專利名稱：干燥液體中固體物料用的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干燥液體中含有的固體物料用的方法和設(shè)備，特別涉及一種從有可能粘性的液體輸入物料中連續(xù)干燥(最好帶附聚和按粒徑分類)并分離固體物料用的方法和設(shè)備，可選擇熱處理，尤其不存在所用設(shè)備的結(jié)殼現(xiàn)象。
本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的應(yīng)用是處理拜耳法溶液中的鋁礬土稀漿和拜耳法鹽餅的稀漿，拜耳法鹽餅是由于將拜耳法工藝溶液蒸發(fā)到高苛性堿濃度由此產(chǎn)生這些溶液中有機雜質(zhì)的鈉鹽和碳酸鈉的淀析而得到的。本發(fā)明能夠?qū)⒋朔N粘性液體或稀漿轉(zhuǎn)化為原料中最初存在的主要為金屬元素的碳酸鹽或氧化物的干燥的、自由流動的不粘的耐磨蝕和耐磨損的粉粒。
當(dāng)溶液、稀漿或潮濕固體干燥時，在水分含量減少時物料常常經(jīng)過一個粘的階段。如果液相含有溶解的固體，這一點尤其正確。
解決這樣產(chǎn)生的問題的標(biāo)準(zhǔn)方法是用一些干燥的產(chǎn)品回混新鮮的進料，使得在新鮮進料的水分含量減少之前混合物經(jīng)過粘的階段。該技術(shù)可能存在的缺點是固體再循環(huán)率高、混合器功率消耗高、設(shè)備的結(jié)殼現(xiàn)象和磨損等等。
我們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種用于干燥液體中含有的固體物料特別是粘性的潮濕固體的相當(dāng)簡單的設(shè)備和工藝，它大大避免了上述困難。所述的設(shè)備和工藝不限于水溶液、懸濁液和稀漿，還可用于從含有固體物料的液體如溶液中至少部分除去載體液體如溶劑的任何體系，特別是那些當(dāng)載體液體逐漸除去時經(jīng)過瞬時粘性階段的體系。但是，為了簡化本發(fā)明的下述說明，將使用術(shù)語“干燥”、“水分”等，用含固體粉粒的水溶液稀漿作為例示性質(zhì)的但并不限制的例子。在一個特別優(yōu)選的實施例中，該干燥的固體物料在干燥過程期間同時受到附聚、分選和熱處理。
本發(fā)明以將一種載帶固體物料的液體向上輸入上升氣流的原理為基礎(chǔ)，并包括一種從已知的“氣體懸浮干燥器”衍生的固體反應(yīng)器設(shè)計，其中反應(yīng)物料可以逆流地經(jīng)過進料入口點旁邊而落下。
Debayeux等人在US-A-4,335,676中公開了噴射床干燥法的基本原理。重要的是他們公開了干燥產(chǎn)品是從床的頂部取出的，這不同于本發(fā)明，在本發(fā)明中產(chǎn)品是在逆流地通過上升的熱載體流而落下之后被收集的。
在DK-A-5888/83中公開了一種所謂“氣體懸浮干燥器”，用于從煙道氣或燃氣中除去SO2和其它酸氣之類污染物，其中氣體在水的情況下被吸收在吸收劑上并與吸收劑反應(yīng)而制成干燥粉末和凈化空氣。它包括一個帶環(huán)形底壁的管狀反應(yīng)室和氣體、吸收劑用的入口管，以及位于頂部的凈化氣體用的出口。據(jù)說明，該公開方法的特征在于使沿軸向引入的上升的熱煙道氣流的速度迅速減慢，因而在反應(yīng)區(qū)的下部中產(chǎn)生一種邊界層分離。該方法的特征還在于在反應(yīng)區(qū)的下部處在上升的熱煙道氣流中分散和懸浮吸收劑、水和粉末，并從反應(yīng)區(qū)的上部中移去形成的干燥粉末。但是，此處固體產(chǎn)品唯一地收集在設(shè)備的分離部分中(包括旋流器)，而且沒有說明固體物料如本發(fā)明中那樣通過喉部或入口導(dǎo)管而落下。其次，吸收劑粉粒的懸浮體通過同一進料導(dǎo)管吹入環(huán)形底部，在壁的側(cè)部中最好設(shè)有一個文杜里噴嘴，而并非如本發(fā)明中那樣通過安裝在喉部中心中的噴射器噴入并向上噴入反應(yīng)區(qū)。
與EP-A-137,599等價的DK-A-3646/84公開了一種在DK-A-5888/83中說明的方法和設(shè)備的改型，其區(qū)別在于，吸收劑在反應(yīng)區(qū)的底部處懸浮于上升的熱煙道氣旋流中并在反應(yīng)區(qū)的下部處受到軸向速度的快速降低。獲得這種旋流的方法是，在氣體沿軸向引入反應(yīng)區(qū)之前利用設(shè)置在反應(yīng)區(qū)中的徑向?qū)蚣箽怏w通過一個旋流產(chǎn)生區(qū)，或是將一個第二熱煙氣流沿切向引入反應(yīng)區(qū)。該公開又一次沒有說明固體產(chǎn)品粉粒通過設(shè)備的喉部，相反，干燥固體被收集在氣體/固體分離器即旋流器中。
