способ получения гранулированного хлорида кальция

Формула изобретения

Способ получения гранулированного хлорида кальция, включающий приготовление концентрированного раствора, термообработку распыленного концентрированного раствора в псевдоожиженном слое топочными газами путем их подачи из топки под газораспределительную решетку печи псевдоожиженного слоя, отличающийся тем, что одновременно с подачей топочных газов охлаждают газораспределительную решетку печи путем подачи воздуха в кессонированную полость газораспределительной решетки до разности температур топочных газов и поверхности решетки, соприкасающейся с псевдоожиженным слоем, равных 100-500°С, при разнице температуры этой поверхности с псевдоожиженным слоем 100-150°С, затем нагретый воздух из газораспределительной решетки направляют в топку на приготовление топочных газов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности хлорной металлургии, и может быть использовано при переработке растворов хлорида кальция, образующихся на газоочистных сооружениях при обезвреживании хлора и хлороводорода известковым молоком, на гранулированный хлорид кальция.

Известен способ получения хлорида кальция (Авт. св. СССР 1561991, опубл. БИ 17, 1990), включающий приготовление раствора хлорида кальция концентрацией 32-34%, подачу концентрированного раствора в аппарат распылительной сушки, нагрев раствора до 200°С путем обработки его топочными газами, сушка с последующим охлаждением высушенного продукта.

Недостатком данного способа получения хлорида кальция является то, что готовый продукт по данному способу получают в виде очень мелких гранул порошкообразного типа, что приводит к быстрой слеживаемости и окомкованию продукта, но не позволяет применять его в промышленности.

Известен способ получения гранулированного хлорида кальция (патент RU 2060810, опубл. БИ 15, 1997), заключающийся в подаче в нижнюю часть шахты-сушилки в поток теплоносителя с температурой 500-700°С фонтанирующей кипящей струи раствора хлористого кальция.

Недостатком данного способа является то, что получаемые гранулы хлорида кальция содержат до 10% влаги, что не позволяет получить продукт с прочными гранулами заданного размера.

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является известный (RU №2200710, БИПМ №8 20.03.2003) способ получения гранулированного хлорида кальция в псевдоожиженном слое, включающий концентрирование раствора до концентрации 38-45%, приготовление топочных газов в отдельной топке и подачу их под газораспределительную решетку со скоростью 2-3 мс, термообработку концентрированного раствора в псевдоожиженном слое при температуре 150-200°С с получением гранул, охлаждение полученных гранул.

Способ обеспечивает получение кондиционного гранулированного продукта.

Недостатком известного способа является относительно низкая интенсивность процесса. Это связано с тем, что интенсификацию процесса можно осуществить за счет увеличения скорости топочных газов и повышения их температуры. Однако существенное увеличение скоростей топочных газов выше 2,5-3,0 м/с связано со значительным пылеуносом, а увеличение температуры под газораспределительной решеткой приводит к нарушению стабильности технологического режима из-за увеличения комкования и оплавления недообезвоженных соединений хлорида кальция на поверхности газораспределительной решетки, а также нарушению целостности газораспределительной решетки.

Задача изобретения направлена на устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении интенсификации способа и тем самым в повышении производительности процесса получения гранулированного хлорида кальция.

Данный технический результат достигается тем, что предложен способ получения гранулированного хлорида кальция, включающий приготовление концентрированного раствора, термообработку распыленного концентрированного раствора в псевдоожиженном слое топочными газами путем их подачи из топки под газораспределительную решетку печи псевдоожиженного слоя, новым является то, что одновременно с подачей топочных газов охлаждают газораспределительную решетку печи путем подачи воздуха в кессонированную полость газораспределительной решетки до разности температур топочных газов и поверхности решетки, соприкасающейся с псевдоожиженным слоем, равных 100-500°С, при разнице температуры этой поверхности и псевдоожиженным слоем 100-150°С, затем нагретый воздух из газораспределительной решетки направляют в топку на приготовление топочных газов.

Выбор пределов изменения параметров и режимных показателей способа обусловлен следующим.

