RU2771973C1 - Sparger for high-pressure vessel - Google Patents
Sparger for high-pressure vessel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771973C1 RU2771973C1 RU2019128515A RU2019128515A RU2771973C1 RU 2771973 C1 RU2771973 C1 RU 2771973C1 RU 2019128515 A RU2019128515 A RU 2019128515A RU 2019128515 A RU2019128515 A RU 2019128515A RU 2771973 C1 RU2771973 C1 RU 2771973C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- sparger
- flow
- open end
- pulp
- Prior art date
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 25
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 22
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 claims description 6
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 claims description 6
- 230000003628 erosive Effects 0.000 claims description 6
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 230000000670 limiting Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 79
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 16
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 15
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 14
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 steam Substances 0.000 description 2
- 206010022114 Injury Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000414 obstructive Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementation Effects 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к спаргеру для сосуда высокого давления или автоклава.The invention relates to a sparger for a pressure vessel or autoclave.
А именно, настоящее изобретение относится к спаргеру, снабженному устройством газового затвора, служащего для предотвращения обратного потока пульпового материала в спаргер при его использовании в сосуде высокого давления или автоклаве. Устройство газового затвора во многом препятствует засорению спаргера твердыми частицами, осаждающимися под действием силы тяжести в условиях работы при низком потоке или отсутствии потока (при приостановке технологического процесса/производства).Namely, the present invention relates to a sparger provided with a gas barrier device for preventing backflow of pulp material into the sparger when used in a pressure vessel or autoclave. The gas seal arrangement largely prevents clogging of the sparger by solids settling by gravity under low flow or no flow (process/production shutdown) operating conditions.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯTERMS AND DEFINITIONS
В контексте настоящего изобретения используются следующие термины и определения:In the context of the present invention, the following terms and definitions are used:
Термин "агитатор" означает высокомощное перемешивающее устройство, которое обычно расположено вертикально сверху вниз, снизу-вверх или расположено горизонтально в реакционной камере сосуда высокого давления для перемешивания пульпы рудоносного материала.The term "agitator" means a high-power agitator, which is usually located vertically from top to bottom, bottom-up, or located horizontally in the reaction chamber of a pressure vessel for mixing the slurry of ore-bearing material.
Термин "автоклав" означает горизонтальный или вертикальный сосуд-реактор высокого давления такого типа, какой обычно используется в технологических процессах выщелачивания под высоким давлением. В таких автоклавах для поддержания взвеси твердых веществ в жидкости используются обычно агитаторы, а не спаргеры. Автоклавы - это трехфазные аппараты, в то время как реакторы с псевдоожиженным слоем являются двухфазными аппаратами. Такие автоклавы используют для содействия или ускорения реакций между фазами в целях извлечения ценных минералов. Эти автоклавы должны работать таким образом, чтобы предотвращать воспламенение и/или взрыв любых фаз в автоклаве, так как любое воспламенение опасно и может привести к разрушению оборудования технологического предприятия и травмам или гибели операторов, находящихся поблизости.The term "autoclave" means a horizontal or vertical pressure vessel of the type commonly used in high pressure leaching processes. These autoclaves typically use agitators rather than spargers to keep the solids suspended in the liquid. Autoclaves are three-phase apparatuses while fluidized bed reactors are two-phase apparatuses. Such autoclaves are used to facilitate or accelerate reactions between phases in order to recover valuable minerals. These autoclaves must be operated in such a way as to prevent ignition and/or explosion of any phases in the autoclave, as any ignition is dangerous and may result in the destruction of process plant equipment and injury or death to nearby operators.
Термин "газовый колпачок" означает устройство, обычно в виде перевернутой металлической чаши с прорезями или пазами по краям, которая расположена над отверстием перегородки в реакторе для осуществления контакта сред, выходящих из-под перегородки и поступающих в жидкость, которая уже находится над перегородкой. Газовые колпачки - это устройства низкого давления, обычно использующиеся в двухфазных реакторах с псевдоожиженным слоем. Чаще всего в реакторе используются сотни газовых колпачков для ожижения твердой фазы внутри газовой фазы (или твердой фазы внутри жидкой фазы) с целью достижения желаемого контакта двух фаз реактора.The term "gas cap" means a device, usually in the form of an inverted metal bowl with slits or grooves along the edges, which is located above the baffle opening in the reactor for contacting media exiting from under the baffle and entering the liquid that is already above the baffle. Gas caps are low pressure devices commonly used in two phase fluidized bed reactors. Most often, hundreds of gas caps are used in a reactor to liquefy a solid phase within a gas phase (or a solid phase within a liquid phase) in order to achieve the desired contact between the two phases of the reactor.
Термин "повышенные температуры" означает температуры между 100°С и 300°С, а более конкретно - температуры между 150°С и 250°С. В отличие от них операции при высоких температурах, выше 500°С (а чаще всего выше 1000°С), обычно характерны для реакторов с псевдоожиженным слоем при сжигании или окислении одной фазы внутри другой.The term "elevated temperatures" means temperatures between 100°C and 300°C, and more specifically, temperatures between 150°C and 250°C. In contrast, operations at high temperatures, above 500° C. (and most often above 1000° C.), are usually characteristic of fluidized bed reactors with combustion or oxidation of one phase inside another.
Термин "среда" означает любое вещество, способное к текучести и не имеющее установленной формы. Сюда входят газы (такие как пар или кислород), жидкости (такие как вода, кислота или щелочь) и пульпы (такие как смесь минерало-несущих частиц в воде или разбавленной кислоте или щелочи).The term "medium" means any substance that is capable of flowing and does not have a fixed form. This includes gases (such as steam or oxygen), liquids (such as water, acid or alkali), and slurries (such as a mixture of mineral-bearing particles in water or dilute acid or alkali).
Термин "траектории потока" означает траектории, по которым проходит поток сред в спаргере.The term "flow trajectories" means the trajectories along which the media flows in the sparger.
Термин "реактор с псевдоожиженным слоем" означает реактор, в котором жидкость или газ подаются через гранулированный материал над перфорированным распределителем со скоростью потока достаточной для того, чтобы гранулированный материал, расположенный над распределителем, имел свойства жидкости (то есть ожижался), чтобы повысить контакт между ожижающей средой и гранулированным материалом и увеличить скорость сгорания или сжигания гранулированного материала в реакторе. Часто на распределитель устанавливаются газовые колпачки для предотвращения потока гранулированного материала в распределитель газа и повышения скорости впрыскивания жидкости или газа для улучшения смешивания сред реагентов с гранулированным материалом и препятствия обратного потока гранулированного материала в распределитель газа. Реакторы с псевдоожиженным слоем - это двухфазные аппараты, которые работают при атмосферном давлении (около 100 кПа или 1 бар) и высокой температуре.The term "fluidized bed reactor" means a reactor in which a liquid or gas is fed through the granular material above a perforated distributor at a flow rate sufficient to cause the granular material located above the distributor to have the properties of a liquid (i.e. fluidize) to increase contact between fluidizing medium and granular material and increase the rate of combustion or combustion of granular material in the reactor. Often, gas caps are fitted to the distributor to prevent the flow of granular material into the gas distributor and to increase the rate of liquid or gas injection to improve the mixing of the reactant media with the granular material and to prevent backflow of granular material into the gas distributor. Fluidized bed reactors are two-phase apparatuses that operate at atmospheric pressure (about 100 kPa or 1 bar) and high temperature.
Термин "высокомощный" означает имеющий достаточную мощность для перемешивания от 100 до 1000 тонн пульпы за 20 - 60 секунд.The term "high power" means having enough power to mix 100 to 1000 tons of pulp in 20 to 60 seconds.
Термин "высокое давление" означает давление, достигающее до 6000 кПа (60 бар), которое обычно применяется в автоклавных технологических процессах кислотного выщелачивания под высоким давлением (HPAL), кислотного выщелачивания под давлением (PAL) или окисления под давлением (РОХ). Настоящее изобретение относится к сосудам высокого давления и не применимо к реакторам с псевдоожиженным слоем. Реакторы с псевдоожиженным слоем не могут оперировать при высоком давлении, так как такие давления неприемлемы, нецелесообразны и опасны в процессах окисления или сжигания, для которых рассчитаны реакторы с псевдоожиженным слоем.The term "high pressure" means pressures up to 6000 kPa (60 bar) which are commonly used in high pressure acid leaching (HPAL), pressure acid leaching (PAL) or pressure oxidation (POX) autoclave processes. The present invention relates to pressure vessels and is not applicable to fluidized bed reactors. Fluidized bed reactors cannot operate at high pressures, as such pressures are unacceptable, impractical, and dangerous in the oxidation or combustion processes for which fluidized bed reactors are designed.
