Установка для получения окиси цинка

Установка для получения окиси цинка по авт.св. N 999231, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы установки, улучшения условий ее эксплуатации в момент пуска и повышения качества продукта, она снабжена камерой неполного сгорания природного газа, подключенной к верхней части испарителя напротив входного отверстия коллектора паров цинка.

Изобретение относится к производству окислов металлов газофазным способом с последующим окислением паров металлов и может быть использовано в производстве окиси пинка (цинковых белил) из металлического цинка, используемой в резинотехнической и лакокрасочной промышленности. Из основного авт.св. N 999231 известна установка для получения окиси цинка, содержащая устройство для плавления цинка и устройство для окисления его паров с приспособлением для подачи воздуха, снабженное рекуператором, испаритель, установленный после устройства для плавления, и соединенный с ним коллектор паров цинка, соединяющий испаритель с устройством для окисления. Приспособление для подачи воздуха выполнено в виде тангенциальных сопел, размещенных под углом к потоку в несколько рядов по длине камеры. Устройство для испарения цинка выполнено в виде ректификационной колонны, в которой установлены друг на друге тарели специальной формы из карборунда, образуя единый муфель. Тарели снабжены отверстиями и при наборе муфеля их располагают таким образом, чтобы отверстия были смещены относительно друг друга для заполнения всех тарелей жидким цинком и увеличения поверхности испарения. Верхняя тарель снабжена гидрозатвором. Образующиеся в устройстве для испарения пары цинка поступают в камеру окисления по паропроводу [1]
В описанной установке паропровод цинка обогревается только за счет тепла, которое выделяется при конденсации паров цинка. Такой обогрев возможен только в режиме установившейся работы установки. В момент пуска установки первые порции паров цинка попадают в холодный паропровод, конденсируются там и образуют отложения металлического цинка на стенках. Прогрев паропровода от температуры окружающей среды (20^oC) до температуры конденсации паров цинка (906^oC) длится в течение 2 3 сут.
Кислород воздуха, находящегося в паропроводе, соединяясь с парами цинка, образует окись цинка, которая также откладывается на стенках паропровода. Это приводит к забиванию проходного сечения паропровода.
Таким образом, технологический цикл установки ограничивается временем "зарастания" паропровода. Так как чистку и ремонт паропровода невозможно вести во время работы установки, то ее для этого необходимо останавливать и охлаждать, что ведет к потерям тепла и перерасходу топлива. Также во время остановки установки кислород воздуха через паропровод проникает к поверхности расплавленного цинка, находящегося в тарелях испарительной колонны. На поверхности расплавленного цинка образуется окисная пленка, которая при окончательном остывании цинка твердеет и в дальнейшем, при повторном пуске установки, препятствует выходу паров цинка.
Целью изобретения является повышение надежности работы установки, улучшение условий эксплуатации в момент ее пуска и остановки и повышение качества продукции.
Это достигается тем, что известная установка снабжена камерой неполного сгорания природного газа, подключенной к верхней части испарителя напротив входного отверстия коллектора паров цинка.
На чертеже изображена установка, общий вид.
Установка включает устройство 1 для плавления цинка, устройство 2 для испарения цинка, устройство 3 для окисления паров цинка, наклонный желоб 4 для жидкого цинка и теплоизолированный паропровод 5 паров цинка.
Устройство для плавления 1 имеет загрузочное окно 6 и отверстие с гидрозатвором 7 для перелива расплавленного цинка. Устройство для испарения 2 выполнено в виде ректификационной колонны и представляет собой камеру 8, в которой установлены друг на друге тарели 9 специальной формы из карборунда, образуя единый муфель 10. Тарели 9 снабжены отверстиями и при наборе муфеля их располагают таким образом, чтобы отверстия были смещены относительно друг друга для заполнения всех тарелей жидким цинком и увеличения поверхности испарения. Верхняя тарель снабжена гидрозатвором. Под муфелем 10 расположен канал 11 с гидрозатвором для выпуска неиспарившегося цинка из устройства для испарения 2.
