книги из ГПНТБ / Певзнер, И. З. Обескремнивание алюминатных растворов

Г л а в а т р е т ь я

АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ОБЕСКРЕМНИВАНИЯ И ПУТИ ЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

I.АВТОКЛАВНОЕ ОБЕСКРЕМНИВАНИЕ П-Я СТАДИЯ)

1.Аппаратурно-технологическая схема (рис. 42)

Алюминатный раствор, подлежащий обескремниванию, поступает в приемные мешалки 1, где разбавляется промводами до нужной концентрации. Нагрев раствора ведется в циркуляционном подогревателе или подогрева­ теле «труба в трубе» соковым паром до 95—97°С. Из мешалок раствор подается в автоклавную батарею порш­ невым 2 или последовательно соединенными центробеж­ ными насосами. В случае применения поршневого насо­ са для сглаживания толчков в питании пульпой нагнета­ тельный трубопровод оборудован азотным компенсато­ ром 3. К линии нагнетания примыкает трубопровод воз­ врата пульпы в приемную мешалку, на котором устанав­ ливается предохранительная пластина.

Батарея состоит из последовательно соединенных ав­ токлавов 6, размеры и число которых зависят от приня­ того времени обескремнивания и производительности ба­ тареи. Транспортировка пульпы из автоклава, в автоклав осуществляется по переточнььм трубопроводам, которые могут быть раіслоложены снаружи и внутри аппарата В первые 2—3 автоклава, называемых греющими, пода­ ется острый пар, остальные автоклавы реакционны.

'Подопрев пульпы в автоклавах до заданной темпера­ туры осуществляется острым паром с ТЭЦ. На паропро­ воде перед автоклавами установлен обратный клапан для предотвращения попадания раствора в паровой кол­ лектор в случае снижения давления пара ниже рабочего; для этих же целей служит буферный сосуд 5. На паро­ вом коллекторе установлены два предохранительных клапана и манометр. Кроме того, имеется паровая за­ движка для сброса пара в атмосферу при аварийной остановке батареи.

Для удаления газо-паровой подушки, образующейся

труба служит одновременно и гидравлическим затвором. Давление пара в самоиспарптеле первой ступени уста­ навливается по потребности выпарного отделения.

Очистка пара .первой стадии сепарация от 'капель раствора осуществляется в специальном промывателе 17 н паросушителях 18. Пульпа из буферного бака посту­ пает через приемную мешалку 10 ів сгустители И, где алюминатный раствор отделяется от белого шлама. Сгу­ щенный шлам в виде пульпы направляется для отделе­ ния жидкой фазы на барабанный вакуум-фильтр 13. От­ фильтрованный шлам репульпируется содовым раство­ ром и транспортируется насосами в отделение подго­ товки шихты. Слив со сгустителей— осветленный алю­ минатный раствор проходит контрольную фильтрацию л направляется на дальнейшую переработку.

Содержание твердого в сливе сгустителя составляет не более 1 г/л, содержание твердого в сгущенной пульпе находится в пределах 450—550 г/л. Влажность шлама, отфильтрованного при вакууме не менее 400 мм. рт. ст., составляет около 30%.

Втабл. 8 представлен температурный и гидравличес­ кий режим работы автоклавной батареи на Тихвинском глиноземном заводе, где для нагрева содержимого авто­ клавов используются пар с ТЭЦ давлением 16 ат.

Внастоящее время работа автоклавной батареи осу­ ществляется в так .называемом «режиме кипения». При обычной схеме давление в автоклавах несколько выше давления, соответствующего температуре пульпы. При работе в «режиме кипения» давление в автоклавах 'соот­ ветствует температуре кипения пульпы в них. Автоклавы

втакой батарее оборудованы паролифтами. Подача рас­ твора в автоклав осуществляется через паролифт, пред­ ставляющий собой циркуляционную трубу, в которую по направлению движения раствори подается острый пар.

Циркуляция пульпы в автоклаве происходит за счет разницы ее плотностей в паролифте и внутри автоклава. В результате поступления острого пара в паролифте об­ разуется более легкая паро-пульповая смесь, которая вытесняется более тяжелой пульпой из автоклава. Этому

84

способствует и направленность подачи острого пара снизу вверх.

