濃縮拜耳法溶液的方法

2023-06-17 17:04:46

專利名稱：濃縮拜耳法溶液的方法
技術領域：
本發明涉及一種濃縮拜耳法溶液的方法。具體而言，本發明涉及利用從 廢棄的拜耳法氣體中回收的熱量來濃縮拜耳法溶液的方法。
背景技術：
拜耳法廣泛用於從含鋁的礦石(例如鋁土礦)中生產氧化鋁。該方法包 括，在通常被稱作溶出的工藝中，在高溫下將含氧化鋁的礦石與再生的苛性 鋁酸鹽溶液接觸。在有些情況下，鋁土礦會伴有大量的有機材料，其中一部 分造成在生成的溶液中存在一定的有機化合物。
在溶液冷卻之後，加入氫氧化鋁作為晶種以誘使更多的氫氧化鋁的從其 中沉澱出來。從苛性鋁酸鹽溶液中分離出沉澱的氫氧化鋁，其中一部分氫氧 化鋁作為晶種重複利用，而其餘部分作為產物被回收。剩下的苛性鋁酸鹽溶 液被再循環用於含鋁礦石的進一步溶出。
然後，在公知的煅燒工藝中，加熱回收的氫氧化鋁來生產氧化鋁。當氫 氧化鋁根據下列反應產生氧化鋁時，煅燒反應的副產物是水
2A1(0H)3—A1203+3H20
商業上，不同類型的煅燒爐設計使用不同類型的燃料(例如油、氣、煤) 和運行條件例如過量空氣。因此，可產生一定範圍的煅燒爐廢氣溫度和組合 物；據估計，按重量百分數計，煅燒出來的氣體("煅燒爐廢氣")中近35% -50%是水，其它成分包括二氧化碳和揮發性有機碳化合物。此外，煅燒爐廢 氣可含有夾帶的氧化鋁微粒。
大量的熱量通過煅燒爐廢氣從拜耳法中損耗。據估計，當廢氣中的水蒸 氣凝結時，所釋放的可用熱量大多是低位的顯熱或潛熱。但是，後者只能在 大氣條件下以低於10(TC、通常是80-83"C的露點回收作為低位熱量。不過， 儘管數量可觀，但通常認為低位熱量在拜耳法的應用有限。
上述對本發明背景技術的介紹是為了便於理解本發明。但是，應當理解，該介紹並非承認和認可所述任何材料為本申請優選權日時在澳大利亞地區的 公知常識
發明內容
概要
整個說明書中，除非上下文另有需要，措詞"都包括"或其變形"包括" 或"包括了"將被理解為指代包括所指出的整體或整體集而不排除任何其它整 體或整體集。
在本說明書的上下文中，術語"脫溼"應理解為包括已經去除了全部或 部分水蒸氣的氣流。
本文選用的其它術語的含義可在本發明的說明書和全文中找到。除非另 有定義，本文所用的全部其它科學和技術術語都與本發明所屬領域熟練技術 人員通常所理解的含義相同。
本領域技術人員將理解，除了本文特別介紹的內容，本發明可以有變化 和修改。應當理解，本發明包括所有這些變化和修改。本發明還包括所有在 說明書中單獨地或共同地提及或指出的所有步驟、特徵、組合物和化合物， 以及步驟或特徵的任一個和所有的組合或任兩個或更多個。
本發明並不局限於本文所述的具體實施方式
的範圍，它們僅僅是用於舉 例說明的目的。功能等效的產物、組合物和方法都明確包括在本發明所述的 範圍內。
本文所述發明可包括一個或多個數值範圍。應理解，數值範圍包括了該 範圍內的所有數值，包括限定範圍的邊界值，和鄰近該範圍導致相同或基本 相同的結果的數值，這些數值緊鄰限定數值範圍的邊界值。
本文所引用的全部出版物(包括專利、專利申請、期刊文章、實驗手冊、 書籍或其它文獻)都再次通過引用作為參考。包括並不構成做出了這樣的許 可，即任何參考都構成了現有技術或本發明相關領域技術人員的公知常識的 一部分。
具體內容
根據本發明，提供一種用於濃縮拜耳法廢液的方法，該方法包括步驟-
從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量；將至少一部分回收的熱量施用於拜耳法廢液；以及 從拜耳法廢液中蒸發水分，從而濃縮拜耳法廢液。
如前述背景技術部分所述，儘管大量熱量通過煅燒爐廢氣從拜耳法工藝 中損耗，但是這些熱量僅能作為低位熱量回收，通常認為其在拜耳法中應用 有限。但是，已經發現這種熱量可用於促進蒸發拜耳法廢液中的水分。拜耳 法需要精確控制大量成分的濃度和比例，且經常需要去除工藝中的水分以濃 縮液體。
