游。

20、权利要求16-19任一项的装置，特征在于冷凝水的另一通道从用于产生冷凝水的换热器(5)经由泵(8)和冷却段(优选空气冷却器(9))通向所述换热器(5)的冷却剂入口。

21、权利要求16-20任一项的装置，特征在于集雾器(10)设置在用于冷却反应器(2)的废气的换热器(5)中。

22、权利要求17-21任一项的装置，特征在于废气管道从喷淋冷却器(5)通向同流换热器(4)或交流换热器，在同流换热器(4)或交流换热器中使用来自喷淋冷却器(5)的废气作为冷却剂。

23、权利要求16的装置，特征在于反应器(2)的废气通道(3)与优选为同流换热器(4)的第一冷却段相连，该第一冷却段与第二冷却段(11)相连，第二冷却段(11)与优选为喷淋冷却器(5)的另一冷却段相连，该另一冷却段与在第二冷却段(11)中重新引入用作冷却剂的冷凝水的通道相连。

24、权利要求23的装置，特征在于冷凝水通道从第二冷却段(11)通向设在反应器(2)下游的氢氧化物过滤段。

25、权利要求16的装置，特征在于预热段(12)的流化床换热器(13)设在用于加热氢氧化物的所述反应器(2)的上游，且该换热器(13)的废气管(14)通向另一换热器(15)，该换热器(15)使用氢氧化物过滤用工艺水作为冷却剂。

26、权利要求25的装置，特征在于换热器(15)的废气管(17)通向废气净化段，优选为静电过滤器或袋式过滤器。

27、权利要求16-26任一项的装置，特征在于烟囱(7)设有用于(再)加热废气的燃烧器。

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