JP2000512255A - 水酸化アルミニウムからアルミナを調整する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水酸化アルミニウムから無水アルミナを調整する方法では、流動床反応器（８）、分離器（６）及び帰還導管から形成された循環式流動床において、水酸化アルミニウムが循環式流動床の流動床反応器（８）排気ガスによって操作される２段式懸濁液予熱器（２）の第２段ガス側に取り入れられて少なくとも部分的に脱水され、懸濁液予熱器（２）の第２段からの脱水された水酸化アルミニウムが循環式流動床の流動床反応器（８）排気ガスによって操作される懸濁液予熱器（５）の第１段ガス側に取り入れられて更に脱水されその後循環式流動床に供給され、次の冷却段において、生成されたアルミナによって間接加熱された酸素含有流動ガス（１０）及び直接加熱された高レベルで供給された酸素含有２次ガス（１１）で操作され、循環式流動床内の温度が８５０〜１０００℃の範囲量に調整される。循環式流動床から取り出されたアルミナは、懸濁液予熱器（２）の第１段固体側から流出され部分的に脱水されバイパスとして循環式流動床に連通した水酸化アルミニウムの１０〜２５重量％と、少なくとも２分の期間混合される。混合された固形物は最初多段式懸濁液冷却器（１５、１６、１７、１８、１９、２０）で２次ガス（１１）の加熱下でその後流動床冷却器（２３）で流動ガス（１０）の間接加熱下で冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】 水酸化アルミニウムからアルミナを調整する方法 本発明は、流動床反応器（８）、分離器（６）及び帰還導管から形成された循 環式流動床において、水酸化アルミニウムが循環式流動床の流動床反応器（８） の排気ガスによって操作される２段式懸濁液予熱器（２）の第２段ガス側に取り 入れられて少なくとも部分的に脱水され、懸濁液予熱器（２）の第２段からの脱 水された水酸化アルミニウムが循環式流動床の流動床反応器（８）の排気ガスに よって操作される懸濁液予熱器（５）の第１段ガス側に取り入れられて更に脱水 されその後循環式流動床に供給され、次の冷却段において、生成されたアルミナ によって間接加熱された酸素含有流動ガス（１０）及び直接加熱された高レベル で供給された酸素含有２次ガス（１１）で操作され、従って流動ガスの間接加熱 が流動床冷却器（２３）に生じる、水酸化アルミニウムから無水アルミナを調整 する方法に関する。このような方法はＤＥ−Ａ−１５９２１４０に記載されてい る。 通常の回転釜方法及び古典的流動床と呼ばれたもので実行された方法に対して 、冒頭に述べた方法は、特に生成されたアルミナの品質が例えば回転釜方法のた めの１０００〜１１００ｋｃａｌ／ｋｇの代表量よりかなり低い約７２０〜８０ ０ｋｃａｌ／ｋｇの良好な熱消費量によって特徴付けられる。これらの量は、可 燃物の近似化学量論的燃焼及び前乾燥及び部分脱水が確立されるカ焼ゾーンを離 れる排気ガスの廃熱の最大範囲の利用の結果である。他方、流動床冷却器で加熱 された流動及び２次ガスの形態でカ焼ゾーンにカ焼熱を帰還させることは熱消費 量の減少に相当の寄与を与えることになる。方法の更なる利点は、段階的燃焼、 即ち最初流動空気のみによる高懸濁液密度範囲の過小化学量論的、その後２次空 気の存在下の低懸濁液密度範囲の化学量論的又は僅かに過剰化学量論的燃焼によ って、方法生成物の品質に不都合な過熱が明確に回避されることからなる。 前述の方法の不利益は、１０００〜１１００℃の一般に必要とされた高いカ 焼温度で、実際のカ焼工程の生成熱を用いることは困難であることである。或い は、生成物の十分な冷却に所望のガス流は、カ焼工程で完全に使用することがで きない程大きく、又はカ焼工程に所望のガス流に対する冷却によって、生成物の 冷却が十分でない。最後に、最終カ焼アルミナの品質に関する要求が最近変更さ れた。特に望まれたことは、砂地の品質を有する高いγ-酸化物-比率のアルミナ である。変更された要求は、必須の工程案内の相当の変更を必要とする。 本発明の目的は、変更された要求が酸化物品質に相応し、特に最小の熱消費に よって協動される水酸化アルミニウムから無水アルミナを調整する方法を可能に することである。 