EA010481B1 - Способ и устройство для термической обработки в псевдоожиженном слое - Google Patents

Способ и устройство для термической обработки в псевдоожиженном слое Download PDF

Info

Publication number
EA010481B1
EA010481B1 EA200501032A EA200501032A EA010481B1 EA 010481 B1 EA010481 B1 EA 010481B1 EA 200501032 A EA200501032 A EA 200501032A EA 200501032 A EA200501032 A EA 200501032A EA 010481 B1 EA010481 B1 EA 010481B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
reactor
fluidized bed
mixing chamber
annular fluidized
Prior art date
Application number
EA200501032A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200501032A1 (ru
Inventor
Никола Анастасиевич
Мартин Хирш
Original Assignee
Оутокумпу Текнолоджи Ой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Оутокумпу Текнолоджи Ой filed Critical Оутокумпу Текнолоджи Ой
Publication of EA200501032A1 publication Critical patent/EA200501032A1/ru
Publication of EA010481B1 publication Critical patent/EA010481B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00—Compounds of magnesium
    • C01F5/02—Magnesia
    • C01F5/06—Magnesia by thermal decomposition of magnesium compounds
    • C01F5/12—Magnesia by thermal decomposition of magnesium compounds by thermal decomposition of magnesium sulfate, with or without reduction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1845—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving upwards while fluidised
    • B01J8/1863—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving upwards while fluidised followed by a downward movement outside the reactor and subsequently re-entering it
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/18—Methods for preparing oxides or hydroxides in general by thermal decomposition of compounds, e.g. of salts or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/48—Sulfur dioxide; Sulfurous acid
    • C01B17/50—Preparation of sulfur dioxide
    • C01B17/501—Preparation of sulfur dioxide by reduction of sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/48—Sulfur dioxide; Sulfurous acid
    • C01B17/50—Preparation of sulfur dioxide
    • C01B17/501—Preparation of sulfur dioxide by reduction of sulfur compounds
    • C01B17/507—Preparation of sulfur dioxide by reduction of sulfur compounds of iron sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/02—Oxides; Hydroxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/005—Fluidised bed combustion apparatus comprising two or more beds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00548—Flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00654—Controlling the process by measures relating to the particulate material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Soy Sauces And Products Related Thereto (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Данное изобретение относится к способу термической обработки твердых частиц, в частности, термического разложения солей, в котором твердые частицы нагревают до температуры от 200 до 1400°С в реакторе (1) с псевдоожиженным слоем, и к соответствующей установке. Для улучшения использования энергии и разложения солей предлагается вводить первый газ или смесь газов снизу через предпочтительно центральную трубу (3) подачи газа в смесительную камеру (7) реактора, при этом труба (3) подачи газа, по меньшей мере, частично окружена неподвижным кольцевым псевдоожиженным слоем (10), который псевдоожижается посредством подачи газа псевдоожижения, и скорость первого газа или смеси газов и скорость псевдоожижающего газа для кольцевого псевдоожиженного слоя (10) регулируют так, что число Фруда для частиц в трубе (3) подачи газа находится от 1 до 100, в кольцевом псевдоожиженном слое (10) от 0,02 до 2 и в смесительной камере (7) от 0,3 до 30.

