способ нагрева пульпы

Формула изобретения

Способ нагрева бокситовой пульпы, включающий ее контакт с паром в автоклаве с трубчатым теплообменником с трубчатыми коллекторами, отличающийся тем, что нагрев проводят при пропускании пульпы через трубы теплообменника с приданием ей циркуляционного движения в нижней его части в трубчатых коллекторах с подачей пара в межтрубную часть корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тепло- и массообмену и может быть использовано в глиноземном производстве для автоклавного выщелачивания боксита.

Известен способ нагрева бокситовой пульпы в автоклаве при контакте ее с паром. Пульпу непрерывно пропускают через автоклав, в который снизу подается пар. При смешении последний отдает тепло пульпе и конденсируется.

Недостатком способа является то, что конденсация пара приводит к снижению концентрации пульпы по щелочи, приводящему к снижению химвыхода гидроксида алюминия в жидкую фазу.

Известен также способ нагрева бокситовой пульпы в автоклаве с теплообменником. При этом пульпа, как и в первом случае, подается в автоклав, а пар в теплообменик, выполненный в виде змеевика. Теплообмен осуществляется через стенку змеевика, пар конденсируется, но не смешивается с пульпой, а отводится наружу.

Для интенсификации теплообмена осуществляется механическое перемешивание пульпы при помощи мешалки.

Недостатком способа является его сложность из-за наличия механического перемешивающего устройства в аппарате, осуществляющем данный способ, что ведет к технологическим и эксплуатационным трудностям. К тому же скорость обтекания труб пульпой весьма незначительна, что дает невысокий коэффициент теплопередачи, в пределах 400 500 ккал/м²ч^oС. Все это снижает эффективность нагрева пульпы.

Целью изобретения является повышение эффективности способа.

Указанная цель достигается тем, что пульпу пропускают через вертикально стоящие греющие трубы теплообменника автоклава, а пар подают в межтрубную часть корпуса. При этом в нижней части теплообменника, в трубчатых коллекторах пульпе придают циркуляционное движение.

Высокая скорость пульпы в трубах (т. к. общая площадь их поперечного сечения значительно меньше поперечного сечения значительно меньше поперечного сечения корпуса автоклава), а также еще более высокая скорость пульпы в коллекторах дают возможность получить высокий коэффициент теплопередачи (не менее 1000 ккал/м²ч^oС) при высоком химвыходе. К тому же устраняется возможность осадкообразования твердой фазы в коллекторах теплообменника. Отпадает надобность и в перемешивающем устройстве.

Hа фиг. 1 дан разрез общего вида автоклава, при помощи которого может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг. 2 разрез в сечении А А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез в сечении Б Б на фиг. 1; на фиг. 4 развернутое положение элементов теплообменника; на фиг. 5 стыковка нисходящего пучка теплообменных труб с коллектором.

Способ осуществляется при помощи автоклава, состоящего из корпуса 1, в котором установлены теплообменник, состоящий в свою очередь из элементов, содержащих трубные решетки 2, с завальцованными в них трубами 3, переточные трубы 4 в верхней части и коллекторы 5 в нижней, патрубки 6, 7 для подвода и отвода пульпы, а также патрубки 8, 9 для подвода пара и отвода конденсата.

Способ осуществляется следующим образом. Пульпа через патрубок 6 поступает в трубы 3 одного из элементов теплообменника и опускается вниз в коллектор 5 (на фиг. 2 этот пучок труб 3 показан крестиком). При этом концы труб 3 нисходящего пучка устанавливаются (привариваются) в коллектор 5 с некоторым изгибом (см. фиг. 5) в одном направлении, например против часовой стрелки. В результате этого, а также того, что все коллекторы 5 выполнены замкнутыми, в них происходит циркуляционное движение пульпы с отбором части ее (столько же, сколько и входит) по трубам 3 восходящего пучка (на фиг. 2 указаны точками) в следующий элемент теплообменника. Затем по переточной трубе 4 пульпа поступает в трубы 3 нисходящего пучка другого элемента и т. д. Таким образом, пульпа движется последовательно из элемента в элемент (три из них указаны в развернутом виде на фиг. 4). При этом через стенки труб 3 происходит нагрев пульпы паром, поступающим в корпус 1 через патрубок 8.

Скорость движения пульпы в трубах 3 может быть равной 1,0 1,2 м/с при расходе пульпы 90 100 м³/ч и количестве труб 3 в одном пучке, равном 12 штук, при диаметре 57 мм. Скорость же пульпы в коллекторах 5 может быть равной 2,0 2,5 м/с при диаметре коллекторов 5, равном 159 мм.

Такие скорости позволяют повысить химвыход или скорость выщелачивания, что определено исследованиями (см. патент Франции N 1546418). Высокая скорость пульпы в коллекторах 5 позволяет также избежать зашламления их твердой фазой пульпы ("песками"), особенно при остановках автоклава, что часто происходит при установке в нижней части не коллекторов, а переточных труб, как это сделано в верхней части теплообменника данного автоклава.