DE2048207A1

DE2048207A1 - Einrichtung zur Herstellung von Tonerde aus Tonerdehydrat

Info

Publication number: DE2048207A1
Application number: DE19702048207
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Dr 5 211 Luisdorf Weigel Horst Dipl Ing 5000 Köln Brück COIf 7 54 Muller
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1970-10-01
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1972-04-06
Also published as: FR2112229A1; AU3378871A; FR2112229B1; DK125814B

Description

Anlage zum Patentgesuch der

Klöckner-Humboldt-Deutz . H 70/41

Aktiengesellschaft·

vom 29. September 1970 Lg/Sch

Einrichtung zur Herstellung von Tonerde aus Tonerdehydrat

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von Tonerde aus Tonerdehydrat, in der das Tonerdehydrat in einer vorzugsweise aus hintereinander geschalteten Zyklonabscheidem bestehenden Vorerhitzungseinrichtung mit heißen Ofenabgasen getrocknet, vorerhitzt und dehydratisiert, anschliessend in einem Ofen umkristallisiert und schließlich in einer vorzugsweise aus mehreren hintereinander geschalteten ZyHonabscheidern bestehenden, mit kalter Luft betriebenen Kühleinrichtung gekühlt wird, wobei die erhitzte Kühlluft als Verbrennungsluft dem Ofen zugeführt wird.

Aus der französischen Patentschrift 1 253 318 ist eine derartige Einrichtung bekannt, die sich in der Praxis als wirksam und auch hinsichtlich des Wärmeverbrauchs als wirtschaftlich erwiesen hat. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Kühlung der aus dem Ofen mit etwa 1100 bis 1200⁰O austretenden Tonerde Schwierigkeiten bereitet. TJm eine Abkühlung der heißen Tonerde auf Temperaturen unter 100⁰C zu erreichen, sind bei der Verwendung von mehreren hintereinander geschal-

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teten Zyklonabscheidera als Kühleinrichtung entweder eine große Anzahl von Zyklonstufen oder aber große Luftmengen erforderlich, Die Verwendung von mehr als vier Zyklonen ist im Hinblick auf die Investitionskosten in nahezu allen Fällen unwirtschaftlich.

Bei der Verwendung von nur drei oder vier Zyklonen wurde für die Kühlung bisher nur so viel Luft durch die Zyklone geführt, wie als Sekundärluft für die Brennereinrichtung des Ofens erforderlich war. Hierbei wies jedoch das aus der letzten Zyklonstufe austretende Gut noch eine so hohe Temperatur auf, daß eine weitere Kühlvorrichtung, beispielsweise ein indirekt mit Yifasser gekühlter Fluidisierkühler nachgeschaltet werden mußte. Dieses Verfahren verlangt wegen der Wasserwirtschaft und Entstaubung der Fluidierluft einen erheblichen Aufwand und weist damit trotz des guten Kühleffekts einen erheblichen Nachteil auf.

Will man jedoch wegen der aufwendigen Wasserwirtschaft auf derartige nachgeschaltete, indirekte Wasserkühleinrichtungen verzichten und für die Kühlung ausschließlich Luft verwenden, so ergeben sich Luftmengen, die erheblich über den für die Verbrennungseinrichtung im Ofen benötigten Sekundärluftmengen liegen und somit bei Einleitung in den Ofen zusätzlich erhitzt werden müssen oder aber ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben werden. In beiden Fällen wird die Wärmewirtschaftlich-

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keit der gesamten Einrichtung beeinträchtigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, "bei der eingangs beschriebenen Einrichtung zur Herstellung von Tonerde mit Kühlung der heißen, umkristallisierten Tonerde ausschließ-, lieh durch Luft die Wärmewirtsehaftlichkeit zu verbessern. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß die Kühleinrichtung gasseitig sowohl mit der Varerlrfczungs einrichtung als auch mit dem Ofen durch Rohrleitungen verbunden ist, so daß ein Teil der heißen Kühlluft vor dem Ofen abgezweigt und | unmittelbar in die Vorerhitzungseinrichtung eingeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Durch eine entsprechende Mengenverteilung an der Verzweigung kann dem Ofen nur so viel der erhitzten Kühlluft zugeführt werden, wie als Sekundärluft für eine optimale Verbrennung und Umkristallisierung der Tonerde benötigt wird« Bei der eingangs geschilderten Einrichtung zur Herstellung von Tonerde, die hinsichtlich der Behandlung der Tonerde als zweistufige Einrichtung bezeichnet werden kann, sind in der ersten Stufe für die Vorerhitzung und Dehydration des feinkörnigen Tonerdehydrats erhebliche Wärmemengen erforderlich, da es sich hierbei um einen endothermen Vorgang handelt. Andererseits ist für den in der zweiten Stufe stattfindenden Umkristallisationsvorgang, der exotherm verläuft, nur eine geringe Wärmezufuhr notwendig. Daher wird durch die erfindungsgemäße zusätzliche Verbindung zwischen

