專利名稱：由氫氧化鋁制備氧化鋁的方法
技術領域：
本發明涉及在流化床反應器(8)、分離器(6)和返回管線組成的循環流化床中由氫氧化鋁制備氧化鋁的方法，其中將氫氧化鋁以循環流化床反應器(8)的排出氣體進行操作的兩段懸浮物預熱器(2)的氣體流動方向送入第2段，并至少部分脫水；將從懸浮物預熱器(2)的第2段得到的脫水氫氧化鋁以循環流化床反應器(8)的排出氣操作的、以懸浮氣體預熱器(5)的氣體流動方向送入第1段中，并進一步脫水；然后送入循環流化床，它用在隨后的冷卻段中用生成的氧化鋁間接加熱的含氧流化氣體(10)操作，直接加熱的含氧二次氣體(11)送至較高的料位，在流化床冷卻器(23)中流化氣體進行間接加熱。這一方法在DE-A-1592140中公開。
與使用回轉窯的傳統方法和在所謂的經典流化床中進行的方法相比，上述方法的特點是，約為720-800kcal／kg的熱耗值大大低于回轉窯的典型熱耗值1000-1100kcal／kg，前者與生成的氧化鋁的質量有關。一方面，這些數值由接近化學計量的燃料燃燒以及基本上完全利用離開用于預干燥和部分脫水的焙燒段的排出氣體的廢熱得到。另一方面，經焙燒的材料的熱量以在流化床冷卻器中加熱的流化氣體和二次氣體的形式再循環到焙燒段，這代表了對降低熱耗值的主要貢獻。該方法的另一優點是，由于逐步燃燒，即首先只用低于化學計量的流化空氣，在高分散物密度范圍內燃燒；然后在化學計量的或高于化學計量的二次空氣存在下、在低的懸浮物密度范圍內燃燒；用這一方法，的確可避免損害產品質量的過熱現象。
上述方法的缺點是，通常需要1000-1100℃的高焙燒溫度，難以利用在實際的焙燒方法中產品的熱量。充分冷卻產品所需的氣流是如此地大，以致它們不能完全用于焙燒過程，或者在對焙燒過程所需氣流冷卻的情況下，產品的冷卻不充分。最后，最近，最終焙燒的氧化鋁的質量要求有變化。特別是希望得到砂質氧化鋁，即高的γ-氧化鋁含量。要求的變化需要這一方法的實施有相當大的改進。
本發明的目的是，提供這樣一種由氫氧化鋁制備無水氧化鋁的方法，該方法能滿足涉及氧化鋁質量要求的變化，特別是有低的熱耗。
這一目的這樣來實現，設計開頭所述類型的本發明方法，以致將循環流化床的溫度調節到850-1000℃，從循環流化床取出的氧化鋁與以懸浮物預熱器(2)的固體流方向離開第一段的10-25％(重量)的部分脫水氫氧化鋁混合至少2分鐘，經混合的材料首先在多段懸浮物冷卻器(15、16、17、18、19、20)中通過加熱二次氣體(11)進行冷卻，然后在流化床冷卻器(23)中通過間接加熱流化氣體(10)進行冷卻。
用于本發明方法的循環流化床體系由流化床反應器、用于從流化床反應器排出懸浮物中分離出固體的分離器(通常為旋風分離器)以及用于將分離出的固體返回流化床反應器的返回管線組成。該循環流化床的原理在于，與“經典的”流化床不同，經典流化床中密相通過相當大的密度差與位置上方的氣體空間分開，前者在沒有確定的界限層的情況下有不同分配狀態。密相和處于上方的塵粒空間之間的密度差不存在，但固體在反應器內的濃度由底部至頂部不斷下降。氣-固懸浮物從反應器的頂部排出。當用Frouda和Archimedes特性確定操作條件時，得到以下的范圍0.1≤3/4·Fr2·ρgρk-ρg≤10,]]>或0．01≤Ar≤100，式中，
