RU2324878C1

RU2324878C1 - Plant for suspension drying and baking

Info

Publication number: RU2324878C1
Application number: RU2006139907/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова; Сергей Савельевич Кочетов (RU); Сергей Савельевич Кочетов; Сергей Сергеевич Кочетов (RU); Сергей Сергеевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2008-05-20

Abstract

FIELD: heating, drying.

SUBSTANCE: invention relates to the technique of drying solutions and suspensions that allows obtaining a granulated product with improved hygroscopic properties and may be used in various branches of the chemical engineering and allied industries where higher requirements are imposed upon the value of final water content of the product. In a plant for suspension drying and baking that that comprises piston pump for supplying initial solution, filter for separating impurities, spray drier meant for drying and granulating a catalyst from the solution, multicyclones for trapping the end product and forwarding it to a screw or a band end product conveyer, whereby a flow of recycle (off-grade fines) is forwarded by an exhaust fan to a Venturi scrubber where it is collected into a tank from a hopper part of the scrubber in the form of slurry and from a drop catcher, then the pump supplies solution to the scrubber and the fan supplies drying agent via the heat generator to a baking apparatus, and the separator supplies end product into a pneumatic conveyer cyclone. Moreover, said baking apparatus is used to provide two-stage baking temperature setting and to ensure catalyst staying for a specified time at each stage: the first stage is provided by supplying drying agent to the top section of the apparatus, and a vapor-gas medium coming into contact with catalyst particles is supplied to the bottom section of the apparatus, the end product is forwarded to a product cooler, whereby the scrubber with and drop catcher are used for the process of final recycle trapping and filtering of exhaust drying agent. Moreover, the plant is equipped with a waste heat-carrying medium filtering circuit, an end product cooler, a proportioning feeder, a product conveyer inside the plant and an end product hopper. According to the invention, the spray drier comprises a group of spray nozzles, each of them having the form of an acoustic spray nozzle that contains an acoustic generator with a resonator having the form of a toroidal cavity arranged inside the central rod. The toroidal cavity axis is arranged coaxially towards the housing and the cavity itself is connected by at least one calibrated orifice with an annular slot formed by the barrel and rod faces on the flange tapered side.

EFFECT: improving the drying and baking efficiency.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сушке растворов и суспензий с получением гранулированного продукта, обладающего повышенной гигроскопичностью, и может использоваться в различных областях химических технологий и смежных отраслей техники, где предъявляются повышенные требования к величине конечной влажности продукта.The invention relates to the drying of solutions and suspensions to obtain a granular product having increased hygroscopicity, and can be used in various fields of chemical technology and related industries, where there are increased requirements for the final moisture content of the product.

Наиболее близким к заявленному объекту является способ получения гранулированного хлористого кальция безводного путем подачи в барабан порошкообразной фракции продукта (мелкая фракция + порошок после дробления), частично обезвоженного продукта и раствора (Патент РФ №2093766, F26B 3/12 прототип).Closest to the claimed object is a method for producing granular calcium chloride anhydrous by feeding into the drum a powdery fraction of the product (fine fraction + powder after crushing), partially dehydrated product and solution (RF Patent No. 2093766, F26B 3/12 prototype).

К недостаткам данного метода следует отнести прежде всего трудность управления процессом при наличии трех потоков продукта с различной влажностью: безводный порошок, частично обезвоженный кусковой продукт и раствор. Это приводит к образованию как мелкого, так и крупнокускового продукта, что, в свою очередь, уменьшает выход товарной фракции и увеличивает нагрузку на дробильное и просеивающее оборудование.The disadvantages of this method include, first of all, the difficulty of controlling the process in the presence of three product streams with different humidity: anhydrous powder, partially dehydrated lumpy product and solution. This leads to the formation of both small and large-sized product, which, in turn, reduces the yield of product fraction and increases the load on the crushing and screening equipment.

Недостатками устройства для осуществления гранулирования CaCl₂ являются значительные капзатраты, трудности управления процессом из-за большого числа входных потоков и низкая надежность процесса из-за значительных отложений в барабане, а также невысокая производительность сушки за счет недостаточной степени распыла CaCl₂.The disadvantages of the device for granulating CaCl ₂ are significant capex, difficulties in controlling the process due to the large number of input streams and low process reliability due to significant deposits in the drum, as well as low drying performance due to the insufficient degree of CaCl ₂ atomization.

