Установка для пірогенного синтезу оксидів металів

Номер патенту: 76477

Опубліковано: 15.08.2006

Автори: Яремчук Богдан Миколайович, Миронюк Іван Федорович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Установка для пірогенного синтезу оксидів металів шляхом спалювання пари галогеніду чи органогалогеніду цих металів у воднево-повітряному полум'ї, що містить випарник вказаних  сполук цих металів в рідкому стані, пальник і реакційну камеру для проведення реакції гідролізу пари галогенідів чи органогалогенідів цих металів водяною парою, теплообмінники для охолодження продуктів реакції, трубоподібний пристрій для коагулювання частинок оксидів в агломерований продукт, групу із кількох, але не менше трьох, продуктових циклонів для відділення продукту від газового потоку, вивантажувальні пристрої під кожним із циклонів, апарат з обігрівом для десорбції хлористого водню із оксиду металу водяною парою при температурі 600-700°С, бункери для проміжного накопичення і тимчасового зберігання продукту, і зрошувані колони для очищення газового потоку від галогенідів водню і галогенів, яка відрізняється тим, що вивантажувальними пристроями продукту із групи циклонів є  газоструминні інжектори, які одночасно служать для пневмотранспорту продукту; для десорбції галогеніду водню застосовують два послідовно з'єднані колонні апарати з псевдозрідженим режимом обробки в них продукту, які оснащені розширеною верхньою частиною і переливним стояком, а після цих апаратів і перед бункерами встановлено пневмокласифікатор для відділення грубозернистої фракції, причому для транспортування продукту між апаратами для десорбції галогеніду водню і пневмокласифікатором розміщені газоструминні інжектори, ідентичні тим, що служать для вивантаження продукту із продуктових циклонів, а для забезпечення роботи інжекторів як робочий газ на їх сопла подають осушені повітря або азот, нагріті до температури продукту, який вивантажується.

2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пневмокласифікатором є циліндричний колонний апарат з розширеною верхньою частиною, оснащений нижнім вивідним патрубком грубозернистого продукту, верхнім вивідним патрубком товарного продукту із конуса між основною і розширеною частинами колони, а також патрубком для виводу газового потоку, установленого на кришці апарата та ввідним тангенціальним патрубком, розміщеним в нижній, основній, циліндричній частині колони на висоті 1/5-1/3 від загальної висоти цієї частини, причому відношення діаметрів основної до розширеної частин колони знаходиться в межах від 1/4 до 1/2.

3. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що продукт із першого за ходом газів продуктового циклона з допомогою газоструминного інжектора транспортують в перший або другий із послідовно з'єднаних апаратів для десорбції галогеніду водню, із другого продуктового циклона продукт транспортують на вхід пристрою для коагулювання частинок, а із третього циклона - на вхід другого циклона.

4. Установка за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що продукт на десорбцію галогеніду водню вводять через центральний патрубок в кришках апаратів, який оснащено трубою для заведення продукту в їх нижню частину, куди також подають нагріті водяну пару та інертний газ азот або повітря в кількості, необхідній для підтримання режиму псевдозрідження продукту, а останній виводять з конуса між робочою і розширеною частинами апаратів в переливні стояки, з'єднані з атмосферою через регулюючі заслінки, причому кожен із десорбційних апаратів оснащений двома діаметрально розміщеними на кришці розширеної частини патрубками для виведення кислих газів та нижнім випускним патрубком для виведення грубозернистого продукту.

5. Установка за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що при роботі з двома апаратами для десорбції галогеніду водню перерозподіл водяної пари між першим і другим апаратами здійснюють в пропорції 1 до 2-4 частин, а режим псевдозрідження підтримують шляхом регулювання витрат інертного газу.

6. Установка за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що на вхід першого продуктового циклону подають запилені газові потоки із коагулюючого пристрою, одного із вивідних патрубків першого апарата для десорбції галогеніду водню та вивідних газових патрубків бункерів.

7. Установка за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що на вхід другого продуктового циклону додатково заведено запилені потоки із одного із вивідних патрубків другого апарата для десорбції галогеніду водню та із верхньої розширеної частини пневмокласифікатора.

8. Установка за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що на вхід третього продуктового циклона додатково заведено запилені потоки із других вивідних патрубків обох апаратів для десорбції галогеніду водню.