目的は、循環式流動床内の温度が８５０〜１０００℃の範囲量に調整され、循 環式流動床から取り出されたアルミナが懸濁液予熱器（２）の第１段固体側から 流出された部分的に脱水された水酸化アルミニウムの１０〜２５重量％と少なく とも２分の期間混合され、混合された固形物が最初多段式懸濁液冷却器（１５、 １６、１７、１８、１９、２０）で２次ガス（１１）の加熱下でその後流動床冷 却器（２３）で流動ガス（１０）の間接加熱下で冷却される冒頭に述べた技術が 本発明に従って配列された方法によって解決される。 本発明による方法で用いられた循環式流動床のシステムは、流動床反応器、流 動床反応器から送られた懸濁液から固体を沈降させる分離器（一般に帰還サイク ロン）及び分離された固体を流動床反応器に戻すための帰還導管を備える。循環 式流動床の原理は、限定された境界層なしの分配状態があるかなりの密度差を通 して密度位相がその上にあるガス室から分離される「古典的」流動床と対照的で あることを特徴とする。密度位相及びその上にある煤塵室間の密度差は、存在し ないが、反応器内の固体濃度が底から頂にいくにつれて減少する。反応器の上位 部分から気固懸濁液が送られる。フロイド（Froude）及びアルキメデスの係数に よる負荷状態の定義によって、次の範囲が得られている。 ０．１≦３／４・Ｆｒ２（ρｇ／（ρｋ−ρｇ）〕≦１０、 又は ０．０１≦Ａｒ≦１００、 従って Ａｒ ＝ｄｋ³・ｇ〔（ρｋ−ρｇ）／ρｇ・ν²〕及び Ｆｒ²＝ｕ²／（ｇ・ｄｋ） 但し、 ｕはｍ／秒単位の相対ガス速度である。 Ａｒはアルキメデス定数である。 Ｆｒはフロイド定数である。 ρｇはｋｇ／ｍ³単位のガスの密度である。 ρｋはｋｇ／ｍ³単位の固体粒子の密度である。 ｄｋはｍ単位の球状粒子の直径である。 νはｍ²／秒の運動学的減衰係数である。 ｇはｍ／秒の重力定数である。 固体流の混合は、少なくとも２分の期間が工程に必須方法であり、一方がバイ パスを経て第１懸濁液予熱器の固体側から導出され、他方が循環式流動床から由 来する。その後、少なくとも部分的に脱水された水酸化アルミニウムがまだ含ま れる化学的に拘束された水の十分な除去、及び従って十分低い燃焼損失の達成が 保証される。固体流の混合は特に有利に渦動を通して混合で生成された蒸気によ って生じる。 ２次ガス供給の上半分の渦巻ガス速度は一般に７〜１０ｍ／秒に達する。 本発明の有利な形態は、固形分の機能である流動床反応器内の圧損が＜１００ ミリバールに調整されることからなる。 本発明の更なる有利な構成形態は、懸濁液予熱器の第２段ガス側から流出され た部分的に脱水された水酸化アルミニウムが静電フィルタの前に配置された分離 器に分離されることである。 最後に、本発明の更なる実施例において、生成されたアルミナの最終冷却が多 段式渦巻冷却器を通して実行され、従って各間接熱交換を通して第１段で循環式 流動床の流動床反応器用の流動ガスが次の段で液状の伝熱媒体が加熱されること が有利である。このように、カ焼冷却のために用いられた空気量は、最も単純な 方法で循環式流動床の流動床反応器の流動空気の要求量に調整される。 本発明による方法の顕著な利点は、カ焼工程を含む予熱及び冷却が最も単純な 方法で各品質要求を調整することができる点にある。一般に、ＢＥＴ−範囲、燃 焼損失及びα-酸化物に関してある生成物品質が要求されることが通常である。 これは、循環式流動床で調整されるべき反応温度に導かれ、脱水されただけの水 酸化アルミニウム量がバイパスとして循環式流動床に連通される。これは、増加 したＢＥＴ−範囲によって循環式流動床内のカ焼温度及び水酸化アルミニウム用 のバイパス量が低位請求された限度方向に調整されることを意味する。反対に、 減少したＢＥＴ−範囲によって予め述べた量が上位請求された限度方向にシフト する。許容できる高い燃焼損失では、水酸化アルミニウムのためのバイパス量が 更にさもなくば一定の負荷状態によって、特に一定のカ焼温度によって主張され た限度の範囲内で増加することができる。このようにして熱消費量の更なる減少 が達成することができる。 本発明による方法の更なる利点は、生成されたアルミナが調整される品質要求 に依存して通常の量よりかなり下回る熱消費量にある。 図面の簡単な説明 本発明は、図面及び実施例を参照して例えば詳細に説明される。 図面は、本発明による方法の概略流れ図を示す。 