Description

Данное изобретение относится к способу термической обработки мелкозернистых твердых частиц, в частности, для термического разложения солей, в котором твердые частицы нагревают до температуры 200-1400°С в реакторе с псевдоожиженным слоем, и к соответствующей установке.
Уровень техники
Такие способы и установки известны, например, из ΌΕ 2710978 А1 для термического разложения солей, которые содержат в основном сульфат железа, для получения оксида железа и диоксида серы в циркулирующем псевдоожиженном слое реактора. На дно реактора подают первичный воздух для псевдоожижения твердых частиц, в то время как вторичный воздух дополнительно вводят в верхнюю часть реактора. Между каналами подачи первичного воздуха и вторичного воздуха в реактор вводят топливо. Предпочтительно сначала должно происходить неполное сгорание топлива для создания восстановительной атмосферы в реакторе, за счет чего улучшается разложение солей. На второй стадии подача вторичного воздуха обеспечивает полное сгорание топлива. Однако для псевдоожижения твердых частиц необходимо большое количество первичного воздуха, что приводит к дополнительному сгоранию топлива. Уменьшение количества первичного воздуха, с другой стороны, приводит лишь к недостаточному псевдоожижению твердых частиц, что приводит к уменьшению переноса тепла. Поэтому количество первичного воздуха можно регулировать лишь внутри узких пределов. Дополнительно к этому, введение вторичного воздуха является довольно сложным для обеспечения достаточного смешивания вторичного воздуха с топливом.
Аналогичный способ известен из ΌΕ 2408308 С2 для получения оксида магния и диоксида серы из сульфата магния. Для этого сульфат магния разлагают термическим способом во время сгорания топлива в печи с псевдоожиженным слоем.
Кроме того, в целом известны реакторы для термической обработки твердых частиц, в которых образуется неподвижный или циркулирующий псевдоожиженный слой. Однако использование энергии, обеспечиваемое при использовании неподвижного псевдоожиженного слоя, требует улучшения. Это обуславливается, в частности, тем, что перенос массы и тепла является скорее средним из-за относительно небольшой степени псевдоожижения. С другой стороны, циркулирующие псевдоожиженные слои имеют лучший перенос массы и тепла за счет более высокой степени псевдоожижения, однако имеют ограниченное время удерживания твердых частиц.
Краткое описание изобретения
Задачей данного изобретения является улучшение условий переноса массы и тепла и разложения солей во время термической обработки мелкозернистых твердых частиц.
Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью указанного выше способа, в котором первый газ или смесь газов вводят снизу через предпочтительно центрально расположенную трубу подачи газа (центральную трубу) в смесительную камеру реактора, при этом центральная труба по меньшей мере частично окружена неподвижным кольцевым псевдоожиженным слоем, который псевдоожижен посредством подачи газа псевдоожижения, и в котором скорость первого газа или смеси газов и скорость газа псевдоожижения для кольцевого псевдоожиженного слоя регулируют так, что число Фруда для частиц составляет в центральной трубе от 1 до 100, в кольцевом псевдоожиженном слое от 0,02 до 2, и в смесительной камере от 0,3 до 30.
В способе, согласно изобретению, преимущества неподвижного псевдоожиженного слоя, такие как достаточно продолжительное время удерживания твердых частиц, и преимущества циркулирующего псевдоожиженного слоя, такие как хороший перенос массы и тепла, можно неожиданным образом комбинировать друг с другом во время тепловой обработки, в частности, при тепловом разложении солей, при одновременном исключении недостатков обеих систем. При прохождении через верхнюю зону центральной трубы первый газ или смесь газов увлекает твердые частицы из неподвижного кольцевого псевдоожиженного слоя в смесительную камеру, так что за счет высоких скоростей скольжения между твердыми частицами и первым газом образуется интенсивно перемешиваемая суспензия, и обеспечивается оптимальный перенос массы и тепла между двумя фазами. За счет соответствующего регулирования высоты кольцевого псевдоожиженного слоя, а также скорости первого газа или смеси газов и скорости газа псевдоожижения, содержание твердых частиц в суспензии над зоной отверстия центральной трубы можно изменять в широких пределах, так что потеря давления первого газа между зоной отверстия центральной трубы и верхним выходом смесительной камеры может лежать между 1 и 100 мбар. В случае высокого содержания твердых частиц в суспензии в смесительной камере, большая часть твердых частиц выделяется из суспензии и падает обратно в кольцевой псевдоожиженный слой. Эта повторная циркуляция называется внутренней рециркуляцией твердых частиц, при этом поток твердых частиц, циркулирующих в этой внутренней циркуляции, обычно значительно больше количества твердых частиц, подаваемых в реактор снаружи. Небольшое количество не осажденных твердых частиц выводится из смесительной камеры вместе с первым газом или смесью газов. Время удерживания твердых частиц в реакторе можно изменять внутри широких пределов посредством выбора высоты и площади поперечного сечения кольцевого псевдоожиженного слоя и согласовывать с желаемой тепловой обработкой. За счет большого содержания твердых частиц, с одной стороны, и хорошего суспендирования твердых частиц в потоке
