аппарат для карбонизации алюминатных растворов

Формула изобретения

1. Аппарат для карбонизации алюминатных растворов, включающий корпус, перемешивающее устройство с центральным валом и приводом, патрубки для подвода и отвода перерабатываемого раствора и газа, содержащего углекислоту, газораспределительное устройство, состоящее из отдельных сегментов, каждое из которых со своей решеткой, газодиспергирующее устройство, выполненное в виде двух жестко соединенных между собой частей, одна из которых размещена над поверхностью газораспределительных решеток, а вторая между сегментами газораспределителя и осью аппарата, отличающийся тем, что в нижней части аппарата размещено перемешивающее устройство, состоящее из горизонтальной траверсы, к которой с помощью гибких тяг крепятся “волокуши”, а между траверсой и “волокушами” установлена лопастная мешалка, каждая лопасть которой состоит из двух жестко закрепленных между собой частей, наклоненных к плоскости днища в разные стороны.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что части лопастной мешалки разделены между собой вертикальной пластиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию гидрометаллургических производств и, в частности, к производству глинозема методом разложения алюминатных растворов путем обработки их газами, содержащими углекислоту. Оно может быть также использовано в других областях промышленности в процессах, связанных с осуществлением газожидкостных реакций.

Известен аппарат для карбонизации алюминатных растворов, состоящий из цилиндрического корпуса с плоскими крышкой и днищем, механического перемешивающего устройства рамного типа, привода, расположенного на крышке, патрубков для подвода газа (Лайнер А.И. Производство глинозема. - М.: Металлургия, 1961, с.524).

К недостаткам этого аппарата следует отнести, в первую очередь, большое гидравлическое сопротивление при подаче газа, что предопределяет большие энергетические затраты на осуществление процесса. Кроме того, перемешивающее устройство рамного типа обеспечивает преимущественно аксиальное движение жидкости, что приводит к расслоению суспензии и повышению концентрации твердой фазы гидроксида алюминия, образующейся в процессе разложения алюминатных растворов, в нижней части по сравнению с концентрацией во всем объеме аппарата. Это увеличивает затраты мощности на перемешивание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому решению является карбонизатор по заявке №99126039/02 (027307) от 07.12.1999 г., решение о выдаче патента от 09.04.2002 г. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса, на крышке которого установлен привод, соединенный муфтой с валом перемешивающего устройства. В верхней части карбонизатора закреплено газораспределительное устройство, состоящее из отдельных сегментов, каждое из которых имеет свою решетку. Сегменты снабжены патрубками для подвода газа. На валу перемешивающего устройства закреплено газодиспергирующее устройство, выполненное в виде двух жестко соединенных между собой частей, одна из которых выполнена с возможностью размещения над поверхностью решеток сегментов, а вторая - между сегментами газораспределительного устройства и осью корпуса.

Недостатком аппарата является низкая эффективность перемешивания суспензии в нижней части (у днища) карбонизатора, что приводит к накоплению в этой зоне большого количества гидроксида алюминия, зарастанию твердыми отложениями собственно днища и забивке патрубков для отбора суспензии. Последнее особенно явно проявляется при большом соотношении высоты карбонизатора (Н) к его диаметру (Д).

Все это приводит к эксплуатационным трудностям и снижает эффективность работы аппарата.

Технической задачей изобретения является предотвращение накопления и уплотнения твердой фазы суспензии гидроксида алюминия в нижней зоне аппарата, ограниченной поверхностью днища и плоскостью расположения нижних кромок газораспределительных устройств за счет усиления осевой циркуляции жидкости. Это позволяет увеличить межремонтный период работы аппарата, снизить эксплуатационные затраты и повысить надежность его работы.

Технический результат достигается тем, что в аппарате для карбонизации алюминатных растворов, включающем корпус, перемешивающее устройство с центральным валом и приводом, патрубки для подвода и отвода перерабатываемого раствора и газа, содержащего углекислоту, газораспределительное устройство, состоящее из отдельных сегментов, каждое со своей решеткой, газодиспергирующее устройство, выполненное в виде лопастей, состоящих из двух жестко соединенных между собой частей, одна из которых расположена над поверхностью решеток сегментов, а вторая - между сегментами газораспределительного устройства и осью аппарата, при этом в нижней части аппарата размещено перемешивающее устройство, состоящее из горизонтальной траверсы, к которой с помощью гибких тяг крепятся “волокуши”, а между траверсой и волокушами на общем валу установлена лопастная мешалка, каждая лопасть которой состоит из двух жестко закрепленных между собой частей, наклоненных к плоскости днища в разные стороны. Кроме того, части лопастей лопастной мешалки разделены между собой вертикальной пластиной.