Bildjukevich等人在US-A-4,421,594中公開了一種造粒裝置和方法，該方法包括將懸浮液噴入反應(yīng)區(qū)，供應(yīng)一股加熱流體使噴霧懸浮并同時將干燥物料的微細餾份送入噴射區(qū)，其中干燥懸浮體的步驟是以并流和逆流兩種方式進行的。但是，該熱載體以旋流的形式供應(yīng)，同時需要從干燥物料中分離微細餾份并使其返回噴射區(qū)，以及按照粒徑對產(chǎn)品進行分類。獲得這種旋流的方法是將熱載體引入機構(gòu)安裝在室的下部并設(shè)置成螺旋形，螺旋圈的直徑和圈之間的間距可以沿室的長度變化并向著懸浮體干燥機構(gòu)的安裝位置增大，以便在室內(nèi)提供向上的熱載體旋流。兩者的區(qū)別在于，對于本方法和設(shè)備意外地發(fā)現(xiàn)，不僅不需要提供高速氣體的螺旋形旋轉(zhuǎn)氣流以得到所需的團粒的干燥和按粒徑分類，而且可以產(chǎn)生比Bildjukevich等人說明的方法和設(shè)備可能產(chǎn)生的要大得多的團粒(4mm和更大)，Bildjukevich等人報告他們的產(chǎn)品僅僅為從最小200微米到最大800微米。
Itoh等人在US-A-5,044,093中公開了一種造料設(shè)備，其中有流化造粒、攪拌造粒和噴射床造粒。該專利中公開，圖2中所示的設(shè)備包括一個圓筒形部分和圓錐形部分，而待處理的液體可以利用一個壓力噴嘴霧化，但此外還需要一個由轉(zhuǎn)動攪拌葉片組成的攪拌機構(gòu)。與本發(fā)明的顯著不同是，產(chǎn)品是在轉(zhuǎn)動葉片處或其上方從攪拌造粒區(qū)或床中取出的，而并非使產(chǎn)品通過熱氣體流；而且熱干燥氣體是在干燥區(qū)的頂部處引入的。
Kinno等人在US-A-4,353,730中公開了噴射床中造粒的方面。但是，并沒有公開如本發(fā)明中那樣借助于使產(chǎn)品顆粒通過向上的熱載體氣流而移去產(chǎn)品顆粒，相反，該專利公開借助于從顆粒床頂部上面流過而從每個階段移去產(chǎn)品。
Nioh等人在US-A-4,353,709中公開了一種造粒方法，其中使用流化床和噴射床反應(yīng)器兩者。該公開說明，產(chǎn)品物料保持在穿孔板的頂部上面，隨后產(chǎn)品從流化/噴射床的頂部取出。這在本發(fā)明中沒有，在本發(fā)明中產(chǎn)品從床的底部通過使它逆流地經(jīng)過向上的熱載體流而取出。
Thompson在US-A-3,883,327中公開了一種附聚苜蓿粉塵的方法，該法包括引導(dǎo)載帶粉塵的氣體通過一個具有會聚區(qū)的第一文杜里管、通過一個喉部，并通過一個發(fā)散的錐體出來。在改變方向之后，氣體被引導(dǎo)通過一個發(fā)散區(qū)段和一個第二截錐會聚區(qū)，隨后通過第二文杜里管、包括另一個會聚區(qū)、一個喉部和一個發(fā)散區(qū)。需要注意的是，該第一文杜里管區(qū)包括一個設(shè)置在第一文杜里管緊前面的第一噴水嘴，而第二組噴水嘴設(shè)置在第一發(fā)散截錐區(qū)的最前面部分。固體粉粒收集在一個設(shè)置在文杜里管串列的端部處的離心分離器中。
Thompson的說明并不導(dǎo)致本發(fā)明，因為在本發(fā)明中，噴射器(唯一的噴射溶液的點)位于裝置喉部的內(nèi)部，在發(fā)散錐體之前，這與Thompson的說明有區(qū)別，他不僅將一個第一噴嘴置于會聚區(qū)前的喉部區(qū)中，而且將第二組噴嘴置于第二發(fā)散截錐區(qū)的最前部分。
在本發(fā)明中，固體是從安置在反應(yīng)器的第一截錐區(qū)底部處的層中回收的，并且在通過安置噴射器的裝置的喉部之后，逆流地通過向上的氣流，這與Thompson的說明有區(qū)別，他說明固體是在文杜里管串列的遠端處的離心分離器中收集的。
關(guān)于本發(fā)明的最優(yōu)選的應(yīng)用即處理拜耳法溶液中懸浮的鋁礬土稀漿，下述兩篇文件中公開了轉(zhuǎn)換上述稀漿以消除含碳化合物的方法。
Yamada等人在US-A-4,280,987中說明了需要破壞含碳化合物的背景并闡明將Al2O3/Na2O的摩爾比從1∶1調(diào)整為1∶5的必要性。他們同時說明含碳化合物的氧化可以在500至1350℃完成而熱處理可以在回轉(zhuǎn)窯或流化煅燒爐中完成。雖然Yamada在第8欄第19至22行中確實提到蒸發(fā)和干燥固體產(chǎn)品的方法，但并沒有闡明處理所生產(chǎn)的粘性稀漿所需的干燥器或造粒機的特定類型。