9. Установка за будь-яким з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що при наявності більше трьох продуктових циклонів, підведення запилених потоків із патрубків апаратів для десорбції галогеніду водню розпочато з другого циклону і зсунуто на один циклон за ходом газового потоку, а підведення запилених потоків із бункерів розподілено між першим і другим продуктовими циклонами.

10. Установка за будь-яким з пп. 1-9, яка відрізняється тим, що її роботу регулюють запірною арматурою на трубопроводах витрати робочих газів на сопла струминних інжекторів та на відвідних трубопроводах газових потоків із апаратів для десорбції галогеніду водню, пневмокласифікатора і бункерів, а також на переливних стояках із апаратів десорбції та заслінкою після останнього циклона.

Текст

1. Установка для пірогенного синтезу оксидів металів шляхом спалювання пари галогеніду чи органогалогеніду цих металів у водневоповітряному полум'ї, що містить випарник вказаних сполук цих металів в рідкому стані, пальник і реакційну камеру для проведення реакції гідролізу пари галогенідів чи органогалогенідів цих металів водяною парою, теплообмінники для охолодження продуктів реакції, трубоподібний пристрій для коагулювання частинок оксидів в агломерований продукт, групу із кількох, але не менше трьох, продуктових циклонів для відділення продукту від газового потоку, вивантажувальні пристрої під кожним із циклонів, апарат з обігрівом для десорбції хлористого водню із оксиду металу водяною парою при температурі 600-700°С, бункери для проміжного накопичення і тимчасового зберігання продукту, і зрошувані колони для очищення газового потоку від галогенідів водню і галогенів, яка відрізняється тим, що вивантажувальними пристроями продукту із групи циклонів є газоструминні інжектори, які одночасно служать для пневмотранспорту продукту; для десорбції галогеніду водню застосовують два послідовно з'єднані колонні апарати з псевдозрідженим режимом обробки в них продукту, які оснащені розширеною верхньою частиною і переливним стояком, а після цих апаратів і перед бункерами встановлено пневмокласифікатор для відділення грубозернистої фракції, причому для транспортування продукту між апаратами для десорбції галогеніду водню і пневмокласифікатором розміщені газоструминні інжектори, ідентичні тим, що служать для вивантаження продукту із продуктових циклонів, а для забезпечення роботи інжекторів як робочий газ на їх сопла 2 (19) 1 3 76477 4 ня підтримують шляхом регулювання витрат інертного газу. 6. Установка за будь-яким з пп.1-5, яка відрізняється тим, що на вхід першого продуктового циклону подають запилені газові потоки із коагулюючого пристрою, одного із вивідних патрубків першого апарата для десорбції галогеніду водню та вивідних газових патрубків бункерів. 7. Установка за будь-яким з пп.1-5, яка відрізняється тим, що на вхід другого продуктового циклону додатково заведено запилені потоки із одного із вивідних патрубків другого апарата для десорбції галогеніду водню та із верхньої розширеної частини пневмокласифікатора. 8. Установка за будь-яким з пп.1-5, яка відрізняється тим, що на вхід третього продуктового циклона додатково заведено запилені потоки із дру гих вивідних патрубків обох апаратів для десорбції галогеніду водню. 9. Установка за будь-яким з пп.1-8, яка відрізняється тим, що при наявності більше трьох продуктових циклонів, підведення запилених потоків із патрубків апаратів для десорбції галогеніду водню розпочато з другого циклону і зсунуто на один циклон за ходом газового потоку, а підведення запилених потоків із бункерів розподілено між першим і другим продуктовими циклонами. 10. Установка за будь-яким з пп.1-9, яка відрізняється тим, що її роботу регулюють запірною арматурою на трубопроводах витрати робочих газів на сопла струминних інжекторів та на відвідних трубопроводах газових потоків із апаратів для десорбції галогеніду водню, пневмокласифікатора і бункерів, а також на переливних стояках із апаратів десорбції та заслінкою після останнього циклона. Винахід стосується хімічної технології, а саме технології одержання високодиспесних оксидів металів шляхом спалювання парів галогенідів або органогалогенідів металів, переважно - хлоридів або хлорорганічних сполук в полум'ї. Відомий спосіб (аналог), в якому наведена схема установки для одержання високодисперсних оксидів металів, що містить реактор-топку з пальниками, пристрій для вприскування розчину нітратів металів заданого складу в реактор-топку, циклон і рукавний фільтр для відділення одержаної суміші оксидів металів і пристрої для очищення газового потоку від шкідливих хімічних сполук [див. заявку на європейський патент № 0369117, кл. C01G3/00 від 23.05.1990p.]