Термин "высокая температура" означает температуру выше 500°С, которая обычно имеет место в работе реакторов с псевдоожиженным слоем.The term "high temperature" means a temperature above 500°C, which usually occurs in the operation of fluidized bed reactors.
Термин "низкое давление" означает либо атмосферное давление (около 100 кПа или 1 бар), либо давление до 200 кПа (2 бар), которое обычно имеет место в работе реакторов с псевдоожиженным слоем.The term "low pressure" means either atmospheric pressure (about 100 kPa or 1 bar) or pressures up to 200 kPa (2 bar) which are typically found in fluidized bed reactors.
Термин "реагенты" означает среды, впрыскиваемые спаргером настоящего изобретения в сосуд-реактор высокого давления для повышения скорости реакции или контроля технологических параметров. Обычно реагенты включают в себя такие вещества как кислород, кислоту, щелочь, воду или пар в жидкой или газообразной фазе.The term "reagents" refers to the media injected by the sparger of the present invention into the pressure vessel to increase the reaction rate or control process parameters. Typically, the reactants include substances such as oxygen, acid, alkali, water or steam in the liquid or gaseous phase.
Термин "пульпа" означает смесь твердых, жидких и/или газообразных фаз в текучей смеси, обладающей свойствами жидкости.The term "pulp" means a mixture of solid, liquid and/or gaseous phases in a fluid mixture having the properties of a liquid.
Термин "спаргер" означает устройство, обычно в виде трубы, которое используется для впрыска газа в жидкость или для впрыска газа или жидкости в пульпу. В контексте настоящего изобретения спаргер в частности относится к впрыску газа и/или жидкости в среду, имеющую форму пульпы рудоносных частиц, для подачи реактантов, контроля технологических параметров, таких как температура, давление и скорость технологической реакции. Отметим, что в некоторых источниках спаргер именуется барботером или разбрызгивателем.The term "sparger" means a device, usually in the form of a tube, which is used to inject a gas into a liquid, or to inject a gas or liquid into a slurry. In the context of the present invention, a sparger particularly refers to the injection of a gas and/or liquid into a medium in the form of a slurry of ore-bearing particles to supply reactants, control process parameters such as temperature, pressure and process reaction rate. Note that in some sources, the sparger is called a bubbler or sprinkler.
Термин "сосуд" в контексте настоящего изобретения чаще всего означает сосуд-реактор высокого давления, такой как автоклав.The term "vessel" in the context of the present invention most commonly means a high pressure reactor vessel such as an autoclave.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND TO THE INVENTION
Автоклавы высокого давления применяются для интенсивного выщелачивания минералов из руд без необходимости высоких энергетических затрат, имеющих место в более традиционных пирометаллургических процессах, таких как плавка. Эти автоклавы обычно представляют собой горизонтальные сосуды и имеют несколько агитаторов, например, от 4 до 12 агитаторов, распределенных по длине сосуда для перемешивания содержащей минералы пульпы и сокращения времени переработки. Агитаторы - это высокомощные перемешивающие устройства, для работы которых обычно требуется около 400 кВт электропитания, способные перемешать все содержимое автоклава (чаще всего от 100 до 1000 тонн) за промежуток времени от 20 до 60 секунд.High pressure autoclaves are used for intensive leaching of minerals from ores without the high energy costs associated with more traditional pyrometallurgical processes such as smelting. These autoclaves are typically horizontal vessels and have multiple agitators, for example 4 to 12 agitators, distributed along the length of the vessel to mix the mineral-containing slurry and reduce processing time. Agitators are high power agitators that typically require about 400 kW of electrical power to operate, capable of mixing the entire contents of an autoclave (most commonly 100 to 1000 tons) in a time span of 20 to 60 seconds.
Автоклавы высокого давления иногда оснащаются спаргерными трубами для впрыска в минерало-содержащую пульпу газообразных реагентов, таких как кислород, или жидкостей, таких как кислота, щелочь или вода. Это осуществляется для дальнейшего сокращения времени реакции и регулирования технологических параметров, таких как температура и давление. При таком устройстве автоклава для каждого агитатора обычно предусматривается одна спаргерная труба. Одной из распространенных трудностей при использовании спаргерных труб в автоклавах высокого давления является тенденция заполнения труб и их последующего засорения пульпой и твердыми частицами, которое происходит при операционном режиме с низким потоком впрыска или при отсутствии потока (например, режим с приостановкой технологического процесса или производства). Очищение спаргерных труб от засорения чаще всего достигается путем промывки охлаждающей водой или их продувки паром при работающем автоклаве (в режиме онлайн). Однако, иногда для очищения спаргерных труб требуется механическая очистка спаргера после снижения давления в сосуде. Очистка засорений в режиме онлайн осуществляется с помощью специальной запорно-регулирующей арматуры, срабатывание которой в некоторых установках может быть необходимо вплоть до 12 раз в день для постоянного вымывания из спаргерных труб осажденной пульпы, обломков кирпичной футеровки и окалины. Такая частая промывка может привести к тому, что рекомендуемое поставщиком количество срабатываний запорно-регулирующей арматуры в периоды между техобслуживанием будет превышено очень быстро. При такой высокой частоте срабатываний наблюдается превышение рекомендуемого количества срабатываний за менее чем 20 дней, в то время как типичная продолжительность кампании работы автоклава может составлять более года. Это негативно сказывается на производительности автоклавных операций и снижает уровень рентабельности. Техобслуживание этих клапанов предпочтительно осуществлять в периоды между кампаниями.High pressure autoclaves are sometimes equipped with sparger tubes for injecting gaseous reactants such as oxygen or liquids such as acid, alkali or water into the mineral-containing slurry. This is done to further reduce reaction times and control process parameters such as temperature and pressure. With such an autoclave arrangement, one sparger tube is usually provided for each agitator. One of the common problems with the use of sparger tubes in high pressure autoclaves is the tendency to fill the tubes and subsequently plug them with slurry and solids, which occurs during low injection flow or no flow operation (e.g. process or production shutdown). Cleaning of sparger tubes from clogging is most often achieved by flushing with cooling water or steam purging with the autoclave running (online). However, sometimes the cleaning of the sparger tubes requires mechanical cleaning of the sparger after the pressure in the vessel has been reduced. Online cleaning of blockages is carried out with the help of special shut-off and control valves, the operation of which in some installations may be necessary up to 12 times a day to constantly wash out the settled pulp, fragments of brick lining and scale from the sparger tubes. This frequent flushing can cause the supplier's recommended number of valve operations to be exceeded between maintenance periods very quickly. With such a high frequency of actuations, the recommended number of actuations is exceeded in less than 20 days, while the typical duration of an autoclave campaign can be more than a year. This negatively affects the productivity of autoclave operations and reduces the level of profitability. These valves are preferably serviced between campaigns.
Еще одна сложность в использовании спаргерных труб в автоклавах высокого давления заключается в том, чтобы избегать высоких расходов, которые могут привести к резкому износу металлических составляющих трубы и даже к возгоранию, а в худших случаях - к потере целостности конструкции и резкой неконтролируемой потере давления в автоклаве. Для того чтобы обеспечивать максимальные расходы среды в автоклавах высокого давления, не превышающие 20 м/с, требуется очень тщательное проектирование, которое существенно снижает риск возгорания металлических материалов спаргерной трубы в условиях высокой концентрации кислорода. Кроме того, критическая скорость потока реагентов в условиях высокой концентрации кислорода зависима от давления. Например, при давлении 5,6 МПа (56 бар) критическая ударная скорость потока кислорода высокой чистоты составляет всего 8 м/с.Another difficulty in using sparger tubes in high-pressure autoclaves is to avoid high flow rates, which can lead to severe wear of the metal components of the pipe and even fire, and in the worst cases, loss of structural integrity and a sharp uncontrolled loss of pressure in the autoclave. . In order to achieve maximum flow rates in high-pressure autoclaves not exceeding 20 m/s, very careful design is required, which significantly reduces the risk of ignition of sparger tube metal materials in high oxygen concentration conditions. In addition, the critical flow rate of reactants under conditions of high oxygen concentration is pressure dependent. For example, at a pressure of 5.6 MPa (56 bar), the critical impact velocity of high purity oxygen is only 8 m/s.