- 1 010481 газа, с другой стороны, получают над зоной отверстия центральной трубы отличные условия для хорошего переноса массы и тепла. Твердые частицы, отводимые из реактора с потоком газа, полностью или по меньшей мере частично возвращаются для повторного использования в реактор, при этом возвращение осуществляется в неподвижный псевдоожиженный слой. Массовый расход твердых частиц, возвращаемый в кольцевой псевдоожиженный слой, обычно имеет одинаковый порядок величины с массовым расходом твердых частиц, подаваемых в реактор снаружи. Наряду с отличным использованием энергии, другие преимущества способа, согласно изобретению, состоят в возможности быстрого, простого и надежного регулирования переноса энергии и переноса массы в соответствии с требованиями посредством изменения скоростей потока первого газа или смеси газов и газа псевдоожижения. Поэтому количество газа псевдоожижения (первичного газа) можно дозировать так, что, например, получают восстановительную атмосферу в кольцевом псевдоожиженном слое, за счет чего происходит интенсивный перенос тепла в смесительной камере.
Для обеспечения особенно эффективного переноса тепла в смесительной камере и достаточно продолжительного времени удерживания твердых частиц в реакторе, скорости первой газовой смеси и газа псевдоожижения для псевдоожиженного слоя предпочтительно регулируют так, что безразмерное число Фруда для частиц (ТгР) составляет от 1,15 до 20, в частности, между приблизительно 7 и 8, в центральной трубе, от 0,115 до 1,15, в частности, между приблизительно 0,4 и 0,5, в кольцевом псевдоожиженном слое и/или от 0,37 до 3,7, в частности, между приблизительно 1,5 и 1,8, в смесительной камере. Число Фруда для частиц определяется следующей формулой:
и
Ргр = — ^(р7- ргУрг * άρ”* ё где и - эффективная скорость потока газа, м/с, ρ, - плотность твердых частиц, кг/м3,
Ре - эффективная плотность псевдоожижающего газа, кг/м3, бр - средний диаметр (в м) содержащихся в реакторе частиц (или образовавшихся частиц) во время работы реактора, д - гравитационная постоянная, м/с2.
При использовании этой формулы следует учитывать, что бр не указывает средний диаметр (б50) используемого материала, а средний диаметр содержимого реактора, образовавшегося во время работы реактора, который может значительно отличаться в обе стороны от среднего диаметра используемого материала (первичных частиц). Даже из очень мелкозернистого материала со средним диаметром, например, от 3 до 10 мкм, во время тепловой обработки могут образовываться частицы (вторичные частицы) со средним диаметром от 20 до 30 мкм. С другой стороны, некоторые материалы, например руды, растрескиваются во время термической обработки.
В соответствии с одним вариантом изобретения предлагается регулировать высоту слоя твердых частиц в реакторе так, что кольцевой псевдоожиженный слой, например, по меньшей мере, частично выступает за конец верхнего отверстия центральной трубы на несколько сантиметров, и таким образом твердые частицы постоянно вводятся в первый газ или смесь газов и увлекаются потоком газа в смесительную камеру, расположенную над зоной отверстия центральной трубы. Таким образом, обеспечивается особенно высокое содержание твердых частиц в суспензии над зоной отверстия центральной трубы.
С помощью способа согласно изобретению, можно, в частности, подвергать содержащие сульфаты твердые частицы, такие как сульфат железа или сульфат магния, эффективной термической обработке для получения, в частности, оксидов из солей. Твердые частицы можно вводить в реактор после предваригельного нагревания, например, до около 350°С.
Создание необходимого для работы реактора количества тепла можно осуществлять любым известным для специалистов в данной области техники способом, например, также посредством сжигания топлива внутри реактора. Было установлено, что предпочтительно осуществлять работу реактора при давлении от 0,8 до 10 бар, и особенно предпочтительно при атмосферном давлении. Горячий газ, например воздух, предварительно нагретый до 300-500°С, можно подавать в реактор через центральную трубу. Нагретый предварительно до 300-500°С воздух можно подавать в реактор также в качестве псевдоожижающего газа. Топливо предпочтительно сгорает лишь не полностью в кольцевом псевдоожиженном слое в восстановительной атмосфере и сгорает полностью только в смесительной камере.
