Vervaardigen van alumina uit bauxiet met het Bayer-proces

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7.4 PRSClrITATIE

7. ,

1.

1 IHIsEIDI:TG

lJoor ;:tü:oelinn; '\'TOrc1t dG ::lu-::in8,-oplossing in oververzCldir;de toest axlc1

~;ebrR,cbt. ?ntinc; ~et eo~ 00el vo.~ het rCl?o::; ceproduceerde ;1.hl"niniuTnhy

-droxide l eidt dan tot precipitatie.

De 'lfl.:n,üin:I ceschiedt door '\'mrntcHis3elin::; met de teruG" te voeren

loocstroO::l. Cm voort;<~(HGe precipi tCltie in de \1armte\'Ti::wel8.ar te voorl:or.wn

~oeten in een zuiverinssfiltratie al le vaste stof deeltjes uit de

op-lossin~ ver:Tijderd Horden.

In de praktijk blijkt d.e oyJlossil1p: fSOed te zuiveren met behulp van een

::,'?ll~\r-.fi1t'):r' (ref. 1125).ni2:p hed fi1tr8t5.8 i:.1 minr1r:T '3'('c:cltil~t door rie

'"'Tnt é' v,~-r'bJ' ift; i~'l f 0n rlt:: r' ,~;-::ë1".~ ~,~m.;)' h'-'l1·Cl'·'>:nrl 0 t0~nc~~."" +""'.è'~rl;-(} in.:" • .:': Ji

f'n.-t,,,.,...,~t":>::';.~'?J. 'Ir):>::,rlt pJ".rnin5."':1h~rrlrn:,:irl2 "',,:~~'5.1rt (:>::''?f. '<5) e T'lA fj.J.t"!':=tti"

-'1 / '2, ( T'1 1 m !1 \ ref.

,·;.'l:<rr'J? ;.Tf'lrrl.t r)O~( in de r'r8.1di_._D<: _he:>::'eilrt _(r_ef_. ₇₈₎_.:Sr_{5_3} _{d2n OYl'?,'eveer}

?

25°,..., f:i.ltr.ro~p::;rv18.k nodi::.

o 0

De 2.J1J.111in ... r0y>10;:;;;;in~ ,·rordt 2.fg'2koold von 95 C n2.2.r

60

C,ond8r

ver-':lt' .. ::.':':lin.; v:-!n de teruG te voeren loo.s--0:910;:;;:;in,'; V2n 50 oe D.:co..r

86

oe.

b,een kleine drt12:v.:cl heeft en G2en i3012..tie nodir;- is (ref. 43).Het

[;.':'oto n:ldoel v:m de }JICltemmrmte\'lisselClQr is de }Jrobler.ntischc

mcch.:c-ni8che reiniGing (ref. 4!)).Hier kunnen

we

echter simpel chemisch

rei-ni.'";'Cn door de beide stromen lîcrioc'tiek - b\i voorbeeld eens per dag

(ref.

45)

-

te ver'.1Îssclen.De loo:~o:plos:::;ing veTlii.idcrt eventuele

3.f-~cttin.~en 0Il de 1·;Clndon.

De l1j.t tG ~·!ir;;.;clcn ~.,armtCGt:r;00TT1 j.s 11.5 r·?:J.Het lo~~rithmi8che tem:pcr3,

-tnurf'v8Tschil is 10

oe

.1:!a..YJ11eer \'Te voor de tot:üe \'!2_

rmteoverdrachtsco-efficiënt '\'Tlsselcnd

20

7.5

) 1 ;,

TI

m 2v _{r ,} P..8nnemen

2

oppervlak 565 m 0

(ref. 45) ,vinden He voor het

(31)

"'eb""" ; lrt (rr:J'

45 )

I..) .;. '-'-........ \ v __ . " •

beperkt : de suopen3ie moet kunnen stromen.AnalooG' ilétn de praktij1<:

kie-zen \,.'e voor deze hoevc~lhcid het viervoudi.:;e van de GGvlenste productie

(ref. 25),dus

83 .3

ton allunina per uur,in de vorm van a

luminiumhydroxi-de.

Voor de tem~eratuur V2.11 d.e precipi tatie vlOrdt in de pra.1_{dijk het}_{t r}_a

-ject

60-50

oe cenomen (ref. 25).De precipitatieduur neemt af bD l agere

temperatuur, omdat d3l1 de oververzadi ging groter is. Di t effect blijkt op

den duur bela.l1griiker dan de dO,lin,<; van de kristal!p:'oeisnelheidsconsta

l1-te (J~rr~1(?ni1J.s-effect) .])e temperatuur moet echter boven

40

1~itkrist?vlliseren va.l1 n3.triuJwn.nc.do'at tC3Cn te t;2.2.l1 (ref.

oe blijven om 25).

l:!e ~:iezel1 voor continuo procosvooring,d.oor de precipi tc.tie u i t t e

VOG-:::'C~1 i::. een C2:.,:3c~'-,dc vcm (~crocrè.8 t011.J:S .l)Gze uitveerin.::; 'fJord t oo1~ iD. dG

:Cl'cl:t:)~ stG(~US valwr toe .. ;eIJast.Ile verbliifti,id varieert in de industrie

tn:3:3Cl. )1'; on 120 unr (rof.