Yamada等人在AU-A-70264/91中再一次涉及從拜耳法溶液得到的鹽餅的轉(zhuǎn)化。該公開中宣稱的新穎性是，稀漿在回轉(zhuǎn)爐中加熱之前轉(zhuǎn)化為顆粒，將顆粒分類，將粗粒物料加熱處理，將細粒物料返回進行附聚。Yamada干燥稀液并使其附聚，并處理附聚期間產(chǎn)生的粉塵，收集在旋流器中進行熱處理以及轉(zhuǎn)移到造粒階段，在造粒階段使用一臺攪拌機翻滾和壓實產(chǎn)品。Yamada沒有公開其達到附聚作用的任何其它裝置，并沒有說明使用本發(fā)明主題的那種類型的干燥設(shè)備。
Larson等人在US-A-3110626中公開了一種對松散的固體物料進行涂層用的設(shè)備，它類似于US-A-4335676中公開的設(shè)備，但其中使用一種氣體薄片導(dǎo)向構(gòu)件以獲得均勻的涂層。雖然提到了不需要的附聚物料經(jīng)過液體輸送噴嘴旁邊落下并在設(shè)備底部處受到收集，但沒有說明在干燥過程期間以此種方式連續(xù)移去所需的產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明，它提供一種連續(xù)干燥液體中所含固體物料用的設(shè)備，該設(shè)備包括具有干燥氣體用的下入口和一個干燥氣體與夾帶的干燥固體物料粉粒的混合物用的上出口的干燥容器、位于干燥氣體下入口中但與入口的壁隔開的含固體物料的液體用的向上引導(dǎo)的噴嘴、使夾帶的干燥粉粒與它們同干燥氣體的混合物分離用的機構(gòu)、使分離的干燥粉粒返回干燥容器用的機構(gòu)，其中干燥容器下部的形狀做成引導(dǎo)被干燥氣體干燥的下降的固體物料粉粒和通過分離機構(gòu)返回的固體物料粉粒返回干燥氣體入口，其特征在于，該設(shè)備包括利用噴嘴下面的出口連續(xù)移去干燥粉粒用的機構(gòu)，而干燥氣體入口被設(shè)置成當(dāng)設(shè)備使用時供應(yīng)干燥氣體進入干燥容器，以大體上平行的氣流從噴嘴旁邊經(jīng)過，在干燥氣體入口的壁附近留下一個移動較慢的邊界層，干燥粉粒在重力作用下可以通過該邊界層向著出口落下。
術(shù)語“大體上平行”指氣流大體上沿與包含它的導(dǎo)管壁的外形一致的方向行進，而不存在氣流的明顯的螺旋形行進，雖然可能發(fā)生某些不影響整體流動的紊流和局部渦流。
“連續(xù)地”也包括“大體上連續(xù)地”，即具有相當(dāng)短的間斷。
在本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)備中，干燥容器的直徑與干燥氣體入口的直徑相比是充分大的，因此當(dāng)干燥氣體進入容器時，它的速度受到快速降低，因而產(chǎn)生容器下部中的邊界層分離。這種邊界層分離及其優(yōu)點在DK-A-5888/83中得到詳細說明。
最好該設(shè)備包括一個單一的干燥氣體入口，其中該干燥容器的下部內(nèi)部為截錐形并向下向內(nèi)朝著上述單一的氣體入口逐漸縮小。該干燥氣體入口可以為帶角部的導(dǎo)管形式，在角部區(qū)域中有干燥粉塵粒出口，它最好在角部區(qū)域中包括入口氣體導(dǎo)向機構(gòu)，用于當(dāng)設(shè)備使用時有助于使干燥氣體圍繞角部保持大體上平行的氣流，或者該干燥氣體入口可以為直線形導(dǎo)管形式，將干燥容器連接到一個干燥粉粒收集容器上，后者有一個干燥氣體用的入口和一個干燥粉粒用的出口。
在該通向干燥容器的干燥氣體入口為將干燥容器連接到干燥粉粒收集容器的直線形導(dǎo)管形式的場合，該收集容器的上部最好為截錐形并向上向內(nèi)朝著上述直線形導(dǎo)管逐漸縮小。
最好該設(shè)備包括至少一個分離的粉粒分選機構(gòu)，用于選擇一種返回干燥容器的粉粒粒徑限定的粉粒。
本發(fā)明同時提供一種連續(xù)干燥液體中含有的固體物料的方法，該方法包括將一種含固體物料的液體向上噴入一個干燥區(qū)，從噴射液體下方以大體上平行的氣流將干燥氣體輸入干燥區(qū)，從干燥區(qū)移去干燥氣體和夾帶的干燥粉粒的混合物，從粉粒與干燥氣體的混合物中分離夾帶的干燥粉粒，使分離的干燥粉粒返回干燥區(qū)，以及收集干燥粉粒，其特征在于，在干燥氣體的輸送過程中使得形成一個移動較慢的邊界層，干燥的粉?？梢酝ㄟ^該邊界層在重力作用下下落而被收集，而且從噴射液體下方連續(xù)地收集干燥粉粒。
最好在干燥區(qū)中建立干燥粉粒的循環(huán)，下降的干燥粉粒被引向輸入的干燥氣體，而且最好該方法包括對分離的干燥粉粒進行分選，并只讓那些具有選定的粒徑的干燥粉粒返回干燥區(qū)。干燥容器中干燥粉粒達到的溫度也可以高到足以實現(xiàn)粉粒的化學(xué)反應(yīng)。因此在本發(fā)明內(nèi)進料液體載帶一種固體母體而非固體物料本身，使得在遇到上升氣體時在干燥區(qū)中由于進料液體和氣體的反應(yīng)而產(chǎn)生細粒狀的固體物料。