По потоку перед реактором могут быть предусмотрены одна или несколько стадий предварительного нагревания, в которых твердые частицы суспендируются, сушатся и/или предварительно нагреваются на стадиях предварительного нагревания перед термической обработкой в реакторе, где может удаляться по меньшей мере часть содержащейся в твердых частиц влаги.
Утилизацию полученного выходного газа реактора, богатого диоксидом серы, можно обеспечить посредством предусмотрения по потоку ниже реактора установки для получения серной кислоты.
Установка согласно изобретению, которая особенно пригодна для выполнения указанного выше способа, имеет реактор, образующий реактор с псевдоожиженным слоем, для тепловой обработки мелко
- 2 010481 зернистых твердых частиц, в частности, солей, при этом реактор имеет систему подачи газа, которая выполнена так, что газ, протекающий через систему подачи газа, увлекает твердые частицы из неподвижного кольцевого псевдоожиженного слоя, который, по меньшей мере, частично окружает систему подачи газа, в смесительную камеру. Эта система подачи газа предпочтительно проходит в смесительную камеру. Однако возможно также, что система подачи газа заканчивается ниже поверхности кольцевого псевдоожиженного слоя. В этом случае газ вводится в кольцевой псевдоожиженный слой, например, через боковые отверстия, увлекая твердые частицы из кольцевого псевдоожиженного слоя в смесительную камеру за счет своей скорости потока.
Согласно изобретению система подачи газа предпочтительно имеет центральную трубу, проходящую вверх по существу вертикально из нижней зоны реактора, предпочтительно в смесительную камеру, при этом центральная труба окружена камерой, которая, по меньшей мере, частично проходит вокруг центральной трубы и в которой образуется неподвижный кольцевой псевдоожиженный слой. Центральная труба может образовывать сопло на своем выходном отверстии и/или иметь одно или несколько отверстий, распределенных вокруг поверхности ее оболочки, так что во время работы реактора твердые частицы непрерывно попадают в центральную трубу через отверстия и увлекаются первым газом или смесью газов через центральную трубу в смесительную камеру. Естественно, что в реакторе могут быть предусмотрены две или более центральных труб с различными или идентичными размерами и формами. Однако, предпочтительно по меньшей мере одна центральная труба расположена приблизительно центрально относительно площади поперечного сечения реактора.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, сепаратор, в частности, циклон для отделения твердых частиц предусмотрен по потоку за реактором, при этом сепаратор имеет канал для твердых частиц, ведущий к кольцевому псевдоожиженному слою реактора и/или на стадию последующей обработки. Согласно изобретению, конечный продукт можно также непосредственно извлекать из реактора через канал для твердых частиц, ведущий из кольцевого псевдоожиженного слоя реактора.
Для обеспечения надежного псевдоожижения твердых частиц и образования неподвижного псевдоожиженного слоя, в кольцевой камере реактора предусмотрен распределитель, который разделяет камеру на верхний псевдоожиженный слой и нижнюю камеру распределения газа, при этом камера распределения газа соединена с каналом подачи псевдоожижающего газа. Вместо камеры распределения газа может быть предусмотрен также распределитель газа, состоящий из труб и/или сопел, или камера разряжения.
Для использования выходного газа, полученного в реакторе, который содержит диоксид серы, по потоку за реактором предусмотрена, согласно одному варианту выполнения изобретению, установка для получения серной кислоты
В кольцевом псевдоожиженном слое и/или в смесительной камере реактора могут быть предусмотрены, согласно изобретению, средства для отклонения твердых частиц и/или потока жидкости. Например, можно расположить кольцевую перемычку, диаметр которой лежит между диаметром центральной трубы и диаметром стенки реактора, в кольцевом псевдоожиженном слое так, что верхняя кромка перемычки выступает за уровень твердых частиц, полученный во время работы, в то время как нижняя кромка перемычки расположена на расстоянии от распределителя газа или т.п. Таким образом, твердые частицы, отделяемые из смесительной камеры вблизи стенки реактора, должны сначала пройти через перемычку у ее нижней кромки, прежде чем они будут увлечены потоком газа центральной трубы обратно в смесительную камеру. Таким образом, в кольцевом псевдоожиженном слое принудительно вызывается обмен твердых частиц, так что можно получить более стабильное время удерживания твердых частиц в кольцевом псевдоожиженном слое.