. Загальними суттєвими ознаками відомого технічного рішення і винаходу, що заявляється, є те, що установка містить пальники, реактор-топку, де в зоні полум'я при температурі понад 1000°С проходить одержання високодисперсних оксидів металів, для відділення яких від газового потоку на першій стадії використовують циклони, а для очистки газів від шкідливих сполук застосовують спеціальні пристрої. До недоліків відомого технічного рішення слід віднести те, що в якості сировини тут використовується водний розчин нітратів металів, у зв'язку з чим одержують неоднорідний за розміром частинок продукт, який в значній мірі забруднений вихідними нітратами. Установка не містить коагулюючого пристрою, тому для роздільного уловлювання грубо- і дрібнозернистих частинок продукту необхідно використовувати різнотипне обладнання: циклон і рукавний фільтр. Необхідність випаровування води із розчинів нітратів значно збільшує енергетичні затрати на одержання пірогенних оксидів металів. Найбільш близькою за технічною суттю (найближчим аналогом) до установки, що заявляється, є відома установка фірми Дегуса (Німеччина) для одержання оксидів металів, в першу чергу - діоксиду кремнію, яка містить випарник рідких галоге нідів чи органогалогенідів металів (чотирихлористого кремнію), пальник для спалювання горючих газів (метану, водню, оксиду вуглецю) з одержанням водяної пари, реактор для проведення гідролізу парів вказаних сполук металів водяною парою, теплообмінники для охолодження продуктів реакції, трубоподібний коагулюючий пристрій для укрупнення частинок оксидів, групу продуктових (не менше трьох) та допоміжних циклонів з обігрівом поверхні, секторні вивантажувальні пристрої під кожним із циклонів, пристрої для пневмотранспорту продукту на подальшу обробку, апарат з обігрівом для десорбції галогеніду водню із поверхні SiO2 при температурі 600-700°С, бункери для проміжного накопичення і тимчасового зберігання одержаного продукту і пристрої для очищення газового потоку від пилу (циклони і рукавні фільтри з повітродувками) та від галогеніду водню і атомарного галогену, переважно зрошувані колони з відповідним устаткуванням для їх експлуатації [див. патент №3211431.1, ФРН за 1982p., кл. С01В33/18 та регламент №С-34-95 "Постійний технологічний регламент виробництва аеросилів, метилаеросилів, соляної кислоти і гіпохлориту натрію" заводу "Діанат" - Калуш: ВАТ'Оріана", 1995p. - термін дії до 6.11.2005p. - стор. 24-37, 40-41, 53-61, Фіг.1 опису заявки на винахід]. Загальними суттєвими ознаками відомих технічних рішень з тим, що заявляється, є наявність в установці для одержання оксидів металів випарника, пальника, реакційної камери, теплообмінників для охолодження продуктів реакції, коагулюючого трубоподібного пристрою, не менше трьох продуктових циклонів, вивантажувальних пристроїв під циклонами, високотемпературного (600700°С) десорбера для очистки продукту від галогенідів водню (переважно НСl або HF), бункерів і пристроїв (переважно зрошувальних колон) для очищення газового потоку від сполук галогенідів. До недоліків установки-найближчого аналогу слід віднести її громіздкість, можливість забруднення продукту в секторних вивантажувальних 5 пристроях, багатостадійність очищення газового потоку від продукту, застосування різнотипного обладнання для його очистки на різних стадіях та ненадійна класифікація продукту в апараті для десорбції галогеніду водню. Застосування секторних вивантажувачів, які містять поверхні тертя, забруднює оксиди продуктами ерозії конструкційних матеріалів цих вузлів. Через ерозію необхідні часті заміни окремих деталей вивантажувачів. Вивантажувачі не забезпечують повне виведення відділених в продуктових циклонах оксидів металів. Це вимагає застосування багатостадійної очистки газів та установки додаткових вентиляторів або повітродувок. Для запобігання конденсації кислот (НСl або HF) всі циклони необхідно оснащувати пристроями для обігрівання парою або електрострумом, що ускладнює експлуатацію установки та підвищує енерговитрати на