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der Kühleinrichtung und der Vorerhitzungseinrichtung, d.h. durch die Abzweigung der etwa 400 bis 700⁰C heißen Kühlerabluft vor dem Ofen und deren Einleitung in die Vorerhitzungs- und Dehydrationseinrichtung die Wärmew.irtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich verbessert. Durch die Einführung von unterschiedlichen Wärmemengen an verschiedenen Stellen eines in Bezug auf das Gut einheitlichen Systems wird es ermöglicht, unter voller Ausnutzung der durch die heiße Kühlerabluft zurückgewonnenen Wärmemengen relativ große Wärmemengen dem Gut gerade in der Anfangsphase des Verfahrensablaufes zuzuführen, in der die Oberflächenfeuchte des Gutes verdampft und das Gut soweit erhitzt werden muß, daß das Kristallwasser ausgetrieben wird.

Me Austriebung des Kristallwassers ist in starkem Maße endotherm, so daß bei dem bisher üblichen Verfahren die aus dem Vorerhitzungswärmetauscher austretenden Abgase gelegentlich so weit abgekühlt werden, daß die Gefahr einer Taupunktsunterschreitung besteht. Hierdurch könnte es in den nachgeschalteten Entstaubungseinrichtungen, vorzugsweise elektrostatischen Staubabscheidern, zu Kondensationserscheinungen kommen. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es auch möglich, solche Taupunktsunterschreitungen zu vermeiden,da zusätzlich zu den Ofenabgasen über die abgezweigte Kühlerabluft ausreichende Wärmemengen für die Trocknung und Vorerhitzung zur Verfügung stehen. Bei entsprechender Auslegung der Ein-

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richtung ist es auf diese Weise möglich, die Trocknung und Dehydration von Tonerdehydrat ohne einen zusätzlichen Brenner in der Vorerhitzungseinrichtung durchzuführen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rohrleitung zwischen der Kühleinrichtung und der Vorerhitzungseinrichtung in die Heißgaszuleitung zu dem - in Bewegungsrichtung des Tonerdehydrats gesehen -' vorletzten Zyklonabscheider der Vorerhitzungseinrichtung mündet. Hierdurch wird mit Vor- g teil erreicht, daß die mit etwa 1000⁰O aus dem Ofen austretenden Ofenabgase ausschließlich für die vollständige Dehydration des Aluminiumoxidhydrates unter Bildung der sogenannten Gamma-Phase des Aluminiumoxides ausgenutzt werden können. Da hierbei, wie oben ausgeführt, die Ofengase stark abgekühlt werden, kann durch die Einführung der erhitzten Kühlluft in Bewegungsrichtung &ea Gutes gesehen - vor dem letzten Zyklonabscheider, dieser starke Wärmeverlust wieder ausgeglichen werden, wobei die erhitzte Kühlluft hinsichtlich ihrer Temperatur und ihrer«Menge ausreicht, das Aufgabegut vollstän- ™ dig zu trocknen und das getrocknete Tonerdehydrat so weit vorzuerhitzen, daß es in nur einer Zyklonstufe und nur mit den heißen Ofenabgasen in die sogenannte Gamma-Phase überführt werden kann.

Palis bei einer entsprechenden Auslegung der Einrichtung - z.B. infolge extrem hoher Nässe des Hydrats - dennoch ein

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zusätzlicher Vorbrenner in der Vorerhitzungseinrichtung erforderlich ist, wie es in der französischen Patentschrift 1 253 318 beschrieben ist, dann kann gemäß der Erfindung eine an der Kühleinrichtung angeschlossene Rohrleitung für die Zuleitung heißer Kühlluft mit einem in an sich bekannter Weise in der Vorerhitzungseinrichtung angeordneten Zusatzbrenner verbunden werden, so daß trotz der Anordnung eines weiteren Brenners die Wärmewirtschaftlichkeit gegenüber der bekannten Anordnung verbessert wird.

