CS235511B2

CS235511B2 - A method of cleaning heat exchanger tubes in the production of alumina by the Bayer method

Info

Publication number: CS235511B2
Application number: CS828880A
Authority: CS
Inventors: Zoltan Osvald; Gergely Veres; Gyula Odor; Gyoergy Lang; Janos Steiner
Original assignee: Magyar Aluminium
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1985-05-15

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 střídajíThe invention relates to the field of alumina production by the Bayer process and solves the problem of removing deposits that are precipitated from the sludge on the walls of the production plant and thus reduce its efficiency, without the need to shut down the plant. The essence of the method according to the invention lies in the fact that at least one of the parallel streams of material does not form sludge, but sodium hydroxide, preferably hydroxide, which serves for decomposition during the production itself, or water, and these parallel streams of material alternate cyclically in heat exchangers

Description

Vynález se týká způsobu čištěni trubek tepelných výměníků při výrobě kysličníku hlinitého Bayerovým způsobem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for cleaning heat exchanger tubes in the production of alumina by the Bayer method.

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.In the production of alumina by the Bsyer process, the alumina-containing feedstock is mixed with caustic, i.e. sodium hydroxide, and in one of the heaters and / or autoclaves, or in a tubular device, pure alumina is formed. A device consisting of heaters and autoclaves is known, for example, from Hungarian Patent Specification No. 149 514, a tubular device from, for example, German Patent Specification No. 1 920 222. When the sludge is heated in these devices, heat exchangers are present on the surface of the tubes. contact with sludge to form deposits, which must often be removed from time to time.

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.When this treatment is carried out, in the case of devices consisting of heaters and autoclaves, the individual autoclaves or their whole series must be cyclically shut down, and in the case of tubular devices one or more pipes must be shut down. Possibility and method of cleaning is a decisive factor in determining the efficiency of the entire plant, since frequent cleaning is necessary for efficient operation.

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.The chemical composition of the deposits depends on the chemical composition of the alumina-containing feedstock. Silicates are then decisive for the sediment volume, since silicon dioxide is always present in the starting material. In the processes described in the cited patents, deposits are removed by means of a special cleaning liquid, which, however, requires additional equipment and thus an increase in costs.

Cílem vynálezu je vypracování způsobu, u něhož funkci čistící kapaliny částečně přejímá hydroxid sodný, který se účastní vlastního technologického procesu.It is an object of the present invention to provide a process in which sodium hydroxide, which participates in the process itself, partially assumes the function of a cleaning liquid.

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.The aforementioned drawbacks overcome and set the object of the method of cleaning heat exchanger tubes in the production of alumina by the Bsyer process in equipment in which the material is guided in several parallel streams and subjected to multi-stage heating, whereupon the material streams are combined or further heated or they are kept at the same temperature or, after joining, are further heated and kept at the same temperature, according to the invention, characterized in that one part of the parallel material streams form sludge, while the other part is an aqueous sodium hydroxide solution, e.g. or water, and these parallel streams of materials alternate cyclically in the heat exchangers.

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.According to the invention, it is advantageous if the slurry is in the liquid phase and the aqueous sodium hydroxide solution or the water in the mixture of the liquid and gaseous phases before the material stream is combined.

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.Using the heat exchanger tube cleaning method of the alumina production of the present invention, the sediment removal liquid also partially participates in the decomposition process itself and has the same effect as if it had been mixed with bauxite or 8 sludge before heating. Deposits excreted from the sludge are constantly dissolved; the heat transfer capacity of the device remains unchanged for a long time, and the length of time during which it is not necessary to decommission the adjustment is substantially extended. This results in smoother business operation and can save on maintenance costs.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be further elucidated by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents a device suitable for decomposing gibbite bauxites; and FIG.

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.In the process according to the invention, in both devices shown in the figures, prior to feeding the device, only a portion of the caustic, i.e. sodium hydroxide, is mixed with the alumina-containing mineral and is heated in sludge form while the remaining portion of sodium hydroxide is fed into the tube. to be cleaned and, together with the sludge present in the other tubes, is heated to decomposition temperature. At this temperature, the sludge under pressure in the reservoir 11, 12 or 111 or the tube and the caustic needed for cleaning are mixed together, the mixture is allowed to stand and then cooled in a known manner. In the next stage of the psk process, the sludge flows into the cleaned pipes while the pipes that have previously worked with the sludge and show deposits are fed and heated with the cleaning liquor.

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.The device shown by way of example in Fig. 1 is for decomposing gibbite beuxites. The reservoirs 11 and 12 contain sludge before decomposition, and the reservoir 13 then contains caustic to decompose the sludge. The outlet orifices of the reservoirs ^{12 and} 13 are connected to the suction orifices of the pumps 21. 22 and 2j. The discharge ports of these pumps are via piping 51. 52 and 53 connected to the sludge lines 41. 42 and 43 of the first heater 31. The sludge ducts d > 12 and < RTI ID = 0.0 > 12 < / RTI > 52 and 53 provided with appropriate branches.

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.The sludge lines 42, 42 and 43 pass through the expansion steam heaters 31 and 32, and further the heaters 33 and 34 are heated with fresh steam or other heat transfer medium and flow into the reactor 60 to maintain the temperature. The reactor 60 is connected via the sludge line 70 to the expansion vessels 81 and 82 connected in series, as well as to the plant which further processes the sludge. The vapor space of the expansion vessels 81 and 82 is connected to the heating spaces of the heaters 31 by guiding the expansion steam 91 and 92. 32 and the heating space of the heaters 33 and 34 is followed by a fresh steam line 100. The heating space of the heaters 31. 3 ^. 33 are provided with condensate discharges 101, 102, 103 and 102.