発明を実施するための最良の形態 濾過湿潤した水酸化アルミニウムは、スクリューコンベヤ（１）によって第２ 懸濁液予熱器（２）のガス側に取り入れられ、第１懸濁液予熱器（５）のガス側 から来る排気ガス流に乗せられる。その後ガス固形物流が次のサイクロン分離器 （３）で分離される。サイクロン分離器（３）から流出された排気ガスは、脱塵 のために静電気ガス清浄器（４）及び最後に煙突（図示略）に導かれる。 サイクロン分離器（３）及び静電気ガス清浄器から流出された固体は、その後 計量パイプによって優勢部分が懸濁液予熱器（５）に、より少ない部分がバイパ ス導管（１４）に到達する。懸濁液予熱器（５）では固体が循環式流動床の帰還 サイクロン（６）から流出された排気ガスに乗せられて更に脱水され又は除水さ れる。ガス固形物流の分離物が取り出される沈降サイクロン（７）では、脱水さ れた固形物が流動床反応器（８）に、排気ガスが上記懸濁液予熱器（２）に導か れる。 カ焼するに所望の可燃物の供給は、流動床反応器（８）のグリッド上で浅い深 さで配置される導管（９）を経て生じる。燃焼するに所望の酸素含有ガス流は導 管（１０）を経た流動ガスとして、導管（１１）を経た２次ガスとして供給され る。流動ガス及び２次ガスの形熊のガス供給の故に、グリッド及び２次ガス供給 （１１）間の低位反応器領域で比較的高い懸濁液密度が、２次ガス供給（１１） の上流で比較的小さい懸濁液密度が調整される。 気固懸濁液は、継ぎ手導管（１２）を経て固体及びガスの再度の分離物が生じ る循環式流動床の帰還サイクロン（６）に取り出される。導管（１３）を経て帰 還サイクロン（６）から流出された固体は、サイクロン（３）及び静電気ガス清 浄器から由来した固体の部分と導管（１４）を経て導かれて混合される及び上昇 管（１５）及びサイクロン分離器（１６）から形成された第１懸濁液冷却器に導 かれる。サイクロン分離器（１６）の排気ガスは、導管（１１）を経て流動床反 応器（８）に、固体が上昇管（１７）及びサイクロン分離器（１８）から形成さ れた第２懸濁液冷却器に、最後に上昇管（１９）及びサイクロン分離器（２０） から形成された第３懸濁液冷却器に到達する。ガス流は、個々の懸濁液冷却器を 通して導管（２１）及び（２２）を経て固体のための逆流が生じる。生成された アルミナは、最終の懸濁液冷却器を離れた後に、３つの冷却室に配列された流動 床冷却器（２３）内で最終冷却を受ける。第１室では流動床反応器（８）に供給 された流動ガスの加熱が生じ、隣接配置された２つの室においては、逆流された 伝熱媒体、好ましくは水に対して冷却が生じる。アルミナは最後に導管（２４） を経て取り出される。 実施例 スクリューコンベヤ（１）の助力によって第２懸濁液予熱器（２）のガス側に は、７重量％の機械的に拘束された水を有する１２６３６０ｋｇ／ｈの水酸化ア ルミニウムが供給される。サイクロン分離器（７）から導かれた３０６℃の温度 を有する排気ガスによって第１乾燥が生じる。固体は、サイクロン分離器（３） での沈殿後、懸濁液予熱器（５）内で循環式流動床の帰還サイクロン（６）から 導かれた９５０℃の温度の排気ガスによって更なる乾燥及び脱水を受ける。最終 のサイクロン分離器（３）から流出された排気ガスはその後静電気フィルタ（４ ）で脱塵され、煙突に供給される。その量が１３２７１９Ｎｍ³／ｈに達する。 サイクロン分離器（７）に集められた固体は最後に循環式流動床の流動床反応器 （８）に取り入れられる。 循環式流動床は９５０℃の温度で操作される。流動床には、導管（９）を経て ５１２３ｋｇ／ｈの燃料油、導管（１１）を経て６０４２５Ｎｍ³／ｈの２次空 気及び導管（１０）を経て１２０００Ｎｍ³／ｈ流動空気が供給される。流動空 気は１８８℃の温度を、２次空気がこのような５２５℃を保有する。懸濁液予熱 器（５）及び（２）に導かれ２．２３容積％の酸素含量を有する９８６３１Ｎｍ ３／ｈの量のガス流は、６６８４８ｋｇ／ｈを有する固体と同様に循環式流動床 を離れる。導管（１３）を経て分岐されたこの固体流は、第１懸濁液冷却器の上 昇管（１５）に入力する前に、導管（１４）を経て導かれた１５２６２ｋｇ／ｈ の固体と６０８℃の混合温度の調整下で混合される。上昇管（１５）の通過後に 、気固懸濁液はサイクロン分離器（１６）に到達し、その後次の上昇管（１７） 又は（１９）に、サイクロン分離器（１８）又は（２０）から形成された懸濁液 冷却器に到達する。