Устройство для конденсации хлоридов из парогазовой смеси

11 б 82748 Сокз Советских Социалистических Республик) Заявле 0.06.77 (21) 2498283/29-02пением заявки51) М, Кл,-"Г 28 В 1/00 22 В 34/00 с п исо сударственный комите 3) Приоритетпубликовапо 30.08.79. Боллетеь3ата опубликования описания 30.08,79 3) УДК 669.29.3по делам изабретений ткрытийБ. Куприянов, К. Д. Гурккин, Н. В. Пирковскаяенков рштак, И. И.В. Ратушный,Елфимов, А Г. И, Артем и Л. П. Бор дена Октяб роектный и шлеи ности54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ ХЛОРИДО ИЗ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИИзобретение относится к области цветной металлургии и касается устройств для улавливания твердых и жидких хлоридов циркония, гафния, тантала и ниобия, кремния, бора и других хлоридов из парогазо- б вой смеси, получаемой при хлорировании соответствующего редкометаллического сырья. Оно может быть использовано в химической промышленности при получении хлоридов железа, алюминия и др.1 ОВ настоящее время хлориды цирконпя, тантала, ниобия и другие в виде порошка получают из парогазовой смеси, поступающей из хлоратов, путем охлаждения в соответствующей конденсационной аппарату ре.Известно устройство для конденсации хлоридов из парогазовой смеси (ПГС) в производстве редких тугоплавких металлов, включающее вертикальный корпус с крыш кой и днищем, охлаждающие элементы, выполненные в виде коаксиально расположенных труб, патрубки для ввода п вывода ПГС и для вывода сконденсированных хлоридов, узел регенерации поверхностен ох лаждения, выполненный в виде молота, укрепленного на подвижной тележке и перемещающегося над крышкой конденсатора с рьскои Революции научнонстнтут редкометаллическойГиредмет периодическим встряхиванием каждои из охлаждающих труб 111.Однако прп такой конструкции устройства затруднено удаление плотного гарниссажа хлоридов на охлаждающих трубах, особенно в местах малого перепада температур парогазовой смеси и охлаждающей стенки. Производительность такого устройства недостаточна. Кроме того, систематические ударные нагрузки по охлаждающим трубчатым элементам в условиях агрессивной среды (вьсокая температура, наличие в парогазовой смеси примесей хлора, хлористого водорода, фосгена) приводят к быстрому разрушению сварных швов и выходу из строя устройства для улавливания хлоридов.Целью данного изобретения является повышение удельной производительности устройства, повышенис извлечения целевого продукта, улучшение регенерации поверхностей теплообмсна. Для этого устройство снабжено вертикальными перегородками, не доходящю; до днища корпуса и делящими сго на секции, п изолирующими втулками, выполненными из керамического и/или асбоцсмснтного материала, установленными между внутренней и наружнойтрубами в верхней части и корпусом и наружной трубой; охлаждающие элементы установлены в секциях и их внутреннис трубы выполнены в нижней части с перфорацией, нижним торцом герметично соединены с дном наружных труб и снабжены токоподводящими клеммами, Соотношение наружного и внутреннего диаметров коаксиально расположенных труб охлаждающихэлементов составляет 1: 3 - 1: 5. Снижение 10соотношения этих диаметров меньше 1; 5приводит к неоправданной сложности прнизготовлении устройства; увеличение этогосоотношения свыше 1: 3 приводит к необходимости использования весьма мощныхпечных трансформаторов,Разделение корпуса на вертикальные секции позволяет увеличить время контактаПГС с охлаждающими элементами с увеличением степени конденсации хлорида,Выполнение поверхности конденсациихлорида в виде вертикальных, коаксиальнорасположенных труб, охлаждаемых при помощи хладагента, позволяет иметь развитую удельную поверхность конденсации при 25малых габаритах устройства.Регенерация поверхности охлажденияпутем кратковременного пропускания переменного электрического тока через охлаждающие элементы, выполненные определенным образом, позволяет быстро в считанные секунды повысить температуру поверхности конденсации выше точки плавления(кипения) хлорида и, таким образом, подготовить охлаждающий элемент для конденсации новой порции хлорида.