本領域技術人員可以理解，拜耳法廢液是已經進行了拜耳法的沉澱階段 但尚未被循環回溶出階段的液體。
優選地，從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量的步驟具體包括將拜耳法廢液 接觸流體的步驟，從而加熱所述流體。
優選地，將至少一部分回收的熱量施用於拜耳法廢液的步驟具體包括將 拜耳廢液接觸加熱的流體，從而將熱施用於拜耳廢液並冷卻該流體。
因此，在一個優選實施方式中，該方法包括步驟
通過將拜耳法煅燒爐廢氣與流體接觸，從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱 量，從而加熱流體；
通過將拜耳法廢液與加熱的流體接觸，將至少一部分回收的熱量施用於 拜耳法廢液，從而將熱施用於拜耳法廢液並冷卻該流體；以及
從拜耳法廢液中蒸發水分，從而濃縮拜耳法廢液。
在本發明高度優選的實施方式中，該方法包括步驟
將拜耳法煅燒爐廢氣與冷卻的流體接觸，從而從拜耳法煅燒爐廢氣中回 收熱量，並加熱流體；
通過將更多的拜耳法廢液與加熱的流體接觸，將至少一部分回收的熱量 施用於更多的拜耳法廢液，從而將熱施用於更多的拜耳法廢液並冷卻該流體； 以及
從該更多的拜耳法廢液中蒸發水分，從而濃縮該更多的拜耳法廢液。 在優選的實施方式中，可重複本發明的步驟以提供循環和/或連續的工藝。
在本發明的優選方式中，流體是液體。在本發明高度優選方式中，液體 是水或基本上是水。優選地，當流體是液體時，將煅燒爐廢氣與液體接觸的步驟包括直接將
煅燒爐廢氣與液體接觸。在本發明高度優選的方式中，煅燒爐廢氣在氣-液接
觸器內直接與液體接觸。
煅燒爐廢氣與液體直接接觸除了熱量回收外還提供其它多種優點。 如上所述，煅燒爐廢氣可含有揮發性有機碳化合物，而其向大氣釋放在
環境上是高度不期望的。將這種化合物溶解在流體中，則會減少通過煅燒爐
廢氣排放它們。相當範圍的有機碳化合物都溶於水。因此，當流體是水時，
通過煅燒爐廢氣排放的有機碳化合物將顯著減少。
如上所述，煅燒爐廢氣可含有夾帶的氧化鋁微粒，而其向大氣釋放在環
境上也是高度不期望的。煅燒爐廢氣與流體直接接觸使得至少一部分氧化鋁
微粒留在流體中，從而減少其排放量。
優選地，將煅燒爐廢氣與流體接觸從而加熱所述流體包括步驟 將含有水蒸汽的熱煅燒爐廢氣與冷卻的流體接觸，從而將煅燒爐廢氣冷
卻到至少一部分水蒸氣凝結成液態水的程度，從而生產基本冷卻的脫溼煅燒
爐廢氣和溫水。
廢氣基本脫溼帶來另一優點。水基本上作用於煅燒爐廢氣煙羽的可見 度。而從環境角度將不期望有可見的煙羽。通過本發明的方法的廢氣脫溼意 味著，無論在何種給定溫度下，廢氣煙羽中的可見成分都會減少。此外，本 發明的方法允許回收其它損耗在大氣中的水分。
在本發明的一個方式中，該方法還包括步驟
加熱冷卻的脫溼廢氣，以提高其浮力來促進分散。
優選地，加熱冷卻的脫溼廢氣以提高其浮力來促進分散的步驟，包括通 過與熱源直接或間接接觸來加熱冷卻的脫溼廢氣。
本領域技術人員將理解，可使用拜耳法管路中的多種熱源來加熱冷卻的 脫溼廢氣。在本發明的一個方式中，熱可源自拜耳法煅燒管路中的氧化鋁冷 卻器。在本發明的一個替代方式中，熱可源自低壓車間蒸汽。在本發明的另 一替代方式中，熱可源自燃料燃燒器。
應當認為可提供一個以上的裝置向冷卻的脫溼廢氣施加熱。這些向冷卻 的脫溼廢氣施加熱的多個裝置是串連或平行設置的。
在本發明的一個方式中，在將熱的煅燒爐廢氣與冷卻的流體接觸之前，該方法包括步驟
使熱的煅燒爐廢氣冷卻的脫溼煅燒爐廢氣接觸，從而加熱冷卻的脫溼煅 燒爐廢氣。
已經發現，在冷卻的脫溼廢氣排放到大氣之前將其加熱，有助提高廢氣
的浮力並促使廢氣煙羽適當地分散。
因此，根據本發明高度優選的實施方式，該方法包括步驟 通過將含有水蒸汽的熱煅燒爐廢氣直接接觸冷水，從拜耳法煅燒爐廢氣