Модификации, преимущества и возможные применения изобретения следуют также из приведенного ниже подробного описания варианта выполнения и чертежа. Все описанные признаки и/или показанные на чертеже признаки образуют предмет изобретения сами по себе или в комбинации, независимо от их включения в пункты формулы изобретения или в ссылки на них.
Краткое описание чертежа
На представленной фигуре показана блок-схема способа и установка согласно одному варианту выполнения данного изобретения.
Раскрытие изобретения
В способе, показанном на фиг. 1, который является особенно пригодным для термической обработки содержащих соли сульфатов или т.п. твердых частиц, твердые частицы загружают в реактор 1 через подающий канал 2. Например, цилиндрический реактор 1 имеет центральную трубу 3, расположенную приблизительно коаксиально продольной оси реактора, при этом центральная труба проходит вверх, по существу, вертикально из дна реактора 1.
Вблизи дна реактора 1 предусмотрена кольцевая камера 4 распределения газа, которая заканчивается вверху распределителем 5 газа, имеющим сквозные отверстия. В камеру 4 распределения газа входит подающий канал 6.
В вертикально расположенной верхней зоне реактора 1, которая образует смесительную камеру 7, имеется выходной канал 8, который открыт в сепаратор 14, образованный циклоном.
Когда твердые частицы вводятся в реактор 1 через подающий канал 2, то на распределителе 5 газа
- 3 010481 образуется кольцевой слой, окружающий центральную трубу 3, при этом слой называется кольцевым псевдоожиженным слоем 10. Псевдоожижающий газ, вводимый через подающий канал 6 в камеру 4 распределения газа, проходит через распределитель 5 газа и вызывает псевдоожижение кольцевого слоя 10, так что образуется неподвижный псевдоожиженный слой. Скорость газов, подаваемых в реактор 1, регулируют так, что число Фруда для частиц в кольцевом псевдоожиженном слое 10 составляет от 0,4 до 0,5.
За счет подачи большего количества твердых частиц в кольцевой псевдоожиженный слой 10 уровень твердых частиц в реакторе 1 повышается так, что твердые частицы попадают в отверстие центральной трубы 3. Через центральную трубу 3 в реактор 1 одновременно вводят нагретый воздух. Скорость газа, подаваемого в реактор 1, предпочтительно регулируют так, что число Фруда для твердых частиц в центральной трубе 3 приблизительно составляет от 7 до 8, а в смесительной камере приблизительно от 1,5 до 1,8. За счет этих высоких скоростей газ, проходящий через центральную трубу 3, увлекает твердые частицы из неподвижного кольцевого псевдоожиженного слоя 10 в смесительную камеру 7 при прохождении через зону верхнего отверстия.
Поскольку уровень твердых частиц в кольцевом псевдоожиженном слое 10 поднимается над верхней кромкой центральной трубы 3, то твердые частицы перетекают через эту кромку в центральную трубу 3, за счет чего образуется интенсивно перемешиваемая суспензия. Верхняя кромка центральной трубы может быть прямой, волнистой или иметь другую форму, например, может быть зазубренной. Она может иметь также боковые входные отверстия в зоне оболочки. В результате уменьшения скорости потока вследствие расширения струи газа после выхода из центральной трубы и/или вследствие ударения в одну из стенок реактора, увлекаемые твердые частицы быстро теряют скорость и частично падают обратно в кольцевой псевдоожиженный слой 10. Не выпавшие в осадок твердые частицы отводятся из реактора 1 вместе с потоком газа через канал 8. Между зонами реактора неподвижного кольцевого псевдоожиженного слоя 10 и смесительной камеры 7 возникает циркуляция твердых частиц, с помощью которой обеспечивается хороший перенос тепла. Перед дальнейшей обработкой твердые частицы, выведенные через канал 8, отделяют от газов или смесей газов в циклоне 9.
В способе, показанном на фигуре, мелкозернистую предварительно нагретую соль с размером зерна менее 3 мм загружают в реактор 1, например, с помощью винтового конвейера, и подвергают псевдоожижению с помощью предварительно нагретого воздуха (первичного воздуха), подаваемого в кольцевой псевдоожиженный слой 10. Одновременно в кольцевой псевдоожиженный слой 10 через отдельный подающий канал 11 вводят, например, газообразное топливо вместе с первичным воздухом, или же твердое или жидкое топливо. В кольцевом псевдоожиженном слое топливо сгорает не полностью в восстановительных условиях. Количество первичного воздуха, подаваемого для псевдоожижения, можно изменять в широких пределах, так что получают сильно восстановительную атмосферу в кольцевом псевдоожиженном слое 10, что способствует разложению солей. Большая часть переноса тепла происходит в смесительной камере 7, и поэтому на него не оказывает большого влияния изменение подачи псевдоожижающего газа в кольцевой псевдоожиженный слой 10. Уменьшение количества первичного воздуха, подаваемого дополнительно, предотвращает интенсивное охлаждение твердых частиц, так что они остаются более нагретыми.