Die Erfindung wird anhand eines Fließschemas für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Gemäß dem Ausführungsbeispi-el besteht die erfindungsgemäße Einrichtung aus einer Vorerhitzungseinrichtung I, einem Ofen II zur Umkristallisation des Aluminiumoxids und einer Kühleinrichtung III, in der das aus dem Ofen austretende, umkristallisierte Aluminiumoxid mit Hilfe von Luft gekühlt wird.

Die Vorerhitzungseinrichtung I besteht aus vier Zyklonen 1a, 1b, 2 und 3, die über die Gasleitungen 4» 5 und 6 an die Abgasseite eines Ofens II, hier eines Drehofens 7 angeschlossen sind. Die aus dem Drehofen austretenden Gase gelangen über die Rohrleitung 4 in den Zyklon 3, von da über die Rohrleitung 5 in den Zyklon 2 und aus dem Zyklon 2 über die Rohrleitung 6, die sich in die Zweigleitungen 6a und 6b verzweigt, in die Zyklone 1a und 1b, die somit parallel geschaltet sind. Über die Rohrleitung 8, in die die Abgasleitungen der beiden

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Zyklone 1a und 1b wieder einmünden, werden von einem Ventilator 9 die Gase abgezogen und über eine Entstaubungseinrichtung 10, vorzugsweise ein Elektrofilter, in die Atmosphäre abgeblasen.

Das zu trocknende und zu dehydratisierende Tonerdehydrat wird über eine Aufgabevorrichtung 11 in die Abgasleitung 6 eingeführt und von dort von den heißen Gasen mitgerissen und in die Zyklonabscheider 1a und 1b ausgetragen. Auf seinem Weg durch die Gasrohrleitung 6 zu den Zyklonabscheidern la und 1b wird die Oberflächenfeuchte des Tonerdehydrats nahezu vollständig abgetrocknet. Nach Abtrennung von den Gasen in den Zyklonen la und 1b gelangt das Gut über die Rohrleitung 12, in die die Gutaustragsleitungen dieser Zyklone zusammengeführt sind, der Strömungsrichtung der Gase entgegen in die vom Zyklon 3 zum Zyklon 2 führende Gasleitung 5· In die Gasleitung 5 mündet außerdem, im Bereich der Einmündung in den Zyklon 2 eine Rohrleitung 26, durch die heiße Kühlerluft in die Torerhitzungseinrichtung eingeführt wird.

Das in die Gasleitung 5 eingeführte trockene Gut wird dann von den noch heißen Abgasen aus dem Zyklon 3 und der zusätzlich zugeführten heißen Kühlerabluft in den Zyklon 2 getragen, wobei es vor allem durch die zusätzliche eingeführte, etwa 600⁰C heiße Kühlerabluft stark vorerhitzt wird. Mach Abscheidung im Zyklon 2 gelangt das Gut über die Gutaustragsleitung 13

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in die Ofenabgasleitung 4, wo es mit den aus dem Ofen austretenden, etwa 1200°0 heißen Ofenabgasen in Berührung kommt und in den Zyklon 3 ausgetragen wird. Durch die starke Yorerhitzung im Zyklon 2 ist es möglich, in diesem und vor allem im Zyklon 3 das Hydratwasser vollständig auszutreiben und das Tonerdehydrat in die Gamma-Phase des Aluminiumoxlds zu überführen. Über die Gutaustragsleitung 14 des Zyklons 3 gelangt das Aluminiumoxid in den Drehofen 7, in dem unter Zuführung von Wärme über einen Brenner das Aluminiumoxid aus der Gamma-Phase in die Alpha-Phase umkristallisiert wird. Anstelle des Drehofens kann auch eine Wirbelschichteinrichtung für die Umkristallisation eingesetzt werden.

Das fertige Alpha-Aluminiumoxid, das eine Temperatur von etwa 115O⁰O aufweist, muß nun abgekühlt werden, wobei im Hinblick auf den Weitertransport des abgekühlten Aluminiumoxids seine Temperatur unter 10O⁰C liegen muß. Die Kühleinrichtung III besteht aus, vier - bezogen auf die Strömungsrichtung der P Luft-hintereinander geschalteten Zyklonen 15, 16, 17 und 18, die über Rohrleitungen 19, 20 und 21 miteinander verbunden sind. Durch einen Ventilator 22 wird über die Rohrleitung kalte luft in den Zyklon 15 eingeführt, die nacheinander die Zyklone 15, 16, 17 und 18 durchströmt. Die Rohrleitung 21, die die Zyklone 17 und 18 miteinander verbindet,. ist so.geführt, daß das aus dem Ofen 7 austretende heiße Aluminiumoxid direkt in die Rohrleitung eingespeist werden kann, wobei die

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Abmessungen so gewählt sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft und ihre Menge ausreichen, die eingespeiste heiße Tonerde zum Zyklonabscheider 18 hochzufordern.