中回收熱量，從而將煅燒爐廢氣冷卻到至少一部分水蒸氣凝結成液態水的程
度，從而產生冷卻的基本脫溼的煅燒爐廢氣和溫水；
通過將溫水直接接觸拜耳法廢液，將至少一部分回收的熱量施用於拜耳
廢液，從而加熱拜耳法溶液並冷卻所述水；
從拜耳法廢液中蒸發水，從而濃縮拜耳法廢液； 將至少一部分冷卻的水再次接觸含有水分的熱煅燒爐廢氣；以及 將冷卻的脫溼煅燒爐廢氣與熱源接觸，從而加熱所述冷卻的脫溼煅燒爐廢氣。
優選地，通過將煅燒爐廢氣與流體接觸從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量 從而加熱所述流體的步驟包括
在大氣壓或接近大氣壓下使煅燒爐廢氣接觸流體的步驟。 在本發明的上下文中，術語"接近大氣壓"應理解指為使得容器不需要 驗證為壓力容器的壓力。
在優選的實施方式中，重複該方法的步驟以提供連續的工藝。 將煅燒爐廢氣直接接觸流體的步驟可由本領域技術人員已知的任一種 氣-液接觸器裝置來實現。例如盤式塔、結構填料塔、隨機填料塔、流化填料 塔、噴霧塔和階塔式氣-液接觸器都適合用於本發明的方法。用於實現本發明 所述方法的理想氣-液接觸器裝置包括設計成提高氣-液接觸的傳熱率和傳質 率的裝置。所述裝置可包括固定填料式、流化填料式，並使用託盤和擋板。 一些合適的填料，例如聚丙烯填料，可能是熱敏性的，因此在將其引入含有 這種填料的任何裝置之前，可能必須降低熱煅燒爐廢氣的溫度。
實現本發明所述方法的便利途徑是，在將熱煅燒爐廢氣引入任何接觸容 器之前，將熱煅燒爐廢氣直接接觸一部分流體。在發明的優選方式中，熱煅燒爐廢氣在進入任何接觸容器之前直接接觸一部分熱流體。
優選地，將拜耳法廢液接觸熱流體從而將熱施用於拜耳法溶液的步驟具
體包括將拜耳法廢液間接接觸熱流體，從而向拜耳法溶液施加熱。
允許拜耳法廢液通過間接接觸熱流體而被加熱的裝置是本領域技術人
員已知的，且包括垂直管降膜、水平管降膜、垂直升膜、釜式鍋爐或加壓式 煅燒裝置。在本發明的一個方式中，將拜耳法廢液間接接觸熱流體從而加熱
拜耳法廢液的步驟使用具有殼側(shell-side)和管側(tube-side)的降膜蒸發
器，該方法包括步驟
將熱流體引入降膜蒸發器的殼側； 將拜耳廢液弓I入降膜蒸發器的管側； 從而加熱拜耳法廢液，並冷卻所述流體。
應當理解，可以提供一種以上的裝置對拜耳法廢液進行加熱。對拜耳法 廢液進行加熱的多個裝置可設置成串連或平行。
在本發明的一個方式中，該方法還包括步驟
進一步加熱所述熱流體。可利用獲自拜耳法管路內的熱源或者獲自例如發電站或其它工業設備 的外部熱源對流體進一步加熱。本領域技術人員能理解，可利用拜耳法管路 中的多種熱源。在本發明的一個方式中，熱可源自拜耳法煅燒管路中的氧化 鋁冷卻器。在本發明的替代方式中，熱可源自低壓車間蒸汽。
在本發明的一個方式中，該方法還包括步驟
在從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量之前，增加煅燒爐廢氣中的水蒸汽含量。
優選地，在從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量之前增加煅燒爐廢氣中的水 蒸汽含量的步驟包括
將至少一部分煅燒爐廢氣輸送到分離器，以提供脫溼氣流和富含蒸汽的 氣流。


下面將結合附圖和具體實施方式
介紹本發明，其中 圖1是示出根據本發明的方法的流程示意圖；圖2是示出根據本發明第一實施方式的方法的流程示意圖； 圖3是示出根據本發明第二實施方式的方法的流程示意圖； 圖4是示出根據本發明第三實施方式的方法的流程示意圖； '圖5是示出根據本發明第四實施方式的方法的流程示意圖6是示出根據本發明第五實施方式的方法的流程示意圖；以及 圖7是示出根據本發明第六實施方式的方法的流程示意圖。
具體實施例