25,78)

.

C!:1 eh ,:;c':.'cn;3te vr;rbl ijftijd tn hr;rr;kcnon -:;ebrnikcm 11e een 71rcd.pit<1.t ie

-V011 i8 8.,'\11 .<:,Toei V;l.l1 (1.12 eY'.tl:risté1l1en.~en beschri~in~ Vé'..'l. hot model is

en

rI-3

.

Uit de berel:eninG vol,;t ccn Yer1.Jl i,jftijd v.:m 11.6 uur.ni t is dus veel

ccht::r vcrbljjft~.;:-:en tussen

8

en

15

uur ,:;ccl :li!nd. (ref.

49 )

.1Ict Ljl~t het

b2ste on het ccbruikto IJred?i to.tic::1odel o~ lC1.boratoriuJTI8ch:J.al uit t e

-t",s-ten. ·,Je zul len er van ui t~}lOn dat ue berebm~le i·i8.8.l'de juist is .Eet

:;

-l)cno(li '::de ro:.'ctoTvohl~--:lO is ll~'.J.l. co. 3000 m • UB vc}:bl iLfst Ud:::;~JreidinG' te

1)(J~)o~ch;n ].:i~~y,p.n \'le voo!:' 88H cn.8cndo vnn 12 t ;l.JlkG ~ cll~ met Gen inhoud Vcill

~:,::;:n_" ;,.

'5

:J.7i::l. hevols Hord.t r'l,:.; SU:-;:0cn8lC uit het onderste dec,l v::-.n eon

(32)

-c

c

( ( ( (1

n

Voor de fE tro.tip. v:m ne h:,"rh:':<.l':',,;Uliet-kristallen zijn vacuümfilters

~cer J",'eschü:t (ref. ;1"2).'.10 kiezen schijffilters,omdat die de minste

Sen ,·m-G0l'oo.la.:1s over het proces tot aal1 de calcinerine 58eft de

toe-cest<:me hOr?veelheirl '·'2s':.'ater :

2

7

m

3

/h.':1e :'Sebruiken hiervoor een deel

vo...."1 het koel'\'later uit de calcinerin.'2;, Hat ecn tem!leratullr van 50 oe

heeft.

1'e per filteroppervl 2Jde ?,e'I1roduceerde hoeveelheid residu is circa

?

600 kc;/m -'h (reL

4'2

).

:ret vocht3'8h81 te bedraagt 10-17

%

.

Voor de ge

\·!e!l-ste lJroductie is d.m nodi,cs 360 m2 fil tero'Pperv12kte, verdeeld over zes

fil ters • Hierbij is ui t.r:eGR2_n von een vochtr:'chal te V3J1 12

%

,

conform

ref.

6,11,

.

(33)

2<:9-( (

c

( ( (

o

In het klassi8ke E8yer-Irroces vrordt de calcinerinr,- ui t~voerd in een

ro-terenne 11uisoven.Aangezipn hierbi.i een ve:J:'ont:J:'eini,o'in 0: \TRn het product

ontrp.erlt en de ,'rarrntneconornie f31echt is hehben VAH en Lur,o:i een nieu\o!(~

nitvop."~5.Y1'J' ont·.rik.kelrl .• Tl;:l.8rhi.i ;vorrlt .'J'ebruik .Q'pmA.~.kt vP.n een 8PTi8 fllli.rle

bp.rlrlp~ (~pf.

5R).

Jle D5 PU\vP ui tvoerin.CT' lp.v~1't een ~lüvp.rder "Toduct en heeft een herl.uidend

lEv~er ener.':{ieverbruik. Voor een roterend e buisoven bedrP..2.'<p; dit ongeveer

4000 kJ pP.:J:' kg alunina cn verbeterhlB hierv:'\D is niet t e ver1'T8.ehten

(è'ef.

59).

Voor de fhüd bed ealcinerin.'S in een fabriek met een

dagcapa-ei tdagcapa-ei t van 500 ton alurninp, bleek het energieverbruik 3300 kJ per kg alu

-nina te zijn (ref.

60).

1)p fluide hedden "To:J:'den berlreven bij hoe,-e f;.'assnelheden om de beddiameter

tc bcperken.:8ii de kleine afmp.tingen van de alurninadeel tjeR (10-100 /"" m)

:i.s het h8n. opn :i.n het overi3'::t.n.3'3.'~ebied tussen fll1.idisatie en pne'Lunatisch

t1'nDn~ort,zoals heschreven in ref.

