CS235511B2 - Způsob čištění trubek tepelných výměníků při výrobě kysličníku hlinitého Bayerovým způsobem - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oblasti výroby kysličníku hlinitého Bayerovým způsobem a řeší odstraňování usazenin, které se vylučují z kalu na stěnách výrobního zařízení a snižují tak jeho účinnost, aniž by přitom bylo nutno odstavit zařízení z provozu. Podstato způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že alespoň jeden z paralelních proudů materiálu netvoří kal, nýbrž hydroxid sodný, výhodně hydroxid, který slouží k rozkladu při vlastní výrobě, nebo voda a tyto paralelní proudy materiálu se v tepelných výměnících zařízení cyklicky střídají

Description

Vynález se týká způsobu čištěni trubek tepelných výměníků při výrobě kysličníku hlinitého Bayerovým způsobem.

Při výrobě kysličníku hlinitého Bsyerovým způsobem je surovina obsahující kysličník hlinitý smísene s louhem, tj. hydroxidem sodným, a v jednom z ohřívačů a/nebo autoklávů, nebo v trubkovém zařízení se pak rozkládá e vzniká čistý kysličník hlinitý. Zařízení sestávající z ohřívačů a autoklávů je známo např. z maďarského patentového spisu č. 149 514, trubkové zařízení pak např. z NSR patentového psisu č. 1 920 222. Při zahřívání kalu v těchto zařízeních dochází na povrchu trubek tepelných výměníků, které jsou ve styku s kalem, ke vzniku usazenin, které musí být často od času odstraňovány.

Při provádění tohoto čiětění je u zařízení sestávajících z ohřívačů a autoklávů nutno cyklicky odstavovat z provozu jednotlivé autoklávy nebo jejich celou sérii, u trubkových zařízení je pak nutno odstavit z provozu jednu nebo více trubek. Možnost a způsob čiětění jsou rozhodujícím faktorem pro určení efektivnosti celého zařízení, nebol pro efektivní provoz je časté čiětění nezbytné.

Chemické složení usazenin závisí ne chemickém složení výchozího materiálu obsahujícího kysličník hlinitý. Pro objem usazenin jsou pak rozhodující křemičitany v důsledku toho, že ve výchozím materiálu je vždy obsažen kysličník křemičitý. U způsobů popsaných v citovaných patentových spisech jsou usazeniny odstraňovány pomocí speciální čisticí kapaliny, což vSak vyžaduje přídavná zařízení e tím i zvýšení nákladů.

Cílem vynálezu je vypracování způsobu, u něhož funkci čistící kapaliny částečně přejímá hydroxid sodný, který se účastní vlastního technologického procesu.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje a vytčený cíl řeší způsob čištění trubek tepelných výměníků při výrobě kysličníku hlinitého Bsyerovým způsobem u zařízení, ve kterých je materiál veden v několika paralelních proudech a je podroben několikastupňovému ohřevu, načež se proudy materiálu spojí e dále zahřívají, nebo se spojí a ponechají se na stejné teplotě, nebo se po spojení dále ohřívají a ponechají na stejné teplotě, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jednu část paralelních proudů materiálu tvoří kal, zatímco druhou část tvoří vodný roztok hydroxidu sodného, například hydroxid, který slouží k rozkladu, nebo voda, a tyto paralelní proudy materiálů se v tepelných výměnících cyklicky střídají.

Podle vynálezu je výhodné, nachází-li se před spojením proudu materiálu kal v kapalné fázi a vodný roztok hydroxidu sodného, nebo voda ve směsi fáze kapalné a plynné.

Při použití způsobu čištění trubek tepelných výměníků při výrobě kysličníku hlinitého podle vynálezu se kapalina, která slouží k odstraňování usazenin částečně účastní i na samotném procesu rozkladu, a její účinek je stejný, jako kdyby byla před zahříváním smíchána s bauxitsm, popřípadě 8 kalem. Usazeniny vylučované z kalu jsou neustále rozpouštěny, tzn. kapacito tepelného přenosu zařízeni zůstává po dlouhou dobu nezměněna, a podstatně se prodlužuje doba, po ktorou není nutné vyřadit seřízení z provozu. Tím je dosaženo plynulejšího provozu celého podniku a mohou so ušetřit náklady na údržbu.

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech konkrétního provedení zs pomoci výkresů, kde obr. 1 představuje zařízení vhodné pro rozklad gibbsitových bauxitů a obr. 2 zařízeni určené pro provádění rozkladu českých bauxitů.

