Плазмохимическая установка для получения высокодисперсных порошков переработкой растворов и суспензий
Изобретение относится к конструкции установок для получения высокодисперсных порошков переработкой растворов и суспензий и позволяет улучшить энергетические показатели процесса и ликвидировать вредные выбросы в окружающую среду. Плазмохимическая установка состоит из плазмохимического реактора, снабженного в верхней части форсункой для распыливания раствора или суспензии и плазмотронами, а в нижней выгрузочным устройством с бункером-накопителем. Электрическое питание плазмотронов осуществляется от источника. Реактор соединен с высокотемпературным фильтром, в нижней части которого также находится выгрузочное устройство с бункером-накопителем, а в верхней устройство регенерации фильтрэлементов. По ходу газового потока за фильтром расположены теплообменник, холодильник-конденсатор, сепаратор и циркуляционный компрессор. Устройство для приготовления растворов и суспензий включает в себя емкость с перемешивающим устройством и дозирующим устройством для подачи компонентов сырья, насос, а также емкость для хранения готового раствора или суспензии, снабженную перемешивающим устройством. Готовый раствор или суспензия подается в плазмохимический реактор через форсунку дозировочным насосом. Устройство служит для дополнительной тонкой очистки выбрасываемого в атмосферу избыточного газа, расход которого регулируется вентилем, дозирующим подачу плазмообразующего газа в плазмотрон. 1 ил.
Изобретение относится к конструкции устройства для получения высокодисперсных порошков переработкой растворов и суспензий и может найти применение в производстве абразивных, огнеупорных и магнитных материалов, катализаторов, пигментов, наполнителей, композиционных материалов. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей процесса и ликвидация вредных выбросов в окружающую среду. На чертеже приведена схема предлагаемой установки. Плазмохимическая установка для получения высокодисперсных порошков переработкой растворов и суспензий состоит из плазмохимического реактора 1, снабженного в верхней части форсункой 2 для распыливания раствора или суспензии и плазмотрона 3 (показан только один), а в нижней выгрузочным устройством 4 с бункером-накопителем 5. Электрическое питание плазмотрона осуществляется от источника 6. Реактор соединен с высокотемпературным фильтром 7, в нижней части которого также находится выгрузочное устройство 8 с бункером-накопителем 9, а в верхней устройство регенерации 10 фильтроэлементов 11. По ходу газового потока за фильтром расположены теплообменник 12, холодильник конденсатор 13, сепаратор 14 и циркуляционный компрессор 15. Устройство для приготовления растворов и суспензий включает в себя емкость 16 с перемешивающим устройством 17 и дозирующим устройством 18 для подачи компонентов сырья, насос 19, а также емкость 20 для хранения готового раствора или суспензии, снабженную перемешивающим устройством 21. Готовый раствор или суспензия подается в плазмохимический реактор через форсунку дозировочным насосом 22. Устройство 23 служит для дополнительной тонкой очистки выбрасываемого в атмосферу избыточного газа, расход которого регулируется вентилем 24. Вентиль 25 дозирует подачу плазмообразующего газа в плазмотрон, а вентили 26 и 27 предназначены для регулирования расхода конденсата и раствора или суспензии на насос 19. Плазмохимическая установка работает следующим образом. Насос 19 закачивает в емкость 16 из сепаратора 14 конденсат, а через дозирующее устройство 18 загружают компоненты сырья. В случае необходимости осуществляют подпитку сепаратора 14 свежей водой. Далее при закрытых вентилях 26 и 27 тщательно перемешивают содержимое емкости 16 устройством 17. Готовый раствор или суспензия насосом 19 перекачивается в емкость для хранения 20, в которой однородное состояние поддерживают с помощью перемешивающего устройства 21. При необходимости нагрев исходных растворов или суспензий проводят с помощью теплоносителей, подаваемых в рубашки емкостей 16 и 20. Дозировочным насосом 22 полученный раствор или суспензия распыливается форсункой 2 в камеру