Устройство для контакта газа и пульпы

 

Изобретение относится к процессам очистки газа от фосфатной пыли и охлаждения пульпы при производстве экстракционной фосфорной кислоты. Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа и охлаждение пульпы за счет увеличения поверхности контакта фаз, ликвидации вредных газовых выбросов в атмосферу и пенообразования в реакторе. Цель достигается за счет установления тангенциальных патрубков 5 по длине цилиндрической обечайки 2 корпуса с шагом, равным 0,8-1,25 ее диаметра, а также за счет размещения ниже расширяющейся конической обечайки 4 с зазором к ней конического отражателя 8, а конического отражателя 8 и расширяющейся конической обечайки 4 - в погруженной под уровень пульпы в емкости 14 юбке 10 из эластичного материала, нижняя часть которой разрезана на вертикальные полосы 11, а верхняя имеет кольцевой зазор с корпусом 1. В работе жидкая фаза вводится по патрубку 7, закручивается в корпусе газом, поступающим по тангенциальным патрубкам 5 и далее выводится из корпуса 1. Основная часть пульпы выводится через кольцевой зазор между юбкой 10 и корпусом 1, а меньшая часть пульпы с газом направляется к юбке 10. При раздвижении вертикальных полос 11 гасится пена, образующаяся при раскручивании пульпы потоком газа. Происходит одновременная очистка газа и охлаждение пульпы. 3 ил., 1 табл. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5м В 01 О 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641005/26 (22) 25.01.89 (46) 23.05.91. Бюл. 3Ф 19

{71) Ярославский политехнический институт (72) В.А.Раков, В.Н.Сидоров, А.И,Зайцев и

С.И,Петров (53) 621.928.97(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И. 1346211, кл. В 01 0 47/06, 1986, Патент США М 4239515, кл. В 01 0 47/02, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТА ГАЗА И

ПУЛЬПЫ (57) Изобретение относится к процессам очистки газа от фосфатной пыли и охлаждения пульпы при производстве экстракционной фосфорной кислоты. Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа и охлаждение пульпы за счет увеличения поверхности контакта фаз, ликвидации вредных газовых выбросов в атмосферу и пенообраэования в реакторе.

Цель достигается за счет установления танИзобретение относится к очистке газа от фосфатной пыли и охлаждения пульпы производства экстракционной фосфорной кислоты. Кроме того, оно может найти применение в системах мокрой очистки залыленного газа с одновременным охлаждением жидких реакционных смесей при проведении экзотермических химических реакций между сыпучими и жидкими средами.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки газа от фосфатной пыли и

„„. Ж„„1650213 А1 генциальных патрубков 5 по длине цилиндрической обечайки 2 корпуса с шагом, равным 0,8-1,25 ее диаметра, а также за счет размещения ниже расширяющейся конической обечайки 4 с зазором к ней конического отражателя 8, а конического отражателя 8 и расширяющейся конической обечайки 4 — в погруженной под уровень пульпы в емкости

14 юбке 10 из эластичного материала, ниж.няя часть которой разрезана на вертикальные полосы 11, а верхняя имеет кольцевой зазор с корпусом 1, В работе жидкая фаза вводится по патрубку 7, закручивается в корпусе газом, поступающим по тангенциальным патрубкам 5 и далее выводится из корпуса 1. Основная часть пульпы выводится через кольцевой зазор между юбкой 10 и корпусом 1, а меньшая часть пульпы с газом направляется к юбке 10. При раэдвижении вертикальных полос 11 гасится пена, образующаяся при раскручивании пульпы потоком газа. Происходит одновременная очистка газа и охлаждение пульпы. 3 ил..

1 табл, охлаждения пульпы при производстве экстракционной фосфорной кислоты.

На фиг.1 представлена схема установки по производству экстракционной фосфорной кислоты {ЭФК); на фиг,2 — устройство для контакта газа и пульпы; на фиг.3 — график зависимости степени очистки газа от параметра.

Данное устройство для контакта газа и пульпы устанавливается перед реактором (фиг.1) или на крышке реактора непосредственно (фиг.2). Устройство позволяет эффективно проводить очистку газа оборотным

1650213

35

50

55 раствором (слабой фосфорной кислотой и пульпой из реактора), вводимым далее в реактор, причем соотношение газа% оборотного раствора составляет 1:(42-50), газа и пульпы из реактора, закачиваемых насосом

5ПХП из реактора 1;(38:42).

Устройство для контакта газа и пульпы включает корпус 1 из примыкающих цилиндрической 2 и сужающейся 3 и расширяющейся 4 конических обечаек, соединенных меньшими основаниями, тангенциальные патрубки 5 ввода газа в цилиндрическую обечайку корпуса, образующие щелевые вводы 6 при соединении с ней, осевой патрубок 7 подвода пульпы в верхней части корпуса, осевой конический отражатель 8, размещенный с зазором 9 к конической абечайке 4, эластичную юбку 10 из разрезанного на вертикальные полосы 11 эластичного материала, прикрепленную к корпусу стяжками 12. Крепления конического отражателя к обечайке 4 представляют собой стяжки

13, равномерно расположенные по периметру. Юбка 10 погружена под уровень пульпы в реакционной емкости 14 и размещена коаксиально снаружи нижней конической обечайки 4.

