190432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nagyfelületű aktív alumínium-oxid előállítására
1 190 432 2 metszeti hosszméretet az áramlás irányára merőleges keresztmetszet legkisebb hosszméreteként értelmezzük. Ezekben a szűk járatokban a bennük áramló közeg nagy, mintegy 5-25 Nm3/m2 • s sebességet ér el, ezáltal erős turbulens áramlás alakul ki. Ez az áramlás rendkívül hatékony hőátadást biztosít a járatok belső fala és az áramló közeg között. Ennek eredményeként a gáz által szállított szilárd alumínium-oxid-hidrát hőbomlásához kedvező hőátadási viszonyok alakulnak ki. Különösen érvényes ez a járat nagy hőmérsékletű falához közel jutó szemcsékre. Ezek azonban csak rendkívül rövid ideig maradnak a faiközeiben, mert az általuk, hőbomlásuk miatt, hirtelen leadott vízgőz közvetlen környezetükben olyan mérvű nyomásnövekedést hoz létre, hogy az a szemcsét nagy sebességgel a járat keresztmetszetének középpontja vagy középvonala felé mozgatja, ami a folyamat végbemenetele szempontjából kettős kedvező hatást eredményez. Egyrészt a közeg áramlásának irányára merőleges konvektiv hőáramot indít, javítva ezzel a falmenti hőátadást, másrészt a közeg szemcséivel ütközve szemcseaprózó és koptató hatást fejt ki. E hatás eredményeként nem képződik böhmít és a hőbontás terméke szemcseméretét tekintve olyan lesz, hogy további feldolgozásra őrlés nélkül használható. A találmány szerinti eljárást különösen ez a felismerés különbözteti meg más ismert eljárásoktól. A találmány tárgya eljárás 280-320 m2/g fajlagos felületű, nagy hidraulikus kötőképességü, 1-15 m/m% víztartalmú, aprítás nélkül további feldolgozásra közvetlenül alkalmas aktív alumínium-oxid előállítására vivőgázban áramló alumínium-oxidhidrátokból hőlökés révén 675-1473 K hőmérséklettartományban. A találmány szerint a szilárd kiindulási alumínium-oxid-hidrátokat 0,5-3 kg/Nm3 koncentrációban, vivőgázban, célszerűen levegőben 5-25 Nm’/m1 • s sebességgel hőátadó felületek által határolt téren vezetjük keresztül, vákuum és/ vagy túlnyomás segítségével áramoltatva a közeget. A szilárdanyagot a vivőgázba mechanikusan működő poradagolóval vezetjük be vagy magával a vivőgázzal injektáljuk be. Adott esetben a hőbontott aktív alumínium-oxidot 5-50 m/m%-ban, előnyösen 10-30 m/m%-ban összekeverjük a kiindulási anyaggal és ezt a keveréket juttatjuk vissza a hőbontó térbe. A termék hozzákeverése a friss alumínium-oxid-hidráthoz csökkenti az elvett termék szemcseméretét és növeli a fajlagos felületét. A hőbontó tér hőmérséklete 675-1073 K. A vivőgáz és a szilárd anyag egyirányú árama következtében a bevezetési oldalon a hőbontó tér hőmérséklete 675-873 K, az elvételi oldalon 873-1073 K. Az eljárás egyik előnyös módja szerint a kilépő anyagáram hőtartalmát a belépő anyagáram előmelegítésére használjuk fel. A találmány szerinti eljárás kivitelezésére különösen alkalmas olyan berendezés, amely szűk járatokból kialakított 500 m2/m3-nél nagyobb fajlagos felületű hőátadó felülettel rendelkezik. A fajlagos hőátadó felület ebben az esetben a készülék hasznos hőbontó terének egységére eső hőátadó felületet jelenti. A készülék járatainak legkisebb keresztmetszeti hosszmérete - amint már írtuk - a járatok hosszának az egy százada vagy annál kisebb és abszolút értékben 0,5-10 mm, előnyösen 1-5 mm. Az eljárás szerinti hőmérsékletre a berendezést ellenállás fűtéssel, földgáz vagy fűtőolaj elégetésével, adott esetben nagy hőmérsékletű hulladék füstgázok bevezetésével fűtHetjük fel. A találmány körébe tartozik minden olyan szerkezeti megoldású, fentiekben jellemzett járatokkal rendelkező berendezés, amely lehetővé teszi a járatok megfelelő hőmérsékletre való fűtését. így találmány szerinti berendezés lehet csőköteges álló vagy fekvő hengeres készülék, esősorokat tartalmazó álló vagy fekvő hasáb alakú készülék, háromszög, négyszög, vagy sokszög metszetű egyenes vagy görbülettel rendelkező járat vagy járatköteg akár hengerszimmetrikusan, akár például egyenes síkban elrendezve. A találmány szerint a berendezést folyamatosan úgy működtetjük, hogy külső hőközléssel a fentiekben közölt hőmérsékletre fütjük, ezt követően a készülék járatain keresztül az ismertetett módszerek egyikével vivőgáz áramot létesítünk, majd megindítjuk a szilárd anyag adagolását. A berendezés fűtését a folyamat során úgy szabályozzuk, hogy a készülékből kilépő közeg hőmérséklete a találmány szerinti hőmérséklet-tartományba essék. A készüléket elhagyó közegből a szilárd por leválasztására bármilyen ismert porleválasztó berendezést alkalmazhatunk, előnyösen ciklon leválasztókat. Az elvégzett kísérletek szerint a finom termékpor leválasztása egyetlen ciklon alkalmazásával is 98-99%os hatásfokkal problémamentesen megoldható. A találmány szerinti eljárás főbb előnyei a következők : a) mivel a berendezés járataiban egyenáramban áramlik a gáz a szilárdanyaggal, ezért a nagyobb szemcsefrakciók a készülékben hosszabb ideig, a kisebbek rövidebb ideig tartózkodnak, így az egyes frakciók vízvesztése közel azonos mértékű lesz. b) a berendezés járataiban nagymérvű szemcseaprózódás megy végbe. Ennek előnye kettős: egyrészt apró szemcsék hőbomlásánál lényegesen kisebb az átmeneti böhmit képződés veszélye, másrészt a berendezést olyan szemcseméretü szilárdanyag hagyja el, amely további feldolgozásra őrlés nélkül is alkalmas. c) a találmány szerinti berendezésben a szilárdanyag koncentrációja a vivőgázban kísérleteink szerint 0,5-3 kg/Nm3, vagy ennél nagyobb, szemben az ismert eljárások 0,1-0,2 kg/Nm3 koncentrációjával, a vivőgáz érzékelhető hője által okozott hőveszteség tehát kicsi. d) az eljárás fajlagos készülék térfogat igénye méréseink szerint rendkívül kicsi: 0,2dm3 h/kg termék, vagy ennél kisebb, szemben az ismert eljárások 2 dm3 • h/kg termék térfogatigényével. A találmány szerinti eljárást és berendezést az alábbi példákban ismertetjük: 1. példa A Bayer timföldgyártás köztitermékét, a timföld-hidrátot előzetes őrlés nélkül cellás szilárdanyag-adagolóval folyamatosan olyan, kívülről 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