Při realizaci způsobu podle vynálezu je u obou zařízení znázorněných na obrázcích před napájením zařízení smíchána s minerálem, který obsahuje kysličník hlinitý, pouze část louhu, tj. hydroxidu sodného, a je ve formě kalu zahřívána, zatímco zbývající část hydroxidu sodného je přiváděna do trubky, které se má čistit, a je společně s kalem, který se nachází v ostatních trubkách, zahřívána na teplotu rozkladu. Při táto teplotě dochází ke vzájemnému smíchání kalu nacházejícího se pod tlakem v zásobníku 11 , 12 eventuálně 111 nebo trubce a louhu který je potřebný k čištění, směs se nechá ustát a potom se běžně známým způsobem ochladí. V další fázi pracovního procesu psk proudí do vyčištěných trubek kal, zatímco trubky, které dosud pracovaly s kalem a vykazují usazeniny, se napájejí louhem sloužícím k čištění a s ním se zahřívají.

Zařízení, které je znázorněné jako příklad na obr. 1»je na rozklad gibbsitových beuxitů. Zásobníky 1 1 a 12 obsahují kal před rozkladem, zásobník 13 pak obsahuje louh určený k rozkladu kalu. Výstupní hrdla zásobníků JJL» ^{12 a 1}3 jsou spojena se sacími hrdly čerpadel 21 . 22 a 2j. Výtlačná hrdla těchto čerpadel jsou prostřednictvím potrubí 51 . 52 a 53 spojena s kalovými vedeními 41 . 42 a 43 prvního ohříváku 31 . Kalová vedení d±> 12. a ££ mohou být tvořena jednou trubkou nebo svazkem trubek, v druhém případě jsou potrubí 51 . 52 a 53 opatřena příslušnými odbočkami.

Kalová vedení 42.» 42 a 43 procházejí ohříváky 31 a 32, vyhřívanými expansní parou, a dála ohříváky 33 a 34 vyhřívanými čerstvou parou nebo jiným teplonoeným médiem a ústí do reaktoru 60. sloužícího k udržení teploty. Reaktor 60 je prostřednictvím kalového vedení 70 spojen se sériově zapojenými expanzními nádobami 81 a 82. jakož i se zařízením, které kal dále zpracovává. Parní prostor expanzních nádob 81 a 82 je prostřednictvím vedení expanzní páry 91 a 92 spojen s topnými prostory ohříváků 31 . 32 a na topný prostor ohříváků 33 a 34 navazuje vedení čerstvé páry 100. Topné prostory ohříváků 31 . 3^. 33 jsou opatřeny odvody kondenzátu 101. 102. 103 a 1Q4.

Způsob v tomto zařízení probíhá následovně:

Do zásobníků 11 a 12 je spojitě nebo nespojitě přiváděn kal o teplotě 90 °C, do zásobníku 13 louh o stejné teplotě. Prostřednictvím čerpadel 21 . 22 a 23 jsou tyto kapaliny spojitě vytlačovány potrubími 51 . 52 a 53 do kalových vedení 42.» 42 a 42» kde se v ohříváku 31 předehřívají na 100 °C, a potom dojde v reaktoru 60 ke vzájemnému smíchání kalu a louhu. Reaktor 60 je dimenzován tak, že materiál, který do něj proudí, se v něm na 2 hodiny zdrží, než postupuje dále kalovým vedením 70.

Toto zdržení, během něhož je zachována stejná teplota, je možno označit jako odstání. Během této doby proběhne rozklad a je ukončen. Rozložený kal o teplotě '40 °C postupuje do expanzní nádoby 82 a ochlazuje se tam na 130 °C, zatímco pára z něj vyvinutá postupuje vedením expanzní páry 92 do topného prostoru ohříváku 32. Kal proudí dále do expanzní nádoby 81 a ochlazuje se tam na 120 °C, přičemž je rovněž odnímána pára, která vytápí ohřívák 31. Potom již kal zařízení opouští.

V kalových vedeních 41 a 42 vznikají po několika dnech určitá množství usazenin, které zhoršují přenos teple. Pak se tedy vymění obsahy zásobníků 1 1 a 1 3: do zásobníku 22 je dodáván kal, do zásobníku 11 čistý louh. Po několika dnech se opět provede změna: nyní se do zásobníku 12 dodává čistý louh a do nádrže 11 kal. Po několika dnech provozu se opět naplní zásobník 13 čistým louhem a zásobník 12 kalem. Provádí-li se tato změna systematicky, jsou usazeniny, tvořící se v kalových vedeních 42.» 42 a 43 rovněž systematicky rozpouštěny, a to působením čistého louhu.