本領域技術人員應當理解，本文所述本發明的內容可以變化和修改， 而不局限於所介紹的特定內容。應當理解，本發明包括所有這種變化和修改。 本發明還包括所有在說明書中單獨地或共同地提及或指出的所有步驟、特徵、 組合物和化合物，以及步驟或特徵的任一個和所有的組合或任兩個或更多個。 在圖1中，提供示出如何使用根據本發明方法的常規流程圖。
根據本發明，將溼的煅燒爐廢氣12供料給氣-液接觸器14，其在那裡直 接接觸冷卻水流16。將從溫溼廢氣12中回收的潛熱傳遞給冷卻水流16，從 而將冷卻水流16加熱，溫溼廢氣12的至少一部分水蒸氣凝結成液態水，因 而產生冷卻的基本脫溼的廢氣18和溫的水流20。
氣-液接觸器14被設計來增加氣-液接觸的傳熱率和傳質率，並利用冷卻 水流16和溫溼煅燒爐廢氣12工作。由於增加氣-液接觸的傳熱率和傳質率的 裝置22可能是熱敏性的，它可能必須在將溫溼煅燒爐廢氣12供料給氣-液接 觸器14之前將其冷卻。
大部分的溫水流20從氣-液接觸器14排出，並經由水泵26傳給降膜蒸 發器24。
提供包括殼體部分(未示出)和管道部分(未示出)的降膜蒸發器24 來濃縮拜耳法廢液28。進入降膜蒸發器24殼體部分的溫水流20作為熱源用 於間接加熱，因此拜耳法廢液28的水蒸氣通中蒸發水。濃縮的拜耳法廢液 30從降膜蒸發器28中排出。在離開降膜蒸發器24之後，溫水流20再次循 環用作冷卻水循環流32。
在離開降膜蒸發器24之後，部分循環冷卻水流32循環回冷卻水流16， 而剩餘的循環冷卻水流32部分34被收集。加熱所供料的拜耳法廢液28，並將產生的蒸汽36輸送到冷凝器38。
一部分濃縮拜耳法廢液30回到液體管路40，而濃縮拜耳法廢液30的第 二部分42循環回去，並在進入降膜蒸發器24之前與拜耳法廢液28混合。
認為除了向必要的供應商提供各種參數例如流速、流體類型和溫度以外， 可通過熟練技工來完成用於構建實施本發明所用的工廠所需的多種裝置的安 裝，而僅需少量投資。為了構件實施本發明所必須的組件，需要由合適的設 備生產商提供特定的工藝數據。申請人之一在澳大利亞西部煉油廠的煅燒爐 內燃燒天然氣的工藝數據的一個實例提供如下。
廢氣流約是氮110t/hr、氧6t/hr、 二氧化碳20t/hr、水90 t/hr，總計 226 t/hr。
在大氣壓下，溫度165'C，露點83。C。
用水淬火所述廢氣，以便在氣體進入塔之前將其冷卻至其露點。 進入塔的水
62°C，流速約2200kL/hr。
塔的所需性能
排出廢氣露點64i:，排出水溫度8rc。 蒸發器的設計需要待處理的拜耳法廢液的物性的信息，包括溶液組成、 密度、粘度、熱容、導熱性、蒸汽壓力。
認為上述信息足以使廠商設計出合適的塔，例如填料塔(澳大利亞Rhine RhurPty有限公司，塔直徑、填料類型、填料高度和壓降)、盤式塔(澳大利 亞Lisbon Engineering Pty有限公司，塔直徑、盤數量、盤的設計、塔高度和 壓降)、和流化渦輪塔(英國Fluid Technologies有限公司，塔直徑、渦輪 類型、靜態和流化填料高度和壓降)。
任何本領域技術人員都可通過設計手冊或技術文獻，或任何蒸發裝置廠 商(法國的GEAKestner、瑞士溫特圖爾市的Bertrams Salt Plants)提供的任 何標準的熱交換器設計所述傳熱裝置(降膜蒸發器和蒸汽冷卻器)。
通過結合基於化學工程基本原理和存在於拜耳裝置操作中的內部模型、 拜耳法性能的昂貴資料庫和熱力學數據、拜耳法工作經驗和基於ASPEN P1US 、 ASPEN技術公司軟體過程模擬和現有技術中物理性能預裝元件的軟 件流程圖模型，包括拜耳法的性能和基於其自身的裝置操作，可設計、評價和改進本發明的實施方式。
應當理解，下述與流速和溫度有關的數值是所使用的模型和實施方式所 特有的，並且受輸入模型的參數的影響。例如，廢氣組成和溫度將影響下遊 的溫度和流速。