Раствор из паролифта поступает тангенциально в верх­ нюю часть автоклава. Уіровень раствора в автоклавах постоянен и 'соответствует высоте врезки паролифта в верхнюю часть автоклава. Выше уровня раствора нахо­ дится паровое пространство, откуда непрерывно отбира­ ется пар, используемый дли нагрева исходного раствора в специальном подогргевателе смешения до температуры, близкой к реакционной. Окончательный нагрев раствора до этой температуры ведется в первом автоклаве.

Работа по такой схеме позволяет снизить параметры греющего пара, повысить глубину обескремнивания и уменьшить зарастаемость внутренней поверхности авто­ клавов осадком ГАСН.

85

2. Аппаратурное оформление обескремнивания

Автоклавы

Алюминатный раствор ів автоклавах (рис. 43) нагре­ вают острым паром, осуществляющим одновременно с нагреванием и перемешивание пульпы. Аппарат должен обладать значительной механической прочностью и кор­ розийной устойчивостью в щелоч­ ных средах при высоких температу­

рах.

Автоклав представляет собой сварной цилиндр, установленный вертикально. Он имеет сферическую крышку и сферическое или кониче­

верхнюю крышку автоклава пропу­ щена вертикальная труба, не дохо­ дящая до низа автоклава, через ко­ торую пульпа выдавливается в сле­ дующий автоклав. Нижнее днище имеет патрубок отвода пульпы и крышку. У греющих автоклавов че­ рез нижнюю крышку пропущен пат­ рубок, заканчивающийся соплом для подачи пара. В верхней части авто­ клава имеется овальный лаз для ос­ мотра и ремонта аппарата, закрыва­ ющийся съемной крышкой. Снару­ жи корпус автоклава теплоизолиро­ ван для уменьшения потерь тепла через его стенки. Сварные швы не изолируются для проведения наруж­

ных осмотров. Автоклав имеет четыре опорные лапы, которыми он опирается на колонны.

Автоклавы изготовляются, монтируются, испытывают­ ся іи эксплуатируются ів соответствии с «Правилами уст­ ройства и безопасной эксплуатации сосудов, работаю­ щих под давлением». Во время работы автоклав пол­ ностью заполнен пульпой. Пульпа поступает в аппарат через загрузочный патрубок, расположенный на крышке

86 .

автоклава, ц отводится из нижней части аппарата через разгрузочную трубу. Пульпа при этом движется в авто­ клаве сверху вниз. В греющих автоклавах навстречу потоку пульпы снизу через сопло подается пар. Пузырькіи пара, проходя через толщу пульпы, отдают ей свое тепло и конденсируются. В процессе работы в верхней части автоклава образуется паро-воздушная подушка, которая ’удаляется через едувочную линию.

Циркуляционный самоиспаритель первой ступени

Основные части аппарата (рис. 4 4)— сепаратор и циркуляционная труба. Сепаратор представляет собой сосуд цилиндрической формы 1 со сферической крышкой и коническим днищем. В верхней и нижней частях ци­ линдра расположены два смотровых лаза диаметром 400 мм, закрывающиеся крышками 2. Внутри сепаратора для очистки 'образующегося сепараторного пара от брызг пульпы смонтировано брызгоулавливающее уст­ ройство, состоящее из двух зонтов-— отражателей и та­ релочного отстойника между ними 3. Циркуляционная труба 4 входит в нижнюю часть 'цилиндра сепаратора по касательной, тангенциально. В зоне ввода раствора кор­ пус сепаратора изнутри защищен от износа броней 5. Отвод отсепарированнюй пульпы осуществляется через трубопровод 6, расположенный ниже уровня врезки цир­ куляционной трубы на 300 мм. На крышке сепаратора имеется три штуцера: для установки манометра 7, для отвода сепараторного пара 8 и для сброса пара в атмо­ сферу 9.