在第一優(yōu)選實施例中本發(fā)明的方法包括下述步驟使含固體物料的料液通過沿軸向安置在干燥容器的底部截錐形區(qū)段下方的入口氣體喉部中的一個噴射器轉(zhuǎn)化為具有細分液滴的氣溶膠霧(aerosolmist)；最好以大體上平行的氣流使一股加熱到100至1000℃之間(最好為400至800℃之間)的氣流同時通過上述喉部；任選地，在通入該喉部之前使上述氣流預(yù)先通過其供應(yīng)導(dǎo)管中的彎部，最好是裝有曲線形氣流展平葉片的直角形彎部，而后最好通過一個膨脹室；通過使氣體和氣溶膠混合流通入安裝在上述截錐形區(qū)段頂部上的干燥容器中而迅速降低其速度，從而在該容器的底部中產(chǎn)生邊界區(qū)的分離；在容器喉部的上方累積一層粉粒；使容器頂部處形成的氣體和微細粉粒的分散物通過一個或多個固體/氣體分離器，以便從氣體中分離固體殘余物；使氣體通入大氣，或使其再循環(huán)而進入工藝過程；使微細粉粒返回容器底部；使從累積層來的粉粒對熱氣體的向上氣流逆流地通過容器的喉部；將按粒徑分選的產(chǎn)品收集在位于噴射器喉部下方的氣體供應(yīng)導(dǎo)管中；以及從上述導(dǎo)管中最好從膨脹室中連續(xù)地移去干燥的按粒徑分選的粉粒。
在一種包括干燥粉粒的附聚和/或干燥粉粒的涂層的第二優(yōu)選實施例中，該方法包括下述步驟使包括溶解或分散在合適的液體載體或溶劑中的涂層物料的用于附聚或涂層的粘合劑的進料溶液或稀漿通過沿軸向安置在干燥容器的底部截錐形區(qū)段下方的入口氣體喉部中的一個噴射器轉(zhuǎn)化為氣溶膠霧；最好以大體上平行的氣流使一股加熱到100至1000℃之間(最好為400至800℃之間)的氣流同時通過上述喉部；任選地，在通入該喉部之前使上述氣流預(yù)先通過其供應(yīng)導(dǎo)管中的彎部，最好是裝有曲線形氣流展平葉片的直角形彎部，而后最好通過一個膨脹室；通過使氣體和氣溶膠混合流通入安裝在上述截錐形區(qū)段頂部上的干燥容器中而迅速降低其速度，從而在該容器的底部中產(chǎn)生邊界區(qū)的分離；同時將待處理的粉粒引入正好在截錐形區(qū)段上方的容器底部中；使容器頂部處的氣體和微細粉粒的分散物通過一個或多個固體-氣體分離器，以便從氣體中分離固體殘余物；使氣體通入大氣，或使其再循環(huán)而進入工藝過程；使微細粉粒返回容器底部；在容器喉部上方累積一層粉粒；使粉粒對熱氣體的向上氣流逆流地通過容器的喉部；將按粒徑分選的產(chǎn)品收集在位于噴射器喉部下方的氣體供應(yīng)導(dǎo)管中；以及從氣體供應(yīng)導(dǎo)管中最好從膨脹室中連續(xù)地移去干燥的按粒徑分選的附聚和/或涂層的粉粒。
在一個包括轉(zhuǎn)化從蒸發(fā)不純的拜耳法溶液得到的并由草酸鈉和碳酸鈉與其它含碳化合物的鈉鹽一起組成的鹽餅稀漿的第三優(yōu)選實施例中，上述方法包括下述步驟通過在轉(zhuǎn)化為氣溶膠霧之前加入氧化鋁或其母體或加入鋁礬土而將料液稀漿的Al2O3/Na2O的摩爾比調(diào)整到在1∶1至1∶5之間；通過本發(fā)明的方法使稀漿干燥并最好附聚(agglomerating)，由此將其轉(zhuǎn)化為干燥的自由流動的粉粒；在500至1350℃之間的溫度在(例如)回轉(zhuǎn)窯、流化床反應(yīng)器或豎窯中對干燥粉粒進行熱處理，由此將草酸鈉和碳酸鈉成分轉(zhuǎn)為Na2O；以及用水或拜耳法溶液處理加熱的物料，以溶出其中的可溶性鈉成分并產(chǎn)生一種含增大的NaOH濃度的溶液。
利用本發(fā)明可以(特別是從鋁礬土稀漿中)得到干燥粉粒，它們具有至少為0.5mm而最優(yōu)為2至15mm的平均粒徑，這比使用US-A-4421594的方法和設(shè)備獲得的粒徑要大得多。
現(xiàn)在將參照


本發(fā)明的兩個實施例，附圖中
圖1是本發(fā)明設(shè)備的第一實施例的示意側(cè)視截面圖；圖2是圖1設(shè)備的料液噴嘴區(qū)中部分的示意側(cè)視放大截面圖；圖3是本發(fā)明的第二實施例的示意側(cè)視截面圖。
參照圖1，第一實施例的設(shè)備包括一個空心的上圓筒形容器(1)，該容器通過直徑縮小的喉部(2)在其開放的下端處安裝連接在豎直設(shè)置的空心的下圓筒形容器(3)上，其長軸垂直。一個斜入下容器(3)的導(dǎo)管(4)向上輸送干燥氣體進入下容器(3)的大約中點。由側(cè)向入口輸液管(6)傳送的向上引導(dǎo)的噴嘴(5)被設(shè)置成沿上下容器(1)和(3)的共同豎直軸安置，其噴嘴尖安置在喉部(2)的上半部中。上下容器(1)和(3)兩者向著喉部(2)相當(dāng)快地變窄，而噴嘴(5)的噴射角相對較窄，使得由噴嘴(5)沿軸向向上噴入上圓筒形容器(1)的液滴如果可能的話就撞擊上容器(1)上半部的側(cè)壁。