При разности температур топочных газов и поверхности решетки, соприкасающейся с псевдоожиженным слоем, менее 100°С происходит подплавление на решетке раствора хлорида кальция и низших кристаллогидратов хлорида кальция, что приводит к снижению производительности процесса, снижению его интенсивности, в крайнем случае - к аварийной ситуации.

При разности температур топочных газов и поверхности решетки, соприкасающейся с псевдоожиженным слоем, более 500°С, капли распыляемого раствора попадают на поверхность решетки, что также приводит к подплавлению материала на решетке и ее забиванию, повышению гидравлического сопротивления решетки и, как следствие, аварийным остановкам, снижению производительности (интенсивности) процесса.

При разности температуры поверхности газораспределительной решетки и температуры материала в слое менее 100°С тепломассообмен ухудшается за счет снижения движущей силы по температурам поверхности решетки и слоем материала, что снижает интенсивность процесса.

При разнице температуры поверхности газораспределительной решетки и температуры материала в слое более 150°С происходит подплавление материала на поверхности решетки.

Использование нагретого в кессонированной газораспределительной решетке воздуха в топке при приготовлении топочных газов снижает расход топлива на обезвоживание раствора хлорида кальция.

Получение гранулированного хлорида кальция при заявляемых условиях позволяет производить товарный продукт - твердый гранулированный хлорид кальция, соответствующий ГОСТу 450-77.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения гранулированного хлорида кальция.

Следовательно заявленное изобретение соответствует условию “новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающими с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразования для достижения технического результата. Следовательно заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

Примеры осуществления способа.

Пример 1 (по способу прототипу)

Раствор хлорида кальция (30-32 мас.% СаСl₂), образующийся на газоочистных сооружениях при обезвреживании хлора и хлороводорода известковым молоком, перед подачей в псевдоожиженный слой концентрируют. Концентрирование проводят путем улавливания раствором пылевидных фракций, уносимых из псевдоожиженного слоя. При этом получают раствор хлорида кальция, содержащий 38-45 мас.% CaCl₂ , который со скоростью 7,5 т/ч подают в распыленном состоянии на термообработку в псевдоожиженный слой (площадь поверхности слоя - 8 м²). Под газораспределительную решетку подают топочные газы, полученные в отдельной топке. Температура топочных газов под газораспределительной решеткой - 500°С. Увеличение температуры топочных газов под решеткой приводит к подплавлению соединений хлорида кальция на решетке. Температуру в слое поддерживают на уровне 150-200°С, скорость топочных газов 2,0-2,5 м/с. При этом на выходе из псевдоожиженного слоя получают 3,42 т/ч гранулированного продукта, соответствующего ГОСТу 450-77 (хлористый кальций кальцинированный, сорт высший).

Пример 2.

То же, что в примере 1, но раствор подают со скоростью 8,7 т/ч, при этом проводят при одновременной подаче топочных газов охлаждение кессонированной газораспределительной решетки воздухом. Воздух на охлаждение решетки подают через отдельный входной патрубок в полость кессонированной газораспределительной решетки, через выходной патрубок, соединенный с топкой, подогретый воздух отводят. Расход воздуха на охлаждение составляет до 30% от общего расхода воздуха, подаваемого на получение топочных газов. Температура топочных газов под газораспределительной решеткой - 600°С. Охлаждение газораспределительной решетки воздухом проводят до разности температур топочных газов и поверхности решетки, соприкасающийся с псевдоожиженным слоем, в пределах 100-500°С при разнице температуры этой поверхности с псевдоожиженным слоем 100-150°С, а нагретый воздух из газораспределительной решетки через дополнительный выходной патрубок поступает на приготовление топочных газов в топку. При этом нагретый воздух подают в качестве первичного дутья на сжигание природного газа или вторичного дутья на разбавление продуктов горения. На выходе из псевдоожиженного слоя получают 4,0 т/ч гранулированного продукта, соответствующего ГОСТу 450-77 (хлористый кальций кальцинированный, сорт высший), т.е. производительность способа, характеризующая его интенсивность, увеличилась на 15%.