одержання продукту. Застосування (див. Фіг.1) окремих систем очищення для основного потоку газів і газів із бункерів продукту від пилу приводить до того, що частину газів (ту що виводять із бункерів) скидають в атмосферу без очистки від галогенідів. В установці-найближчому аналогу некондиційний за розмірами частинок продукт виводиться із нижньої частини апарата для десорбції галогеніду водню. В нижню частину цього апарата подається водяна пара для десорбції галогеніду водню із поверхні продукту, тому цей продукт переважно зволожений і його подальше відділення від газового потоку ускладнене налипанням на стінках обладнання. Все це робить установку громіздкою, складною в експлуатації та енергозатратною. В основу винаходу поставлено задачі, які полягають в спрощенні установки, покращенні якості продукції та зниженні енерговитрат на її одержання. Вказаний в заявці технічний результат досягається тим, що установка містить випарник рідких галогенідів чи органогалогенідів металів, пальник, реакційну камеру для гідролізу вказаних сполук металів водяною парою, яка утворилася при спалюванні в пальнику горючих газів, теплообмінники для охолодження продуктів реакції, трубоподібний пристрій для коагулювання частинок оксидів в агломерований продукт, групу із трьох-чотирьох (не менше трьох) продуктових циклонів для відділення продукту від газового потоку, вивантажувальні пристрої під кожним із циклонів, апарати з обігрівом для десорбції хлористого водню із продукту водяною парою при температурі 600-700°С, бункери для проміжного накопичення і тимчасового зберігання продукту і колони для очищення газового потоку від галогенідів водню і галогенів. Установка відрізняється тим, що для її спрощення секторні вивантажувальні пристрої під всіма продуктовими циклонами замінені газоструминними інжекторами, які одночасно служать для пневмотранспорту продукту. Після апаратів для десорбції галогеніду водню і перед бункерами встановлюють пневмокласифікатор для відділення грубозернистої фракції, причому для транспортування продукту між апаратами для десорбції галогеніду водню і пневмокласифікатором використовують газоструминні інжектори, ідентичні тим, що 76477 6 служать для вивантаження продукту із продуктових циклонів. Для забезпечення роботи інжекторів в якості робочого газу на їх сопла подають осушені повітря або азот, нагріті до температури продукту, який вивантажується. В якості пневмокласифікатора використовують колонний апарат з розширеною верхньою частиною. Його оснащено нижнім вивідним патрубком грубозернистого продукту, верхнім вивідним патрубком товарного продукту із конуса між основною і розширеною частинами колони, а також патрубком для виводу газового потоку та ввідним тангенсіальним патрубком, розміщеним в нижній основній частині колони на висоті 1/5-1/3 від загальної висоти цієї частини. При цьому відношення діаметрів основної до розширеної частин колони знаходиться в межах від 1/4 до 1/2. Продукт із першого, за ходом газів, продуктового циклона з допомогою газоструминного інжектора транспортують в перший або другий із послідовно з'єднаних апаратів для десорбції галогеніду водню, із другого продуктового циклона продукт транспортують на вхід пристрою для коагулювання частинок, а із третього циклона - на вхід другого циклона. Продукт на очистку від галогеніду водню вводять в апарат (десорбер) через патрубок на його кришці, з'єднаний з трубою, яка заводить продукт у нижню частину апарату. В цю частину десорбера також подають нагріті водяну пару та інертний газ (повітря або азот) в кількості, необхідній для підтримання режиму псевдозрідження. Очищений продукт виводять з десорбера через патрубок, що розміщений між робочою і розширеною частинами апаратів в переливні стояки, з'єднані з атмосферою через регулюючі заслінки. При цьому кожен із десорбційних апаратів оснащений двома діаметрально розміщеними патрубками для виведення кислих газів та нижнім випускним патрубком для виведення грубозернистого продукту. При роботі з двома апаратами для очистки продукту від адсорбованого галогеніду водню перерозподіл введення водяної пари між першим і другим апаратами здійснюють в пропорції 1 до 2-4 частин, а режим псевдозрідження підтримують шляхом регулювання витрат інертного газу. При цьому на вхід першого продуктового циклону подають запилені газові потоки із коагулюючого пристрою, одного із