Размещение в нижней зоне аппарата перемешивающего устройства, состоящего из траверсы, к которой с помощью гибких тяг крепятся “волокуши” позволяет предотвратить накопление гидроксида алюминия на поверхности днища и у подпятника аппарата за счет возникновения радиального тока суспензии. Установка между траверсой и волокушами лопастной мешалки, каждая лопасть которой состоит из двух жестко закрепленных между собой частей, наклоненных в разные стороны по отношению к плоскости днища, позволяет усилить осевой ток жидкости одной частью к днищу аппарата, другой - к крышке, что обеспечивает гомогенизацию суспензии во всем объеме.

Вертикальная пластина, разделяющая элементы лопасти, наклоненные в разные стороны, предотвращает пересечение потоков жидкости, направленных в разные стороны.

На фиг.1 и 2 показаны соответственно продольный и поперечный разрезы аппарата для карбонизации алюминатных растворов; на фиг.3 - общий вид лопасти лопастной мешалки, устанавливаемой между траверсой и “волокушами”.

Аппарат состоит из корпуса - 1, на крышке - 2 которого установлен привод - 3, соединенный с валом - 4 муфтой - 5. На валу - 4 установлен газодиспергатор - 6 и перемешивающие устройства - 7, 8. В верхней части аппарата расположено газораспределительное устройство - 9, состоящее из отдельных сегментов со своими решетками 10, которые крепятся к корпусу кронштейнами. Реагентный газ подается в газораспределительное устройство - 9 по трубопроводам - 11.

Лопасти газодиспергатора - 6 состоят из двух жестко закрепленных между собой частей - 12 и 13, одна из которых - 12 расположена над решетками - 10, другая - 13 - между газораспределителями - 9 и валом - 4. Перемешивающее устройство - 8, расположенное в нижней части аппарата, состоит из горизонтальной траверсы - 14, к которой с помощью гибких тяг - 15 крепятся “волокуши” - 16. Между траверсой - 14 и “волокушами” - 16 установлена лопастная мешалка, состоящая из двух жестко закрепленных между собой частей - 17 и 18, наклоненных к плоскости днища в разные стороны. При этом части лопастей - 17 и 18 разделены между собой вертикальной пластиной - 19.

Алюминатный раствор поступает в аппарат через патрубок - 20, отбор образовавшейся суспензии осуществляется через патрубок - 21, отработанные газы удаляются в атмосферу через вытяжную трубу - 22. Для осмотра и чистки аппарата в нижней части предусмотрен люк - 23.

Раствор, подлежащий переработке, загружается в аппарат через патрубок - 20 при включенном приводе - 3 перемешивающего устройства. После заполнения аппарата до уровня расположения решеток - 20 открывается подача газа, который по трубопроводам - 12 поступает в сегменты газораспределительного устройства - 9 под решетки - 10. Выходящие из отверстий решеток - 10 струи газа дробятся потоком жидкости, создаваемом элементами - 12 газодиспергатора - 6, на мелкие пузырьки, которые радиальным током жидкости, возникающем при вращении газодиспергатора - 6, отбрасываются к стенке корпуса аппарата - 1. Таким образом, создаются гидродинамические условия, при которых плотность газожидкостной смеси в средней части аппарата и у периферии различна, что, в свою очередь, обеспечивает продольное перемешивание раствора. Эффект этот еще более усиливается за счет конструкции газодиспергатора.

Образующийся при взаимодействии алюминатного раствора и газа, содержащего углекислоту, осадок гидроокиси алюминия под действием гравитационных сил стремится осесть на дно аппарата. Однако наличие в этой зоне аппарата перемешивающего устройства - 8, включающего траверсу - 14, “волокуши” - 16 и лопастную мешалку, состоящую, в свою очередь, из двух жестко закрепленных между собой частей 17 и 18, предотвращает накопление и уплотнение твердой фазы у днища. При этом угол наклона части - 18 лопастной мешалки обеспечивает преимущественное нагнетание суспензии вниз, что позволяет взмутить осадок. Угол наклона части - 17 мешалки обеспечивает преимущественный ток суспензии вверх, к крышке аппарата. Поскольку при вращении перемешивающего устройства, помимо осевых, возникают и радиальные токи суспензии, то для предотвращения смешения в низшей части аппарата потоков, движущихся в различных направлениях и усиления потока вниз от части 18 лопастной мешалки между частями 17 и 18 установлена вертикальная пластина - 19, изменяющая радиальное движение суспензии на осевое. Все это способствует увеличению кратности циркуляции, полной гомогенизации суспензии и предотвращает накопление и уплотнение твердой фазы в нижней зоне аппарата. Полученная суспензия отводится на дальнейшую переработку через патрубок - 21. Отработанный газ удаляется в атмосферу через вытяжную трубу - 22.