應當理解，使用本發明方法的位置，特別是通向合適的散熱器(例如為 冷卻工藝提供水)的位置，可以影響該方法的許多步驟。
在圖2中，示出根據本發明第一實方式來濃縮拜耳法廢液的方法。圖l
和圖2的方法基本相似，且相同的附圖標記代表相同的步驟和特徵。可以想
到，該實施方式將用於提供有合適的散熱器例如大型冷卻水供應的地方。
在本實施方式中，煅燒爐廢氣12通過直接接觸通常約50-150kL/hr的水 噴霧50而淬火，以便在餵入氣-液接觸器14之前冷卻溫溼的煅燒爐廢氣12。
通過氣體加熱器52加熱從氣-液接觸器14排出的冷卻脫溼廢氣18，以 提升其浮力。氣體加熱器52可通過例如直接燃燒廢氣流18中的少量天然氣 和空氣，或通過用水流、熱氣或熱水熱交換器來間接加熱(需要約10GJ/hr 的熱量)來工作。
從氣-液接觸器14排出的溫水流約83"C，並被泵入降膜蒸發器24，在那 裡拜耳法廢液供料28產生的水蒸氣36約70t/hr，以及在水冷式冷凝器54內 收集。
在圖3中，示出根據本發明第二實施方式來濃縮拜耳法廢液的方法。圖 1、 2和3的方法基本相似，相同的附圖標記代表相同的步驟和特徵。
本實施方式被設計用於在需要增加廢氣的水回收或不能獲得用於工藝冷 卻的足夠的水供應的地點來實施。該實施方式還介紹了使用氧化鋁來冷卻來 自煅燒爐的熱量的實例。
在該實施例中，從氣-液接觸器14排出的溫水流20在傳遞到兩個降膜蒸 發器24的第一個62之前，由來自煅燒爐的廢熱60加熱到約84"C。在煅燒 爐內冷卻氧化鋁的過程中獲得廢熱60。應當理解，可從拜耳管路的其它來源 64或別處獲得所述熱量。
提供兩個串連工作的降膜蒸發器62, 66，第一階段62比第二階段66的 工作溫度約高l(TC。第一階段62的冷凝閃蒸蒸汽68以合適的溫度(通常高 於約60°C)，用翅扇式空氣冷卻器70間接冷凝，減少用於工藝冷卻的水消耗，因此提高水的淨回收量。第二降膜蒸發器66的冷凝閃蒸蒸汽72在水冷式冷 凝器74內冷凝(通常低於6(TC)。
進入第一降膜蒸發器62殼體部分的熱水流61作為熱源間接加熱並從而 蒸發作為液體膜通過管道部分進入的拜耳法廢液28的水分。濃縮的拜耳法廢 液76離開第一降膜蒸發器62，並進入第二降膜蒸發器66的管道部分。
熱水流61在離開第一降膜蒸發器62之後，進入第二降膜蒸發器66的殼 體部分78，並作為熱源間接加熱和蒸發濃縮拜耳法廢液76的水分。
濃縮的拜耳法廢液80離開第二降膜蒸發器66。
一部分再循環冷卻水流82在離開第二降膜蒸發器66之後，循環回冷卻 水流16，同時再循環冷卻水流82的剩餘部分34被收集。
在圖4中，示出根據本發明第三實施方式來濃縮拜耳法廢液的方法。圖 1、 2、 3和4的方法基本相似，相同的附圖標記代表相同的步驟和特徵。
該實施方式被設計用於在需要增加蒸發量和進一步減少蒸發所需的車間 蒸汽的地方實施。該實施方式還介紹了使用氧化鋁來冷卻來自煅燒爐的熱量 的實例。
第三實施方式與第二實施方式不同之處在於用機械式蒸汽再壓縮器90 代替翅扇式空氣冷卻器70，以提高進入第二降膜蒸發器66的熱量。
在圖5中，示出根據本發明第四實施方式來濃縮拜耳法廢液的方法。圖 1、 2、 3、 4和5的方法基本相似，相同的附圖標記代表相同的步驟和特徵。
在該實施方式中，廢氣12的一部分100流經氣體分離器102，至少剝離 一部分水蒸汽，並提供水蒸氣的滲透流104和脫水氣的滲餘流106。滲透流 104與旁通氣體分離器102的氣流部分107組合，以提供氣流具有水蒸氣增 多的氣流108，從而提高了露點。提高了離開氣-液接觸器104的水流20的 溫度。
本領域技術人員可以理解，此處所述的實施方式，除了特別說明以外， 可以有變化和修改。