вивідних патрубків першого апарата для десорбції галогеніду водню та вивідних газових патрубків бункерів, а на вхід другого продуктового циклону додатково заводять запилені потоки з одного із вивідних патрубків другого апарата для десорбції галогеніду водню та з верхньої, розширеної частини пневмокласифікатора продукту. На вхід третього продуктового циклона додатково заводять запилені потоки із інших, що залишилися незадіяними, вивідних патрубків обох апаратів для десорбції галогеніду водню. Якщо установка оснащена чотирма (або більшою кількістю) продуктовими циклонами, то підвід запилених потоків із патрубків апаратів для десорбції галогеніду водню починають з другого циклону і зсувають на один циклон за ходом газового потоку, а підвід запилених потоків із бункерів розподіляють між першим і другим продуктовим циклонами. Роботу установки при різних режимах навантаження регулюють за 7 пірною арматурою, змінюючи витрати робочого газу на сопла струминних інжекторів та витрати газових потоків із апаратів для десорбції галогеніду водню, пневмокласифікатора і бункерів, а також величину підсмоктуваного потокуповітря в переливні стояки із апаратів десорбції та регулюючи загальний потік газів заслінкою після останнього циклона. Покращення якості продукту досягається застосуванням струминних інжекторів для вивантаження продукту із циклонів і апаратів для десорбції галогеніду водню, використанням двох послідовно з'єднаних десорберів та встановленням спеціального пневмокласифікатора для відділення грубозернистого продукту. Відсутність рухомих частин, що труться між собою, в струминних інжекторах, використаних в якості вивантажувальних пристроїв, не приводить до забруднення одержаних оксидів металів продуктами ерозії матеріалів пар тертя. При очистці продукту від адсорбованого галогеніду водню в двох десорберах, по перше, збільшується час обробки продукту, а по друге - за допомогою перерозподілу введення водяної пари досягається оптимальний режим десорбції без агрегатування частинок оксидів, як це має місце при обробці продукту в одному апараті. Застосування спеціального колонного пневмокласифікатора дозволяє ефективніше відділяти грубозернистий продукт та збільшити вихід готового продукту. Використання двох патрубків для виведення кислих газів із апарата для десорбції гелогенідів водню та запропонований перерозподіл газових потоків між апаратами установки дозволяє забезпечити обігрів циклонів за рахунок рекуперації тепла самих газів та зменшити енергозатрати на одержання продукту. Таким чином, сукупність вказаних суттєвих ознак, що заявляються, забезпечує досягнення необхідного технічного результату - спрощення установки, покращення якості продукції та зниження енерговитрат на її одержання. На Фіг.1 приведена схема установки для одержання пірогенного діоксиду кремнію за ліцензією фірми Дегусса, яка працює в м. Калуші, Україна. На Фіг.2 приведена схема установки одержання пірогенних оксидів металів у відповідності з даною заявкою на винахід. Відома установка за ліцензією фірми Дегусса (Фіг.1) містить: 1- випарник; 2 - інжектор; 3 - пальник; 4 - реакційну камеру з повітряним охолодженням; 5 - теплообмінники типу "труба в трубі"; 6 - трубоподібний коагулятор; 7(1-6) - циклони з підігрівом; 8 секторні вивантажувачі; 9 -десорбер; 10 - переривач потоку; 11 - бункер; 12 - вентилятори пневмотранспорту; 14, 17 - циклони; 15 - підігрівач кожухотрубний ; 16 -фільтри рукавні; 18 - вентилятори високого тиску; 19 - повітродувки. Один десорбер 9 відомої установки приймає на очистку від галогеніду водню продукт із двох технологічних ліній потужністю 250 т у рік пірогенного діоксиду кремнію кожна. В склад однієї технологічної лінії входять випарник 1, пальник 3, реакційна камера 4, теплообмінники 5, коагулятор 6 та група продуктових циклонів 7(1-3) з двома 76477 8 секторними вивантажувачами 8 під кожним із циклонів. Група циклонів 7(4-6), два бункери 11 з групою циклонів 14 над кожним із цих бункерів та група із 5 фільтрів 16(1-5) обслуговують на 9-10 таких технологічних ліній. В циклоні 17 та фільтрі 16(6) здійснюють відділення некондиційного грубозернистого продукту від газових потоків із 19 технологічних ліній та із системи аспірації. Запропонована в даній заявці на винахід установка (Фіг.2) має потужність 500 або 1000т/рік високодисперсного пірогенного оксиду металу. Установка для