61.

De berekening V2J1 de ,,?,'ei'renste r;as::melheden p,'aat als volP,"t :

1)

Uit de physische geg-evens van ~s en vaste stof Hordt het getal van

Archimedes (Ar) berekend .. In de .vesterse literatuur gebruikt men het

reciproke hiervan (K) :

1( _ _{__} _- _".A _r -1 .... 1' 2

- I

P

p; g

Voor D vlordt de gemiddelde deeltjesdiameter genomen. In de praktijk

blijkt dat er geen scheiding tussen e:rote en kleine deeltjes o:ptreedt

(ref.

62).

2 )

In een fluid bed toesta'1dsdiagram Hordt het snij:r>unt bepaz.ld tussen

de overg2Deslijn fluidisatiejpneurnatisch tr3l1sport en de lijn die de

.-marde van K weerc;eeft.

Voor de berekeningen is het toestandsdiagram in ref.

63

gebruikt.Dit

is al s b5.ila~'{e II-~ in het verslag opgenomen. lIet diagram is eeldig

voor bolvormi~ deeltjes en mR:'~ cl.an volgens ref.

47

voor alumina ge

-bruikt Horden.

3 )

Uit hot hij dit snij~lmt behorende Getal van Rcynolds (ne) \'lOrdt de

gassnelheid u bepaald

u = TIe Y

~~.:>

-1

(34)

( ( ( ( ( IJ

o

Uit de eassnelheid en het bekende gasdebiet kan de di8meter van het

fluicl. bed berekEmcl. Horden.De hoor,-te van het bed Hordt bepaald door

b,ree criteria : de geHenste verbl ijftijd van de vaste stof en een

con-stante hoeveelheid entrainment.Voor dit laatste criterium is gebruik

~--;ema8.kt WLn resul t:1.ten van 7,em~ en 1,'Teil (reL

(6),

die voor

Fee-kata-lysatoren de gewenste bedhoogte (transport disengaging height)

be-D<l.alden als ftIDctie van beddi?.JJleter en gassnelheid.De biJbehorende

gra-fie~( is in dit versl<l.g opgenomen als bijlage

II-5.

In de eerste sta:!) van het calcLneringsproces \'lOrdt het vochtige

alu-ninitmhydroxide verviarmd cn GedroogD. door de warme gasstroom, afkomstig

V2n de volGend.e reactor.De temperatuur van het uitgaande gas moet laag

zijn om \mrmtcverliezen te beperken,;naar er mag geen water condenseren.

In de praktiik kiest men de temperatuur

140

oe.

V3.J.!\·.'err;e de ho~e Harmteefficiency, de ver\'!aarloosbare druh.'Val en de

ho-!,'e toelaatoate gassnelheden is in het VAH/Lurgi-proces gekozen voor

0cn roosterloos venturi-fluid bed (ref.

58,64,65)

.

1'!e berokeYlcn l~.r

=

5.88 ,

Re

=

2.74 en u:=

1.4

m/s.De gasst:roor.:l bedre.agt

13

m

3

/stdus cl.e di::LTTleter van het bed is

3.5

m.

5j,i een uarmteoverdrachtscoëfficicnt van circa

465

'd/m2K is de

benodie;-de verbl}jftijd gerin,~.De hoo;>;te ven de reQctor is d8n volgens het

cri-tcrÎ1.un. van constante hoeveelheid entrainment 7.6 m.

In tè!CC cyclonen en een electrostatische 2,fscheider \'Torden gassen en

vaste stof :';'Gscheiden. Di t zijn praktijkgegevens , ontleend aan ref.

65.

Eet Cas,bcstéè2.J1de uit ':mtercl8.mp,stikstof,kooldioxide,een klein deel

Z\·:o.-veldioxide en venraarloosbare hoeveelheden koolmonoxide en z\ifavcl

tri-oxide, "lOrd t .S'cspuid. De vaste stof Hordt het t,·reede fluid bed in

ge-"Toerd.

In het i\·,eede venturi-fluid bed '\'ford t het hydroxide ver':larT!!d en gedee

l-telijk ontleed door de \-larDe :;asstroom, afkomstiG' uit het volGende fluid

bed.De tempera;b.mr is door de 0<".s- en v2.ste stof stromen vastgeleQi op

AOh 0('

tI · J

v

.

In de :!1r8kti~1c bI i,jld nat alu1uiniu!"J1y(lro:ddedeel tjes van de2e .'3Tootte

(ce.

~7 v.r'1) J.~nn;s beide He'":'Cn,ve~eJ.d in ;Jo.rap:Té'~.f

6.3.

ktmn<:n öntJ.erlcm~

'"Te nc!':.cYl c.cn dat het hydroxicle vollecl.ig is oTllyzet_fvoor

50 %

in AIOOE

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