在該實施方式的一個實例中，165'C下，熱溼的煅燒爐廢氣100以141t/hr 的流速進入隔膜氣體分離器102，包括例如杜邦Nafion分離器，產生54.5t/hr 的水蒸氣滲透流104，和86.5t/hr及16(TC的脫水氣的滲餘流106。水蒸氣的 滲透流104結合熱溼煅燒爐廢氣流107以約61t/hr的流速提供氣流108，其中水蒸氣含量約69%。在約106kPa下加料氣-液接觸器14之前，組合氣流 108通過直接接觸通常約50Kl/hr的噴霧50而淬火。溫水流20在約88。C下 離開氣-液接觸器14，並進入降膜蒸發器24，在約2303t/hr的廢液供料28中 產生約77t/hr的蒸發氣流36。
離開氣-液接觸器的冷卻脫溼廢氣18結合脫水氣的滲餘流106產生 129t/hr的廢氣排氣113，其露點約50。C，溫度約129°C，足以能夠分散。
在圖6中，示出根據本發明第五實施方式來濃縮拜耳法廢液的方法。圖 1、 2、 3、 4、 5和6的方法基本相似，相同的附圖標記代表相同的步驟和特 徵。
第五實施方式與第四實施方式不同之處在於經過降膜蒸發器34之前，用 煅燒爐的廢熱60加熱從氣-液接觸器14排出的溫水流20。
該實施方式的一個實例是，使用氧化鋁冷卻器60的熱量將離開氣-液接 觸器14的溫水流20的溫度提高至90.5°C，進入降膜蒸發器24的溫水流61 產生多於80t/hr的蒸發氣流36。
在圖7中，示出根據本發明第六實施方式來濃縮拜耳法廢液的方法。圖 1、 2、 3、 4、 5、 6和7的方法基本相似，相同的附圖標記代表相同的步驟和 特徵。
通常約165"C且大氣壓下流速約202t/hr的熱溼煅燒爐廢氣12進入氣-氣 熱交換器110，在那裡它間接接觸冷卻的脫溼廢氣18。可以想到，在約64°C， 將流速約為139t/hr的冷卻脫溼廢氣加料氣-氣熱交換器110。
在氣-氣熱交換器110內，從熱溼煅燒爐廢氣12中回收一部分顯熱，從 而將熱溼煅燒爐廢氣12冷卻，約125'C形成溫溼煅燒爐廢氣112流。
冷卻的脫溼廢氣18在從熱溼煅燒爐廢氣12獲取顯熱後，加熱至約135 °C，然後作為熱溼煅燒爐廢氣114流以139t/hr釋放到大氣。
將熱溼煅燒爐廢氣12與冷卻脫溼的廢氣18接觸，從而將冷卻脫溼的廢 氣18加熱，基本上提高了其浮力，當廢氣煙羽釋放到大氣時能夠適當分散它。
以202t/hr的流速離開氣-氣熱交換器110後的溫溼煅燒爐廢氣112，在加 料給氣-液接觸器14之前，通過直接接觸通常約100kL/hr的噴霧50而淬火， 在接觸器14處它以約1800t/hr的加料速度和約62'C的溫度直接接觸冷卻水 流16。從溫溼煅燒爐廢氣112回收的潛熱傳遞給冷卻水流16，從而加熱冷卻水流16至使至少一部分溫溼煅燒爐廢氣112的水蒸氣凝結呈液態水的程度，
從而產生冷卻的脫溼廢氣18和溫水流20。
大量溫水流20以約1864t/hr的流速離開氣-液接觸器14，並通過水泵26 進入降膜蒸發器24。
溫水流20進入降膜蒸發器24的殼體部分，流速約1864t/hr，並且濃縮 的拜耳法廢液30從降膜蒸發器24中排出。在離開降膜蒸發器24之後，溫水 流再次循環用作冷卻水循環流32。
權利要求
1、一種濃縮拜耳法廢液的方法，該方法包括步驟從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量；將至少一部分回收的熱量施用於拜耳法廢液；以及從拜耳法廢液中蒸發水分，從而濃縮拜耳法廢液。
2、 根據權利要求1所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，從拜耳法煅燒 爐廢氣中回收熱量的步驟包括將拜耳法煅燒爐廢氣與流體接觸，從而加熱流 體。
3、 根據權利要求1或2所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，將至少一 部分回收的熱量施用於拜耳法廢液的步驟包括將拜耳法廢液與經加熱的流體 接觸，從而加熱拜耳法廢液並冷卻該流體。
