CC BY
23
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2017 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕПЛОВАЯ УСТАНОВКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТОГО ШАМОТА
Бабаев Забибулла Камилович
профессор Ургенчский государственный университет, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, улица Х.Алимджан, 14
Рузметова Аида Шаназаровна
преподаватель Ургенчский государственный университет, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, улица Х. Алимджан, 14
Джуманиязов Зокир Базарбаевич
докторант Ургенчский государственный университет, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, улица Х. Алимджан, 14
Рустамова Шахноза Кувондик кизи
студент Ургенчского государственного университета, Ургенч, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, улица Х.Алимджан, 14
Абдримов Тулкин Ибрагимович
студент Ургенчского государственного университета, 220100, Узбекистан г. Ургенч, улица Х.Алимджан, 14
№ 12 (45)
LABORATORY THERMAL INSTALLATION AND EXPERIMENTAL DATA ON PRODUCTION OF HIGH-ALKYONIC SCATTER
Zabibulla Babaev
professor Urgench State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H. Alimjan street, 14
Aida Ruzmetova
teacher Urgench State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H.Alimjan street, 14
Zokir Dzhumaniyazov
doctoral candidate Urgench State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H.Alimjan street, 14
Shakhnoza Rustamova
student of Urgench State University, Urgench, 220100, Uzbekistan, Urgench, H.Alimjan street, 14
Tulkin Abdrimov
student of Urgench State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H.Alimjan street, 14
АННОТАЦИЯ
В лабораторных условиях создана экспериментальная малогабаритная эффективная тепловая установка для термической обработки отработанного катализатора, представляющая собой печь с вытянутым вверх рабочим пространством круглого сечения диаметром 0,25 м и высотой 1,0 м Изучен процесс обжига отработанного катализатора в созданной лабораторной тепловой установке производительностью 102,7 кг/час. Температура обжига -10000С. Время нахождения материала в печи 10 мин.
ABSTRACT
In the laboratory conditions, an experimental small-sized effective thermal installation for the thermal treatment of spent catalyst, which is an oven with an upwardly extending circular working space with a diameter of 0,25 m and a
Бибилографическое описание: Лабораторная тепловая установка и экспериментальные данные по получению высокоглиноземистого шамота // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Бабаев З.К. [и др.]. 2017. № 12(45) . URL: http://7universum. com/ru/tech/archive/item/538 7
Ал UNIVERSUM:
№ 12 (45)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2017 г.
height of 1,0 m, was created. The process of calcining the spent catalyst in a laboratory laboratory installation with a productivity of 102,7 kg / hour. The firing temperature is - 10000C. The residence time of the material in the oven is 10 minutes.
Ключевые слова: катализатор, тепловая установка, глинозем, термическая обработка, органические компоненты, шамотная добавка, газообразное топлива, температура, гранулометрический состав.
Keywords: catalyst, heat installation, alumina, heat treatment, organic components, chamotte additive, gaseous fuel, temperature, granulometric composition.
Основные задачи и приоритеты продвижения экономики диктуются в первую очередь программными целями долгосрочного развития страны, продолжения принятой стратегии, обеспечивающей стабильно высокие темпы роста экономики, мобилизации для этого имеющихся резервов и возможностей. Без всякого преувеличения можно сказать, что 2016 год стал годом ввода в строй важнейших высокотехнологичных и современных объектов и мощностей в промышленности, роста и совершенствования инвестиционного роста. Речь идёт в первую очередь о формировании в стране полноценной конкурентной среды, которая, как известно, является ключевым фактором технического и технологического обновления и модернизации производства, выхода на мировые рынки [1-3].
В Узбекистане до настоящего времени не налажено производство огнеупорных материалов широкого ассортимента на базе местных сырьевых и техногенных материалов в крупногосударственном масштабе. На сегодняшний день имеются ряд малых и частных предприятий, производственные циклы которых в основном базируются на привозном сырье из соседних стран. Это обстоятельство связано с тем, что к сырьевым материалам для производства огнеупорных изделий предъявляются очень высокие требования, в особенности по отношению содержания тугоплавких и легкоплавких оксидов.. Особую значимость при этом приобретают исследования, посвященные изысканию новых перспективных традиционных и нетрадиционных видов местного сырья и отходов производства, а также вопросам их обогащения для решения этих задач.
Важнейшей задачей огнеупорной промышленности в настоящее время является интенсивное развитие экологически чистых, безотходных технологий, обеспечивающих экономию энергетических сырьевых и трудовых ресурсов. Решению этой задачи способствует организация производства многих видов огнеупорных материалов на базе традиционных сырьевых материалов и отходов производства. Однако, использование для производства огнеупорных материалов наряду с традиционным сырьем различных материалов и добавок, являющихся источником глинозема представляются целесообразным. В этом отношении научный и практический интерес представляют глиноземсодержащие отходы Шуртанского и Муборакского газохимических комплексов, в составе которых содержание оксида алюминия достигает до 95 %. Вместе с этим, вопросы подготовки гли-ноземсодержащего отхода в виде шамотной добавки к глинистой составляющей путем его термической
обработки требуют проведения исследований по созданию тепловых установок для обжига глиноземсо-держащего отхода.