Fr2=u2g·dk]]>式中，u為相對氣速，米／秒Ar為Archimedes數Fr為Froude數Cg為氣體密度，Kg／m3Ck為固體顆粒密度，Kg／m3dk為球形顆粒的直徑，mV為運動粘度，m2／秒g為重力常數，m2／秒對于這一方法來說，一方面以固體流動方向從第一懸浮物預熱器側線得到的、另一方面從循環流化床得到的固體物流進行混合至少2分鐘是很重要的。只有這樣，才能充分分離出仍然含在至少部分脫水的氫氧化鋁中的化學鍵合水，從而確保足夠低的灼燒損失。用混合過程中產生的水蒸汽進行固體物流的混合是特別有利的。
二次氣體進口向上流動的流化氣體速度通常為7-10m／秒。
本發明的一個優選的實施方案是，將隨固體含量變化的流化床反應器中的壓降調節到＜100毫巴。
根據本發明的另一優選實施方案，以懸浮物預熱器氣體流動方向離開第二段的部分脫水的氫氧化鋁在位于靜電過濾器前的分離器中被分離出。
根據本發明的另一個實施方案，生成的氧化鋁通過多段流化床進行最后冷卻是有利的，在第一段中與循環流化床的流化床反應器用的流化氣體進行間接交熱，而在隨后的階段中加熱液體傳熱介質。用這一方法，用于冷卻焙燒后的材料的空氣量可很容易地與循環流化床中流化床反應器所需的流化空氣量相適應。
本發明方法的突出優點是，包括預熱和冷卻在內的焙燒過程很容易適應有關的質量要求。常見的是，某些產品質量，如BET表面積、灼燒損失和α-氧化物是指定的。這就需要調節循環流化床中的反應溫度以及調節通過循環流化床旁路的僅脫水了的氫氧化鋁的數量。這就意味著，當要提高BET表面積時，必需將循環流化床中的焙燒溫度以及氫氧化鋁的旁路流量調節到所要求的下限值。另一方面，當降低BET表面積時，上述數值必需改變到所要求的上限值。在允許較高的灼燒損失的情況下，在保持其他操作條件不變的情況下，特別是在保持焙燒溫度不變的條件下，氫氧化鋁的旁路數量可在所要求的界限范圍內進一步提高。用這一方法，可進一步降低熱耗值。
本發明方法的另一優點是熱耗值大大低于迄今得到的常規值，上述熱耗值與生產的氧化鋁需滿足的質量要求有關。
現參考附圖
和實施例，通過例子詳細地說明本發明。
附圖表示本發明方法的流程圖。
經濕濾的(filterfeuchte)氫氧化鋁借助螺桿輸送器(1)并通過來自氣體流動方向上第一懸浮物預熱器(5)的排出氣體流夾帶以氣體流動方向送入第二懸浮物預熱器(2)。隨后，氣體／材料物流在隨后的旋風分離器(3)中分離。將旋風分離器(3)排出的排出氣送入靜電氣體凈化裝置(4)，以便除塵，然后再送至煙囪(未示出)。
離開旋風分離器(3)和靜電氣體凈化裝置的固體材料然后大部分通過計量設備送入懸浮物預熱器(5)，而一小部分送入旁路管線(14)。在懸浮物預熱器(5)中，固體材料被離開循環流化床旋風分離器(6)的排出氣體夾帶，并進一步脫水。在分離旋風分離器(7)中，再次進行氣體／材料物流的分離，在那里將脫水的材料送入流化床反應器(8)，而排出氣體送入上述的懸浮物預熱器(2)。
通過管線(9)送入焙燒所需的燃料，管線(9)安裝在流化床反應器(8)柵格上方稍高處。燃燒所需的含氧氣體流通過管線(10)作為流化氣體和通過管線(11)作為二次氣體送入。因為氣體以流化氣體和二次氣體的形式送入，所以在柵板和二次氣體進口(11)之間的反應器下部有相對高的懸浮物密度，而在二次氣體進口(11)的向上物流有相對低的懸浮物密度。