одержання високодисперсних пірогенних оксидів металів містить випарник 1 з водяним або паровим обігрівом для випаровування рідкого галогеніду чи органогалогеніду металу, пальник 3 для гомогенного змішування повітря, горючого газу та галогеніду металу, реактор 4 для спалювання вказаної суміші та проведення реакції з утворенням оксиду металу і галогеніду водню. Установка містить також теплообмінники 5 типу труба в трубі для охолодження продуктів реакції повітрям. Подачу повітря здійснюють повітродувкою 19. Ця повітродувка подає повітря і на охолодження реактора 4. За теплообмінниками 5 встановлено трубоподібний пристрій 6 для коагулювання частинок оксиду металу. Для уловлювання одержаного продукту в установці передбачено групу, як мінімум із трьох продуктових циклонів 7(1-3), під якими встановлено газоструминні інжектори 8, що працюють від стиснутого повітря або азоту. Установка містить також два послідовно з'єднані колонні апарати - десорбери 9 з електрообігрівом для десорбції ганогеніду водню із одержаного продукту, які установлені послідовно і обв'язані газопроводами так, що можуть працювати обидва, або тільки один із них. Кожен із колонних десорберів 9 складається із циліндричного корпусу, нижнього конусу і розширеної верхньої частини з кришкою, на якій закріплені труба для введення продукту, що доходить до нижнього конуса та два діаметрально розміщені патрубки для виведення кислих газів. В конусі між циліндричним корпусом і розширеною частиною розміщений патрубок для виведення готового продукту в переливний стояк, з'єднаний з атмосферою через регулюючу заслінку. Нижній конус оснащено патрубками підведення (з зануреними в середину трубами) для водяної пари та повітря, а також нижнім випускним патрубком для виведення грубозернистого продукту. На основній циліндричній частині десорбера розміщують елементи для електронагрівання апаратів. Під десорберами 9 установлені газоструминні інжектори 12, конструктивно аналогічні тим, що встановлені під циклонами 7(1-3) і які служать для пневмотранспорту продукту із одного десорбера 9 в інший та із другого десорбера 9 в пневмокласифікатор 10. Пневмокласифікатор 10 виконують у вигляді колонного апарата з розширеною верхньою частиною, нижнім конусом з осьовим патрубком для виведення грубозернистого продукту, верхнім вивідним патрубком товарного продукту, розміщеним в конусі між основною і розширеною частиною колони, патрубком на кришці для виведення газів і патрубком для тангенсійного введення аеродисперсного потоку продукту. Цей патру 9 бок розміщено в нижній частині циліндричного корпусу колони на відстані рівній 1/5-1/3 його висоти, а відношення діаметрів основної і розширеної частин колони знаходиться в межах від 1/4 до 1/2. Для проміжного накопичення і тимчасового зберігання продукту установка оснащена, по крайній мірі, одним бункером 11, а для очистки газового потоку від галогенідів водню і атомарних галогенів, як і у відомих технічних рішеннях - мінімум трьома зрошуваними колонами 13, 14, 15, біля яких на циркуляційних контурах встановлені кожухотрубні теплообмінники 16, а під ними гідрозапірні ємності 17 та циркуляційні насоси 18. Колона 13 пустотіла, а колони 14 та 15 - з насадкою. Після останньої зрошуваної колони 15 встановлено вентилятор 20 середнього тиску, який призначено для скидання очищених газів в атмосферу. При цьому технологічні трубопроводи між апаратами установки змонтовані так, що продукт із першого за ходом газів продуктового циклона 7(1) з допомогою газоструминного інжектора 8 транспортують в перший із послідовно з'єднаних апаратів 9 для десорбції галогеніду водню, із другого продуктового циклона 7(2) продукт транспортують на вхід пристрою 6 для коагулювання частинок, а із третього циклона 7(3) - на вхід другого циклона 7(2). Продукт на десорбцію галогеніду водню через патрубок і трубопровід, що розміщені по осі десорбера 9, вводять в нижню його частину, в зону подачі водяної пари і інертного газу. Вивід обробленого продукту здійснюють в переливний стояк через патрубок, розміщений в конусі між основною і розширеною частиною десорбера 9, та через нижній випускний патрубок грубозернистого продукту, а кислі гази через два патрубки в кришці апарата. На вхід першого продуктового циклону 7(1) подають запилені газові потоки із коагулюючого пристрою 6, одного із вивідних патрубків першого десорбера 9 та вивідних