Технический результат - повышение эффективности процессов сушки и прокалки.The technical result is an increase in the efficiency of drying and calcining processes.

Это достигается тем, что в установке для сушки и прокалки суспензий, содержащей плунжерный насос для подачи исходного раствора, фильтр отделения примесей, распылительную сушилку, предназначенную для сушки и грануляции катализатора из раствора, батарейные циклоны для улавливания готового продукта и отправки его на шнековый или ленточный транспортер готового продукта, причем дымососом поток ретура направляется в скруббер Вентури для сбора его в бак из бункерной части скруббера в качестве шлама и из каплеуловителя, а насосом осуществляется подача раствора в скруббер, при этом вентилятором через теплогенератор подается сушильный агент в прокалочный аппарат, а сепаратор осуществляет подачу готового продукта в циклон пневмотранспорта, причем прокалочный аппарат предназначен для создания двухступенчатого температурного режима прокалки и обеспечения регламентированного времени пребывания катализатора в каждой ступени: первая ступень обеспечивается подачей сушильного агента в верхнюю часть аппарата, а парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора, подается в нижнюю часть аппарата, готовый продукт поступает в охладитель продукта, при этом скруббер с каплеуловителем предназначен для окончательного процесса пылеулавливания ретура и очистки выходящего в атмосферу сушильного агента, при этом установка оснащена системой очистки отработанного теплоносителя, блоком охлаждения готового продукта, узлом дозированного питания, транспортом продукта внутри установки, бункером готового продукта, согласно изобретению распылительная сушилка содержит блок форсунок, каждая из которых выполнена в виде акустической форсунки, содержащей генератор акустических колебаний с резонатором, выполненным в виде тороидальной полости, расположенной в теле центрального стержня, ось которой расположена соосно корпусу, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика.This is achieved by the fact that in the installation for drying and calcining suspensions containing a plunger pump for supplying the initial solution, a filter for separating impurities, a spray dryer designed for drying and granulating the catalyst from the solution, battery cyclones for collecting the finished product and sending it to the screw or belt a conveyor of the finished product, and with a smoke exhaust, the reture stream is sent to a Venturi scrubber to collect it into the tank from the bunker part of the scrubber as sludge and from a droplet eliminator, and the pump carries out the solution is fed into the scrubber, while the fan feeds the drying agent into the calcining apparatus through the heat generator, and the separator delivers the finished product to the pneumatic conveying cyclone, and the calcining apparatus is designed to create a two-stage temperature calcination mode and ensure a regulated catalyst residence time in each stage: the first stage provided by the supply of a drying agent to the upper part of the apparatus, and the vapor-gas medium in contact with the catalyst particles delivers In the lower part of the apparatus, the finished product enters the product cooler, while the scrubber with a droplet eliminator is intended for the final process of dust retention and cleaning of the drying agent leaving the atmosphere, while the installation is equipped with a waste heat carrier cleaning system, a finished product cooling unit, a dosed power unit, transporting the product inside the installation, the hopper of the finished product, according to the invention, the spray dryer contains a block of nozzles, each of which is made in de acoustic nozzle containing an acoustic oscillator with a resonator made in the form of a toroidal cavity located in the body of the central rod, the axis of which is coaxial to the housing, and the cavity is connected by at least one calibrated hole with an annular gap formed by the end planes of the glass and the rod from the conical surface of the shoulder.

Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика, посредством установки между днищем стакана и торцом стержня со стороны, противоположной конической поверхности буртика, калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.The resonator can be made with the ability to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap formed by the end planes of the glass and the rod from the side of the conical surface of the shoulder, by installing between the bottom of the glass and the end of the rod from the side opposite the conical surface of the shoulder, calibrated gaskets, thickness which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.

На фиг.1 представлена схема предложенной установки для сушки и прокалки суспензий, на фиг.2 - общий вид пневматической акустической форсунки.Figure 1 presents a diagram of the proposed installation for drying and calcining suspensions, figure 2 is a General view of a pneumatic acoustic nozzle.