Da die aus dem Zyklon 17 austretende Kühlluft "bereits erheblich erwärmt ist, erhält man dadurch den weiteren Vorteil, daß das aus dem Ofen austretende heiße Aluminiumoxid über eine sehr lange Strecke mit der Kühlluft in Berührung steht, so daß der im Gleichstrom höchstmögliche Wärmeaustausch zwi- | sehen dem heißen Gut und der kälteren Kühlluft erfolgt. Im Zyklon 18 wird das Aluminiumoxid aus dem Kühlluftstrom ausgeschieden und über die Gutaustragsleitungen der Zyklone stu- · fenweise in die Kühlluftleitung 20, 19 und 23 entgegen dem Kühlluftstrom geführt und hierbei, insgesamt gesehen, im Gegenstrom abgekühlt. Das aus dem Zyklon 15 austretende Aluminiumoxid weist bei entsprechender Auslegung eine Temperatur von etwa 80⁰C auf.

Aus dem Zyklon 18 wird die je nach Einstellung der Kühlluftmenge auf 400 bis 700⁰G erhitzte Kühlluft abgezogen und über eine Rohrleitung 24 in Richtung auf den Ofen 7 geführt. Vor dem Ofen 7 verzweigt sich die Rohrleitung 24 in die Zweigleitung 25 und 26, so daß ein Teil der heißen Kühlluft als erhitzte Sekundärluft dem Brenner des Ofens 7 zugeführt werden kann, während der andere, mengenmäßig größere Anteil über die Rohrleitung 26 in die Gasleitung 5 zum Zyklon 2 der

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Vorerhitzungseinrichtung eingeführt wird. Da die heißen Ofenabgase, die eine Temperatur von etwa 1200⁰C aufweisen können, wegen des hohen Wärmeverbrauchs bei der Dehydration in der Zyklonstufe 3 so viel Wärme abgegeben haben, daß die noch verbleibende Wärmemenge nicht mehr ausreicht, das Gut genügend vorzuerhitzen und die Oberflächenfeuchte abzutrocknen, wird durch die Zuführung zusätzlicher heißer Luftmengen mit relativ hoher Temperatur (etwa 600⁰C) eine vollständige Trocknung und ausreichende Vorerhitzung des Gutes erreicht.

Durch die erfindungsgemäße Zuführung zusätzlicher Wärmemengen in den Wärmetauscher wird eine Absenkung der Gastemperaturen unter den Taupunkt der Gase vermieden, so daß die IPunktionsfähigkeit der nachgeschalteten Entstaubungseinrichtung 10, vorzugsweise eine elektrostatischer Staubabscheider, nicht durch Kondensation der in den Gasen enthaltenen Wassermengen beeinträchtigt wird.

Patentansprüche

Du.: HAM

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Claims

- 11 Patentansprüche

1. > Einrichtung zur Herstellung von Tonerde aus Tonerdehydrat, in der das Sonerdehydrat in einer mehrstufigen, vorzugsweise aus hintereinander geschalteten Zyklonabscheidern bestehenden Torerhitzungseinrichtung mit heißen Ofenabgasen getrocknet, vorerhitzt und dehydratisiert, anschließend in einem Ofen umkristallisiert und schließlich in einer vorzugsweise aus mehreren hintereinander geschalteten Zyklonabseheidern b estehenden, mit kalter Luft betriebenen Kühleinrichtung ge- I kühlt wird, wobei die erhitzte Kühlluft als Verbrennungsluft dem Ofen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung gasseitig sowohl mit der Torerhitzungseinrichtung als auch mit dem Ofen durch Rohrleitungen verbunden ist, so daß ein Teil der heißen Kühlluft vor dem Ofen abgezweigt und unmittelbar in die Torerhitzungseinrichtung (I) eingeführt werden kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ä daß die "Rohrleitung zwischen der Kühleinrichtung und der Torerhitzungseinrichtung in die Gasleitung (5) zum - in Bewegungsrichtung des ionerdehydrats gesehen - vorletzten Abscheider (2) der Torerhitzungseinrichtung (i) mündet.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß eine an der Kühleinrichtung angeschlossene Rohrleitung für die Zuleitung heißer Kühlluft mit einem in an sich bekannter Weise in der TorerMtzungseinrichtung angeordneten Zusatzbrenner verbündten ist, '

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