在上容器(1)中，從噴嘴(5)來的液滴被干燥氣體干燥，而干燥氣體由此冷卻。干燥氣體被設(shè)置成以大體平行的氣流流過喉部(2)，在喉部(2)壁的附近留下較慢的運動邊界層，后者將在下面更詳細地說明。被設(shè)置成向著容器(2)的閉合的上端的側(cè)向入口導(dǎo)管(7)將冷卻氣體和干燥粉粒攜帶到初級分離旋流器(8)。氣體和微細粉粒從初級旋流器(8)通過導(dǎo)管(9)進入次級旋流器(10)，后者基本上除去所有殘留的固體粉粒。清潔氣體通過導(dǎo)管(11)從次級旋流器(10)流出到排氣扇(12)，后者抽吸通過設(shè)備的干燥氣體并通過導(dǎo)管(13)將其排放到大氣或溶劑回收系統(tǒng)(未示出)中。
一個設(shè)置在初級分離器(8)下面的分離裝置(14)將離開初級分離器(8)底部的重固體產(chǎn)品分開進入第一任選產(chǎn)品流(15)和固體再循環(huán)流(16)，后者通過固體輸送機(17)將固體送回上容器(1)中。一個設(shè)置在次級分離器(10)下面的類似的分離裝置(18)將離開次級分離器(10)底部的重固體產(chǎn)品分開進入第二任選產(chǎn)品流(19)和固體再循環(huán)流(20)，后者通過固體輸送機(17)將固體送回上容器(1)中。該固體輸送機(17)被設(shè)置成在上容器(1)的側(cè)壁開始向著喉部(2)向內(nèi)變窄處將再循環(huán)固體流送入上容器(1)中。所需粒徑的干燥固體產(chǎn)品從上容器(1)由旁邊經(jīng)過噴嘴(5)向下掉入下容器(3)的底部，在那里被收集并通過輸送機(21)從設(shè)備中取出。
在操作設(shè)備的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，由于干燥氣體離開喉部(2)進入上容器(1)時的速度迅速降低，在容器(1)的下部中產(chǎn)生邊界層分離，該現(xiàn)象使氣體和待干燥液滴極緊密地混合，這在DK-A-5888/83中得到說明。
該設(shè)備可以是簡單的金屬或塑料結(jié)構(gòu)，如果溫度要求，也可以內(nèi)襯難熔材料。
圖1中例示的本發(fā)明設(shè)備的喉部區(qū)的決定性參數(shù)的廣泛范圍和優(yōu)選范圍列于下面表I中，其中涉及圖2中表示的圖例。
表I廣泛的 優(yōu)選的1)α，噴射的內(nèi)部中心角 5-50°10-20°2)β，喉部的出口角 0-75°30-60°3)δ，喉部的入口角 0-75°30-60°4)L/D1，上容器(1)的長度與直 2-20 5-15徑之比5)D2/D1，喉部直徑與容器(1) 0.1-0.9 0.3-0.7直徑之比6)D2/D1，容器(1)與容器(3)0.1-1.0 0.3-1.0的直徑之比7)1/D2，喉部長度與喉部直徑之比0.25-10 0.5-2.08)h/D2，噴嘴沉沒比0+/-1.0 0+/-0.59)喉部氣體速度 2-50m/s 10-30m/s10)上容器(1)氣體速度 1-20m/s 3-10m/s11)產(chǎn)品粒徑0.5-10mm 1-5mm使用本發(fā)明的設(shè)備可以干燥種類廣泛的物料。試驗過的一個特定例子是一種通過蒸發(fā)結(jié)晶法從拜耳溶液中分離的磨細鋁礬土、拜耳廢液和廢鈉鹽的混合物，使用熱空氣作為干燥介質(zhì)。初始物料包含約50％重量的水分，是一種自由流動的水溶液稀漿。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)它干燥時經(jīng)過一種強烈粘階段，因此此種類型的混合物通常通過與某些干燥產(chǎn)品的回混進行處理(例如參見US-A-4,280,987)。
意外的是，我們發(fā)現(xiàn)，在使用本發(fā)明的設(shè)備干燥該混合物一個短時間后，通過輸送機(21)從下容器(3)的底部連續(xù)排出一種粒徑均勻的干燥附聚產(chǎn)品。這是沒有預(yù)期的，因為該干燥產(chǎn)品粉粒的自由下落沉降速度低于通過設(shè)備喉部(2)的熱空氣的高速度。同時發(fā)現(xiàn)該干燥產(chǎn)品為無塵、粗粒、均勻、球形和堅固的粉粒產(chǎn)品。
我們還發(fā)現(xiàn)，該干燥產(chǎn)品的粒徑可以通過料漿的霧化程度、喉部中的氣體速度和喉部區(qū)域的幾何尺寸進行控制。盡管輸進物料具有粘性，但我們發(fā)現(xiàn)在設(shè)備操作期間設(shè)備不存在結(jié)殼現(xiàn)象。
