Спосіб кальцинації гідрокарбонату натрію

1 Способ кальцинации гидрокарбоната натрия путем косвенного нагрева паром содобикарбонатной смеси в вертикальном аппарате с псевдоожиженным слоем, включающий загрузку содобикарбонатной смеси, подачу ожижающего СОгсодержащего газа под слой материала и отвод газа кальцинации из аппарата, отличающийся тем, что загружаемую сод оби карбонатную смесь распределяют по поверхности слоя псевдоожиженного материала, а ожижающий СОг-содержащий газ подают в импульсном режиме и его объем составляет 20-40% от объема газа кальцинации 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что в качестве ожижающего С02-содержащего газа используют газ первого ввода в карбонизационную колонну технической эффективности работы парового кальцинатора -Харьков, 1980 -С 6-Ю) Известен способ кальцинации гидрокарбоната натрия путем нагрева паром содобикарбонатной смеси через стенки труб в вертикальном аппарате с псевдоожиженным слоем, включающий приготовление содобикарбонатной смеси, загрузку ее в слой материала, непрерывную подачу ожижающего СОг-содержащего газа под слой материала, кальцинацию гидрокарбоната натрия за счет теплоты конденсации пара, отвод из аппарата выделившегося из материала в результате реакции газа кальцинации и последующий возврат части его после очистки на псевдоожижение материала (см Материалы IV Международного симпозиума по аммиачной соде Рымнику Вылга (СРР), 1977) Описанный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, в связи с чем выбран авторами в качестве прототипа Недостатком способа-прототипа является недостаточно высокая интенсивность процесса теплообмена и повышенный унос материала с отходящими газами (6-7%) (см Полный отчет о результатах командирования советских ученых и специалистов за границу по линии международных научно-технических связей Отчет № 10615, Харьков, 1977 -С 7-15) О ш О) см О) 27796 Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация теплообмена и снижение уноса материала с отходящими газами Указанная задача решается тем, что в предлагаемом способе кальцинации гидрокарбоната натрия путем косвенного нагрева паром содобикарбонатной смеси в вертикальном аппарате с псевдоожиженным слоем, включающим загрузку содобикарбонатной смеси, подачу ожижающего СОг-содержащего газа под слой материала и отвод газа кальцинации из аппарата, согласно изобретению, загружаемую содобикарбонатную смесь распределяют по поверхности слоя псевдоожиженного материала, а ожижающий СОгсодержащий газ подают в импульсном режиме и его объем составляет 20-40% от объема газа кальцинации При этом в качестве ожижающего СОг-содержащего газа используют газ первого ввода в карбонизационную колонну Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ кальцинации гидрокарбоната натрия путем косвенного нагрева паром содобикарбонатной смеси в вертикальном аппарате с псевдоожиженным слоем отличается тем, что загружаемую содобикарбонатную смесь распределяют по поверхности слоя псевдоожиженного материала, а ожижающий СОг-содержащий газ подают в импульсном режиме и его объем составляет 20-40% от объема газа кальцинации Дополнительное отличие состоит в том, что в качестве сжижающего СОг-содержащего газа используют газ первого ввода в карбонизационную колонну Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т е химии, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе кальцинации гидрокарбоната натрия, и признать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "новизна" Подача на псевдоожижение СОг-содержащего газа в импульсном режиме позволяет интенсифицировать перемешивание частиц за счет ударного воздействия на слой материала и образования при этом мелких газовых пузырей, которые способствуют также стабилизации режима кипения, что приводит к равномерному распределению газа по сечению аппарата и устранению застойных зон Кроме этого в процессе теплообмена в таком режиме имеет место более интенсивное обновление поверхности контакта Таким образом, несмотря на то, что суммарная скорость газов в способе-прототипе в 1,3-1,5 раза больше, в предлагаемом способе за счет наложения пульсации интенсивность теплообмена выше Снижению уноса материала (пылеуноса) с отходящими газами способствуют образование и движение в слое материала вышеупомянутых мелких газовых пузырей, что приводит к повышению текучести слоя материала, обеспечивающей уменьшение выноса легких частиц (пыли), уменьшение количества газа, подаваемого на псевдоожижение (в предлагаемом способе 230-330 нм3/т соды, в способе-прототипе 9001000 нм3/т соды), распределение смеси, подаваемой в аппарат, по поверхности псевдоожижения (образование над слоем завесы из влажных частиц) позволяет осуществить контакт влажной смеси с частично прокальцинированным материалом, частицы которого прилипают к влажным частицам смеси, образуя более тяжелые частицы, унос которых значительно ниже, чем легких Экспериментальными исследованиями установлена существенность заявляемого отношения объема ожижающего ССЬ-содержащего газа к объему выделившегося из материала при его кальцинации газа и доказана нецелесообразность выхода за установленные