Установка для сушки и прокалки суспензий (фиг.1) содержит плунжерный насос 1 для подачи исходного раствора, фильтр 2 отделения примесей; распылительную сушилку 3, предназначенную для сушки и грануляции суспензий из раствора, батарейные циклоны 4 для улавливания готового продукта и отправки его на шнековый или ленточный транспортер 20 высушенного продукта. Дымососом 5 поток ретура (нетоварной мелочи) направляется в скруббер Вентури 6 и 15 для сбора его соответственно в бак 10 или 17 из бункерной части скруббера в качестве шлама и из каплеуловителя 7. Насосами 8 и 16 осуществляется подача раствора в скруббер 6 и 15, а вентиляторами 18 через теплогенератор подается сушильный агент в прокалочный аппарат 12. Сепаратор 11 осуществляет подачу высушенного продукта в циклон 13 пневмотранспорта. Теплогенератор предназначен для получения сушильного агента и имеет штуцера подвода воздуха и топлива и отвода сушильного агента в сушилку 3. Вентиляторы 9 и 19 служат для подачи воздуха в сепаратор 11.Installation for drying and calcining suspensions (figure 1) contains a plunger pump 1 for supplying the initial solution, filter 2 separation of impurities; a spray dryer 3 for drying and granulating slurries from a solution; battery cyclones 4 for collecting the finished product and sending it to the screw or belt conveyor 20 of the dried product. With a smoke exhaust fan 5, a retur stream (non-marketable fines) is sent to a Venturi scrubber 6 and 15 to collect it respectively in a tank 10 or 17 from the hopper part of the scrubber as sludge and from a droplet eliminator 7. Pumps 8 and 16 feed the solution into the scrubber 6 and 15, and fans 18 through the heat generator feed the drying agent into the calcining apparatus 12. The separator 11 delivers the dried product to the cyclone 13 pneumatic conveying. The heat generator is designed to receive a drying agent and has a fitting for supplying air and fuel and draining the drying agent into the dryer 3. Fans 9 and 19 are used to supply air to the separator 11.

В качестве распылителя в распылительной сушилке 3 используется блок акустических форсунок 21 (фиг.2), каждая из которых содержит корпус 22 с размещенным внутри стаканом 33 с кольцевым газовым каналом 23 и стержнем 31 с коническим буртиком 32, образующим генератор акустических колебаний. Резонатор форсунки выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно корпусу, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика.As an atomizer in the spray dryer 3, a block of acoustic nozzles 21 is used (FIG. 2), each of which contains a housing 22 with an inside of a glass 33 with an annular gas channel 23 and a rod 31 with a conical shoulder 32 forming an acoustic oscillation generator. The nozzle resonator is made in the form of a toroidal cavity (not shown in the drawing), the axis of which is located coaxially with the housing, and the cavity is connected by at least one calibrated hole with an annular gap formed by the end planes of the glass and the rod from the side of the conical surface of the shoulder.

Резонатор также может быть выполнен в виде концентрических кольцевых щелей 25 и 26. Кольцо 27 выполнено с конической поверхностью 28, связано с корпусом 22.The resonator can also be made in the form of concentric annular slots 25 and 26. Ring 27 is made with a conical surface 28, connected with the housing 22.

Также распылитель 29 закреплен в корпусе 22 посредством кольца и выполнен в виде кольцевой полости 24, ограниченной цилиндрической гильзой с площадкой 30, в которой равномерно расположены отверстия 29 для подачи жидкости. Резонатор также может быть выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости 37, расположенной в теле центрального стержня 31, соосно расположенного в стакане 33, соосном корпусу 22, причем сферическая полость 37 соединена калиброванным отверстием 38 с кольцевой щелью 26, образованной торцевыми плоскостями стакана и стержня со стороны конической поверхности буртика 32, а стержень расположен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 22 посредством резьбового соединения, фиксируемого контргайками 36. Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины калиброванного отверстия 38, образованной торцевыми плоскостями 34 стакана 33 и стержня 31 со стороны конической поверхности буртика 32, посредством установки между днищем стакана 33 и торцом стержня 31 со стороны, противоположной конической поверхности буртика 32, калиброванных прокладок 35, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.Also, the atomizer 29 is fixed in the housing 22 by means of a ring and is made in the form of an annular cavity 24 bounded by a cylindrical sleeve with a platform 30, in which the holes 29 for supplying liquid are evenly located. The resonator can also be made in the form of at least one spherical cavity 37 located in the body of the central rod 31, coaxially located in the glass 33, coaxial housing 22, and the spherical cavity 37 is connected by a calibrated hole 38 with an annular gap 26 formed by end planes glass and the rod on the side of the conical surface of the shoulder 32, and the rod is located with the possibility of fixed movement along the axis of the housing 22 by means of a threaded connection fixed by lock nuts 36. The resonator could l is configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the calibrated hole 38 formed by the end planes 34 of the cup 33 and the rod 31 from the side of the conical surface of the shoulder 32, by installing between the bottom of the cup 33 and the end of the rod 31 from the side opposite to the conical surface of the shoulder 32, calibrated gaskets 35, the thickness of which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.