смешения плазмохимического реактора 1. Сюда же через плазмотроны 3, питаемые регулируемыми источниками 6, вводятся струи теплоносителя, нагнетаемого компрессором 15 через регулирующий вентиль 25. Среднемассовая температура плазменных струй на входе в камеру смешения составляет 2500-5000 К в зависимости от химической природы плазмообразующего газа и электрической мощности плазмотронов. В реакторе осуществляется прогрев капель раствора или суспензии, испарение воды, терморазложение остатка и образование высокотемпературных порошков за время пролета частицами плазмохимического реактора (0,1-0,5 с). Парогазовый поток выносит большую часть порошка в высокотемпературный фильтр 7. Небольшое количество порошка оседает в нижней части плазмохимического реактора. Отфильтрованный при высокой температуре 600-1000 К продукт удаляется из фильтра выгрузочным устройством 8 и хранится в бункере-накопителе 9. Таким же образом осуществляется удаление продукта из плазмохимического реактора. Фильтроэлементы 11 регенерируются по мере необходимости устройством регенерации 10 путем обратной продувки. Парогазовый поток, очищенный до содержания твердых частиц 10-50 мг/м3, охлаждается в рекуперативном теплообменнике 12 плазмообразующим газом. Пары воды конденсируют в холодильнике-конденсаторе 13 и отделяются от газового потока в сепараторе 14. Очищенный таким образом от частиц порошка и паров воды газ нагнетается циркуляционным компрессором 15 через теплообменник 12 в плазмотроны. Избыточное количество газа (до 5-10% от циркулирующего потока в зависимости от химической природы терморазлагаемого соединения раствора или суспензии) дополнительно очищают от пыли и вредных компонентов до санитарных норм в устройстве 23 и выбрасывают в атмосферу. Количество выбрасываемого газа регулируют вентилем 24 в зависимости от общего давления газа в аппаратах плазмохимической установки. В качестве дополнительной очистки можно использовать фильтр с высоким удельным гидравлическим сопротивлением для выделения твердых частиц в сочетании с каталитической или химической очисткой от нежелательных газовых компонентов. Установка работает в непрерывном режиме. Получение высокодисперсных порошков плазмохимической переработкой растворов или суспензий на установке с замкнутыми контурами плазмообразующего газа и конденсата с использованием тепла отходящих газов для подогрева плазмообразующего газа и дополнительной тонкой очисткой выбрасываемого в атмосферу избыточного газа улучшает энергетические показатели работы и позволяет практически ликвидировать вредные выбросы в окружающую среду. Использование тепла отходящих газов на подогрев плазмообразующего воздуха на лабораторной установке мощностью 40 кВт в процессе получения высокодисперсных растворов азотнокислых солей позволяет снизить затраты электроэнергии на 3-8% в зависимости от температуры фильтрации и расхода сырья. Повторное использование отходящих газов в качестве плазмообразующих позволяет уменьшить количество выбрасываемых в атмосферу газов в 9-16 раз в сравнении с проточной установкой. Такое уменьшение количества выбрасываемого газа значительно облегчает и удешевляет его тонкую очистку до санитарных норм.
Формула изобретения
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ПЕРЕРАБОТКОЙ РАСТВОРОВ И СУСПЕНЗИЙ, состоящая из плазмохимического реактора, устройства для приготовления растворов и суспензий и подачи их в реактор, высокотемпературного фильтра для выделения порошков из парогазового потока, холодильника-конденсатора с сепаратором для концентрации паров воды и выделения конденсата, циркуляционного компрессора для подачи отходящих газов в плазмохимический реактор и соединенных трубопроводов, образующих замкнутые контуры плазмообразующего газа и конденсата, отличающаяся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей процесса и ликвидирования вредных выбросов в окружающую среду, она снабжена установленными за фильтром теплообменником для подогрева плазмообразующего газа парогазовой смесью и дополнительным устройством тонкой очистки выбрасываемого в атмосферу газа.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