На газохимических предприятиях алюминийсо-держащий катализатор используется в процессе полимеризации полиэтилена для удаления железистых, титановых и ванадиевых солей, кроме того сорбирует летучие кислоты HCl, CH2COOH и др. Он накапливается в количестве 800-900 тонны в год. Данный вид катализатора получают путём термообработки природных бокситов при температуре 250 - 300 °C в течении 7-8 часов. При этом оксид алюминия приобретает активную форму.
Химический состав катализатора в отношении основных компонентов приводится в таблице. В исходном катализаторе содержание AbO3 составляет 79,43 % , в качестве примесьных компонентов присутствуют в незначительном количестве оксиды SiO2, Fe2O3 и TiO2. Потери при прокаливании достигают 20,192 % , они включают воду гигроскопическую (Н2О), воду конституционную и воду кристаллизованную.
Таблица 1.
Химический состав исходного катализатора
Содержание оксидов масс %
Наименование образцов SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 П.п.п
Исходный катализатор 0,28 <0,01 79,43 0,08 20,19
В связи с изложенным, изучение возможности разработки конструкции тепловой установки для подготовки высокоглиноземистого шамота из производственных отходов газохимических комплексов является актуальной научной и практической задачей народного хозяйства Республики.
Учитывая все данные глинозёмсодержащего отхода в лабораторных условиях нами была изучена возможность создания экспериментальной малогабаритной эффективной тепловой установки для термической обработки отработанного катализатора. Установлено, что для печи характерны такие умеренные скорости газообразных продуктов горения, при которых основная масса глиноземсодержащего отхода не увлекается восходящим потоком газов и в отличие от печи кипящего слоя, сохраняет аэродинамическую стабильность. Наличие противоточного движения материала и фильтрующихся через материал газов, а также непосредственный контакт между материалом и горячими газами обусловливают хороший теплообмен и получение
№ 12 (45)
отходящих газов с низкой температурой. Благодаря этому установка характеризуется высоким тепловым к.п.д. и относительно большой производительностью. Печь предназначена для работы в непрерывном режиме.
Схематическое изображение экспериментальной установки приведена на рисунке 1.
<а 400 три опоры
Рисунок 1. Схематическое изображение экспериментальной тепловой установки
1 - бункер; 2- дозатор-питатель; 3-дымоход; 4-водяная рубашка; 5-подача холодной воды; 6-горелка; 7-газовоздушная воронка; 8-загрузочная воронка; 9-ёмкость для сбора готовой продукции; 10-полки, 11-смотровое окошко; 12-термопара; 13-вентилятор; 14-кран для регулирования подачи газа.
Тепловая установка представляет собой печь с вытянутым вверх рабочим пространством круглого сечения диаметром 0,15 м и высотой 1,0 м. Тепло, необходимое для протекания процесса обжига, получают путём сжигания газообразного топлива непосредственно внутри печи.
декабрь, 2017 г.
Тепловая установка имеет бункер , через который загружается сырье и дымоход , для отвода газообразных продуктов горения и водяную рубашку для охлаждения. Готовый продукт собирается в специальной емкости , установленной в нижней части печи. Печь сооружена снаружи водяной рубашкой , по которой циркулирует вода для охлаждения. Печь работает на газообразном топливе , который сжигается с помощью горелок , установленных в нижней части рабочей камеры печи.
Простота конструкции и малые габариты экспериментальной тепловой установки дают возможность производить термическую обработку вторичного сырья в скоростном режиме и соорудить печь в лабораторных условиях.
На основе экспериментальных данных установлено, что обжиг отработанного катализатора при 10000- 1100°С позволяет полностью избавиться от внесенных в его состав органических компонентов.
Обжиг отработанного катализатора сопровождается выделением специфического запаха. При этом, после обжига при 1000°С его цвет меняется из бледно и темно коричневого на белый. Потери массы достигают 18 %. Насыпная масса снижается от 1,09 до 0,88 г /см3, водопоглощение увеличивается от 38,48 до 40,30 %. Влажность обожженного отхода при хранении может достигать 2%. При обжиге отработанного катализатора протекают высокотемпературные превращения гидроксидов алюминия с разложением модификаций гидратов алюминия и появления новых кристаллических фаз как р-глинозем и а-глинозем.
Выполнен теплотехнический расчет лабораторной тепловой установки с определением основных размеров печи, выполнением расчета горения газообразного топлива, составлением материального и теплового баланса установки. Полученные расчетные данные показывают высокую эффективность работы разработанной тепловой установки с коэффициентом полезного действия равным 80 %. Расход условного топлива составляет 13 -14 %.
Таким образом, термическая обработка отработанного катализатора в экспериментальной установке при температуре 10000С позволяет получить высокоглиноземистый шамот с требуемыми показателями свойств.
№ 12 (45)
декабрь, 2017 г.
Рисунок 2. Изменения содержания ЛЪОз в % в составе глиноземосодержащего отхода
Как видно из представленных данных, после обжига отработанного катализатора при 1000 0С наблюдается заметное увеличение содержания оксида алюминия, оно достигает 95,11 %, потери при прокали-
вании снижаются до 2,16 %. Содержание оксидов щелочных и щелочноземельных элементов также уменьшается. На рисунке 2 приведены результаты изменения содержания Al2Oз в % в составе глиноземосодержащего отхода.