Через центральную трубу 3 в реактор 1 подают предварительно нагретый воздух (вторичный воздух), так что становится возможным интенсивное перемешивание предварительно обожженных твердых частиц с вторичном воздухом в смесительной камере. В этих окислительных условиях в смесительной камере достигается по существу полное сгорание топлива, при этом одновременно происходит интенсивный перенос тепла. Через центральную трубу 3 можно дополнительно подавать топливо, так что вводом энергии в реактор 1 можно управлять без изменения восстановительных условий в кольцевом псевдоожиженном слое 10. Конструктивно ввод вторичного воздуха через центральную трубу 3 осуществляется простым образом, так что можно уменьшить стоимость изготовления реактора 1.
Количество твердых частиц, которые за счет высокой скорости газа, проходящего через центральную трубу 3, увлекаются при прохождении через нее и отводятся через канал 8 в циклон 9, можно дозировать или возвращать обратно в кольцевой псевдоожиженный слой 10 через канал 12 для управления высотой слоя твердых частиц в реакторе 1 или подавать в последующую обработку вместе с потоком твердых частиц, отводимых из кольцевого псевдоожиженного слоя 10 через канал 13.
Выходной газ циклона 9 по потоку за реактором 1 можно подавать через канал 14 в не изображенную установку для получения серной кислоты. Таким образом, можно утилизировать диоксид серы, содержащийся в выходном газе.
Посредством изменения подачи воздуха через канал 6 (первичного воздуха) и количества топлива в кольцевой псевдоожиженный слой 10 можно разлагать, в частности, также нитраты или хлориды как в восстановительных, так и окислительных условиях, посредством подачи топлива не в кольцевой псевдоожиженный слой 10, а в смесительную камеру 7. Возможно также разложение других сульфатов, таких как сульфат магния, являющийся продуктом отхода производства удобрений.
Ниже приводится пояснение изобретения со ссылками на два примера, иллюстрирующие, но не ограничивающие изобретение.
- 4 010481
Пример 1 (тепловое разложение сульфата железа)
В установке, показанной на фигуре, через канал 2 в кольцевой псевдоожиженный слой в реакторе 1 вводят 240 кг/ч предварительно нагретого сульфата железа с температурой 350°С. Одновременно в камеру 4 распределения газа через канал 6 вводят смесь из 20 Нм3/ч предварительно нагретого воздуха с температурой 350°С и 17 кг/ч топлива (40000 кДж/кг) и сжигают в кольцевом псевдоожиженном слое 10 в восстановительной атмосфере.
Через центральную трубу 3 в реактор 1 вводят дополнительно 180 Нм3/ч предварительно нагретого воздуха с температурой 350°С, который смешивается с твердыми частицами из кольцевого псевдоожиженного слоя 10, не полностью сгоревшим топливом и первичным воздухом. В смесительной камере 7 топливо затем сгорает полностью. Получают 310 Нм3/ч выходного газа с температурой 950°С и содержание диоксида серы 9,5%, который отводят из реактора 1 через канал 8. Таким образом, можно отводить 120 кг/ч оксида железа из кольцевого псевдоожиженного слоя 10 через канал 13.
Пример 2 (тепловое разложение сульфата магния)
Через канал 2 вводят 2,39 т/ч предварительно нагретого сульфата магния с температурой 350°С в кольцевой псевдоожиженный слой в реакторе 1, где твердые частицы подвергаются псевдоожижению с помощью 200 Нм3/ч предварительно нагретого воздуха с температурой 400°С, подаваемого через камеру 4 распределения газа. Дополнительно к этому через камеру распределения газа вводят в реактор 450 кг/ч топлива (40000 кДж/кг). Топливо сгорает не полностью в кольцевом псевдоожиженном слое 10 в восстановительной атмосфере.
Через центральную трубу 3 в реактор 1 вводят одновременно 3800 Нм3/ч предварительно нагретого воздуха с температурой 400°С, который смешивается с твердыми частицами из кольцевого псевдоожиженного слоя 10, не полностью сгоревшим топливом и первичным воздухом, подаваемым через канал 6. В смесительной камере 7 топливо затем сгорает полностью, так что получают 4500 Нм3/ч выходного газа с температурой 1130°С и содержанием диоксида серы 10,5%, который отводят из реактора 1 через канал
8. Одновременно можно отводить 1,07 т/ч оксида магния из кольцевого псевдоожиженного слоя 10 через канал 13.

