Вращающаяся печь для дегидрации фторида алюминия

 

Использование: изобретение относится к конструкции вращающихся печей, а именно к устройствам для обезвоживания сыпучих материалов с одновременной рекуперацией тепла. Сущность: печь содержит соосно установленный корпус печи, обечайку и кожух, образующие между собой воздушные каналы. Воздух подают во внешний кольцевой канал, и через зазор между обечайкой и холодным концом предварительно нагретый воздух поступает во внутренний канал, при этом отношение ширины поперечного сечения канала между корпусом и обечайкой к ширине поперечного канала между обечайкой и кожухом составляет 1: 1 - 3. 2 ил.

Изобретение относится к конструкциям вращающихся печей, а именно к устройствам для обезвоживания сыпучих материалов с одновременной рекуперацией тепла, и может быть использовано в химической промышленности, в частности для получения безводного фторида алюминия.

Обезвоживание влажного осадка трехводного фторида алюминия происходит ступенчато. На конечной стадии удаляется 0,5 мол воды. Процесс проходит во времени в определенном температурном интервале 450-550^oC. Если температура выше, то сушка сопровождается гидролизом, разложением фтористой соли, что ухудшает качество продукта по химсоставу. При низкой температуре сушки вода не удаляется до требуемого предела, продукт не досушивается.

Известна конструкция печи, содержащая корпус и обечайку, образующие кольцевой канал, в который подается охлаждающий воздух (авт. свид. СССР 454406, F 27 B 7/38, 1972 г.).

Недостатками конструкции являются неразвитый теплообмен между воздухом и поверхность корпуса, невозможность регулирования температуры внутри печи потоком продуваемого воздуха, высокий расход воздуха.

Наиболее близкой к предложенной конструкции по технической сущности является вращающаяся печь для сушки сыпучего материала, содержащая цилиндрический корпус, размещенную соосно снаружи на корпусе обечайку и охватывающий их кожух. В этой конструкции обечайка имеет отверстия - перфорированные выпускные окна и перфорационные выпускные отверстия. При этом охлаждающий воздух, проходящий в канале между кожухом и обечайкой, поступает через окна во внутренний канал между обечайкой и корпусом, а через выпускные отверстия обратно во внешний канал. Это обеспечивает омывание воздухом стенок корпуса печи (авт. свид. СССР 1737241, F 27 B 7/38, 1989 г).

Недостатками известной конструкции являются невозможность поддержания температурного режима внутри печи, необходимого для дегидратации фторида алюминия, большой расход воздуха, поскольку он продувается напрямую и служит только для охлаждения корпуса печи.

Техническим результатом, достижение которого обеспечивается предложенной конструкцией, является повышение качества обезвоженного продукта, снижение расхода, упрощение эксплуатации печи, улучшение санитарно-гигиенической обстановки в помещении.

Для этого предложена конструкция вращающейся печи, содержащая цилиндрический корпус, размещенную снаружи на корпусе обечайку, снабженную отверстиями, и охватывающий их кожух, с образованием каналов в обечайке выполнены в виде единого зазора между обечайкой и торцом печи со стороны ввода влажного материала с высотой зазора l₁ равной 0,001 0,025 длины обечайки l, отношение ширины поперечного сечения канала, образованного корпусом и обечайкой, к ширине поперечного сечения канала, образованного обечайкой и кожухом, равно 1: 1 3 (h₁ h₂), скорость воздуха в этом канале составляет 0,2 4,0 м/с.

На фиг. 1 представлен продольный разрез печи предложенной конструкции; Печь состоит из корпуса 1, соосно с которым снаружи на корпусе закреплена обечайка 2, имеющая зазор 3 с торцом печи. Кожух 4 охватывает корпус и обечайку. Кожух и обечайка образуют внешний кольцевой канал 5 для прямого прохода воздуха, обечайка и корпус внутренний кольцевой канал 6 для обратного прохода воздуха. Каналы соединяются через указанный кольцевой зазор. Воздух во внешний канал поступает распределительный коллектор 7. Отработанный воздух удаляют через коллектор 8.

Тепловые характеристики воздуха, необходимые для создания эффективной зоны досушивания, обеспечиваются регулируемым расходом воздуха, выраженным через отношение ширины кольцевых каналов между корпусом и обечайкой и обечайкой кожухом, равным 1: 1-3, и выбранной скоростью воздуха во внешнем канале 0,2 4,0 м/с.

Работа печи осуществляется следующим образом.

Сушильные топочные газы подают во внутренний объем печи, разогревая ее. Влажный осадок фторида алюминия поступает с загрузочного конца через течку. В зоне, где соприкасаются влажный материал и охлажденные топочные газы, происходит основное влагоудаление.

Продвигаясь в сторону горячих топочных газов, материал поступает в зону досушивания, которая должна находиться при температуре 450-550^oC. Длина ее должна быть достаточна для практически полного удаления влаги.

Если воздух пропускать прямотоком от горячего конца к холодному, как в известной конструкции, наблюдается резкое падение температуры зоны досушивания, и становится невозможным получить фторид алюминия с влажностью не более 0,5% Поэтому в предложенной конструкции воздуха, омывающий корпус печи, поступает предварительно нагретым во внешнем кольцевом канале за счет контакта с обечайкой. При этом обеспечивается охлаждение кожуха по всей длине температуры не более 60-80^oC. Попадая во внутренний канал через зазор, высота которого равна 0,001-0,025 длины обечайки, воздух не встречает дополнительного сопротивления из-за изменения направления. Во внутреннем канале, двигаясь в обратном направлении, воздух продолжает нагреваться и в результате поддерживает на участке печи, равном по длине 0,33-0,4 от длины печи, температурный интервал 450=550^oC, оптимальный для досушивания материала.

Изменение температуры материала по длине печи при прохождении воздуха по воздушным каналам известной и предложенной конструкций показано на фиг. 2, из которой следует, что градиент температур на участке досушивания в печи предложенной конструкции (кривая 2) значительно меньше, чем в печи известной конструкции (кривая 1).

Отработанный воздух из внутреннего канала удаляют через коллектор, расположенный в горячем конце печи, а высушенный (дегидратированный) продукт - через разгрузочную течку.

Таким образом, предложенная конструкция печи дает возможность снизить внешнюю температуру кожуха до 60-80^oC, облегчить работу механической части печи улучшить санитарно-гигиеническую обстановку в рабочем помещении, снизить расход охлаждающего воздуха, т.е. потери тепла, повысить качество фторида алюминия за счет исключения его загрязнения продуктами разложения и снижения содержания влаги.

Формула изобретения

Вращающаяся печь для дегидратации фторида алюминия, содержащая цилиндрический корпус, размещенную соосно снаружи и закрепленную на корпусе обечайку с отверстиями, и охватывающий их кожух, размещенные с образованием каналов для прохода воздуха, отличающаяся тем, что отверстия в обечайке выполнены в виде единого зазора между обечайкой и торцом печи со стороны ввода влажного материала с высотой зазора, равной 0,001 0,025 длины обечайки, отношение ширины поперечного сечения канала, образованного корпусом и обечайкой к ширине поперечного сечения канала, образованного обечайкой и кожухом, равно 1 1 3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2