Экспериментальное исследование процесса выпаривания алюминатных растворов в производстве глинозема способом Байера и разработка оборудования

• Автор: Ронкин, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 196 с. : ил. + Прил. (48 с.)

ц 1 Введение

2 Технологические аспекты концентрирования алюминатно-щелочных растворов в производстве глинозема способом Байера, особенности и основные проблемы аппаратурного оформления процесса

2.1 Технология получения глинозёма

2.2 Особенности состава алюминатно-щелочных растворов

2.3 Особенности и основные проблемы аппаратурного оформления процесса выпаривания

2.3.1 Принципиальные схемы выпарных батарей

2.3.2 Обзор конструкций выпарного оборудования для концентрирования алюминатно-ф щелочных растворов
2.3.3 Выбор аппаратов для различных стадий процесса выпаривания алюминатно-щелочных растворов

2.3.4 Основные проблемы при выпаривании алюминатно-щелочных растворов.

Постановка задач исследований

3 Описание опытных установок для исследования процесса выпаривания растворов на различных стадиях и методики проведения экспериментов
3.1 Описание опытных установок
3.2 Методики проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных
4 Исследование условий выпаривания, выбор оптимальных режимов работы и рациональных конструкций выпарных аппаратов для предварительного концентрирования растворов
4.1 Описание конструкции и характеристика опытного выпарного аппарата
4.2 Исследование условий выпаривания растворов на стадии предварительного концентрирования
4.3 Выбор оптимальных режимов работы аппаратов для предварительного концентрирования растворов
4.4 Разработка рациональной конструкции выпарного аппарата для предварительного концентрирования растворов
5 Исследование условий выпаривания, выбор оптимальных режимов работы и рациональных конструкций выпарных аппаратов для промежуточного концентрирования растворов
5.1 Описание конструкции и характеристика опытного выпарного аппарата
5.2 Исследование условий выпаривания растворов на стадии промежуточного концентрирования
5.3 Определение оптимальных режимов работы аппаратов с обращенной естественной
_ циркуляцией при промежуточном концентрировании растворов
5.4 Выбор методики расчета аппарата с обращенной естественной циркуляцией и сравнение расчетных данных с экспериментально определенными
5.5 Определение условий устойчивой работы выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией при сохранении заданного направления движения раствора
5.6 Разработка рациональной конструкции выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией
6 Исследование условий выпаривания, выбор оптимальных режимов работы и
рациональных конструкций выпарных аппаратов для стадии заключительного
концентрирования растворов
6.1 Описание конструкции и характеристика опытных выпарных аппаратов и оборудования для накопления твердой фазы в аппарате
6.2 Исследование условий выпаривания растворов на заключительной стадии концентрирования
6.3 Выбор оптимальных режимов работы выпарного аппарата с принудительной циркуляцией на стадии заключительного концентрирования
6.4 Определение зависимости перегрева раствора в трубках выпарного аппарата с принудительной циркуляцией от различных факторов
6.5 Определение высоты зоны кипения в выпарном аппарате с принудительной циркуляцией
6.6 Исследование условий и определение оптимальных режимов кристаллизации соды
6.7 Анализ и оценка различных способов укрупнения кристаллизации соды
6.8 Разработка рациональной конструкции выпарного аппарата с принудительной циркуляцией
7 Разработка методики определения концентраций компонентов при выпаривании
алюминатно-щелочных растворов путем измерения их физико-химических свойств
7.1 Выбор способа определения концентрации упаренного раствора
7.2 Определение концентрации упаренного раствора по температурной депрессии
7.3 Выбор способа определения каустического модуля раствора
7.4 Методика определения зависимостей физико-химических свойств алюминатно-щелочного раствора от его состава и температуры
7.5 Методика обработки результатов измерений и аппроксимации экспериментальных данных
7.6 Оценка погрешности определения концентрации алюминатно-щелочных растворов методом регрессионного анализа
7.7 Разработка методики уточнения коэффициентов модели для определения концентраций компонентов в алюминатно-щелочном растворе по данным эталонных измерений

8. Анализ и оценка результатов работы выпарного оборудования
8.1 Анализ работы выпарных аппаратов
8.2 Оценка показателей работы предлагаемых аппаратов в составе выпарных батарей
8.3 Оценка возможности применения предлагаемых выпарных аппаратов в условиях выделения кристаллической соды
9 Заключение
Список использованных источников
Приложения: в отдельном томе

Сепаратор аппарата соединен с нижней растворной камерой и служит для отделения и очистки вторичного пара от капель раствора. Сепаратор выполнен в виде вертикального сосуда со штуцерами входа парорастворной смеси, слива раствора и выхода вторичного пара.
Нижняя растворная камера предназначена для приема упаренного раствора, стекающего из теплообменных трубок, первоначальной очистки пара и удаления упаренного раствора. В верхней ее части расположена решетка, предназначенная для разбивания струй раствора, выходящих из трубок и распределения их равномерно по сечению камеры. Это предотвращает вспенивание раствора. В камере имеются штуцера для слива упаренного раствора и отвода раствора на рециркуляцию для создания необходимой плотности орошения трубок.
Верхняя растворная камера предназначена для приема раствора и равномерного распределения его в виде пленки, стекающей по внутренней поверхности теплообменных трубок. Д ля этого она снабжена специальным устройством в виде распределительной корзины с отверстиями диаметром 10 мм, расположенными вокруг трубок. Раствор стекал через эти отверстия на трубные решетки и с нее равномерно затекал в трубки по всему их периметру.
Для создания необходимой плотности орошения трубок часть раствора отбиралась из нижней камеры и подавалась специальным центробежным насосом на распределительное устройство верхней камеры. Таким образом осуществлялась циркуляция упариваемого раствора в выпарном аппарате. При этом циркулирующий раствор в верхней камере смешивался с исходным раствором, подаваемым в аппарат. Конструктивно узел ввода этих растворов в аппарат, как показали испытания, должен быть выполнен так, чтобы оба раствора входили в аппарат не через один, а через два разных штуцера. При работе таким образом обеспечивается наибольшая производительность циркуляционного насоса Н2 (см. рис. 3.1).
Упаренный раствор из аппарата сливался с уровня через штуцер в нижней растворной камере. Этот раствор откачивался насосом НЗ в первый корпус пилотной установки (см. рис. 3.1). При этом, как показали испытания, а также результаты работы промышленных аппаратов, слив упаренного раствора с уровня не обеспечивает стабильность объема раствора в нижней камере, в которой постоянно происходит то переполнение, то опускание уровня ниже штуцера слива. Поэтому отвод упаренного раствора из нижней камеры аппарата с падающей пленкой следует выполнять посредством регулирования производительности откачивающего насоса по уровню, стабилизируя последний [65].
4.2. Исследование условий выпаривания растворов на стадии предварительного концентрирования
Аппараты с падающей пленкой обладают рядом особенностей, благодаря которым они выгодно отличаются от других типов аппаратов. Среди этих особенностей наиболее важны следующие: 1) малое время пребывания упариваемого раствора в трубках; 2) высокие значения коэффициента теплопередачи при небольших температурных напорах; 3) отсутствие