Claims (11)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ термической обработки гранулированных твердых частиц, в частности, для термического разложения солей, в котором твердые частицы нагревают до температуры от 200 до 1400°С в реакторе (1) с псевдоожиженным слоем, отличающийся тем, что первый газ или смесь газов вводят снизу через центральную газоподводящую трубу (3) подачи газа в смесительную камеру (7) реактора, при этом труба (3) подачи газа, по меньшей мере, частично окружена неподвижным кольцевым псевдоожиженным слоем (10), который псевдоожижается посредством подачи псевдоожижающего газа, и скорость первого газа или смеси газов и скорость псевдоожижающего газа для кольцевого псевдоожиженного слоя (10) регулируют так, что число Фруда для частиц в трубе (3) подачи газа находится в пределах от 1 до 100, в кольцевом псевдоожиженном слое (10) от 0,02 до 2 и в смесительной камере (7) от 0,3 до 30, при этом газовый поток, проходящий через центральную газоподводящую трубу (3), увлекает частицы из стационарного кольцевого псевдоожиженного слоя (10) в смесительную камеру (7), расположенную над зоной отверстия центральной газоподводящей трубы (3).
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что число Фруда для частиц в трубе (3) подачи газа составляет от 1,15 до 20, в частности, от приблизительно 7 до 8.
  3. 3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что число Фруда для частиц в кольцевом псевдоожиженном слое (10) составляет от 0,115 до 1,15, в частности, от приблизительно 0,4 до 0,5.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что число Фруда для частиц в смесительной камере (7) составляет от 0,37 до 3,7, в частности, от приблизительно 1,5 до 1,8.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что высоту слоя твердых частиц в реакторе (1) регулируют так, что кольцевой псевдоожиженный слой (10) проходит за верхний конец отверстия трубы (3) подачи газа, и что твердые частицы непрерывно вводятся в первый газ или смесь газов и увлекаются потоком газа в смесительную камеру (7).
  6. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве исходного материала подают содержащие сульфаты твердые частицы, такие как сульфат железа или сульфат магния, предварительно нагретые, например до около 350°С.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в реактор (1) через трубу (3) подачи газа подают воздух, предварительно нагретый до температуры около 300-500°С.
  8. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что в реактор (1) в качестве псевдоожижающего газа подают воздух с температурой около 300-500°С.
  9. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что в кольцевой псевдоожиженный слой (10) и/или смесительную камеру (7) реактора (1) вводят топливо и что давление в реакторе (1) составляет между 0,8 и 10 бар.
  10. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что топливо сгорает не полностью в восстано
    - 5 010481 вительной атмосфере в кольцевом псевдоожиженном слое (10) и сгорает полностью в смесительной камере (7).
  11. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что выходной газ тепловой обработки в реакторе (1) подают в расположенную ниже по потоку установку для получения серной кислоты.
EA200501032A 2002-12-23 2003-12-01 Способ и устройство для термической обработки в псевдоожиженном слое EA010481B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10260736A DE10260736A1 (de) 2002-12-23 2002-12-23 Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigen Feststoffen
PCT/EP2003/013502 WO2004056464A1 (en) 2002-12-23 2003-12-01 Methods and apparatus for heat treatment in a fluidised bed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200501032A1 EA200501032A1 (ru) 2005-12-29
EA010481B1 true EA010481B1 (ru) 2008-10-30