Způsob v tomto zařízení probíhá následovně:The method in this apparatus is as follows:

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.Sludges at a temperature of 90 ° C are fed continuously or discontinuously to reservoirs 11 and 12, and caustic reservoirs of the same temperature are supplied to reservoir 13. Via pumps 21. 22 and 23, these fluids are continuously discharged through conduits 51. 52 and 53 into the sludge lines 42, 42 and 42, where they are preheated to 100 ° C in the heater 31, and then the sludge and the caustic are mixed together in the reactor 60. The reactor 60 is sized so that the material flowing therein is held in the reactor for 2 hours before proceeding further through the sludge line 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.This delay during which the same temperature is maintained can be referred to as standing. During this time the decomposition takes place and is terminated. The decomposed sludge having a temperature of < RTI ID = 0.0 > 40 C < / RTI > flows into the expansion vessel 82 and cools there to 130 ° C, while the steam generated therefrom passes through the expansion steam 92 into the heating space of the heater 32. 120 ° C, while also removing the steam that heats the heater 31. Then the sludge leaves the plant.

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.In the sludge lines 41 and 42, after a few days, certain amounts of deposits are formed which impair the heat transfer. Thus, the contents of the containers 11 and 13 are exchanged: sludge is supplied to the reservoir 22 and pure liquor is supplied to the reservoir 11. After a few days, the change is again made: now pure liquor is supplied to the container 12 and sludge is supplied to the tank 11. After a few days of operation, the reservoir 13 is again filled with pure lye and the reservoir 12 with sludge. If this change is made systematically, the deposits formed in the sludge lines 42, 42 and 43 are also systematically dissolved by the action of pure lye.

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·The apparatus shown as an example in Fig. 2 is intended to decompose Czech beuxites. The reservoir 11 comprises sludge, the caustic reservoir 112. The reservoirs are connected to the pumps 121, 122. The discharge lines of both pumps are branched, in this case into three branches, and a shut-off member 201, 202, 203, 301 is provided in each branch of each of the discharge lines. 302. 303. Two corresponding pipes are connected to each other behind the shut-off elements, ie. the line sections downstream of valves 201 and 301 exit into the sludge line 141. the line sections downstream of valves 202 and 302 exit into the sludge line 142 and the line sections downstream of valves 203 and 221 exit into the sludge line 112

Tři kalové vedení 141. 142 a 144 procházejí osmi v sérii zapojenými ohříváky 131.The three sludge lines 141, 142 and 144 pass through eight series-connected heaters 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. 184.133. 133. 134. 135. 136. 137 and 138 and flows into the reactor 160. The reactor 160 is connected via a sludge line 170 to the series-connected expansion vessels 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±» ¹95.183. 182 and 181 and with a sludge treatment plant. The vapor spaces of the expansion vessels i2i> i2, ii1i, i2, J86, 181 are the expansion steam lines V92. ¹ 93. i2 ± ^{1 1} 95.

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. 218.196. 197 connected to the corresponding heating spaces of the heaters 131. 132. 133. 134. 135. 136 β 1ZL, while the heating space of the heater 18 and the reactor 1j> 0 are connected to the fresh steam line 200. To each of the heaters 131. 132. 133. 134. 135. 136. 137 and 138 are provided for one drain of the capacitor 211. 212. 213. 214. 21 5. 216 ,. 217. 218.

Způsob v tomto popsaném zařízením probíhá následovně:The method in the described apparatus proceeds as follows:

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.The reservoir 111 is continuously or discontinuously filled with caustic, the reservoir 112 with sludge. Both fluids have a temperature of about 90 ° C. At some point, the closing authorities 201, 302 and 303 are open, the others are closed. In this cycle, the pump 122 continuously feeds the sludge to the sludge lines 142 and 143. The pump 121 then continuously feeds the caustic to the sludge line 141. The sludge lines 142 and 143 begin to decompose; cycle.

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.Finally, the sludge stream and the caustic stream in the reactor 160 are combined, where the last decomposition phase takes place. The sludge then flows, as already described with reference to FIG. 1j, through the sludge line 170 and the expansion vessels 187. 186. 185. 184. 183. 182 and 181, of course, at different pressure and temperature conditions than in the first example. After a few days or hours of operation, the shut-off members 201 and 302 are closed, the shut-off members 202 and 301 are open, and so the second cycle begins. For operation in the third cycle, the shut-off bodies 202 and 303 are closed and the shut-off bodies 203 and 302 are open.

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.In reactors 60, 160, there is a pressure that is greater than the pressure associated with the saturated vapor temperature of the sludge. When the pressure at the saturated sludge vapor temperature is set in the reactor, a cleaning liquid with a reduced boiling point gradient enters the reactor in the form of a liquid-gas mixture.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

CLAIMS 1. A method for cleaning heat exchanger tubes in an alumina production by the Bayer method of equipment in which the material is guided in several parallel streams and subjected to multiple stage heating, whereupon the material streams are combined and further heated, or combined and left at the same temperature. optionally further heated after heating and left at this temperature, characterized in that one part of the parallel streams of material forms sludge and the other part is an aqueous solution of sodium hydroxide, preferably sodium hydroxide for decomposition, or water, and these parallel streams of material alternate cyclically in the heat exchangers.

2. A method according to claim 1, characterized in that prior to joining the material streams the tusk is in the liquid phase and sodium hydroxide or water in the liquid-gas phase mixture.