Прокалочный аппарат 12 предназначен для создания двухступенчатого температурного режима прокалки и обеспечения регламентированного времени пребывания катализатора в каждой ступени: 1-я ступень обеспечивается подачей сушильного агента в верхнюю часть аппарата, а парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора, подается в нижнюю часть аппарата, а готовый продукт поступает в охладитель продукта 14. Скруббер Вентури 15 с каплеуловителем предназначен для окончательного процесса пылеулавливания ретура и очистки выходящего в атмосферу сушильного агента. Установка оснащена системой очистки отработанного теплоносителя, блоком охлаждения готового продукта, узлом дозированного питания, транспортом продукта внутри установки, бункером готового продукта и другими узлами, создающими необходимую инфраструктуру комплектной установки.The calcination apparatus 12 is designed to create a two-stage temperature regime of calcination and to ensure a regulated residence time of the catalyst in each stage: the first stage is provided by the supply of a drying agent to the upper part of the apparatus, and the vapor-gas medium in contact with the catalyst particles is supplied to the lower part of the apparatus, and the finished the product enters the product cooler 14. A Venturi scrubber 15 with a drip catcher is designed for the final process of dust retention and cleaning of the atmosphere scope of a drying agent. The installation is equipped with a waste heat carrier cleaning system, a finished product cooling unit, a dosed supply unit, a product transport inside the unit, a finished product hopper, and other units that create the necessary infrastructure for the complete installation.

Установка для сушки и прокалки катализатора работает следующим образом.Installation for drying and calcining the catalyst operates as follows.

Качество катализатора окончательно формируется в прокалочном аппарате 12. Использование благоприятных физико-механических свойств микросфер продукта, в частности их высокой сыпучести, при разработке колонного аппарата 12 с кондуктивной передачей тепла катализатору позволило реализовать три необходимых условия качественного проведения процесса, чего не удавалось сделать прежде в условиях колонны с конвективным режимом прокалки:The quality of the catalyst is finally formed in the calcining apparatus 12. Using the favorable physicomechanical properties of the product microspheres, in particular their high flowability, when developing the column apparatus 12 with conductive heat transfer to the catalyst, three necessary conditions for the quality of the process were realized, which could not be done before under the conditions columns with convective calcination mode:

- двухступенчатый температурный режим;- two-stage temperature mode;

- регламентированное время пребывания катализатора в каждой ступени;- regulated catalyst residence time in each stage;

- парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора.- vapor-gas medium in contact with the catalyst particles.