將氣體-固體懸浮物通過連接管線(12)送入循環流化床的旋風分離器(6)，以便進一步分離固體和氣體。通過管線(13)離開旋風分離器(6)的固體與一部分通過管線(14)提供的由旋風分離器(3)和靜電氣體凈化裝置產生的固體混合，并送入有提升管(15)和旋風分離器(16)的第一懸浮物冷卻器。該旋風分離器的排出氣體通過管線(11)送入流化床反應器(8)，而固體送入有提升管(17)和旋風分離器(18)的第二懸浮物冷卻器，然后送入有提升管(19)和旋風分離器(20)的第三懸浮物冷卻器。通過各懸浮物冷卻器的氣體流以與固體逆流的方式通過管線(21)和(22)。離開最后一個懸浮物冷卻器時，生成的氧化鋁在裝有三個冷卻室的流化床冷卻器(23)中最后冷卻。在第一個冷卻室中，提供給流化床反應器(8)的流化氣體被加熱，而在隨后連接的冷卻室中，用傳熱介質、優選水進行冷卻，它們逆流流動。氧化鋁最后通過管線(24)排放。
實施例用螺桿輸送器(1)將126360kg／小時含有7％(重量)機械結合水的氫氧化鋁按氣體流動方向送入第二懸浮物預熱器(2)。在306℃下，用旋風分離器(7)提供的排出氣體進行第一次干燥。當在旋風分離器(3)中分離時，固體在懸浮物預熱器(5)中、在950℃下，用循環流化床的旋風分離器(6)提供的排出氣體進行進一步干燥和脫水。然后將離子最后一個旋風分離器(3)的排出氣體在靜電過濾器(4)中除塵，然后送至煙囟。其數量為132719 Nm3／小時。然后將在旋風分離器(7)中得到的固體送入循環流化床的流化床反應器(8)中。
循環流化床在950下操作。通過管線(9)送入5123kg／小時燃料油，通過管線(11)送入60425Nm3／小時二次空氣，而通過管線(10)送12000Nm3／小時流化空氣。流化空氣的溫度為188℃，而二次空氣的溫度為525℃。含氧2．23％(體積)的98631Nm3／小時氣體流提供到懸浮物預熱器5和2，而66848kg／小時固體離開循環流化床。在進入第一懸浮物冷卻器的提升管(15)以前，將通過管線(13)排出的固體物流與通過管線(14)提供的15262kg／小時固體混合，在那里混合溫度設定為608℃。通過提升管(15)后，氣體-固體懸浮物流入旋風分離器(16)，從那里送入分別有提升管(17)和(19)以及旋風分離器(18)和(20)的下面的懸浮物冷卻器。在三個懸浮物冷卻器中，固體分別逐步冷卻到525℃、412℃和274℃。同時，通過管線(11)送入流化床反應器(8)的二次氣體流被加熱到525℃。懸浮物冷卻器用下一流化床冷卻器(23)中直接加熱的流化氣體和通過管線(25)提供的3300Nm3／小時工藝空氣來操作。
在流化床冷卻器(23)中進行固體的最后冷卻，冷卻器的第一室送入7200Nm3／小時流化空氣，而第二室和第三室都送入7000Nm3／小時流化空氣。在每一室中固體達到的溫度分別為238℃、135℃和83℃。在流化床冷卻器(23)的第一室中，用于冷卻的空氣數量為12000Nm3／小時，它作為流化空氣送入流化床反應器(8)，通過間接換熱被加熱到188℃。在流化床冷卻器(23)的第二和第三冷卻室中，以350000kg／小時的數量與通過冷卻室流動的固體逆流的水從40加熱到49℃。離開流化床冷卻器(23)的流化空氣的溫度為153℃，生成量為21200Nm3／小時。正如上述，它被送入懸浮物冷卻器。其灼燒損失為0．5％，BET表面積為70m2／g的77111kg／小時的氧化鋁離開流化床冷卻器(23)。