Кроме того, выявлено, что для стабильности жидкостной пленки по длине корпуса необходимо условие расположения патрубков 5 с шагом, равным 0,8 — 1,25 диаметра цилиндрической обечайки 2 корпуса. ЭтЬ иллюстрирует график на фиг.3 зависимости степени очистки газа от отношения расстояния между патрубками и диаметром цилиндрической обечайки при постоянных длине цилиндрической обечайки L = 3000 мм, диаметре ее D = 300 мм, производительности по воде 5 м /ч и газу 6000 мз/ч, Как показывает график, степень очистки газа (в интервале отношений L1/D =0,8-1,25) максимальна, а за пределами этого интервала резко падает. Это говорит о том, что при выходе за пределы этого интервала (при уменьшении и увеличении расстояния между тангенциальными патрубками) происходит нарушение сплошности жидкостной пленки по длине корпуса, а следовательно, и снижение эффективности очистки газа и охлаждения пульпы и, кроме того, образование капель и их унос в систему абсорбции при частом расположении патрубков, Устройство работает следующим образом.

Запыленный газ подается по тангенциальным патрубкам 5 ввода газа на внутреннюю поверхность цилиндрической обечайки 2 корпуса 1 через щелевые вводы

6, также на внутреннюю поверхность обечайки 2 подается жидкость по патрубку 1.

Газовый поток раскручивает пульпу внутри корпуса и вводит ее в реакционную емкость

14 под слой пульпы. Основная часть пульпы выводится через кольцевой зазор (между стяжками 12) между юбкой 10 и корпусом 1, а меньшая часть проходит через юбку 10, раздвигая вертикальные полосы 11 и гася пену, образующуюся при раскручивании пульпы потоками газа, Стяжки 12 и 13 не препятствуют проходу жидкости и газа на поверхность. Конический отражатель 8 и обратный конус обечайки 4 направляют пульпу равномерно к щелевым отверстиям эластичной юбки. Тем самым упрощаются процессы пеногашения в реакторах. При разрывах пузырьков газа, выходящих из жидкостной пленки, ее поверхность становится кипящей. При этом значительно возрастает поверхность контакта фаз за счет неровностей поверхности и дополнительной поверхности брызг.

Кроме того, поддерживается в данном устройстве минимальный градиент температур, который не превышает 1,5 —,2 С, т.к, его увеличение может вызвать захолаживание пульпы, что приводит к образованию в растворе кристаллов фосфогипса. Тем самым обеспечивается надежность работы всей системы и повышается качество конечного продукта за счет увеличения межфазового контакта и гарантированного насыщения пузырьков газа парами жидкости, что.и обеспечивает минимальный градиент температур. Расположение тангенциальных патрубков 5 с шагом по длине корпуса позволяет усилить еще и эффект диспергирования газа в пульпе, что повышает эффективность охлаждения пульпы.

Было проведено исследование зависимости степени охлаждения пульпы от расстояния между патрубками 5 при длине цилиндрической обечайки 3000 мм, диаметре ее D 500 мм, производительности 5 м /ч по воде и 6000 м /ч по газу. Данные зависимости приведены в таблице.

Как видно из таблицы, в пределах отношения L>/D = 0,5 — 1,3 степень охлаждения пульпы максимальна и, кроме того, соответствует максимальным значениям, не вызывающим захолаживание пульпы, т.е, появление кристаллов фосфогипса в растворе, резко ухудшающих качество конечного продукта. При выходе за рамки данного интервала вправо степень охлаждения пульпы падает значительно, а влево — степень охлаждения практически постоянна, но возникает вероятность уноса капель в систему абсорбции, а степень очистки газа максимальна (фиг.3), значит выход за данные рамки соотношений не желателен. В данный

1650213 интервал укладывается оптимальный для степени очистки газа интервал 0,8-1,25, Поэтому достижению оптимальных степеней очистки газа и охлаждения пульпы одновременно будет соответствбвать интервал от- 5 ношений расстояния между патрубками к диаметру I>/D - 0,8-1,25.

В целом установка по фиг.1 функционирует следующим образом, Фосфатное сырье подается сжатым воз- 10 духом в стабилизатор объемной плотности и дозировки, из которого поступает по ленточному транспортеру в смеситель, а затем в реактор (реакционную емкость). Запыленный газ вентилятором перекачивается в ре- 15 актор, где и происходит охлаждение пульпы и очистка газа одновременно. При большой концентрации фосфатной пыли в газе происходит перегружение системы абсорбции, поэтому перед поступлением в реактор газа. 20 и пульпы они контактируют в корпусе (в данном случае используется горизонтальная его компоновка).

Формула изобретения 25

Устройство для контакта газа и пульпы, содержащее вертикальный корпус, выполненный в виде цилиндрической обечайки и присоединенных к ней в нижней части конических обечаек, соединенных меньшими основаниями, реакционную емкость, заполненную пульпой, юбку. соединенную с корпусом и погруженную под уровень пульпы в емкость, патрубок подвода пульпы и патрубки ввода газа, присоединенные к цилиндрической обечайке корпуса, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа от фосфатной пыли и охлаждения пульпы при производстве экстракционной фосфорной кислоты эа счет увеличения поверхности контакта фаз и кратности циркуляции пульпы, оно снабжено осевым коническим отражателем, размещенным с зазором в нижней части корпуса, при этом патрубки ввода газа установлены тангенциально к корпусу по длине цилиндрической обечайки с шагом, равным

0,8-1,25 ее диаметра. патрубок подвода пульпы выполнен осевым и введен в верхнюю часть цилиндрической обечайки, а юбка выполнена из эластичногб материала, разрезанного на вертикальные полосы, и размещена коаксиально снаружи нижней конической обечайки корпуса.

1650213

1б50213

Oslo ОУ 0Е 0J 0d Ol /// // /Р /5 / lg / /У

О

Составитель О.Беккер

Редактор Т. Куркова Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 1970 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101