газових патрубків бункерів 11. На вхід другого продуктового циклону 7(2), крім потоку із циклона 7(1), заводять запилені потоки із циклона 7(3), а також із одного із вивідних патрубків другого апарата для десорбції 9 та із верхньої, розширеної частини пневмокласифікатора 10. На вхід третього продуктового циклона 7(3) заводять запилені потоки із другого циклона 7(2) та інших вивідних патрубків обох апаратів для десорбції 9, При наявності більше трьох продуктових циклонів 7, підвід запилених потоків із патрубків апаратів 9 десорбції галогенідів водню починають з другого циклону 7(2) і зсувають на один циклон за ходом газового потоку, а підвід запилених потоків із бункерів 11 розподіляють між першим 7(1) і другим 7(2) продуктовим циклонами. Установка оснащена регулюючими та запірними засобами на трубопроводах подачі робочих газів на сопла струминних інжекторів 8, на відвідних трубопроводах газових потоків із десорбера 9, пневмокласифікатора 10 і бункерів 11, а також на переливних стояках апаратів десорбції 9 та на трубопровід після останнього продуктового циклона 7(3). Принцип роботи установки наступний. Рідкі галогеніди або органогалогеніди металів подають у випарник 1, де під дією тепла, підведеного через 76477 10 стінку теплоносієм (вода або водяна пара), вони випаровуються і змішуються з частиною осушеного повітря. Одержану пароповітряну суміш з допомогою інжектора 2, на сопло якого подається основний потік осушеного повітря, транспортують на пальник 3. Тут вона змішується з горючим газом (водень, оксид вуглецю, метан і т.і.). При спалюванні такої суміші утворюється водяна пара, нагріта до температури 1000-1400°С. Вона реагує з галогенідом чи органогалогенідом металу з утворенням високодисперсного пірогенного оксиду металу і газоподібних галогеніду та галогену. Гарячий потік газів і аеродисперсного оксиду охолоджують в реакторі 4, теплообмінниках 5 повітрям, яке подається для цього повітродувкою 19. При русі потоку в трубоподібному коагуляційному пристрої 6 проходить об'єднання частинок в агломерати, здатні відділятися в продуктових циклонах 7(1-3) від газоподібних продуктів реакції. Основну масу одержаних агломератів оксиду металу (до 95%) відділяють в першому за ходом газодисперсного потоку циклоні 7(1) і з допомогою газоструминного інжектора 8 транспортують в перший із послідовно з'єднаних десорберів 9 для очистки оксиду металу від галогеніду водню. Із другого продуктового циклона 7(2) уловлений продукт транспортують на вхід пристрою 6 для повторного коагулювання частинок, а із третього циклона 7(3) - на вхід другого циклона 7(2). Таким чином в трьох-чотирьох циклонах досягається практично 100%-не відділення продукту без застосування допоміжних стадій його уловлювання в циклонах і рукавних фільтрах, що зачно спрощує установку та її експлуатацію. Уловлений в циклонах 7(1-3) продукт послідовно вводять у нижню частину апаратів 9 з псевдозрідженим режимом роботи, куди також подають нагріті водяну пару та інертний газ в кількості, необхідній для підтримання режиму псевдозрідження продукту. Апарати 9 оснащені електронагрівними елементами, з допомогою яких в процесі роботи підтримується температура 600700°С. При такій температурі проходить десорбція галогенідів водню із поверхні частинок оксиду в газовий потік. Розподіл при введенні водяної пари на десорбцію галогенідів водню між першим і другим десорберами здійснюють в пропорції 1 до 2-4 частин, а режим псевдозрідження в кожному із апаратів 9 підтримують шляхом регулювання витрат інертного газу ( повітря чи азоту). Такий розподіл водяної пари забезпечує оптимальний режим десорбції галогенідів водню без агрегатування активних частинок оксиду металу. При цьому показник рН продукту після його обробки в двох десорберах становить не менше 4,5. Розкислений продукт виводять із конуса між робочою і розширеною частинами апаратів 9 в переливні стояки, з'єднані з атмосферою через заслінки, з допомогою яких регулюють величину потоку всмоктуваного повітря, що підмішується до потоку розкисленого продукту, і одержану суміш пневмотранспортом з допомогою струминних інжекторів 8, ідентичних тим, що встановлені під циклонами 7(13), подають в наступний десорбер 9, а з нього - в пневмокласифікатор 10. Для продукту з низькою питомою поверхнею десорбцію галогенідів водню 11 можна проводити в одному апараті. При цьому продукт із