В двухфазных установках химической промышленности известно применение газовых колпачков, которые позволяют распределять реактивный газ в фазе перерабатываемых твердых частиц в виде пузырьков. Такое распределение обеспечивает более оптимальный контакт сред и ожижение твердых веществ. Газовый колпачок обычно представляет собой перевернутую металлическую чашу с прорезями или пазами по краям, расположенную над трубой, выходящей из отверстия в перегородке реактора с псевдоожиженным слоем, для осуществления контакта газов, выходящих из-под перегородки и поступающих в технологическую среду или гранулированные твердые вещества, которые уже находятся над перегородкой. Обычно для достижения желаемого контакта двух фаз в реакторах с псевдоожиженным слоем используются сотни газовых колпачков. Применение этих газовых колпачков в сосудах высокого давления или в автоклавах неизвестно. Газовый колпачок как устройство низкого давления действует в роли встроенного твердого и сплошного затвора, который предотвращает обратный поток материалов реактора в условиях низкого потока газа. Кроме того, неизвестно применение газовых колпачков совместно с агитаторами, так как в реакторах с псевдоожиженным слоем не используются и не могут использоваться агитаторы, а в автоклавах для осуществления агитации не используются и чаще всего не могут использоваться инжекторы технологических сред. В дополнение, перерабатываемые в автоклаве материалы не могут в нормальных условиях перемешиваться с помощью газового колпачка, так как энергии, возникающей от впрыскивания технологической среды, недостаточно для сдвига содержимого автоклава, необходимого для требуемого уровня перемешивания.In two-phase plants of the chemical industry, it is known to use gas caps which allow the reactive gas to be distributed in the phase of the processed solids in the form of bubbles. This distribution provides a more optimal contact between the media and the liquefaction of solids. The gas cap is usually an inverted metal bowl with slots or grooves along the edges, located above the pipe exiting the opening in the baffle of the fluidized bed reactor, to contact the gases escaping from under the baffle and entering the process fluid or granular solids, which are already above the barrier. Typically, hundreds of gas caps are used in fluidized bed reactors to achieve the desired two-phase contact. The use of these gas caps in pressure vessels or autoclaves is unknown. The gas cap as a low pressure device acts as a built-in solid and solid seal that prevents back flow of reactor materials under low gas flow conditions. In addition, the use of gas caps in conjunction with agitators is unknown, since agitators are not and cannot be used in fluidized bed reactors, and process media injectors are not and most often cannot be used in autoclaves for agitation. In addition, autoclaved materials cannot normally be agitated with a gas cap because the energy generated from the injection of the process fluid is not sufficient to shift the contents of the autoclave to achieve the desired level of agitation.
Газовые колпачки не являются аналогами спаргеров. Газовые колпачки - это двухфазные устройства, требуемые для псевдоожиженного слоя, в то время как спаргеры - это трехфазные устройства, используемые в автоклавах высокого давления. Газовые колпачки служат для ускорения потока сред, впрыскиваемых в реакторы низкого давления, для перемешивания, дисперсии и поддержания взвеси частиц в реакторах. Что касается спаргеров, их основная цель заключается в подаче реагентов в сосуды высокого давления, то есть в работе спаргеров основной упор идет на сокращение скорости потока сред и соответствующее сокращение износа и риска возгорания. Распределение реагентов и поддержание компонентов пульпы во взвешенном состоянии - это задача высокомощных агитаторов, а не спаргеров.Gas caps are not analogous to spargers. Gas caps are two-phase devices required for a fluidized bed, while spargers are three-phase devices used in high pressure autoclaves. The gas caps serve to accelerate the flow of media injected into the low pressure reactors, to mix, disperse and keep the particles in suspension in the reactors. With regard to spargers, their main purpose is to supply reagents to pressure vessels, that is, in the work of spargers, the main emphasis is on reducing the flow rate of media and the corresponding reduction in wear and the risk of fire. The distribution of reagents and keeping the pulp components in suspension is the task of high-powered agitators, not spargers.
Газовые колпачки имеют низкую посадку, чем обеспечивают максимальную агитацию у днища реактора, в то время как спаргеры имеют относительно большую длину (в сравнении с их диаметром), чтобы отдалить впрыскиваемые реагенты от днища сосуда и сократить износ и локальные колебания температуры у стенок сосуда.The gas caps have a low fit to provide maximum agitation at the bottom of the reactor, while the spargers are relatively long (relative to their diameter) to distance the injected reagents from the bottom of the vessel and reduce wear and local temperature fluctuations at the vessel walls.
Существенное отличие автоклавов высокого давления от реакторов с псевдоожиженным слоем в том, что первые оснащаются высокомощными агитаторами (обычно в количестве меньше 12), которые поддерживают взвесь гранулированных частиц и распределяют подаваемый газ, а в реакторах с псевдоожиженным слоем среды (обычно в виде горючих газов) при высоком расходе впрыскиваются через сотни газовых колпачков для расширения и взвешивания слоя гранулированных частиц с помощью газа. Твердые вещества и газ (или жидкость) в слое расширяются и получают свойства текучести, характерные для жидкости, отсюда и происходит название "реактор с псевдоожиженным слоем". Кроме того, автоклавы предназначены для извлечения ценных минералов из руд, а реакторы с псевдоожиженным слоем служат для сжигания, гидролиза или окисления гранулированных материалов. В автоклавах необходимо поддерживать относительно низкие расходы сред, чтобы избежать возгораний и повышенного износа, в то время как для реакторов с псевдоожиженным слоем требуются высокие расходы для поддержания ожижения гранулированных материалов для целей сжигания. Сжигание губительно для автоклавов, а для реакторов с псевдоожиженным слоем сжигание есть цель процесса. Соответственно, технология реакторов с псевдоожиженным слоем неприменима для безопасного и эффективного проектирования и эксплуатации автоклавов.The essential difference between high-pressure autoclaves and fluidized-bed reactors is that the former are equipped with high-power agitators (usually less than 12), which maintain a suspension of granular particles and distribute the feed gas, and in fluidized-bed reactors, the medium (usually in the form of combustible gases) at high flow rates are injected through hundreds of gas caps to expand and weigh the layer of granular particles with gas. The solids and gas (or liquid) in the bed expand and acquire the flow properties characteristic of a liquid, hence the name "fluidized bed reactor". In addition, autoclaves are designed to extract valuable minerals from ores, while fluidized bed reactors are used to burn, hydrolyze or oxidize granular materials. Autoclaves need to maintain relatively low media flow rates to avoid fires and increased wear, while fluidized bed reactors require high flow rates to keep granular materials fluidized for combustion purposes. Incineration is detrimental to autoclaves, and in fluidized bed reactors, incineration is the goal of the process. Accordingly, fluidized bed reactor technology is not applicable to the safe and efficient design and operation of autoclaves.
Проблемой для автоклавов высокого давления является засорение традиционных спаргерных труб, вызванное низким или нулевым потоком газа, что часто имеет место в нормальной работе. Решение для этой проблемы засорения, которое не было опробовано ранее, представляет собой устройство газового затвора, которое служит для предотвращения потока содержимого камеры реактора, главным образом пульпы, в спаргер в условиях нулевого или низкого расхода газа, а также не позволяет твердым частицам попадать в спаргер под действием силы тяжести. При низких расходах устройство газового затвора устраняет потребность в минимальном расходе среды на выходе из спаргера, критичном для предотвращения попадания твердых частиц или пульпы в спаргер под действием силы тяжести. Такое средство газового затвора не должно иметь движущихся деталей, как и должно исключать любые траектории потока, по которым среды высокого давления могут обогнуть и обойти устройство газового затвора, тем самым уничтожая его эффект. Газовый колпачок, болтами присоединенный к спаргерной трубе, как раз создаст такие траектории потока, а значит не будет продуктивен при его использовании в качестве газового затвора.A problem for high pressure autoclaves is the fouling of traditional sparger tubes caused by low or no gas flow, which is often the case in normal operation. A solution to this plugging problem that has not been tried before is a gas seal device that serves to prevent the contents of the reactor chamber, mainly slurry, from flowing into the sparger under conditions of zero or low gas flow, and also to prevent solid particles from entering the sparger. under the influence of gravity. At low flow rates, the sealing device eliminates the need for a minimum flow rate at the outlet of the sparger, critical to prevent solids or slurry from entering the sparger by gravity. Such sealing device should not have any moving parts, and should exclude any flow paths through which high pressure media could bypass and bypass the sealing device, thereby canceling out its effect. A gas cap bolted to a sparger tube will create just such flow paths, and therefore will not be productive when used as a gas seal.
Кроме того, устройство газового затвора не должно привносить препятствий, которые могут привести к повышению скорости потока впрыскиваемой среды и превышению ударной скорости потока, то есть той скорости, при превышении которой металлические составляющие спаргера загораются в присутствии кислорода высокой чистоты или другим образом подвергаются повышенному износу. Обычно эта скорость потока для кислорода составляет около 20 м/с, хотя критическая скорость потока зависит от технологической среды и рабочих параметров автоклава. Газовые колпачки, напротив, обычно проектируются для повышения скорости потока среды через них, при этом ограничение или сокращение расхода впрыскиваемых сред не имеет значения и не рассматривается.In addition, the sealing device should not introduce obstructions that could increase the flow rate of the injected medium and exceed the impact flow rate, i.e. the rate at which the metal components of the sparger ignite in the presence of high purity oxygen or are otherwise subject to increased wear. Typically this flow rate for oxygen is about 20 m/s, although the critical flow rate depends on the process fluid and operating parameters of the autoclave. Gas caps, on the other hand, are usually designed to increase the flow rate of the media through them, while limiting or reducing the flow rate of the injected media is not important and is not considered.