4、 一種濃縮拜耳法廢液的方法，該方法包括步驟 通過將拜耳法煅燒爐廢氣與流體接觸，從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量，從而加熱流體；通過將拜耳法廢液與經加熱的流體接觸，將至少一部分回收的熱量施用 於拜耳法廢液，從而加熱拜耳法廢液並冷卻該流體；以及 從拜耳法廢液中蒸發水分，從而濃縮拜耳法廢液。
5、 根據權利要求3或4所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中該方法包括 步驟將拜耳法煅燒爐廢氣與冷卻的流體接觸，從而從拜耳法煅燒爐廢氣中回 收熱量，並加熱流體；通過將更多的拜耳法廢液與經加熱的流體接觸，將至少一部分回收的熱 量施用於該更多的拜耳法廢液，從而加熱該更多的拜耳法廢液並冷卻所述流 體；以及從該更多的拜耳法廢液中蒸發水分，從而濃縮該更多的拜耳法廢液。
6、 根據上述任一權利要求所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中所述流體是液體。
7、 根據權利要求6所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中所述液體是水或基本上是水。
8、根據權利要求2-7任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，將煅 燒爐廢氣與液體接觸的步驟包括將煅燒爐廢氣與流體直接接觸。
9、根據權利要求8所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，煅燒爐廢氣在 對流式氣-液接觸器內與流體直接接觸。
10、 根據權利要求2-9任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中將煅 燒爐廢氣與流體接觸從而加熱流體的步驟包括步驟將含有水蒸氣的熱煅燒爐廢氣與冷卻的流體接觸，從而將煅燒爐廢氣冷 卻到至少一部分水蒸氣凝結成液態水的程度，從而產生基本上冷卻的脫溼煅 燒爐廢氣和溫水。
11、 根據權利要求2-10任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，該 方法還包括步驟加熱經冷卻的脫溼廢氣以提高其浮力來促進其分散。
12、 根據權利要求2-ll任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，加熱經冷卻的脫溼廢氣以提高其浮力促進分散的步驟，包括通過與熱源直接接觸或間接接觸來加熱該經冷卻的脫溼廢氣。
13、 根據權利要求2-12任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，將 煅燒爐廢氣與流體接觸從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量，從而加熱流體的步驟，包括在大氣壓或接近大氣壓下，使煅燒爐廢氣與流體接觸的步驟。
14、 根據權利要求10-13任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，該方法包括步驟加熱經冷卻的脫溼廢氣以提高其浮力促進其分散。
15、 根據權利要求2-14任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，在將熱的煅燒爐廢氣與冷卻的流體接觸之前，該方法包括步驟將熱的煅燒爐廢氣與冷卻的脫溼煅燒爐廢氣接觸，從而將冷卻的脫溼煅 燒爐廢氣加熱。
16、 根據權利要求8-15任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，將 煅燒爐廢氣與流體直接接觸的步驟由如盤式塔、結構填料塔、隨機填料塔、 流化填料塔、噴霧塔和階塔式氣-液接觸器的氣-液接觸器裝置來實現。