На фиг. 1 и 2 изображено предлагаемоеустройство в двух проекциях, Устройствосостоит из корпуса 1 с крышкой 2, патрубков 3 и 4 для ввода и вывода ПГС, установленных в верхней части, патрубка 5 длявывода сконденсированного хлорида и вертикальных перегородок 6, разделяющих корпус на секции, причем вертикальные перегородки не доходят до днища корпуса.На крышке корпуса имеются патрубки 7для охлаждающих элементов, выполненныхв виде коаксиально расположенных труб 8и 9.Соотношение наружного и внутреннегодиаметров коаксиально расположенныхтруб 8 и 9 охлаждающих элементов составляет 1: 3 - 1: 5. Трубы 8 и 9 снабжены токоподводящими клеммами 10, внутренняятруба 9 в нижней части выполнена с перфорацией 11 и нижним торцом 12 герметичносоединена с дном наружной трубы 8. Зазоры между внутренней и наружной трубамии корпусом и наружной трубой охлаждающего элемента снабжены изолирующими 60керамическими и(или асбоцементнымивтулками 13,Устройство работает следующим образом.Перед началом работы в охлаждающие 05 4элементы подастся хладагент (например, воздух, вода, фреон). Через патрубок 3 подается парогазовая смесь (пары), содержащая хлорид (например, хлорид циркония, гафния), который конденсируется на наружной трубе 8 охлаждающего элемента,Г 1 ериодически, по мере нарастания гарииссижа, на клеммы 10 подастся электрическая нагрузка, которая за короткий (20 - 90 с) промежуток времени нагревает охладительные элементы до температуры выше температуры кипения хлорида (500 - 800 С). При этом происходит разрыв и обрушивание плотного гарниссажа хлорида, который через патрубок 5 выводится наружу.Режим работы охладительных элементов и конденсатора подбирается с учетом физико-химических свойств конденсируемого хлорида.Устройство испытано в полупромышлеином масштабе для улавливания хлоридов цикрония и гафния иа укрупненной модели и дало полокительныи эффект. Степень конденсации хлорида составила 96 - 98%.При этом достигнутая удельная производительность предлагаемого устройства составила 15 - 30 кг/ч м 2 охлаждающей поверхности н превысила в 10 - 30 раз удельную производительность конденсатора, эксплуатируемого в настоящее время на Верхнеднепропетровском ГМК. Повышена степень улавливания целевого продукта на5 - 7%.Время регенерации охлаждающей поверхности 20 - 90 с при токовых нагрузках на элемент 1 = 600 в 10 А, 1.5 = 10 - 30 В и температуре нагрева поверхности 500 - 800 С.При этом поверхности охладительных теплообменников после регенерации были чистыми и не имели гарниссажа хлоридов.Предложенная конструкция устройства для улавливания хлорида позволяет значительно уменьшить габариты устройства при той же производительности, повысить на 5 - 7% извлечение целевого продукта за счет полноты улавливания, увеличить продолжительность работы устройства.Формула изобретения1. Устройство для конденсации хлоридов из парогазовой смеси в производстве редких тугоплавких металлов, включающее вертикальный корпус с крышкой и днищем, охлаждающие элементы, выполненные в виде коаксиально расположенных труб, патрубки для ввода и вывода парогазовой смеси и для вывода сконденсированных хлоридов, узел регенерации поверхностей охлаждения, отл ич ающесся тем, что, с целью повышения удельной производительности, повышения извлечения целевого продукта, улучшения регенерации поверхностей теилообмеиа, устройство снабжено682748 Рог. 7 Составитель Л. Ситнова Редактор Е. Дайн Корректор И. Позняковская Заказ 23746 Изд.533 Тираж 780 Подписное11 Г 10 Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Рамшская иаб., д. 4 5 Гипография, пр. Сапуионз, 2 вертикальными перегородками, не доходящими до днища корпуса и делящими его на секции, и изолирующими втулками, выполненными из керамического и/или асбоцементного материалов, установленными между внутренней и наружной трубами в верхней части и корпусом и наружной трубой; охлаждающие элементы установлены в секциях и их внутрсннис трубы выполнены в нижней части с перфорацией и нижним торцом герметично соединены с дном наружных труб и снабжены токоподводящимиклеммами.2. Устройство по п. 1, отл ич а ю щеес я тем, что соотношение наружного и внут реннего диаметров коаксиально расположенных труб охлаждающих элементов составляет 1: 3 - 1: 5.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 10 1, Авторское свидетельство СССР322571, кл. Р 23 М 5(08, 1969.