В настоящем изобретении спаргер оснащается устройством газового затвора для предотвращения обратного потока пульпы и твердых материалов в спаргер при применении в сосуде высокого давления, таком как автоклав.In the present invention, the sparger is provided with a gas seal device to prevent backflow of pulp and solids into the sparger when used in a pressure vessel such as an autoclave.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Таким образом, предметом настоящего изобретения является оснащение спаргера устройством газового затвора, чтобы предотвратить обратный поток пульпы и твердых материалов в спаргер при применении в сосуде высокого давления в условиях низкого или нулевого потока среды через спаргер.Thus, it is an object of the present invention to provide a sparger with a gas seal device to prevent backflow of slurry and solids into the sparger when used in a pressure vessel under conditions of low or no media flow through the sparger.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предоставляется спаргер для использования в сосуде высокого давления, работающем при повышенных температурах и оснащенном высокомощными агитаторами для поддержания взвеси минерало-содержащих частиц в пульпе, спаргер, впрыскивающий среды реагентов в пульпу для сокращения времени реакции и для контроля технологических параметров с целью извлечения ценных минералов из частиц, спаргер, состоящий из:In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a sparger for use in a pressure vessel operating at elevated temperatures and equipped with high power agitators to maintain a suspension of mineral-containing particles in the slurry, a sparger that injects reagent media into the slurry to reduce reaction time and to control process parameters. in order to extract valuable minerals from particles, a sparger consisting of:
трубы, открытый конец которой расположен внутри сосуда высокого давления рядом с агитатором; иpipe, the open end of which is located inside the pressure vessel next to the agitator; and
устройства газового затвора, расположенного у открытого конца трубы для предотвращения обратного потока пульповых материалов в трубу в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу;a gas seal device located at the open end of the pipe to prevent the backflow of pulp materials into the pipe under conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe;
при этом площадь поперечного сечения трубы и устройства газового затвора сконфигурированы таким образом, чтобы поддерживать поток реагентов на уровне ниже критической ударной скорости потока, превышение которой приводит к повышенному износу и возгоранию в присутствии кислорода высокой чистоты.while the cross-sectional area of the pipe and the gas seal device is configured to maintain the flow of reagents at a level below the critical impact flow rate, the excess of which leads to increased wear and ignition in the presence of high purity oxygen.
Устройство газового затвора может иметь фиксированное или съемное крепление к открытому концу трубы или может просто быть установлено рядом с открытым концом трубы путем крепления к иному внутреннему компоненту автоклава.The gas seal device may be fixed or removable attached to the open end of the pipe, or may simply be mounted adjacent to the open end of the pipe by attaching to another internal component of the autoclave.
Рядом с выпуском из устройства газового затвора может устанавливаться диффузионное кольцо или диффузионная пластина. Она предназначена для того, чтобы направлять поток более плотных сред, таких как охлаждающая вода, радиально в стороны, а не сверху вниз, как это присуще для выходящего потока. Диффузионное кольцо таким образом не допускает локализованного охлаждения или высокой концентрации реагентов у днища автоклава, а также способствует дисперсии и содействует процессу протекания реакции.A diffusion ring or a diffusion plate may be installed near the outlet of the gas seal device. It is designed to direct the flow of denser fluids, such as cooling water, radially to the sides, and not from top to bottom, as is the case with the outflow. The diffusion ring thus prevents localized cooling or high concentration of reactants at the bottom of the autoclave, and also promotes dispersion and promotes the reaction process.
В автоклавах, имеющих агитаторы, один или два спаргера обычно предусмотрены у каждого агитатора и/или расположены вблизи каждого агитатора. А именно, один спаргер для каждой среды, подаваемой в автоклав - так как в некоторых проектах сосудов высокого давления некоторые среды (такие как, кислород и пар) должны быть отдельны друг друга.In autoclaves having agitators, one or two spargers are typically provided at each agitator and/or located near each agitator. Namely, one sparger for each medium fed into the autoclave - as in some pressure vessel designs some media (such as oxygen and steam) must be kept separate from each other.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предоставляется сосуд высокого давления для извлечения ценных минералов из минерало-содержащих частиц, сосуд высокого давления, который состоит из:In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a pressure vessel for recovering valuable minerals from mineral-containing particles, a pressure vessel, which consists of:
реакционной камеры, где содержится пульпа минерало-содержащих частиц при высоком давлении и повышенной температуре;a reaction chamber containing a slurry of mineral-containing particles at high pressure and elevated temperature;
группы агитаторов для перемешивания пульпы; иgroups of agitators for pulp mixing; and
по крайней мере одного спаргера для впрыска реагентов в пульпу, где каждый спаргер расположен вблизи с соответствующим агитатором, спаргера, состоящего из:at least one sparger for injection of reagents into the pulp, where each sparger is located close to the corresponding agitator, sparger, consisting of:
трубы, открытый конец которой выведен в реакционную камеру; иpipes, the open end of which is brought into the reaction chamber; and
устройства газового затвора, расположенного у открытого конца трубы для предотвращения обратного потока пульповых материалов в трубу в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу.a gas seal device located at the open end of the pipe to prevent the backflow of pulp materials into the pipe under conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe.
В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения имеет место автоклавный технологический процесс для извлечения ценных минералов из минерало-содержащих частиц, происходящий в реакционной камере, оснащенной группой агитаторов, для каждого из которых предусмотрен по крайней мере один спаргер. Такой спаргер состоит из трубы, открытый конец которой расположен внутри реакционной камеры и устройства газового затвора, установленного у открытого конца трубы, для предотвращения обратного потока пульповых материалов в трубу в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу. Технологический процесс делится на следующие этапы:In accordance with a further aspect of the present invention, there is an autoclave process for recovering valuable minerals from mineral-containing particles, taking place in a reaction chamber equipped with a group of agitators, each of which is provided with at least one sparger. Such a sparger consists of a pipe, the open end of which is located inside the reaction chamber and a gas seal device installed at the open end of the pipe, to prevent the backflow of slurry materials into the pipe under conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe. The technological process is divided into the following stages:
наполнение сосуда реактора пульпой минерало-содержащих частиц;filling the reactor vessel with a pulp of mineral-containing particles;
нагнетание давления в реакционной камере до достижения высокого давления;pressurizing the reaction chamber until a high pressure is reached;
перемешивание пульпы с помощью агитаторов;pulp mixing with agitators;
впрыск реактивных сред в реакционную камеру с помощью спаргеров; иinjection of reactive media into the reaction chamber using spargers; and
блокирование потока указанных пульповых материалов из реакционной камеры в трубу с помощью устройства газового затвора.blocking the flow of said pulp materials from the reaction chamber into the pipe by means of a gas seal device.
Обычно в случаях, где спаргер подвергается коррозии и эрозии, спаргер настоящего изобретения может иметь защитное покрытие по всех поверхности, контактирующей с технологической средой. Например, спаргер настоящего изобретения может иметь напыляемое керамо-металлическое покрытие или наружную оболочку может иметь плакировку материалом, отличающимся от материала самого спаргера, по всей поверхности спаргера, контактирующей с технологической средой. Эти средства служат в качестве защиты от коррозионного и/или эрозионного воздействия, которое в противном случае возникает вследствие контакта с автоклавными средами, имеющими коррозийный и/или эрозийный характер.Typically, in applications where the sparger is subject to corrosion and erosion, the sparger of the present invention may have a protective coating over all surfaces in contact with the process fluid. For example, a sparger of the present invention may have a cermet-sprayed coating or an outer sheath may be clad with a material different from that of the sparger itself over the entire surface of the sparger in contact with the process fluid. These agents serve as protection against corrosive and/or erosive attack which would otherwise result from contact with corrosive and/or erosive autoclave media.
Преимущественно выступ спаргера внутри автоклава имеет относительно большую длину по сравнению с его диаметром.Preferably, the protrusion of the sparger within the autoclave has a relatively large length compared to its diameter.
В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая длина" в применении к спаргерной трубе означает, что часть спаргера, находящаяся внутри автоклава, имеет длину, которая составляет более чем 300% наружного диаметра спаргерной трубы.In the context of the present invention, the phrase "relatively long" when applied to a sparger tube means that the part of the sparger inside the autoclave has a length that is greater than 300% of the outer diameter of the sparger tube.