如果需要，干燥產(chǎn)品可以從15、19和21三處以三種粒徑的餾分排出。另一個辦法是，所有干燥產(chǎn)品均可在21處回收，如果需要這樣的話。
在本發(fā)明的進一步開發(fā)中，我們發(fā)現(xiàn)，如果通過輸送機(17)將芯體物料即待涂層的物料送入設(shè)備，該設(shè)備將像一個涂層系統(tǒng)一樣操作，在芯體物料上留下一層通過噴嘴(5)送入的物料的均勻涂層。
我們假定，本發(fā)明的成功在于建立了干燥物料的內(nèi)部循環(huán)，它防止上容器(1)壁的涂層和起皮，并提供一種芯體物料，新輸進的物料將沉積在該芯體物料上形成接續(xù)的硬干燥產(chǎn)品的層。據(jù)信所以能夠在噴嘴旁邊經(jīng)過并通過喉部而排出干燥物料，是由于在喉部中速度分布輪廓產(chǎn)生一種環(huán)形效果。據(jù)信通過狹窄喉部(2)運動的快速運動干燥氣體在喉部壁附近產(chǎn)生一個相對慢速運動的邊界層，通過該邊界層下降的干燥產(chǎn)品可以逆流地對著向上運動的干燥氣體落下。由于這種機制，干燥的產(chǎn)品粉粒不會夾帶在氣體流中。
如果需要，可以將多個喉部和噴嘴結(jié)合到單獨一個大的上容器(1)中，以獲得干燥物料的高生產(chǎn)率。
實例進行了五次試驗運行，運行1和2用鋁礬土的水溶液稀漿作為料液，而運行3、4和5用拜耳工藝鹽餅的水溶液稀漿作為料液。這些試驗運行所用設(shè)備是圖1和2中所示第一實施例的改型，它示于圖3中，其中對應(yīng)于圖1中所示部件的部件由同一標(biāo)號增加100來表示。在圖3中所示的本發(fā)明的第二實施例中，干燥氣體的導(dǎo)管(104)并不進入下容器而直接導(dǎo)向喉部(102)，導(dǎo)管(104)的內(nèi)徑稍大于喉部(102)的內(nèi)徑。為了收集通過喉部(102)下降的干燥粉粒，導(dǎo)管(104)中設(shè)置一個直角彎部，在該彎部的緊上游設(shè)置固體輸送機(121)用的開口。
為了沿導(dǎo)管(104)圍繞其彎部保持大體層狀的氣流，在導(dǎo)管(104)內(nèi)其頂端處設(shè)置了彎曲形狀的導(dǎo)向葉片(122)。
干燥容器(101)為10米高而直徑為1米，從一個2MW的燒油加熱器輸入干燥空氣。在五次運行的最高生產(chǎn)期間稀漿的輸入為627l/h，這對應(yīng)于每小時393kg的干燥物料。平均說來，干燥物料的再循環(huán)等于所生產(chǎn)的干燥物料重量的2.5倍4.5倍之間。
這五次運行的結(jié)果示于下面的表II中，從表II可以注意到，只有在運行3中設(shè)備遇到一些結(jié)殼現(xiàn)象，但歸因于進入噴嘴的空氣流不平穩(wěn)，這造成稀漿的霧化不規(guī)則。平均說來，輸入噴嘴(105)的霧化空氣量大約為輸入噴嘴的稀漿重量的9％。
表II進料鋁礬土稀漿 鹽餅稀漿運行 12 3 4 5操作條件入口溫度(℃)298 348 390 406 404出口溫度(℃)226 238 266 248 221入口壓力(kPa) 1.46 0.860.620.520.52出口壓力(kPa) 1.55 0.910.680.680.91氣流(kg/s) 2.42.4-2.2 1.8 1.8 1.8生產(chǎn)量附聚固體(kg)196 317 891 954 524壁上涂層(kg) - -78 - -微細粉塵(kg) 40 30 103 186 105工藝中物料(kg) 592 269 373 348 84％產(chǎn)品(重量) 23 52 62 64 74粒徑分析是在運行4和5期間在作為產(chǎn)品和作為再循環(huán)物料生產(chǎn)的物料中分析的，它們列舉在下面的表III中。
表III粒徑分析附聚物料 再循環(huán)物料運行 4 5mm ％mm ％ ％+8 0 +1000 1.7 5+4 1至40 +50011 24+2 34至91+25031 52+12556 74+4586 9權(quán)利要求