Техническая характеристика предложенной установки: производительность по готовому продукту - 500 кг/ч; расход газа 1280 - м³/ч; установленная мощность - 700 кВт.Technical characteristics of the proposed installation: performance of the finished product - 500 kg / h; gas consumption 1280 - m ³ / h; installed power - 700 kW.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 23, где встречает на своем пути сферическую полость 37 (резонатор), соединенную с (соплом) кольцевыми щелями 25 посредством калиброванного отверстия 38. В результате прохождения резонатора 37 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевые полости 24, из которых жидкость вытекает в виде пленки на площадку 30, а затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 28 кольца 27. Основные параметры, влияющие на эффективность работы такой системы распыления: полнота заполнения живого сечения сушилки 3 мелкодисперсным продуктом, например цеолитом; продолжительность контакта цеолита и теплоносителя; плотность мелкодисперсного продукта. Акустические форсунки 21, применяемые в установке, расходуют сжатый воздух 0,6...0,8 м³/мин и суспензии цеолита 1,5...2,2 л/мин. Создаваемый ими факел распыла суспензии позволяет устанавливать их в сушилках диаметром до 1600 мм. Распылительная сушилка с форсуночным распылением работает в прямоточном режиме при достаточно высокой температуре теплоносителя.A spraying agent, for example air, is supplied through a gas channel 23, where it encounters a spherical cavity 37 (resonator) connected to the (nozzle) annular slots 25 by means of a calibrated hole 38. As a result of the passage of the resonator 37 by a spraying agent (for example, air) into the latter causes pressure pulsations that create acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the annular cavities 24, from which the liquid flows in the form of a film to the platform 30, and then crushes under the influence of acoustic vibrations of air into small droplets, resulting in the formation of a spray torch with root air the angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 28 of the ring 27. The main parameters affecting the performance of such a spray system: the completeness of the living sections of the dryer 3 with a finely divided product, for example zeolite; the duration of contact of the zeolite and the coolant; the density of the fine product. The acoustic nozzles 21 used in the installation consume compressed air of 0.6 ... 0.8 m ³ / min and zeolite suspensions of 1.5 ... 2.2 l / min. The suspension spray torch they create allows them to be installed in dryers with diameters up to 1600 mm. The spray dryer with nozzle spray operates in a direct-flow mode at a sufficiently high temperature of the coolant.

Установка характеризуется энергоэкономным процессом благодаря теплоиспользованию отработанного теплоносителя прокалочной печи в качестве сушильного агента.The installation is characterized by an energy-efficient process due to the heat use of the spent heat carrier of the calcining furnace as a drying agent.

Одним из весьма эффективных катализаторов при переработке нефти является алюмосиликатный микросферический катализатор. В предложенной установке разработана новая конструкция распылительной сушильной камеры: изменение системы газораспределения с локальным подводом теплоносителя к каждой форсунке, а также замена метода диспергирования, тем самым созданы условия для получения укрупненного и более однородного грансостава при равномерной термической обработке диспергированных частиц в сушилке.One of the most effective catalysts in oil refining is the aluminosilicate microspherical catalyst. In the proposed installation, a new design of the spray drying chamber was developed: changing the gas distribution system with a local coolant supply to each nozzle, as well as replacing the dispersion method, thereby creating the conditions for an enlarged and more uniform grain composition with uniform heat treatment of dispersed particles in the dryer.

Claims

1. Installation for drying and calcining suspensions, containing a plunger pump for supplying the initial solution, an impurity separation filter, a spray dryer for drying and granulating the catalyst from the solution, battery cyclones for collecting the finished product and sending it to the screw conveyor of the finished product, moreover, the exhaust gas stream is sent to the Venturi scrubber with a smoke exhaust fan to collect it into the tank from the hopper part of the scrubber as sludge and from the droplet eliminator, and the pump feeds the solution into the scrubber a beber, while the fan feeds the drying agent through the heat generator into the calcining apparatus, and the separator delivers the finished product to the pneumatic conveying cyclone, and the calcining apparatus is designed to create a two-stage calcination temperature regime and ensure a regulated catalyst residence time in each stage: the first stage is provided by the supply of the drying agent to the upper part of the apparatus, and the vapor-gas medium in contact with the catalyst particles is supplied to the lower part of the apparatus a, the finished product enters the product cooler, while the scrubber with a droplet eliminator is designed for the final process of retur dust collection and purification of the drying agent entering the atmosphere, while the installation is equipped with a waste heat carrier cleaning system, a finished product cooling unit, a dosed supply unit, and product transport inside the unit , hopper of the finished product, characterized in that the spray dryer contains a block of nozzles, each of which is made in the form of acoustic nozzles comprising an acoustic oscillator with a resonator made in the form of a toroidal cavity located in the body of the central rod, the axis of which is located coaxially with the housing, and the cavity is connected by at least one calibrated hole with an annular gap formed by the end planes of the glass and the rod from the conical side flange surface.

2. Installation for drying and calcining suspensions according to claim 1, characterized in that the nozzle resonator is configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap formed by the end planes of the glass and the rod from the side of the conical surface of the bead, by installing between the bottom glass and the end face of the rod from the side opposite the conical surface of the shoulder, calibrated gaskets, the thickness of which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.