пределы Так, при уменьшении этой величины ниже 20%, энергия подаваемого в импульсном режиме ожижающего газа может быть частично погашена большим объемом выделившегося газа, что приведет к снижению интенсивности теплообмена При превышении заявляемого отношения более 40% увеличивается пылеунос, вследствие повышенной скорости газовой смеси В заявляемом интервале расхода сжижающего СОг-содержащего газа скорость газовой смеси в слое материала изменяется примерно на 15%, что практически не сказывается на интенсивности теплообмена Предпочтительно использовать в качестве ожижающего СОг-содержащего газа - газ 1 ввода карбоколонн с целью увеличения концентрации СО2 в отходящих газах кальцинации Концентрация СОг в газе 1 ввода составляет (70-80) об % (См Крашенинников С А Технология соды - М Химия, 1988 -С 100-101) На прилагаемом чертеже на фиг 1 представлена технологическая схема реализации предлагаемого способа кальцинации гидрокарбоната натрия Схема включает смеситель 1 для приготовления содобикарбонатной смеси, загрузочное устройство с распределителем 2 смеси, вертикальный кальцинатор 3, устройство 4 подвода ожижающего газа, пульсатор 5, узел 6 выгрузки соды, узел 7 подачи ретурной соды в смеситель Заявляемый способ кальцинации гидрокарбоната натрия осуществляют следующим образом Влажный гидрокарбонат натрия подают в смеситель 1, куда в определенной пропорции (в зависимости от влажности гидрокарбоната натрия) при помощи устройства 7 подают ретурную соду, отбираемую из выгружаемой из кальцинатора 3 продукционной соды Содобикарбонатную смесь при помощи устройства 2 подают в верхнюю часть кальцинатора 3 и распределяют по поверхности псевдоожиженного слоя Ожижающий СОг-содержащий газ проходит через пульсатор 5 и в импульсном режиме через устройство 4 поступает в кальцинатор под слой материала, осуществляя его псевдоожижение В качестве ожижающего газа предпочтительно используют газ первого ввода в карбонизационную колонну, содержащий 7080 об % СО2 Объем СОг-содержащего ожижающего газа составляет 20-40% от объема газа кальцинации, выделяющегося из материала в результате кальцинации 27796 Ниже приведен конкретный пример реализации заявляемого способа (приведены удельные расходы на 1 т соды) Пример 2000 кг сырого бикарбоната натрия с влажностью 20% смешивают в смесителе с 2000 кг горячей кальцинированной соды с температурой 160180°С При этом происходит процесс связывания физической влаги в кристаллизационную с образованием кристаллогидрата троны Ыа2СОзМаНСОз2Н2О Далее трона в количестве 4000 кг поступает в кальцинатор и равномерно распределяется специальным устройством по поверхности ожиженного слоя Снизу для создания псевдоожиженного слоя материала в кальцинатор в импульсном режиме подают газ 1 ввода карбоколонн, содержащий 70 об % СО2, в количестве 270 нм (30%) За счет теплоты конденсации пара в трубах кальцинатора происходит разложение углеаммонийных солей, содержащихся в сыром бикарбонате, и разложение троны Процесс протекает при температуре 180-200°С В результате процесса разложения в кальцинаторе образуется из 2000 кг сырого гидрокарбоната 1000 кг соды и при этом в газовую фазу выделяется 900 нм 3 (1000 кг) газа кальцинации следующего состава, об % СО2 - 25, Н2О - 72, NH 3 - 3 Выделившийся газ кальцинации направляют на очистку Основные данные из описанного примера, отражающие отношение объемов СОг-содержащих газов, коэффициент теплопередачи и величину пылеуноса, приведены втабл 1 (пример №1) В указанной табл 1 приведены также данные, полученные из опытов 2-3 при граничных значениях заявляемого отношения объемов содержащих газов Примеры 4 и 5 табл 1 содержат аналогичные данные, полученные при выходе за заявляемые граничные значения объемов СО2-содержащих газовПримеры 6 и 7 табл 1 содержат данные по способу-прототипу и известному промышленному способу соответственно Данные табл 1 свидетельствуют о том, что при использовании заявляемого способа кальцинации гидрокарбоната натрия вместо прототипа обеспечиваются следующие преимущества коэффициент теплопередачи возрастает примерно на 30% (270 Вт/(м2К) против 210 Вт/(м2К), пылеунос снижается с 6-7% до 3,0-3,5% Таблица 1 № Способ кальцинации гидрокарбоната натрия 1 2 3 4 Заявляемый способ Тоже Тоже Выход за заявляемые предельные значения отношения объемов газа на ожижение и выделившегося газа Тоже Способ-прототип Известный промышленный способ (см Крашенинников С А Технология соды - М Химия, 1988 -С 122-123) пп 5 6 7 Отношение объемов СОг-содержащих газов**, % 30 20 40 10 50 100 Коэффициент теплопередачи, Вт/м2К 270 270 270 Пылеунос, % 3,2 3,0 3,5 200 250 210 3,0 7,5 6,0-7,0 80-100 8-14 *) - Объем газа, подаваемого на ожижение, в % к объему газа кальцинации Примечание Коэффициент теплопередачи отнесен ко всей поверхности теплообмена 27796 &sfcr*KHfriu нотрия кегль иинснх uu продукционная Фиг. 1 содсе ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку ОУ,£9 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг 0 иТ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам. ^ ^ Г УкрІНТЕІ, 03680, Кюв-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22