1.一種連續(xù)干燥液體中所含固體物料用的設(shè)備，該設(shè)備包括具有干燥氣體用的下入口(2、102)和干燥氣體與夾帶的干燥固體物料粉粒的混合物用的上出口(7、107)的干燥容器(1、101)、位于干燥氣體下入口(2、102)中但與入口的壁隔開的含固體物料的液體用的向上引導(dǎo)的噴嘴(5、105)、使夾帶的干燥粉粒與它們同干燥氣體的混合物分離用的機構(gòu)(8、10、108、110)、使分離的干燥粉粒返回干燥容器(1、101)用的機構(gòu)(17、117)，以及干燥粉粒用的出口(21、121)，其中干燥容器(1、101)下部的形狀做成引導(dǎo)被干燥氣體干燥的下降的固體物料粉粒和通過分離機構(gòu)(17、117)返回的固體物料粉粒返回干燥氣體入口(2、102)，其特征在于，該設(shè)備包括利用噴嘴(5、105)下面的出口(21、121)連續(xù)移去干燥粉粒用的機構(gòu)，而干燥氣體入口(2、102)被設(shè)置成當(dāng)設(shè)備使用時供應(yīng)干燥氣體進入干燥容器(1、101)，以大體上平行的氣流從噴嘴(5、105)旁邊經(jīng)過，在干燥氣體入口(2、102)的壁附近留下一個移動較慢的邊界層，干燥粉粒在重力作用下可以通過該邊界層向著出口(21、121)落下。
2.一種如權(quán)利要求1中所述的設(shè)備，包括單一的干燥氣體入口(2、102)，其特征在于，該干燥容器(1、101)的下部內(nèi)部為截錐形并向下向內(nèi)朝著上述單一的氣體入口(2、102)逐漸縮小。
3.一種如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的設(shè)備，其特征在于，該干燥氣體入口(2、102)為帶角部的導(dǎo)管(104)形式，在角部區(qū)域中有干燥粉粒出口(121)。
4.一種如權(quán)利要求3中所述的設(shè)備，在角部區(qū)域中包括入口氣體導(dǎo)向機構(gòu)(122)，用于當(dāng)設(shè)備使用時有助于使干燥氣體圍繞角部保持大體上平行的氣流。
5.一種如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的設(shè)備，其特征在于，該干燥氣體入口(2、102)為直線形導(dǎo)管形式，將干燥容器(1、101)連接到一個干燥粉粒收集容器(3、103)上，后者有干燥氣體的入口(4、104)和干燥粉粒用的出口(21、121)。
6.一種如權(quán)利要求5中所述的設(shè)備，其特征在于，該收集容器(3、103)的上部為截錐形并向上向內(nèi)朝著上述直線形導(dǎo)管(2、102)逐漸縮小。
7.一種如權(quán)利要求6中所述的設(shè)備，它附屬于權(quán)利要求2并具有表I中提出的參照附圖2的測量參數(shù)1至8的廣泛范圍。
8.一種如權(quán)利要求6中所述的設(shè)備，它附屬于權(quán)利要求2并具有表I中提出的參照附圖2的測量參數(shù)1至8的狹窄范圍。
9.一種如上述權(quán)利要求中任何一項所述的設(shè)備，包括至少一個分離的粉粒分選機構(gòu)(14、18、114、118)，用于選擇一種返回干燥容器(1、101)的粉粒粒徑限定的粉粒。
10.一種如上述權(quán)利要求中任何一項所述的適合于用作附聚(agglomerating)設(shè)備的設(shè)備，包括用于向著干燥氣體入口(2、102)供應(yīng)一種芯體(core)物料的機構(gòu)(17、117)。
11.一種如權(quán)利要求1至9中任何一項所述的適合于加熱處理上述固體粉粒的設(shè)備。
12.一種連續(xù)干燥液體中含有的固體物料的方法，該方法包括將一種含固體物料的液體向上噴入一個干燥區(qū)，從噴射液體下方以大體上平行的氣流將干燥氣體輸入干燥區(qū)，從干燥區(qū)移去干燥氣體和夾帶的干燥粉粒的混合物，從粉粒與干燥氣體的混合物中分離夾帶的干燥粉粒，使分離的干燥粉粒返回干燥區(qū)，以及收集干燥粉粒，其特征在于，在干燥氣體的輸送過程中使得形成一個移動較慢的邊界層，干燥的粉粒可以通過該邊界層在重力作用下下落而被收集，而且從噴射液體下方連續(xù)地收集干燥粉粒。
13.一種如權(quán)利要求12中所述的方法，其特征在于，在干燥區(qū)中建立了干燥粉粒的循環(huán)，下降的干燥粉粒被引向輸入的干燥氣體。
14.一種如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13中所述的方法，包括對分離的干燥粉粒進行分選，并只讓那些具有選定的粒徑的干燥粉粒返回干燥區(qū)。