Нижняя часть циркуляционной трубы делается разъ­ емной для установки внутри нее инжекторного устройст­ ва 10, которое состоит из пульпоиодводящего сопла, вставленного в расширяющуюся инжекторную трубу. Сопло крепится к циркуляционной трубе болтами и мо­ жет извлекаться без разборки трубы. На нижней части циркуляционного контура вмонтировано два штуцера: для отвода части пульпы в сепаратор второй ступени 11 и для опорожнения сепаратора при подготовке к ремон­

160—173°С поступает в нижнюю часть циркуляционной

87

трубы. Для .предотвращения возможных гидравлических ударов и сильного шума, которые .могут возникнуть в результате быстрой конденсации пара в более холодной циркулирующей пульпе, с температурой 140—135°С, ввод автоклавной пульпы осуществляется через инжек­ тор. Назначение инжектора— интенсивное смешение автоклавной пульпы с циркулирующей. Циркуляция

. Рис. 44. Циркуляционный самоиепарнтель первой ступени

88

пульпы ,в самои-спарителе происходит за счет разницы плотностей ее в нисходящей и восходящей ветвях цирку­ ляционной трубы. При снижения давления происходит вскипание автоклавной пульпы в верхней части восходя­ щей ветви на расстоянии 1,5—2,5 м от входа в сепаратор. Более легкая -паро-пульповая смесь вытесняется более тяжелой пульпой из нисходящей ветви. Этому способст­ вует и направленность лодачіи автоклавной пульпы через инжектор снизу вверх.

-Благодаря интенсивной циркуляции пульпа с темпе­ ратурой 160—170°С смешивается с большим количест­ вом охлажденной испарением пульпы с температурой іМО—13-5°С. При этом -происходит выделение пара из пульпы, перегретой по отношению к равновесному давле­ нию испаряемой воды лишь на 1—3°, что обеспечивает «плавное» парообразование. Этим достигается чистота сепараторного пара. В обычных же сепараторах, без циркуляционного контура, -происходит интенсивное .паро­ образование, сопровождающееся повышенным брызг-о- унос-ом и загрязнением получающегося пара брызгами раствора.

Уровень пульпы в сепараторе поддерживается на высоте тангенциальной врезки -циркуляционной трубы в сепаратор. 'Повышение уровня пульпы приводит к усиле­ нию брызгоуноса и может быть вызвано за-бивкой трубы, отводящей отсепарярованиую пульпу. Чаще всепо это вызывается за-бивкой сопла у второго самоиспарителя. Для снижения уровня пульпы необходимо больше или полностью -открыть кран на перемычке -между еамоиспаріителями или уменьшить подачу пульпы в аппарат.

При снижении уровня -пульпы в -сепараторе ниже нормального наблюдается -сильная -вибрация аппарата. Это устраняется путем уменьшения неретока -пульпы по перемычке между -сам-оиспарителяіми. Разработка от­ верстия сопла или установка -сопла с большим отверсти­ ем также может вызвать сильную вибрацию.

Циркуляционный самоиспаритель второй ступени

Основные части аппарата (рис. 45)—-сепарато-р 1 и циркуляционная труба 2. -Сепаратор представляет собой цилиндр со сферическими крышкой и днищем. В крышке сепаратора установлен штуцер 3 для подключения мано­

89

Буферный бак

Буферный бак — это пустотелый сосуд, предназна­ ченный для снижения давления пульпы до атмосферного. Пар из верхней части аппарата поступает в полочный или струйный подогреватели и используется для нагрева воды. Пульпа из аппарата разгружается в приемную ме­ шалку или непосредственно ів сгуститель.

Подогреватели воды

Аппараты служат для нагрева воды, .используемой для промывки и .выщелачивания спека. Струйный подо­ греватель (рис. 46) состоит из корпуса 1, камеры 'сме­ шения 4, диффузора 3, сопла 2 и двух сменных -конусов 5. 'В аппарате предусмотрена регулировка расстояния сопла от конусов путем его перемещения в сальниках. Лучшим считается расстояние, при котором обеспечива­ ется максимальный напрев воды.

Принцип работы подогревателя заключается в следу­ ющем. Вода, выходя из сопла с большой скоростью (до 12 м/сек), создает розрежепие в- камере 1. В нее через

.патрубок 6 устремляется пар из буферною бака. Паро­ водяная смесь направляется диффузорами в камеру сме­ шении, где ів основном и происходят конденсация пара и нагрев воды.

Для 'Приема пара из буферною бака устанавливается несколько струйныхлодогревателей. Недостаток этих ап­ паратов— быстрая зарастаемость их плотным осадком.

На некоторых заводах вместо струйных подогревате­ лей .применяются полочные (рис. 47). Аппарат представ­ ляет собой сосуд цилиндрической формы с коническим і ■крышкой и днищем. Внутри цилиндра расположены не­ сколько рядов водораспределительных устройств. Пар из буферного бака поступает в аппарат снизу через патру-

91