Чаще всего спаргерная труба имеет относительно большую толщину стенки по сравнению с ее диаметром. Тем не менее, спаргерная труба может быть изготовлена из материала со сравнительно тонкой стенкой.Most often, the sparger tube has a relatively large wall thickness compared to its diameter. However, the sparger tube can be made from a relatively thin wall material.
В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая толщина" в применении к стенке спаргерной трубы означает, что толщина стенки выше примерно 10% радиального значения спаргерной трубы. Однако стенка спаргера может быть и относительно тонкой.In the context of the present invention, the phrase "relatively thick" when applied to the wall of the sparger tube means that the wall thickness is greater than about 10% of the radial value of the sparger tube. However, the sparger wall can also be relatively thin.
По всему тексту описания и если контекстом не предусмотрено иное значение, слово "состоит" и его производные, например "состоящий", следует понимать в том смысле, что указанные целые части или их группа включены в состав, но при этом не исключаются другие целые составляющие или их группы. А также, слово "преимущественно" или его синонимы, такие как "предпочтительно", "чаще всего", "обычно", следует понимать в том смысле, что указанные целые части или их группы желательны, но необязательно являются неотъемлемыми для функционирования изобретения.Throughout the description, and unless the context otherwise requires, the word "consists" and its derivatives, such as "comprising", should be understood in the sense that the indicated whole parts or a group thereof are included, but other whole constituents are not excluded. or their groups. And also, the word "predominantly" or its synonyms, such as "preferably", "most often", "usually", should be understood in the sense that these whole parts or groups thereof are desirable, but are not necessarily essential for the operation of the invention.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS
Ниже будут описываться иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:Below will be described exemplary embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг. с 1 по 6 показывают вид в поперечном разрезе на часть традиционного автоклава высокого давления, где представлены конфигурации известного уровня техники. Варианты осуществления этих объектов в конфигурации настоящего изобретения показаны на фиг. с 7 по 18 соответственно;Fig. 1 to 6 show a cross-sectional view of a portion of a conventional high pressure autoclave showing prior art configurations. Embodiments of these objects in the configuration of the present invention are shown in FIG. from 7 to 18 respectively;
Фиг. 1 и 2 представляют виды в поперечном разрезе на часть традиционного автоклава высокого давления со спаргером нижней подачи известного уровня техники, на фиг. 2 показан спаргер относительно агитатора в меньшем масштабе.Fig. 1 and 2 are cross-sectional views of a portion of a prior art conventional high pressure bottom feed sparger autoclave, FIG. 2 shows the sparger relative to the agitator on a smaller scale.
На фиг. 3 показан вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 1 и 2 известного уровня техники, представленный в еще меньшем масштабе;In FIG. 3 is a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 1 and 2 of the prior art, shown on an even smaller scale;
Фиг. 4 и 5 показывают виды в поперечном разрезе на автоклавные спаргеры верхней подачи в двух различных ориентациях. На фиг. 4 показан спаргер верхней подачи, где открытый/выпускной конец спаргерной трубы находится под агитатором в вертикальном положении снизу-вверх. На фиг. 5 показан спаргер верхней подачи, где открытый/выпускной конец спаргерной трубы находится над агитатором в горизонтальном положении.Fig. 4 and 5 show cross-sectional views of top feed autoclaved spargers in two different orientations. In FIG. 4 shows a top feed sparger where the open/outlet end of the sparger tube is below the agitator in a vertical bottom-to-top position. In FIG. 5 shows a top feed sparger where the open/outlet end of the sparger tube is above the agitator in a horizontal position.
Фиг. 6 представляет вид в поперечном разрезе на спаргер боковой подачи известного уровня техники, где горизонтальный открытый/выпускной конец спаргерной трубы находится под агитатором;Fig. 6 is a cross-sectional view of a prior art side feed sparger where the horizontal open/outlet end of the sparger tube is below the agitator;
Фиг. 7 и 8 показывают виды в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер нижней подачи представлен в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг. 8 показана в меньшем масштабе, представлен спаргер по отношению к агитатору, а также устройство газового затвора, установленное на спаргерную трубу;Fig. 7 and 8 show cross-sectional views of a portion of a high pressure autoclave, where the bottom feed sparger is provided in accordance with one embodiment of the present invention. Fig. 8 is shown on a smaller scale, showing the sparger in relation to the agitator, as well as the gas seal device mounted on the sparger tube;
Фиг. 9 представляет вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 7 и 8 в еще меньшем масштабе;Fig. 9 is a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 7 and 8 on an even smaller scale;
На фиг. 10 показан вид в поперечном разрезе на спаргер фиг. 7, представленный в отдельности;In FIG. 10 is a cross-sectional view of the sparger of FIG. 7 shown alone;
Фиг. 11 и 12 представляют виды в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер нижней подачи представлен в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 12 представлен вид в меньшем масштабе на спаргер по отношению к агитатору с устройством газового затвора, установленном на агитатор;Fig. 11 and 12 are cross-sectional views of a portion of a high pressure autoclave with a bottom feed sparger in accordance with another embodiment of the present invention. In FIG. 12 is a smaller scale view of the sparger in relation to the agitator with the gas seal device mounted on the agitator;
Фиг. 13 представляет вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 11 и 12 в еще меньшем масштабе;Fig. 13 is a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 11 and 12 on an even smaller scale;
Фиг. 14 представляет вид в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер верхней подачи представлен в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 14 is a cross-sectional view of a portion of a high pressure autoclave with a top feed sparger in accordance with yet another embodiment of the present invention.
Фиг. 15 показывает вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 14 в меньшем масштабе;Fig. 15 shows a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 14 on a smaller scale;
Фиг. 16 представляет вид в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер боковой подачи представлен в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 16 is a cross-sectional view of a portion of a high pressure autoclave showing a side feed sparger in accordance with yet another embodiment of the present invention.
Фиг. 17 показывает вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 16 в меньшем масштабе;Fig. 17 shows a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 16 on a smaller scale;
На фиг. 18 представлен вид в поперечном разрезе на одну ячейку автоклава высокого давления, где спаргер нижней подачи фигуры 7 показан относительно агитатора; иIn FIG. 18 is a single cell cross-sectional view of a high pressure autoclave showing the bottom feed sparger of Figure 7 in relation to the agitator; and
На фиг. 19 показан вид сверху в перспективе на автоклав высокого давления, разделенный на 6 ячеек, в каждой из которой предусмотрен один спаргер настоящего изобретения.In FIG. 19 is a top perspective view of a high pressure autoclave divided into 6 cells each containing one sparger of the present invention.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
На фиг. с 1 по 3 показан сосуд высокого давления в виде автоклава высокого давления 10 с традиционным спаргером 12 нижней подачи, установленным через фланец 14 автоклава известного уровня техники. Автоклав 10 также обычно имеет агитатор 16 для перемешивания пульпы, состоящей из минералоносной руды и реактивных сред (чаще всего сильной кислоты). Автоклав 10 обычно делится на от 4 до 8 ячеек (аналогичным образом, что и на 6 ячеек, как показано на фиг. 19), в каждой из которой имеется один спаргер 12 и один агитатор 16. Ограничением функциональности спаргера 12 является его подверженность засорению пульповым материалом в условиях, когда поток среды в автоклав 10 через спаргер 12 понижен или остановлен.In FIG. 1 to 3 show a pressure vessel in the form of a
На фиг. от 7 до 17 представлены спаргеры 20, 40, 60 и 80 в соответствии с несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения, каждое из которых имеет преимущество в том, что обратный поток пульповых материалов в спаргерную трубу предотвращается посредством устройства газового затвора. Далее предоставляется более подробное описание каждого варианта осуществления изобретения, при этом аналогичные детали имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 7 to 17
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
На фиг. с 7 по 9 показан спаргер нижней подачи 20, состоящий из спаргерной трубы 22, открытый конец 24 которой входит в автоклав высокого давления 26 через фланец 28. Спаргер 20 также имеет отверстия 29, расположенные на конце спаргерной трубы 22, над которыми находится навесной перевернутый колпачок 30. Перевернутый колпачок 30 расположен дном вверх, таким образом, минералоносные частицы, перемешиваемые в автоклаве 26, не осаждаются и не оседают в спаргерной трубе 22 под воздействием силы тяжести. Перевернутый колпачок 30 и открытый конец 24 спаргерной трубы 22 образуют кольцеобразный выпуск 32.In FIG. 7 to 9 show a
Спаргерная труба 22 может быть введена в автоклав 26 снизу, сбоку или сверху по отношению к агитатору 16 при условии, что среды, выходящие из спаргерной трубы 22, выпускаются вблизи одного из агитаторов 16 и распределяются с помощью агитаторов 16 с целью повышения скорости реакций технологического процесса или для желаемого изменения параметров процесса. Для обеспечения функции газового затвора необходимо, чтобы ориентация выпуска 32 была устроена так, чтобы минералоносные материалы и обломки упорной кирпичной футеровки не могли попасть или осесть в спаргерной трубе 22 под воздействием силы тяжести.The
Преимущественно площадь поперечного сечения отверстий 29 должна быть выше площади поперечного сечения внутри спаргерной трубы 22, так как это предотвращает повышение скорости потока сред в автоклав 26 через спаргер 20.Preferably, the cross-sectional area of the
Чаще всего автоклав 26 имеет форму цилиндра с куполообразными торцами. Чаще всего автоклав 26 расположен горизонтально, хотя может быть расположен и вертикально.Most often, the
Чаще всего автоклав 26 имеет упорную кирпичную футеровку или химически устойчивую плакировку из металлического сплава, которые защищают верхний металлический слой автоклава 26 от температур и коррозийных материалов, содержащихся в автоклаве 26 при его работе.Most commonly, the
В качестве дополнительного преимущества спаргер 20 также оснащен диффузионным кольцом или диффузионной пластиной 34, расположенным у трубы 22 и выпуском 32 для обеспечения того, что поток более плотных сред, таких как охлаждающая вода, выходящих из спаргера 20, имеет радиальное направление в стороны от трубы 22, а не осевое - вниз вдоль трубы 22. Диффузионное кольцо 34 таким образом не допускает локализованного охлаждения или высоких концентраций реагентов у днища автоклава 26, а также способствует дисперсии и содействует процессу протекания реакции.As an added benefit,
В качестве дополнительного преимущества спаргер 20 может иметь защитное покрытие, частично или полностью охватывающее наружную поверхность, контактирующую с технологической средой. Например, спаргер 20 может иметь керамо-металлическое покрытие, наносимое напылением, наружную оболочку или плакировку. Эти средства служат в качестве защиты от коррозионного и/или эрозионного воздействия, которое в противном случае возникает вследствие контакта с автоклавными средами.As an additional advantage, the
Преимущественно кольцевой выпуск 32 больше по площади поперечного сечения, чем отверстия 29, таким образом предотвращается повышение скорости потока сред в автоклав 26 через спаргер 20.Preferably, the
Открытый конец 24, отверстия 29, перевернутый колпачок 30 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора настоящего изобретения в данной конфигурации его осуществления с нижней подачей. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из выпуска 32 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 22 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 22 невозможен. Кроме того, невозможен поток частиц под силой тяжести, так как отверстия 29 находятся выше, чем кольцевой выпуск 32.