Family

ID=32667538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200501032A EA010481B1 (ru) 2002-12-23 2003-12-01 Способ и устройство для термической обработки в псевдоожиженном слое

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP1575699B1 (ru)
CN (1) CN100372601C (ru)
AT (1) ATE543565T1 (ru)
AU (1) AU2003288205B2 (ru)
CA (1) CA2510000C (ru)
DE (1) DE10260736A1 (ru)
EA (1) EA010481B1 (ru)
ES (1) ES2381358T3 (ru)
WO (1) WO2004056464A1 (ru)
ZA (1) ZA200505915B (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10260739B3 (de) 2002-12-23 2004-09-16 Outokumpu Oy Verfahren und Anlage zur Herstellung von Metalloxid aus Metallverbindungen
FI122030B (fi) 2009-09-24 2011-07-29 Norilsk Nickel Finland Oy Menetelmä nikkelin ja koboltin talteen ottamiseksi lateriitista

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2710978A1 (de) * 1977-03-12 1978-09-21 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur thermischen spaltung von ueberwiegend eisensulfat enthaltenden salzen
SU990646A1 (ru) * 1981-01-15 1983-01-23 Предприятие П/Я В-8830 Способ получени извести и сернистого ангидрида
SU1085516A3 (ru) * 1972-12-11 1984-04-07 Ф.Л.Смидт Унд Ко,А/С (Фирма) Установка дл обжига порошкообразного материала
SU1109041A3 (ru) * 1975-06-03 1984-08-15 Металлгезельшафт Аг (Фирма) Способ осуществлени эндотермических процессов
US4817563A (en) * 1987-02-28 1989-04-04 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Fluidized bed system
EP0630683A1 (en) * 1993-06-23 1994-12-28 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for treating or ultilizing a hot gas flow
RU2068730C1 (ru) * 1987-05-08 1996-11-10 А.Альстрем Корпорейшн Способ обработки технологических газов и устройство для его осуществления
RU2126015C1 (ru) * 1992-06-18 1999-02-10 Монтелл Текнолоджи Компани Б.В. Способ газофазной полимеризации олефинов и аппарат для его осуществления (варианты)
RU2131151C1 (ru) * 1997-11-27 1999-05-27 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Реактор для каталитического обезвреживания органических отходов, содержащих радионуклиды

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3822999C1 (ru) * 1988-07-07 1990-01-04 Vereinigte Kesselwerke Ag, 4000 Duesseldorf, De
DE4015031A1 (de) * 1990-05-10 1991-11-14 Kgt Giessereitechnik Gmbh Verfahren zum thermischen regenerieren von in giessereien anfallenden altsanden, sowie zur behandlung der im sandkreislauf anfallenden staeube

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1085516A3 (ru) * 1972-12-11 1984-04-07 Ф.Л.Смидт Унд Ко,А/С (Фирма) Установка дл обжига порошкообразного материала
SU1109041A3 (ru) * 1975-06-03 1984-08-15 Металлгезельшафт Аг (Фирма) Способ осуществлени эндотермических процессов
DE2710978A1 (de) * 1977-03-12 1978-09-21 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur thermischen spaltung von ueberwiegend eisensulfat enthaltenden salzen
SU990646A1 (ru) * 1981-01-15 1983-01-23 Предприятие П/Я В-8830 Способ получени извести и сернистого ангидрида
US4817563A (en) * 1987-02-28 1989-04-04 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Fluidized bed system
RU2068730C1 (ru) * 1987-05-08 1996-11-10 А.Альстрем Корпорейшн Способ обработки технологических газов и устройство для его осуществления
RU2126015C1 (ru) * 1992-06-18 1999-02-10 Монтелл Текнолоджи Компани Б.В. Способ газофазной полимеризации олефинов и аппарат для его осуществления (варианты)
EP0630683A1 (en) * 1993-06-23 1994-12-28 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for treating or ultilizing a hot gas flow
RU2131151C1 (ru) * 1997-11-27 1999-05-27 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Реактор для каталитического обезвреживания органических отходов, содержащих радионуклиды

Also Published As

Publication number Publication date
CA2510000C (en) 2012-02-07
ES2381358T3 (es) 2012-05-25
ATE543565T1 (de) 2012-02-15
CN100372601C (zh) 2008-03-05
EP1575699B1 (en) 2012-02-01
WO2004056464A1 (en) 2004-07-08
AU2003288205B2 (en) 2009-08-13
CN1732041A (zh) 2006-02-08
DE10260736A1 (de) 2004-09-02
ZA200505915B (en) 2006-12-27
EA200501032A1 (ru) 2005-12-29
CA2510000A1 (en) 2004-07-08
AU2003288205A1 (en) 2004-07-14
EP1575699A1 (en) 2005-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3579616A (en) Method of carrying out endothermic processes
US8048380B2 (en) Process and plant for producing metal oxide from metal compounds
KR20050091749A (ko) 배기가스로부터 가스 오염물을 제거하는 방법 및 장치
JP2006511419A (ja) 微細粒状化固形物の熱処理方法およびプラント
CA2510930C (en) Method and plant for the heat treatment of solids containing iron oxide
JP5095082B2 (ja) 微粒固体運搬方法および設備
US7803268B2 (en) Method and plant for producing low-temperature coke
US3964922A (en) Process for calcination of cement-clinker
EA010481B1 (ru) Способ и устройство для термической обработки в псевдоожиженном слое
JP2002224556A (ja) 流動床
MXPA05006821A (en) Methods and apparatus for heat treatment in a fluidised bed
EP0678130B1 (en) Method for reburning of lime sludge in fluidised bed
MXPA05006826A (en) Method and plant for the heat treatment of sulfidic ores using annular fluidized

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU