Патент на изобретение №2347990

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ И ПРОКАЛКИ КАТАЛИЗАТОРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу сушки растворов с получением гранулированного продукта, обладающего повышенной гигроскопичностью, и может использоваться в различных областях химических технологий и смежных отраслей техники, где предъявляются повышенные требования к величине конечной влажности продукта. В установке для сушки и прокалки катализатора, содержащей плунжерный насос для подачи исходного раствора, фильтр отделения примесей, распылительную сушилку, предназначенную для сушки и грануляции катализатора из раствора, батарейные циклоны для улавливания готового продукта и отправки его на шнековый или ленточный транспортер высушенного продукта. Установка дополнительно содержит вентилятор, дымосос и теплогенератор, при этом дымососом поток ретура направляется в скруббер Вентури для сбора его в бак из бункерной части скруббера в качестве шлама и из каплеуловителя, а насосом осуществляется подача раствора в скруббер, при этом вентилятором через теплогенератор подается сушильный агент в прокалочный аппарат, а сепаратор осуществляет подачу высушенного продукта в циклон пневмотранспорта, причем прокалочный аппарат предназначен для создания двухступенчатого температурного режима прокалки и обеспечения регламентированного времени пребывания катализатора в каждой ступени: первая ступень обеспечивается подачей сушильного агента в верхнюю часть аппарата, а парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора, подается в нижнюю часть аппарата, готовый продукт поступает в охладитель продукта, при этом скруббер с каплеуловителем предназначен для окончательного процесса пылеулавливания ретура и очистки выходящего в атмосферу сушильного агента, при этом установка оснащена системой очистки отработанного сушильного агента, блоком охлаждения готового продукта, узлом дозированного питания, транспортом продукта внутри установки, бункером готовой продукции и другими узлами, создающими необходимую инфраструктуру комплектной установки, при этом система подачи влажного исходного раствора выполнена в виде акустических форсунок, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний, содержащего резонатор, и трубки для подвода распыливающего агента и раствора, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом раствор поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода раствора расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе, клапан для подачи воздуха, расположенный над седлом резонатора, и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом 30°-60° по отношению к оси резонатора, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока раствора, поступающего по каналу. Технический результат – повышение эффективности процессов сушки и прокалки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу сушки растворов с получением гранулированного продукта, обладающего повышенной гигроскопичностью, и может использоваться в различных областях химических технологий и смежных отраслей техники, где предъявляются повышенные требования к величине конечной влажности продукта.

Наиболее близким к заявленному объекту является способ получения гранулированного хлористого кальция безводного путем подачи в барабан порошкообразной фракции продукта (мелкая фракция + порошок после дробления), частично обезвоженного продукта и раствора (патент РФ №2093766, F26B 3/12 прототип).

К недостаткам данного метода следует отнести прежде всего трудность управления процессом при наличии трех потоков продукта с различной влажностью: безводный порошок, частично обезвоженный кусковой продукт и раствор. Это приводит к образованию как мелкого, так и крупнокускового продукта, что, в свою очередь, уменьшает выход товарной фракции и увеличивает нагрузку на дробильное и просеивающее оборудование.

Недостатками устройства для осуществления гранулирования CaCl₂ являются значительные капзатраты, трудности управления процессом из-за большого числа входных потоков и низкая надежность процесса из-за значительных отложений в барабане.

Технический результат – повышение эффективности процессов сушки и прокалки.

Это достигается тем, что в установке для сушки и прокалки катализатора, содержащей плунжерный насос для подачи исходного раствора, фильтр отделения примесей, распылительную сушилку, предназначенную для сушки и грануляции катализатора из раствора, батарейные циклоны для улавливания готового продукта и отправки его на шнековый или ленточный транспортер высушенного продукта, согласно изобретению, дополнительно содержится вентилятор, дымосос и теплогенератор, при этом дымососом поток ретура направляется в скруббер Вентури для сбора его в бак из бункерной части скруббера в качестве шлама и из каплеуловителя, а насосом осуществляется подача раствора в скруббер, при этом вентилятором через теплогенератор подается сушильный агент в прокалочный аппарат, а сепаратор осуществляет подачу высушенного продукта в циклон пневмотранспорта, причем прокалочный аппарат предназначен для создания двухступенчатого температурного режима прокалки и обеспечения регламентированного времени пребывания катализатора в каждой ступени: первая ступень обеспечивается подачей сушильного агента в верхнюю часть аппарата, а парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора, подается в нижнюю часть аппарата, готовый продукт поступает в охладитель продукта, при этом скруббер с каплеуловителем предназначен для окончательного процесса пылеулавливания ретура и очистки выходящего в атмосферу сушильного агента, при этом установка оснащена системой очистки отработанного сушильного агента, блоком охлаждения готового продукта, узлом дозированного питания, транспортом продукта внутри установки, бункером готовой продукции и другими узлами, создающими необходимую инфраструктуру комплектной установки, при этом система подачи влажного исходного раствора выполнена в виде акустических форсунок, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний, содержащего резонатор, и трубки для подвода распыливающего агента и раствора, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом раствор поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода раствора расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе, клапан для подачи воздуха, расположенный над седлом резонатора, и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом 30°-60° по отношению к оси резонатора, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока раствора, поступающего по каналу.

На фиг.1 представлена схема предложенной установки для сушки и прокалки микросферического катализатора крекинга, на фиг.2 – схема пневматической акустической форсунки.

Установка для сушки и прокалки микросферического катализатора крекинга содержит плунжерный насос 1 для подачи исходного раствора, фильтр 2 отделения примесей; распылительную сушилку 3 с форсунками, расположенными в верхней части сушилки, предназначенную для сушки и грануляции катализатора из раствора, батарейные циклоны 4 для улавливания готового продукта и отправки его на шнековый или ленточный транспортер 16 высушенного продукта. Дымососом 5 поток ретура (нетоварной мелочи) направляется в скруббер Вентури 6 для сбора его в бак 10 из бункерной части скруббера в качестве шлама и из каплеуловителя 7. Насосом 8 осуществляется подача раствора в скруббер 6, а вентилятором 9 через теплогенератор подается сушильный агент в прокалочный аппарат 12. Сепаратор 11 осуществляет подачу высушенного продукта в циклон 13 пневмотранспорта. Теплогенератор предназначен для получения сушильного агента и имеет штуцера подвода воздуха и топлива и отвода сушильного агента в сушилку 3.

Акустическая форсунка (фиг.2), содержит корпус 27, выполненный в виде стакана с днищем 28, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня-резонатора 20 с клиновой щелью 21 и соплом 16. Раствор поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 20 и внутренней поверхностью сопла 16, а затем в кольцевой зазор 17 между внутренней поверхностью корпуса 27 и внешней поверхностью стакана 30. После чего по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, установленного соосно корпусу 27, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20, причем канал 31 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 30 и выполнен в форме прямоугольной щели.

Воздух подается через штуцер 22, расположенный соосно корпусу 27 форсунки по трубке 18 с отверстием 23, отверстию 25, выполненному в клапане 24, расположенному соосно штуцеру 22 и отверстию 19 резонатора 20, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 21. Клиновая щель 21 расположена под углом по отношению к оси резонатора 20, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°. Клапан 24 взаимодействует с седлом 26, выполненным за одно целое с резонатором 20, и опирающимся на упругую прокладку 29, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 30 и седла 26. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20 размещено винтовое направляющее устройство 32, способствующее созданию вихревого потока раствора, поступающего по каналу 31.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21, лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10;

– отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода раствора лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

– отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к диаметру внутренней поверхности корпуса 27 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3;

– отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;

– отношение диаметра d₂ сопла 16 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;

– отношение диаметра d₂ сопла 16 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода раствора лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5;

– отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

Прокалочный аппарат 12 предназначен для создания двухступенчатого температурного режима прокалки и обеспечения регламентированного времени пребывания катализатора в каждой ступени: 1-я ступень обеспечивается подачей сушильного агента в верхнюю часть аппарата, парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора, подается в нижнюю часть аппарата, а готовый продукт поступает в охладитель продукта 14. Скруббер Вентури 15 с каплеуловителем предназначен для окончательного процесса пылеулавливания ретура и очистки выходящего в атмосферу сушильного агента. Установка оснащена системой очистки отработанного сушильного агента, блоком охлаждения готового продукта, узлом дозированного питания, транспортом продукта внутри установки, бункером готовой продукции и другими узлами, создающими необходимую инфраструктуру комплектной установки.

Установка для сушки и прокалки катализатора работает следующим образом. Качество катализатора окончательно формируется в прокалочном аппарате 12. Использование благоприятных физико-механических свойств микросфер продукта, в частности, их высокой сыпучести, при разработке колонного аппарата 12 с кондуктивной передачей тепла катализатору, позволило реализовать три необходимых условия качественного проведения процесса, чего не удавалось сделать прежде в условиях колонны с конвективным режимом прокалки:

– двухступенчатый температурный режим;

– регламентированное время пребывания катализатора в каждой ступени;

– парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 23 трубки 18, затем отверстию 25, выполненному в клапане 24 и отверстию 19 резонатора 20, после чего поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 21. Раствор по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20. В результате прохождения резонатора 20 распыливающим агентом (например воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю раствора. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Техническая характеристика предложенной установки: производительность по готовому продукту – 500 кг/ч; расход газа – 1280 м³/ч; установленная мощность – 700 кВт.

Установка характеризуется энергоэкономным процессом, благодаря теплоиспользованию отработанного теплоносителя прокалочной печи в качестве сушильного агента. Одним из весьма эффективных катализаторов при переработке нефти является алюмосиликатный микросферический катализатор. В предложенной установке разработана новая конструкция распылительной сушильной камеры: изменение системы газораспределения с локальным подводом теплоносителя к каждой форсунке, а также замена метода диспергирования, создали условия для получения укрупненного и более однородного грансостава при равномерной термической обработке диспергированных частиц в сушилке.

Формула изобретения

1. Установка для сушки и прокалки катализатора, содержащая плунжерный насос для подачи исходного раствора, фильтр отделения примесей, распылительную сушилку, предназначенную для сушки и грануляции катализатора из раствора, батарейные циклоны для улавливания готового продукта и отправки его на шнековый или ленточный транспортер высушенного продукта, отличающаяся тем, что содержит вентилятор, дымосос и теплогенератор, при этом дымососом поток ретура направляется в скруббер Вентури для сбора его в бак из бункерной части скруббера в качестве шлама и из каплеуловителя, а насосом осуществляется подача раствора в скруббер, при этом вентилятором через теплогенератор подается сушильный агент в прокалочный аппарат, а сепаратор осуществляет подачу высушенного продукта в циклон пневмотранспорта, причем прокалочный аппарат предназначен для создания двухступенчатого температурного режима прокалки и обеспечения регламентированного времени пребывания катализатора в каждой ступени: первая ступень обеспечивается подачей сушильного агента в верхнюю часть аппарата, а парогазовая среда, контактирующая с частицами катализатора, подается в нижнюю часть аппарата, готовый продукт поступает в охладитель продукта, при этом скруббер с каплеуловителем предназначен для окончательного процесса пылеулавливания ретура и очистки выходящего в атмосферу сушильного агента, при этом установка оснащена системой очистки отработанного сушильного агента, блоком охлаждения готового продукта, узлом дозированного питания, транспортом продукта внутри установки, бункером готовой продукции и другими узлами, создающими необходимую инфраструктуру комплектной установки, при этом система подачи влажного исходного раствора выполнена в виде акустических форсунок, содержащих корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний, содержащего резонатор, и трубки для подвода распыливающего агента и раствора, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом раствор поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода раствора расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе, клапан для подачи воздуха, расположенный над седлом резонатора, и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом 30-60° по отношению к оси резонатора, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока раствора, поступающего по каналу.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10; отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода раствора лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7; отношение диаметра d₂ сопла к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7; отношение диаметра d₂ сопла к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода раствора лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5, отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

РИСУНКИ