３つの懸濁液冷却器では、５２５℃又は４１２℃又は２７４ ℃の固体の段階的冷却が生じる。同時に、導管（１１）を経て流動床反応器（８ ）に供給された２次ガス流が５２５℃の温度に加熱される。懸濁液冷却器の負荷 は、導管（２５）を経て供給された工程空気の３３０００Ｎｍ³／ｈの量と同様 に、次の流動床冷却器（２３）の直接加熱された流動空気によって生じる。 固体の最終冷却は、第１室に７２００Ｎｍ³／ｈの、第２及び第３室に各々７ ０００Ｎｍ³／ｈの流動空気が吸入される流動床冷却器（２３）に発生する。個 々の室で達成された固体温度は２３８℃、１３５℃及び８３℃に達する。流動床 反応器（８）に流動空気として供給される１２０００Ｎｍ³／ｈの量の、流動床 冷却器（２３）の第１室内の冷却に最適な空気は、それで間接熱交換を通して １８８℃に加熱される。流動床冷却器（２３）の第２及び第３冷却室では、固体 のための逆流が３５００００ｋｇ／ｈの量冷却室を通して導かれる冷却水の４０ ℃〜４９℃の加熱が生じる。流動床冷却器（２３）を離れた流動空気は１５３℃ の温度を持ち、２１２００Ｎｍ³／ｈの量で集められる。それは、既に述べたよ うに懸濁液冷却器に取り入れられる。７７１１１ｋｇ／ｈのアルミナは、０．５ ％の燃焼損失及び７０ｍ²／ｇのＢＥＴ−範囲を持って流動床冷却器（２３）を 離れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュトックハウゼン，ベルナー ドイツ連邦共和国61118バート・ビルベ ル・アン・デル・ブライヒェ４ (72)発明者 ベルナー，デートリヒ ドイツ連邦共和国64409メゼル・リンデン ベーク13 (72)発明者 ヒルシュ，マツティン ドイツ連邦共和国61381フリードリッヒス ドルフ・アン・ボーゲルシューツ５ 【要約の続き】 最初多段式懸濁液冷却器（１５、１６、１７、１８、１ ９、２０）で２次ガス（１１）の加熱下でその後流動床 冷却器（２３）で流動ガス（１０）の間接加熱下で冷却 される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流動床反応器（８）、分離器（６）及び帰還導管から形成された循環式流 動床において、水酸化アルミニウムが循環式流動床の流動床反応器（８）の排気 ガスによって操作される２段式懸濁液予熱器（２）の第２段ガス側に取り入れら れて少なくとも部分的に脱水され、懸濁液予熱器（２）の第２段からの脱水され た水酸化アルミニウムが循環式流動床の流動床反応器（８）の排気ガスによって 操作される懸濁液予熱器（５）の第１段ガス側に取り入れられて更に脱水されそ の後循環式流動床に供給され、次の冷却段において、生成されたアルミナによっ て間接加熱された酸素含有流動ガス（１０）及び直接加熱された高レベルで供給 された酸素含有２次ガス（１１）で操作され、従って流動ガスの間接加熱が流動 床冷却器（２２）に生じる水酸化アルミニウムから無水アルミナを調整する方法 において、 循環式流動床内の温度が８５０〜１０００℃の範囲量に調整され、循環式流動 床から取り出されたアルミナが懸濁液予熱器（２）の第１段固体側から流出され 部分的に脱水されバイパスとして循環式流動床に連通した水酸化アルミニウムの １０〜２５重量％と少なくとも２分の期間混合され、混合された固形物が最初多 段式懸濁液冷却器（１５、１６、１７、１８、１９、２０）で２次ガス（１１） の加熱下で、その後流動床冷却器（２３）で流動ガス（１０）の間接加熱下で冷 却されることを特徴とする方法。 ２．流動床反応器（８）内の圧損が＜１００ミリバールに調整されることを特 徴とする請求項１記載の方法。 ３．懸濁液予熱器（２）の第２段ガス側から流出された少なくとも部分的に脱 水された水酸化アルミニウムが静電気フィルタ（４）の前に配置された分離器（ ３）で分離されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４．生成されたアルミナの最終冷却は多段式渦巻冷却器を通して実行され、従 って各間接熱交換を通して第１段で循環式流動床の流動床反応器（８）用の流動 ガス（１０）が、次の段で液状の伝熱媒体が加熱されることを特徴とする請求項 １、２又は３記載の方法。