181469. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium-klorid-hidrát termikus bontására
5 181469 6 fűtőfelületekkel végezzük, amelyek folyékony hőhordozókkal, igy sóolvadékkal vagy olajjal, vannak érintkezésben. A hőhordozók felmelegítése hagyományos égőkkel történhet. A hőhordozók felmelegítéséhez azonban az előállított kalcinált anyag hőtartalma is használható. A hőátvitel céljára különösen a csőkötegek előnyösek. Egy klasszikus örvényágy alkalmazásánál a csőköteg olyan beépítésű, amelynél a csövek vízszintesen helyezkednek el, míg a cirkuláló örvényágy használatánál, az erózió csökkentése végett, a csövek függőleges lefutásúak. A hőhordozók, a fluidizáló gáz, valamint az alumíniumklorid-hidrát bevezetését úgy kell összehangolni, hogy — a találmány előnyös kiviteli módja szerint — az örvényágy anyagának a hőmérséklete az első lépcsőben 150 C° és 300 C° között legyen. A második bontólépcsőben, amelybe kalcinált anyagot viszünk be, magasabb, körülbelül 600 C°-ig teijedő bontóhőmérsékleteket kell létesíteni avégett, hogy a szilárd anyaggal a kalcináló lépcsőbe bevitt hidrogénkloridmennyiség lehetőleg csekély legyen. Egylépcsős bontás alkalmazásánál, amely csupán kalcinált anyag bevitelével dolgozik, 200—450 C° tartományban kell a hőmérsékletet beállítani. A bontási lépcsőben a választott kiviteli módtól függetlenül az örvényanyag tartózkodási idejét és hőmérsékletét úgy választjuk, hogy legalább 80%-os bontást éljünk el. A bontózónából folyamatosan egy örvényanyag-áramot viszünk el és a kalcináló zónába visszük ezt be. Itt azok a részecskék, amelyek körülbelül a 20—300 pm szemcsenagyságtartományban vannak (az 50 pm közepes átmérőjű szemcsenagyságra vonatkoztatva), az örvényágyas reaktorban (örvényzónában) uralkodó magas hőmérsékletek következtében nagyon gyorsan felhevülnek és nagy fajlagos felületük következtében nagyon gyorsan elbomlik a klorid hidrogénklorid leadása közben. Ez lényegében már megtörténik az örvényzónából való első távozás után és a tartózkodási zónába való bevitel előtt. A gyors felmelegedés az örvényzónában uralkodó örvényállapot által adott intenzív hőbevezetés következménye. Ugyanakkor a terméket a kétlépcsős és ennélfogva enyhe, bár közel sztöchiometrikus égetés miatt megkíméljük. Az alumíniumoxid kalcinálásánál jelentkező fázisátalakulások, amelyek kevés energiát, de hosszú tartózkodási időket igényelnek, gazdaságosan, valamint terméket és készüléket kímélő módon a tartózkodási zónában mennek végbe. A tartózkodási zónát vízgőzzel és/vagy levegővel fluidizálhatjuk. A tartózkodási zónából éppen annyi szilárd anyagot vezetünk vissza, amennyi a szuszpenziósűrűségnek a beállításához az örvényzónában és említésre méltó hőmérsékletkülönbségek elkerüléséhez adott esetben az örvényzóna/tartózkodási zóna teljes rendszerben szükséges. Előnyösen az üzemi körülményeket az örvényzónában és a szilárd anyagnak a visszavezetését a tartózkodási zónából az újonnan bevezetett anyag figyelembe vételével úgy választjuk meg, hogy a gázelosztó és a szekunder gázvezeték közötti zónában 20—300 kg/m3 átlagos szuszpenziósűrüséget, a szekunder gázvezeték feletti zónában pedig 1—20 kg/ m3 szuszpenziósűrűséget kapjunk. Az előbb említett körülményeknél az örvényzónában körülbelül 250—900 mm vízoszlop nagyságú nyomásesés uralkodik. Ilyen üzemi körülmények mellett Froude és Archimedes képleteivel meghatározva a következő tartományok adódnak: illetve ^ mimellett 0,1 <- • Fr2 • ——< 10 4 ere* 0,1 < Arc 100 Ar= dk3 g e -v 2 10 Ezekben a képletekben: Fr a Froude-szám Ar az Archimedes-szám a gázsűrűség k/m3-ben g a nehézségi állandó m/sec2 15 ek a szilárdanyagrészecskék sűrűsége kg/m3-ben dk a golyó alakú részecskék átmérője méterben v a kinematikus viszkozitás m2/sec-ban A szuszpenziósűrűség a tartózkodási zónában ezzel szemben a csekély fluidizálógázsebesség miatt, amelynek lényegé- 20 ben a szilárd anyag átkeverését kell végeznie, jóval nagyobb. Annak érdekében, hogy a tartózkodási idős reaktort teljes egészében kihasználjuk, a szuszpenziósűrűségnek 500 kg/m3 felett kell lennie. A definícióban Froude és Archimedes számok vonatkozá- 25 sában ugyanaz az Archimedes-számtartomány adódik, mint az örvényzónában és a Froude-szám a következő képletnek felel meg. 30 3 0-• Fr2 •—-*—<5 • 10 * 4 0. — Q Az örvényzóna és a tartózkodási zóna egymáshoz víszo- 35 nyitott méretét meghatározott termékminőség előállításához szükséges átlagos összes tartózkodási idő határozza meg. Általában előnyös, ha a szilárd anyag átlagos tartózkodási idejét az örvényzónában 10—30 percre, a tartózkodási zónában pedig 2-szerestől egészen 20-szorosig teijedő nagyságra 4Q állítjuk be. Az átlagos tartózkodási időnek az örvényzónában való meghatározásánál a tartózkodási zónából visszavezetett szilárd anyagmennyiség is benne foglaltatik és a két zónában lévő átlagos szuszpenziósűrűségek összegéből számítható az 45 óránkénti termékmennyiségre vonatkoztatva. A fluidizáló és szekunder gázmennyiségek megválasztása, különösen pedig a két gázáram felosztása és a szekundergáz-hozzávezetés nagysága további szabályozási lehetőségeket biztosítanak. A találmány szerinti eljárás egy további előnyös kialakítá- 50 sánál a szekundergázt olyan mennyiségben vezetjük be, amely az örvényzóna összmennyíségének 10—30%-ánál van. Az örvényzónába vezetett szekundergáz mennyiségi arányát a fluidizáló gázhoz célszerűen 10:1—1:2 nagyságra állítjuk be. 55 Akkor is, ha a szükséges szuszpenziósűrűségnek az örvény zónában való beállításához csak kevés szilárd anyagot keli visszavezetni a tartózkodási zónából, mégis viszonylag hoszszú összes tartózkodási idő kívánatos, célszerű a tartózkodási zónában közvetlen fűtőanyagbeadagolással fűteni. Tekin- 60 tettel a rendszerben uralkodó hőmérsékletre, a keringtetés nem szolgál a tartózkodási zóna veszteségeinek, például a sugárzásból eredő veszteségeknek, a teljes fedezésére, hanem csupán a finom szabályozásra. Elég hosszú tartózkodási idő után egy szilárdanyag-áramot 65 vezetünk az örvényhűtőhöz. A hűtést célszerűen több egy3