15.一種對液體中含有的固體物料進行連續(xù)干燥和粒徑分選的方法，該方法包括下述步驟使含固體物料的料液通過沿軸向安置在干燥容器的底部截錐形區(qū)段下方的入口氣體喉部中的噴射器轉(zhuǎn)化為具有細分液滴的氣溶膠霧；最好以大體上平行的氣流使一股加熱到100至1000℃之間(最好為400至800℃之間)的氣流同時通過上述喉部；任選地，在通入該喉部之前使上述氣流預(yù)先通過其供應(yīng)導(dǎo)管中的一個彎部，最好是一個裝有曲線形氣流展平葉片的直角形彎部；通過使氣體和氣溶膠混合流通入安裝在上述截錐形區(qū)段頂部上的干燥容器中而迅速降低其速度，從而在該容器的底部中產(chǎn)生邊界區(qū)的分離；在容器喉部的上方累積一層粉粒；使容器頂部處形成的氣體和微細粉粒的分散物通過一個或多個固體/氣體分離器，以便從氣體中分離固體殘余物；使氣體通入大氣，或使其再循環(huán)而進入工藝過程；使微細粉粒返回容器底部；使從累積層來的粉粒對熱氣體的向上氣流逆流地通過容器的喉部；將按粒徑分選的產(chǎn)品收集在位于噴射喉部下方的氣體供應(yīng)導(dǎo)管中；以及從氣體供應(yīng)導(dǎo)管中連續(xù)地移去干燥的按粒徑分選的粉粒。
16.一種連續(xù)干燥、按粒徑分選并附聚和/或涂層干燥粉粒的方法，該方法包括下述步驟使包括溶解或分散在合適的液體載體或溶劑中的涂層物料的用于附聚或涂層的粘合劑的進料溶液或稀漿通過沿軸向安置在干燥容器的底部截錐形區(qū)段下方的入口氣體喉部中的噴射器轉(zhuǎn)化為氣溶膠霧；最好以大體上平行的氣流使一股加熱到100至1000℃之間(最好為400至800℃之間)的氣流同時通過上述喉部；任選地，在通入該喉部之前使上述氣流預(yù)先通過其供應(yīng)導(dǎo)管中的一個彎部，最好是一個裝有曲線形氣流展平葉片的直角形彎部；通過使氣體和氣溶膠混合流通入安裝在上述截錐形區(qū)段頂部上的干燥容器中而迅速降低其速度，從而在該容器的底部中產(chǎn)生邊界區(qū)的分離；同時將待處理的粉粒引入正好在截錐形區(qū)段上方的容器底部中；使容器頂部處的氣體和微細粉粒的分散物通過一個或多個固體-氣體分離器，以便從氣體中分離固體殘余物；使氣體通入大氣，或使其再循環(huán)而進入工藝過程；使微細粉粒返回容器底部；在容器喉部上方累積一層粉粒；使粉粒對熱氣體的向上氣流逆流地通過容器的喉部；將按粒徑分選的產(chǎn)品收集在位于噴射器喉部下方的氣體供應(yīng)導(dǎo)管中；以及從氣體供應(yīng)導(dǎo)管中連續(xù)地移去干燥的按粒徑分選的附聚和/或涂層的粉粒。
17.一種如權(quán)利要求12至16中任何一項所述的方法，其中上述液體為鋁礬土的稀漿。
18.一種如權(quán)利要求17中所述的方法，其中，該方法包括轉(zhuǎn)化從蒸發(fā)不純的拜耳法溶液得到的鹽餅稀漿，由草酸鈉和碳酸鈉與其它含碳化合物的鈉鹽一起組成，上述方法包括下述步驟通過在轉(zhuǎn)化為氣溶膠霧之前加入氧化鋁或其母體或加入鋁礬土而將料液稀漿的Al2O3/Na2O的摩爾比調(diào)整到在1∶1至1∶5之間；通過一種如權(quán)利要求12至16中任何一項所述的方法使稀漿干燥并最好附聚，由此將其轉(zhuǎn)化為干燥的自由流動的粉粒；在500至1350℃之間的溫度在例如回轉(zhuǎn)窯、流化床反應(yīng)器或豎窯中對干燥粉粒進行熱處理，由此將草酸鈉和碳酸鈉成分轉(zhuǎn)化為Na2O；以及用水或拜耳法溶液處理加熱的物料，以溶出其中的可溶性鈉成分并產(chǎn)生一種含增大的NaOH濃度的溶液。
19.一種如權(quán)利要求12至18中任何一項所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生的干燥粉粒具有2至15mm的平均粒徑。
20.一種如權(quán)利要求12至19中任何一項所述的方法，其特征在于，干燥容器中的干燥粉粒所達到的溫度高到足以產(chǎn)生粉粒的化學(xué)反應(yīng)。
全文摘要
一種從液體輸入物料特別是鋁礬土稀漿中連續(xù)干燥(最好帶附聚和/或涂層和按粒徑分選)和分離固體產(chǎn)品的方法和設(shè)備，該物料在干燥期間經(jīng)過一個非常粘性的階段，所用設(shè)備不產(chǎn)生明顯的結(jié)殼現(xiàn)象。該方法包括將含固體物料的液體向上噴入一個干燥區(qū)，以大體上平行的氣流從噴射液體下方將干燥氣體輸入干燥區(qū)中，從干燥區(qū)中移去干燥氣體和夾帶的干燥粉粒的混合物，從與干燥氣體的混合物中分離夾帶的干燥粉粒，使分離的干燥粉粒返回干燥區(qū)，并收集干燥粉粒，其特征在于，在干燥氣體輸入過程中使得形成一個移動較慢的邊界層，干燥粉粒在重力作用下可以通過該邊界層下落而被收集，而且從噴射溶液下方連續(xù)地收集這些干燥粉粒。
文檔編號F26B17/10GK1141671SQ9419481
公開日1997年1月29日 申請日期1994年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月30日
發(fā)明者H·巴克斯特, A·N·卡盧瑟斯, H·P·艾基耶爾, B·希斯科克斯, J·芬格, B·E·拉豪格, J·G·普皮羅費爾南迪茲 申請人:艾爾坎國際有限公司