17、 根據權利要求16所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，用於實現本 發明方法的氣-液接觸器裝置包括設計來提高氣-液接觸的傳熱和傳質率的裝 置。
18、 根據權利要求16或17所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，該方法包括在氣-液接觸器內，將煅燒爐廢氣與流體接觸之前， 降低煅燒爐廢氣溫度的步驟。
19、 根據權利要求18所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，降低煅燒爐廢氣溫度的步驟包括在氣-液接觸器內，將煅燒爐廢氣與流體接觸之前， 使煅燒爐廢氣直接接觸一部分流體的步驟。
20、 根據權利要求3-19任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，將 拜耳法廢液與經加熱的流體接觸以加熱拜耳法廢液的步驟，包括使拜耳法廢 液間接接觸經加熱的流體，從而加熱拜耳法廢液。
21、 根據權利要求20所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，使拜耳法廢 液間接接觸經加熱的流體由垂直管降膜、水平管降膜、垂直升膜、釜式鍋爐 或加壓式煅燒裝置來實現。
22、 根據權利要求20所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中，使拜耳法廢 液間接接觸經加熱的流體由具有殼側和管側的降膜蒸發器來實現，且該方法 包括步驟將經加熱的流體引入降膜蒸發器的殼側； 將拜耳法廢液引入降膜蒸發器的管側； 從而加熱拜耳法廢液，並冷卻流體。
23、 根據權利要求19-22任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中， 提供一個以上的裝置來加熱拜耳法廢液。
24、 根據上述任一權利要求所述的濃縮拜耳法廢液的方法，包括步驟 從拜耳法廢液中凝結蒸發的水分。
25、 根據權利要求2-24任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，該方法還 包括進一步對經加熱的流體進行加熱的步驟。
26、 根據權利要求2-25任一項所述的濃縮拜耳法廢液的方法，該方法還 包括步驟在從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量的步驟之前，提高煅燒爐廢氣的水蒸 氣含量。
27、 根據權利要求26所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中， 在從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量的步驟之前提高煅燒爐廢氣的水蒸氣含量的步驟包括使至少一部分煅燒爐廢氣進入分離器，以提供脫水氣流和富含蒸汽的氣流。
28、 根據上述任一權利要求所述的濃縮拜耳法廢液的方法，其中重複所 述方法的步驟，以提供連續的工藝。
29、 結合實施例所述的上述濃縮拜耳法廢液的方法。
30、 結合附圖所述的上述濃縮拜耳法廢液的方法。
全文摘要
用於濃縮拜耳法廢液的方法，該方法包括的步驟有從拜耳法煅燒爐廢氣中回收熱量；將至少一部分回收的熱量施用於拜耳法廢液；以及從拜耳法廢液中蒸發水分，從而濃縮拜耳法廢液。
文檔編號F28D15/02GK101563137SQ200780035168
公開日2009年10月21日 申請日期2007年9月21日 優先權日2006年9月22日
發明者彼得·斯圖爾特·海, 迪安·伊利耶夫斯基 申請人:阿爾科澳大利亞有限公司