На фиг. 10 показано устройство газового затвора настоящего изобретения в более крупном масштабе. Устройство газового затвора образуется из открытого конца 24 спаргерной трубы 22, отверстий 29, перевернутого колпачка 30 и кольцевого выпуска 32, формирующегося между перевернутым колпачком 30 и диффузионным кольцом 34. Площадь поперечного сечения кольцевого выпуска 32 больше площади поперечного сечения отверстий 29, которая, в свою очередь, больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 22.In FIG. 10 shows the gas seal arrangement of the present invention on a larger scale. The gas seal device is formed from the
Перевернутый колпачок 30 удобно крепится к открытому концу 24 спаргерной трубы 22 с помощью резьбового соединения. Крайне важно, чтобы длина и шаг резьбового соединения были устроены так, чтобы не допускать потока сред по резьбе между перевернутым колпачком 30 и концом 24, поскольку такой поток позволит пульпе попасть в спаргер 20 и засорить его, что нарушит функциональность устройства газового затвора.The
На фиг. 9, 13, 15 и 17 обычный уровень пульпы, содержащейся в автоклаве 26, показан и обозначен числовым значением 36 и именуется уровнем пульпы 36.In FIG. 9, 13, 15 and 17, the typical level of pulp contained in
На фиг. с 11 по 13 показан спаргер нижней подачи 40, который аналогичен спаргеру нижней подачи 20, и одинаковые детали на фигурах имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 11 to 13 show the
Отличие спаргера 40 от спаргера 20 в том, что спаргер 40 имеет навесной перевернутый колпачок 42, который монтируется на агитатор 16 и расположен у открытого конца 44 спаргерной трубы 22 для образования выпуска 32. В этом варианте перевернутый колпачок 42 вращается вместе с агитатором 16 и никак не крепится к спаргерной трубе 22. Кроме того, открытый конец 44 спаргерной трубы 22 имеет только одно отверстие 46, но может быть предусмотрено и несколько отверстий подобно отверстиям 29.The difference between the
Открытый конец 44, отверстие 46, перевернутый колпачок 42 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора настоящего изобретения. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из выпуска 32 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 22 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 22 невозможен. Кроме того, невозможен поток частиц под силой тяжести, так как отверстие 46 находится выше, чем кольцевой выпуск 32.
На фиг. 14 и 15 показан спаргер верхней подачи 60, который аналогичен спаргеру 20, и одинаковые детали на фигурах имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 14 and 15 show the
Отличие спаргера 60 от спаргера 20 в том, что спаргер 60 не имеет перевернутого колпачка. Спаргерная труба 62 спаргера 60 вводится в автоклав 26 сверху или сбоку от агитатора 16 и заканчивается концевой пластиной 64, расположенной горизонтально. Спаргерная труба 62 отличается от спаргерной трубы 22 тем, что имеет отвод 65 у своего открытого конца. Спаргерная труба 62 имеет отверстия 66, имеющие выигрышную форму удлиненного овала, расположенные над концевой пластиной 64. Площадь поперечного сечения отверстий 66 предпочтительно больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 62, что предотвращает повышение скорости потока сред, подаваемых через спаргерную трубу 62, в автоклав 26. Концевая пластина 64 - это эквивалент диффузионного кольца 34.The difference between
Также спаргер 60 отличается от спаргера 20 тем, что не имеет кольцевого выпуска. В данном варианте осуществления отверстия 66 формируют выпуск для потока спаргерных сред. Кроме того, отверстия 66 расположены так, что минералоносные материалы и осколки упорной кирпичной футеровки не могут попасть в спаргерную трубу 62 под действием силы тяжести.Also,
Спаргерная труба 62 может вводиться в автоклав 26 сбоку или сверху от агитатора 16 при условии, что среды, выходящие из спаргерной трубы 62, выпускаются вблизи одного из агитаторов 16 и распределяются с помощью агитаторов 16 с целью повышения скорости реакций технологического процесса или для желаемого изменения параметров процесса. Также необходимым условием является направление выпуска 32 вниз, так, чтобы минералоносные материалы и осколки упорной кирпичной футеровки не могли попасть в спаргерную трубу 22 под воздействием силы тяжести.The
Концевая пластина 64, отвод 65 и отверстия 66 в совокупности создают устройство газового затвора настоящего изобретения. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из отверстий 66 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 62 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 62 невозможен. Также невозможен поток частиц под воздействием силы тяжести, поскольку отверстия 66 находятся ниже уровня отвода 65 и остальной части спаргерной трубы 62.The
На фиг. 16 и 17 показан спаргер боковой подачи 80, который аналогичен спаргеру 20, и одинаковые детали на фигурах имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 16 and 17 show the
Отличие спаргера 80 от спаргера 20 в том, что его спаргерная труба 82 расположена в автоклаве 26 горизонтально. Спаргерная труба 82 оканчивается глухим концом 84. Также спаргерная труба 82 имеет проем 86 в нижнем участке для выпуска спаргерных сред. Проем 86 расположен таким образом, чтобы не допустить попадание минералоносных частиц и осколков упорной кирпичной футеровки в спаргерную трубу 82 под воздействием силы тяжести.The difference between the
Глухой конец 84 и проем 86 в совокупности создают устройство газового затвора настоящего изобретения. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из проема 86 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 82 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 82 невозможен. Также невозможен поток частиц под воздействием силы тяжести, поскольку проем 86 раскрывается вниз и расположен ниже уровня остальной части спаргерной трубы 82.