Zařízení znázorněné jako příklad na obr. 2 je určeno k rozkladu českých beuxitů. Zásobník 1I1 obsahuje kal, zásobník 112 louh. Zásobníky jsou spojeny s čerpadly 121. 122. Výtlačné potrubí obou čerpadel jsou rozvětvena, v daném případě do tří větví, a v každé větvi každého z výtlačných potrubí je uspořádán závěrný orgán 201, 202. 203. 301 . 302. 303. Za závěrnými orgány jsou vždy dvě odpovídající potrubí vzájemně spojena, tzn. částí vedení, ležící za ventily 201 a 301 ústí do kalového vedení 141. části vedení ležící za ventily 202 a 302 ústí do kalového potrubí 142 a částí vedení, ležící za ventily 203 a 221 ústí do kalového vedení 112·

Tři kalové vedení 141. 142 a 144 procházejí osmi v sérii zapojenými ohříváky 131.

132. 133. 134. 135. 136. 137 a 138 a ústí do reaktoru 160. Reaktor 160 je prostřednictvím kalového vedení 170 spojen se sériově zapojenými expanzními nádobami 187. 186. 185. 184.

183. 182 a 181 a se zařízením k dalšímu zpracování kalu. Parní prostory expanzních nádob i2i> í§2, i§i> igi, 1§2, J86, 181 jsou vedeními expanzní páry V92. ¹ 93. i2±» ¹95.

196. 197 spojeny s odpovídajícími topnými prostory ohříváků 131. 132. 133. 134. 135. 136 β 1ZL, zatímco topný prostor ohříváku JJ8 a reaktor 1j>0 jsou napojeny na vedení čerstvé páry 200. Ke každému z ohříváků 131 . 132. 133. 134. 135. 136. 137 a 138 přísluší po jednom odvodu kondenzátoru 211 . 212. 213. 214. 21 5. 216,. 217. 218.

Způsob v tomto popsaném zařízením probíhá následovně:

Zásobník 111 je spojitě nebo nespojitě plněn louhem, zásobník 112 kalem. Obě tekutiny mají teplotu zhruba 90 °C. V určitém okamžiku jsou závěrné orgány 201. 302 a 303 otevřeny, ostatní jsou zavřeny. Při provozu v tomto cyklu dodává čerpadlo 122 spojitě kal do kalových vedeni 142 a 143. čerpadlo 121 pak spojitě dodává louh do kalového vedení 141. V kalových vedeních 142 a 143 začíná probíhat rozklad, v kalovém vedení 141 jsou rozpouštěny usazeniny, vzniklé zde v předchozím cyklu.

Nakonec sa spojuje proud kalu a proud louhu v reaktoru 160, kde probíhá poslední fáze rozkladu. Kal potom proudí, jak již bylo popsáno v souvislosti s obr. 1j dále kalovým potrubím 170 a expanzními nádobami 187. 186. 185. 184. 183. 182 a 181. samozřejmě za jiných tlakových i teplotních poměrů než v příkladu prvním. Po několika dnech, případně po několika hodinách provozu, jsou závěrné orgány 201 a 302 uzavřeny, závěrné orgány 202 a 301 jsou otevřeny, a tak začíná druhý cyklus. Pro provoz v třetím cyklu jsou závěrné orgány 202 a 303 uzavřeny a závěrné orgány 203 a 302 otevřeny.

V reaktorech 60,, 160 existuje tlak, který je větší než tlak příslušející teplotě syté páry kalu. Je-li v reaktoru nastaven tlak, který přísluší teplotě syté páry kalu, vstupuje do reaktoru čisticí kapalina sa zmenšeným gradientem bodu varu, a to ve formě směsi kapalné a plynné fáze.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob čištění trubek tepelných výměníků při výrobě kysličníku hlinitého Bayerovým způsobem u zařízení, v nichž je materiál veden v několika paralelních proudech a je podroben několika stupňovému ohřevu, načež jsou proudy materiálu spojeny a dále zahřívány, nebo jsou spojeny a jsou ponechány na stejné teplotě, popřípadě jsou po spojení dále ohřívány a ponechány na této teplotě, vyznačující se tím, že jednu část paralelních proudů materiálu tvoří kal a druhou část tvoří vodný roztok hydroxidu sodného, s výhodou hydroxid sodný sloužící k rozkladu, nebo voda, a tyto paralelní proudy materiálu se v tepelných výměnících cyklicky střídají.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že před spojením proudů materiálu se kel nachází v kapalně fázi a hydroxid' sodný nebo voda ve směsi kapalné a plynné fáze.