權利要求
1．一種在循環流化床中由氫氧化鋁制備氧化鋁的方法，循環流化床由流化床反應器(8)、分離器(6)和返回管線組成，其中將氫氧化鋁以循環流化床中的流化床反應器(8)的排出氣操作的兩段式懸浮物預熱器(2)的氣流方向送入第二段，并至少部分脫水，將從懸浮物預熱器(2)的第二段得到的脫水氫氧化鋁以流化床反應器(8)中的排出氣操作的懸浮物預熱器(5)的氣流方向送入第一段，并進一步脫水，然后送入循環流化床，它用在隨后的冷卻段中用生成的氧化鋁間接加熱的、含氧流化氣體(10)和用送入較高料位的間接加熱的含氧二次氣體(11)操作，流化氣體在流化床冷卻器(23)中進行間接加熱，其特征在于，將循環流化床的溫度調節到850-1000℃，從循環流化床取出的氧化鋁與以懸浮物預熱器(2)的固體流動方向離開第一段的、并作為循環流化床旁路通過的10-25％(重量)的部分脫水氫氧化鋁混合至少2分鐘，經混合的材料在多段懸浮物冷卻器(15、16、17、18、19、20)中通過加熱二次氣體(11)，然后在流化床冷卻器(23)中通過間接加熱流化氣體(10)而被冷卻。
2．根據權利要求1的方法，其特征在于，將流化床反應器(8)中的壓降調節到＜100毫巴。
3．根據權利要求1或2的方法，其特征在于，將從懸浮物預熱器(2)的氣流方向第二段離開的、至少部分脫水的氫氧化鋁在位于靜電過濾器(4)之前的分離器(3)中分離。
4．根據權利要求1、2或3的方法，其特征在于，生成的氧化鋁通過多段流化冷卻來進行最后的冷卻，其中，用于循環流化床中的流化床反應器(8)的流化氣體(10)在第一段中、以及在后幾段中一種液體傳熱介質通過間接換熱被加熱。
全文摘要
本發明涉及一種在循環流化床中由氫氧化鋁制備氧化鋁的方法,循環流化床由流化床反應器(8)、分離器(6)和返回管線組成,其中將氫氧化鋁以循環流化床中的流化床反應器(8)的排出氣操作的兩段式懸浮物預熱器(2)的氣流方向送入第二段,并至少部分脫水,將從懸浮物預熱器(2)的第二段得到的脫水氫氧化鋁以流化床反應器(8)中的排出氣操作的懸浮物預熱器(5)的氣流方向送入第一段,并進一步脫水,然后送入循環流化床,它用在隨后的冷卻段中用生成的氧化鋁間接加熱的、含氧流化氣體(10)和用送入較高料位的間接加熱的含氧二次氣體(11)操作,流化氣體在流化床冷卻器(23)中進行間接加熱,其特征在于,將循環流化床的溫度調節到850—1000℃,從循環流化床取出的氧化鋁與以懸浮物預熱器(2)的固體流動方向離開第一段的、并作為循環流化床旁路通過的10—25%(重量)的部分脫水氫氧化鋁混合至少2分鐘,經混合的材料在多段懸浮物冷卻器(15、16、17、18、19、20)中通過加熱二次氣體(11),然后在流化床冷卻器(23)中通過間接加熱流化氣體(10)而被冷卻。
文檔編號B01J8/18GK1204302SQ96199087
公開日1999年1月6日 申請日期1996年11月2日 優先權日1995年11月14日
發明者H·W·史密特, M·拉恩, W·斯托克哈森, D·沃森, M·海史 申請人:金屬股份有限公司