Когда это целесообразно, спаргеры 40, 60 и 80 могут иметь защитное покрытие по всей наружной поверхности, контактирующей с технологической средой, по аналогии со спаргером 20. Например, спаргеры 40, 60 и 20 могут иметь керамо-металлическое покрытие, наносимое напылением, наружную оболочку или плакировку. Эти средства служат в качестве защиты от коррозионного и/или эрозионного воздействия, которое в противном случае возникает вследствие контакта с автоклавными средами.When appropriate,
Спаргеры 40 и 60 могут быть оснащены диффузионным кольцом или диффузионной пластиной, аналогично диффузионному кольцу 34 спаргера 20.Spargers 40 and 60 can be equipped with a diffusion ring or diffusion plate, similar to the
Преимущественно выступ спаргерной трубы 22 внутри автоклава 26 имеет относительно большую длину по сравнению с его диаметром.Preferably, the protrusion of the
В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая длина" в применении к спаргерной трубе 22 означает, что часть спаргерной трубы 22, находящаяся внутри автоклава 26, имеет длину, которая составляет более чем 300% наружного диаметра спаргерной трубы 22.In the context of the present invention, the phrase "relatively long" when applied to the
Чаще всего спаргерная труба 22 имеет относительно большую толщину стенки по сравнению с ее диаметром. Тем не менее, спаргерная труба 22 может быть изготовлена из материала со сравнительно тонкой стенкой.Most often, the
В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая толщина" в применении к стенке трубы означает, что толщина стенки выше примерно 10% значения радиуса трубы.In the context of the present invention, the phrase "relatively thick" when applied to a pipe wall means that the wall thickness is greater than about 10% of the value of the pipe radius.
Преимущественно спаргерную трубу 22 изготавливают из нержавеющих стальных металлов, химически устойчивых сплавов (таких как тантал) или подобных материалов.Advantageously, the
На фигуре 19 показан автоклав 26, оснащенный шестью спаргерами 20 настоящего изобретения. На фиг. 18 представлена одна ячейка автоклава 26. Автоклав 26 может иметь традиционный дизайн и исполнение с точки зрения устройства спаргеров 20, 40, 60, 80. Обычно на каждую ячейку приходится один спаргер 20, 40, 60 или 80, но может быть два или несколько спаргеров 20, 40, 60 или 80 в одной ячейке. Однако агитатор 16 в одной ячейке обычно только один.Figure 19 shows an
С точки зрения устройства газового затвора предпочитается, чтобы площадь поперечного сечения увеличивалась от площади спаргерной трубы 22, 62 и 82 до площади выпуска 32, отверстий 66 и проема 86 соответственно, чтобы понизить скорость потока спаргерных сред, поступающих в автоклав 26 и сократить риск возгорания спаргерной трубы 22, 62 и 82. Повышение площади поперечного сечения действует как мера обеспечения того, что скорость потока спаргерных сред поддерживается на уровне ниже критической ударной скорости потока, которая составляет приблизительно 20 м/с. При превышении этой критической скорости потока и с участием других содействующих факторов кислород или другие воспламеняющиеся среды, подаваемые в автоклав 26, могут привести к возгоранию металла (например, титана, нержавеющей стали и некоторых сплавов) спаргерных труб 22, 62 и 82 и устройства газового затвора.From a sealing point of view, it is preferred that the cross-sectional area increase from the area of the
Другими словами, предпочитается, чтобы площадь поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82 и устройства газового затвора увеличивалась по направлению потока реагентов с целью предотвращения высоких расходов, которые могут привести к резкому износу металлических составляющих трубы и даже к возгоранию, а в худших случаях - к потере целостности конструкции и резкой неконтролируемой потере давления в автоклаве 26. Для того, чтобы обеспечивать максимальные расходы среды в автоклавах высокого давления, не превышающие 20 м/с, используется очень тщательное проектирование, которое существенно снижает риск возгорания металлических материалов спаргерной трубы в условиях высокой концентрации кислорода и типичного давления. Однако критическая скорость потока реагентов в условиях высокой концентрации кислорода зависима от давления. Например, при давлении 5,6 МПа (56 бар) критическая ударная скорость потока кислорода высокой чистоты составляет всего 8 м/с.In other words, it is preferable that the cross-sectional area of the
Предпочтительно общее увеличение площади поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82 и устройства газового затвора по направлению потока реагентов, впрыскиваемых в автоклав 26.Preferably, the overall increase in the cross-sectional area of the
Предпочитается, чтобы площадь поперечного сечения устройства газового затвора была по крайней мере на 100% больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82.It is preferred that the cross-sectional area of the gas seal device be at least 100% larger than the cross-sectional area of the
В самом оптимальном исполнении площадь поперечного сечения устройства газового затвора по крайней мере на 200% больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82.In the most optimal design, the cross-sectional area of the gas seal device is at least 200% larger than the cross-sectional area of the
Важно исключить любые траектории потока в спаргерную трубу 22, 62 и 82, как и в участок перед устройством газового затвора. Это обусловлено тем, что любые соединения, формирующие часть спаргера 20, 40, 60, 80 или устройства газового затвора, создают потенциальные траектории потока сред высокого давления, ведущие из автоклава 26 во внутреннюю часть спаргерной трубы 22, 62 и 82. Соответственно не допускаются болтовые соединения через спаргерную трубу 22, 62 и 82. Любые соединения, которые образуют часть спаргера или устройства газового затвора должны полностью исключать пропускание потока сред через стенку спаргерной трубы 22, 62 и 82 непосредственно в автоклав 26 или из него.It is important to exclude any flow paths into the
ПРИМЕНЕНИЕAPPLICATION
В практическом применении спаргер 20, 40, 60 или 80 устанавливают в автоклав 26 с помощью фланца 28. Фланец 28 обеспечивает герметичность со спаргерной трубой 22, 62 и 82 и предотвращает возможность выхода сред высокого давления из автоклава 26.In practical applications, the
Спаргеры 20 и 60 устанавливают во фланец 28 изнутри автоклава 26. В то время как спаргеры 40 и 80 могут быть введены в автоклав 26 через фланец 28 снаружи автоклава.The
При нормальной работе спаргера нижней подачи 20 поток спаргерных сред направляется вверх через спагерную трубу 22, через открытый конец 24 спаргерной трубы 22, через отверстия 29 и выходит из перевернутого колпачка 30 через выпуск 32 в автоклав 26 у диффузионного кольца 34. Диффузионное кольцо 34 служит для направления более плотных спаргерных сред, таких как вода, в противоположные стороны от спаргерной трубы 22. Затем агитатор 16 перемешивает спаргерные среды с пульпой 36 для ускорения протекания реакции или контроля технологических процессов производства.During normal operation of the
При использовании спаргера нижней подачи 40 поток спаргерных сред направляется вверх через спагерную трубу 22, через открытый конец 44 в перевернутый колпачок 42 и выходит через выпуск 32 в автоклав 26 по мере вращения перевернутого колпачка 42 вместе с агитатором 16. Затем агитатор 16 перемешивает спаргерные среды с пульпой.When using the
При использовании спаргера верхней подачи 60 поток спаргерных сред направляется вниз через спагерную трубу 62, ударяется о концевую пластину 64 и вытекает через отверстия 66 в автоклав 26 рядом с агитатором 16, который затем перемешивает спаргерные среды с пульпой 36.When using the
При использовании спаргера боковой подачи 80 поток спаргерных сред проходит через спаргерную трубу 82 и выходит через проем 86 в автоклав 26.When using the
Спаргерные среды могут представлять собой разбавленную кислоту или разбавленную щелочь, воду, пар или газ, такой как, к примеру, кислород. Не допускается, чтобы спаргерные среды имели возможность загореться или привести к возгоранию любого материала внутри автоклава 26 - иначе автоклав 26 может взорваться.The sparger media can be dilute acid or dilute alkali, water, steam, or a gas such as, for example, oxygen. The sparger media must not be allowed to ignite or ignite any material within the
В каждом варианте осуществления настоящего изобретения в условиях нулевого или низкого потока спаргерной среды давление внутри спаргерных труб 22, 62 и 82 одинаково с давлением внутри автоклава 26. Таким образом достигается газовый затвор, который предотвращает обратный поток среды из автоклава 26 в спаргерные трубы 22, 62 и 82.In each embodiment of the present invention, under conditions of zero or low flow of the sparger medium, the pressure inside the
А также, благодаря положению и ориентации выпуска 32, отверстий 66 и проема 86 твердые частицы внутри автоклава не могут под воздействием силы тяжести попасть в спаргерные трубы 22, 62 и 82. Таким образом существенно предотвращается засорение спаргерных труб 22, 62 и 82.Also, due to the position and orientation of the
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Спаргер 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения подходит для применения с целью повышения скорости реакционных процессов в сосуде высокого давления, таком как автоклав, для извлечения ценных минералов из руды без использования пирометаллургических методов и процессов.The
Спаргер 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения принадлежит и используется в области автоклавной переработки минералов под высоким давлением и при повышенной температуре с целью извлечения ценных минералов из руды.The
Следствием применения спаргера 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения является возможность подачи реагентов в автоклав без риска засорения спаргерной трубы 22, 62 и 82 пульповым или шламовым материалом даже в условиях низкого потока или отсутствия потока. В результате предотвращается производственный простой, который в противном случае возникает из-за необходимости очистки применяемых в автоклавах спаргерных труб известного уровня техники.A consequence of the use of the
Кроме того, спаргер 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения разработан для замедления потока реактивных сред в автоклав 26 с целью сокращения риска возгорания или износа металлических материалов, применяемых в изготовлении спаргера 20, 40, 60, 80.In addition, the
ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИREFERENCE POSITIONS
В описании используются следующие ссылочные позиции:The following reference numerals are used in the description:
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
10 автоклав высокого давления10 high pressure autoclave
12 спаргер12 sparger
14 фланец14 flange
16 агитатор16 agitator
НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕPRESENT INVENTION
20 спаргер нижней подачи20 bottom feed sparger
22 спаргерная труба22 sparger pipe
24 открытый конец - спаргерная труба24 open end - sparger pipe
26 автоклав26 autoclave
28 фланец28 flange
29 отверстия29 holes
30 перевернутый колпачок30 inverted cap
32 кольцевой выпуск32 ring release
34 диффузионное кольцо34 diffusion ring
36 уровень пульпы36 pulp level
40 спаргер нижней подачи40 bottom feed sparger
42 перевернутый колпачок42 inverted cap
44 открытый конец - спаргерная труба44 open end - sparger pipe
46 отверстие46 hole
60 спаргер верхней подачи60 top feed sparger
62 спаргерная труба62 sparger pipe
64 концевая пластина64 end plate
65 отвод65 branch
66 отверстия66 holes
80 спаргер боковой подачи80 side feed sparger
82 спаргерная труба82 sparger pipe
84 глухой конец84 blind end
86 проем86 opening
УСТРОЙСТВО ГАЗОВОГО ЗАТВОРАGAS SHUTTER DEVICE
Открытый конец 24, отверстия 29, перевернутый колпачок 30 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора в варианте осуществления настоящего изобретения со спаргером нижней подачи 20, где перевернутый колпачок 30 установлен на спаргерную трубу 22.The
Открытый конец 44, отверстие 46, перевернутый колпачок 42 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора в варианте осуществления настоящего изобретения со спаргером нижней подачи, где перевернутый колпачок 42 установлен на агитатор 16.