циклона 7(1) направляють безпосередньо в другий із послідовно з'єднаних апаратівдесорберів 9. В процесі роботи в десорбері 9 накопичується грубозернистий продукт. Його періодично вивантажують через нижній випускний патрубок на інжектори 8 і разом з основним потоком продукту транспортують на пневмокласифікацію в апараті 10. Гарячі гази від розкисленого продукту відділяють в верхній, розширеній, частині апарату 9 і через два діаметрально розміщені на кришках апаратів патрубки виводять на продуктові циклони для очистки від пиловидного продукту. При цьому досягаються рекуперація тепла газів для обігріву циклонів та зменшення енерговитрат на одержання продукту. Пневмокласифікацію продукту здійснюють в циліндричному колонному апараті 10 з розширеною верхньою частиною, який оснащено нижнім вивідним патрубком грубозернистого продукту, верхнім вивідним патрубком товарного продукту із конуса між основною і розширеною частинами колони, а також патрубком для виводу газового потоку та ввідним тангенс іальним патрубком. Останній розміщено в нижній (основній) циліндричній частині колони на відстані, рівній 1/5-1/3 від загальної висоти цієї частини, причому відношення діаметрів основної до розширеної частин колони знаходиться в межах 1/4 до 1/2. При такому розташуванні цього патрубка та значеннях відношення діаметрів колони досягається оптимальний режим відділення товарного продукту від грубодисперсних фракцій оксидів металів. При класифікації продукту в такому апараті закінчується сушіння продукту, особливо грубозернистих його фракцій, які виводяться з нижньої частини десорберів 9. Кондиційний товарний продукт відділяють у верхній, розширеній, частині апарата і самопливом направляють в бункери 11. Відділені в пневмокласифікаторі 10 грубозернисті фракції 76477 12 оксидів металів після сушіння виводять через нижній вивідний патрубок цього апарата як продукт другого сорту. Гази із вивідних патрубків бункерів 11 подають на вхід першого продуктового 7(1) циклону, куди також поступають запилені газові потоки із коагулюючого пристрою 6 та одного із вивідних патрубків газів із першого апарата 9 для десорбції галогеніду водню. Газовий потік із пневмокласифікатора 10 направляють на вхід другого продуктового 7(2) циклону разом з запиленими потоками із одного із вивідних патрубків газів із другого апарата 9 для десорбції галогеніду водню. При наявності більше трьох продуктових циклонів 7, підвід запилених потоків із патрубків апаратів 9 для десорбції починають з другого циклону 7(2) і зсувають на одни циклон по ходу газового потоку, а підвід запилених потоків із бункерів 11 розподіляють між першим 7(1) і другим 7(2) продуктовим циклонами. Стабільність роботи установки регулюють запірною арматурою на трубопроводах шляхом зміни подачі робочих газів на сопла струминних інжекторів 8 та витрат газових потоків на відівідних трубопроводах із апаратів 9 для десорбції галогеніду воню, пневмокласифікатора 10 і бункерів 11, а також величини підсмоктуваного потоку повітря в переливні стояки із апаратів десорбції 9 та регулюючи загальний потік газів заслінкою після останнього циклона 7(3). Таким чином, застосування запропонованої установки за рахунок використання струминних інжекторів, двох апаратів для десорбції галогеніду водню і колонного класифікатора дозволяє покращити якість продукту, спростити установку шляхом зменшення кількості і різнотипності обладнання для відділення продукту від газового потоку та зменшити енерговитрати на одержання оксидів металів за рахунок рекуперації тепла газових потоків, що виводяться із апаратів для десорбції галогенідів водню з поверхні частинок продукту. 13 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 76477 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

A plant for pyrogenic synthesis of metal oxides

Автори англійською

Myroniuk Ivan Fedorovych, Yaremchuk Bohdan Mykolaiovych

Назва патенту російською

Установка для пирогенного синтеза оксидов металлов

Автори російською

Миронюк Иван Федорович, Яремчук Богдан Николаевич

МПК / Мітки

МПК: C01G 1/00, C01B 33/18

Мітки: металів, синтезу, пірогенного, оксидів, установка

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-76477-ustanovka-dlya-pirogennogo-sintezu-oksidiv-metaliv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Установка для пірогенного синтезу оксидів металів</a>

Подібні патенти