Устройство для окисления паров цинка состоит из коллектора 12 паров цинка и камеры окисления 13, разделенных распределительной решеткой 14 с отверстиями 15. Камера окисления 13 выполнена цилиндрической, верхняя часть футерована.
Камера окисления 13 снабжена соплами 16, расположенными в несколько рядов (на чертеже показано два) тангенциально и наклонно к потоку паров цинка. Камера окисления 13 снабжена рекуператором 17 для нагрева воздуха, подаваемого на окисление, за счет использования тепла, выделяемого при окислении паров цинка, при окислении паров цинка, при этом стенки камеры охлаждаются.
К месту выхода паров цинка в устройстве для испарения подсоединена камера 18 неполного сгорания природного газа, подающая продукты конверсии природного газа в место соединения устройства для испарения с паропроводом цинковых паров.
Установка работает следующим образом. Чушки цинка из транспортного пакета известными устройствами с заданной периодичностью подают через загрузочное окно 6 в устройство для плавления 1, где они попадают в ванну и там плавятся. Одновременно разжигают горелку камеры неполного сгорания природного газа. Раскаленные газы проходят по паропроводу цинковых паров 5 и нагревают его выше температуры конденсации паров цинка (906^oC). Продукты неполного сгорания топлива создают в паропроводе восстановительную атмосферу.
По достижении переливного уровня жидкий цинк через отверстие с гидрозатвором 7 переливается в наклонный желоб 4 и поступает в верхнюю тарель с гидрозатвором испарительного устройства 2 и далее, переливаясь через отверстия в тарелях, заполняет их полости.
В камере 8 устройства для испарения 2 создают заданную температуру, при которой жидкий цинк в тарелях испаряется. Неиспарившаяся его часть (5 15%) вытекает через канал 11 с гидрозатвором, разливается в изложницы, из которых чушки цинка после отверждения вновь направляют на плавление.
Пары цинка поднимаются внутри муфеля 10 навстречу жидкому цинку и по подогретому паропроводу 5 попадают в коллектор паров цинка. Так как в паропроводе создана температура выше 906^oC и восстановительная атмосфера, то конденсации и окисления паров цинка не происходит, и пары цинка поступают через отверстия распределительной решетки 14, обеспечивающей равномерное их распределение по сечению, в камеру окисления 13. Воздух для окисления подают через рекуператор 17 по соплам 16 в камеру окисления 13, регулируя его количество клапанами.
Полученный аэрозоль окиси цинка по белиловодам поступает на фильтр-аппаратуру. После вывода печи на режим горелку камеры 18 неполного сгорания природного газа отключают, а перед остановкой печи включают вновь.
Наличие камеры неполного сгорания природного газа обеспечивает следующее. В камере неполного сгорания природного газа образуются продукты конверсии, имеющие температуру 1200 1500^oC. Эти газы поступают в паропровод цинка и обогревают его изнутри. При этом температура внутри паропровода становится выше температуры конденсации паров цинка (906^oC), поэтому при поступлении насыщенных паров цинка в паропровод конденсации их не происходит. Пары цинка вместе с продуктами конверсии поступают по паропроводу в камеру окисления, где происходит их организованное окисление кислородом воздуха. Продукты конверсии, получаемые при сжигании газа с коэффициентом избытка воздуха =0,5 0,7, являются восстановительной средой по отношению к окиси цинка. Следовательно, окисление паров цинка в паропроводе в среде продуктов конверсии невозможно. Это предотвращает появление окисных отложений в паропроводе. Так как по паропроводу проходят продукты конверсии природного газа, в составе которых отсутствует кислород, то исключается возможность проникновения кислорода воздуха через паропровод в устройство для испарения, а следовательно, исключается образование окисных пленок на поверхности расплавленного цинка.
Установка для получения окиси цинка по авт.св. N 999231, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы установки, улучшения условий ее эксплуатации в момент пуска и повышения качества продукта, она снабжена камерой неполного сгорания природного газа, подключенной к верхней части испарителя напротив входного отверстия коллектора паров цинка.