Концевая пластина 64, отвод 65 и отверстия 66 в совокупности образуют устройство газового затвора в варианте осуществления настоящего изобретения со спаргером верхней подачи 60, где спаргерная труба 62 вводится через верхнюю область автоклава 26 над агитатором 16.The
Глухой конец 84 и проем 86 в совокупности создают устройство газового затвора настоящего изобретения в осуществлении со спаргерной трубой 82 боковой подачи.
ПРЕИМУЩЕСТВАBENEFITS
Спаргеры 20, 40, 60 и 80 настоящего изобретения обладают преимуществом того, что включают в себя устройство газового затвора, которое препятствует потоку твердых частиц и шламового материала обратно в спаргер в ситуациях низкого потока или его отсутствия, которые часто имеют место в эксплуатации автоклава 26 высокого давления.The
Спаргеры 40 и 80 обладают дополнительным преимуществом того, что предоставляют возможность их демонтажа и техобслуживания без необходимости входа персонала в автоклав 26.Spargers 40 and 80 have the additional advantage of being able to be dismantled and serviced without the need for personnel to enter the
Спаргеры 20, 40, 60, 80 имеют дополнительное преимущество в том, что площадь поперечного сечения проходов сред через них увеличивается по направлению потока реагентов, таким образом поддерживая скорость потока реагентов на уровне ниже критической ударной скорости потока, при превышении которой возникает вероятность возгорания материалов трубы 22, 62 и 82 и устройства газового затвора в присутствии кислорода высокой чистоты или вероятность повышенного износа этих материалов.The
Покрытие спаргеров 20, 40, 60 и 80 предоставляет дальнейшее преимущество в сокращении степени износа их наружной поверхности, контактирующей с технологической средой, и увеличении временных интервалов между техобслуживанием спаргеров 20, 40, 60 и 80.The coating of
Спаргеры 20, 40, 60, 80 имеют дальнейшее преимущество в том, что исключают траектории потоков сред через стенку спаргерной трубы 22 или стенки газового затвора.The
Диффузионное кольцо 34 и пластина 64 имеют преимущество того, что направляют среды, выпускаемые спаргером, в противоположные стороны от спаргерной трубы и от днища автоклава 26 и продлевают срок службы спаргеров 20 и 40 и автоклава 26. Кольцо 34 и 64 обычно предоставляет преимущество в случаях использования более плотных сред, таких как жидкости. Кольцо 34 и 64 не настолько полезно в случаях использования только сред, имеющих очень низкую плотность, таких как газ или пар. Это обусловлено тем, что сила всплывания сред с очень низкой плотностью преобладает над относительно низкой движущей силой, которой обладает выпускаемая среда.
МОДИФИКАЦИИ И ВАРИАЦИИMODIFICATIONS AND VARIATIONS
Для лиц, компетентных в соответствующих областях техники, будет очевидно, что к вышеуказанным вариантам осуществления изобретения могут быть применены разнообразные способы модификации и усовершенствования, дополняющие уже описанные способы без отступления от основной идеи настоящего изобретения. Например, могут использоваться другие формы защитного покрытия. Кроме этого, могут использоваться другие конфигурации спаргера, в которых сохраняется устройство газового затвора. В дополнение, в то время как выпуск 34 спаргера обычно описывается как кольцевой, он может иметь и другие формы, такие как, к примеру, форма удлиненного овала, как показано на отверстиях 66.For persons competent in the relevant fields of technology, it will be obvious that various methods of modification and improvement can be applied to the above embodiments of the invention, supplementing the methods already described without departing from the main idea of the present invention. For example, other forms of protective coating may be used. In addition, other sparger configurations may be used that retain the gas seal arrangement. In addition, while the
Claims (35)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU2017900687 | 2017-02-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771973C1 true RU2771973C1 (en) | 2022-05-16 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU37073A1 (en) * | 1933-05-05 | 1934-06-30 | Г.В. Лабутин | Mixer |
SU145220A1 (en) * | 1960-04-04 | 1961-11-30 | В.П. Черных | Autoclave |
US8328168B1 (en) * | 2010-05-17 | 2012-12-11 | AK Industries | Submerged aerator |
CN104338494A (en) * | 2013-08-03 | 2015-02-11 | 中石化洛阳工程有限公司 | Gas distributor for slurry bed reactor |
WO2016135073A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH | Stirring device |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU37073A1 (en) * | 1933-05-05 | 1934-06-30 | Г.В. Лабутин | Mixer |
SU145220A1 (en) * | 1960-04-04 | 1961-11-30 | В.П. Черных | Autoclave |
US8328168B1 (en) * | 2010-05-17 | 2012-12-11 | AK Industries | Submerged aerator |
CN104338494A (en) * | 2013-08-03 | 2015-02-11 | 中石化洛阳工程有限公司 | Gas distributor for slurry bed reactor |
WO2016135073A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH | Stirring device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230311084A1 (en) | Sparge for a high-pressure vessel | |
US6495110B1 (en) | Supercritical reaction apparatus and method | |
KR101294349B1 (en) | Reactor and method for anoxia treatment of a substance in a fluid reaction medium | |
MX2007003690A (en) | Multi fluid injection mixer. | |
KR20030053065A (en) | Multiple bed downflow reactor | |
AU756041B2 (en) | Processes and apparatus for reacting gaseous reactants containing solid particles | |
CN103508589A (en) | Reactor for supercritical water oxidation or gasification treatment of high-salt organic waste water | |
EP2194111B1 (en) | Synthesis reaction system | |
RU2771973C1 (en) | Sparger for high-pressure vessel | |
EP1060787B1 (en) | Process and appatus to perform a three-phase chemical reaction under pressure | |
US4305732A (en) | Gasification apparatus with pressure relieving means | |
JP4966976B2 (en) | Loop reactor with blockage resistant gas distribution | |
CA1219385A (en) | Submerged oxygen inlet nozzle for injection of oxygen into wet oxidation reactor | |
US20210214256A1 (en) | Process and apparatus for wet oxidation of wastes | |
CN109851131B (en) | Supercritical water oxidation device and organic wastewater treatment method | |
CA3138841A1 (en) | Inherently safe oxygen/hydrocarbon gas mixer | |
CN1039005A (en) | The medium temperature hydrolyzation device | |
JP2019034281A (en) | Reaction vessel | |
US20210053854A1 (en) | Process for treating a sulfide-containing waste lye | |
CN107930571B (en) | Supercritical oxidation reactor | |
FI124739B (en) | Autoclave, procedure for emptying an autoclave and use of a connecting line | |
SU1088779A1 (en) | Reactor for synthesis of carbamide | |
WO2020113264A1 (en) | Method and apparatus for mineral processing | |
WO1993023502A1 (en) | Device in a reactor for gasifying spent liquor | |
CN216630731U (en) | Reactor and supercritical water oxidation treatment system |