[发明专利]敞开加压搅动反应器和用来将气体和浆体彼此混合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用来在加压状态下执行湿法冶金过程的设备。该设备由高的竖直反应器和位于竖直反应器下面的加压的水平反应器组成。竖直反应器的部件包括两个嵌套的管，使得内管的上部配备有强化到浆体中的气体的吸收的元件(诸如文丘里管)和向下流动混合器。浆体被供给到内管中以向下流动，并且反应气体至少在一个点被供给到内管的上部中。竖直反应器在其下部分连接到高压锅式水平反应器，该水平反应器配备有有效径向混合器，以保持浆体悬浮物运动，并且实现向上流动，以将浆体悬浮物传送到竖直反应器的外管中。在根据本发明的方法中，气体和浆体之间的在压力下发生的接触时间的长度通过水平反应器被延长。

背景技术

美国专利4648973中公开了一种设备，其中含氧气体被供给到称为相反气泡反应器的敞开的加压反应器中，主要到其上部分中，在那里它通过文丘里管被分散到固体和溶液的悬浮物中。竖直反应器包括两个嵌套的管，其中浆体悬浮物在内管中向着反应器的底部向下流动，并且在包围内管的环形外管中从那里进一步上升。该竖直反应器只要它处于操作中就工作良好，但该反应器的问题是在停止之后再使浆体悬浮物运动的困难，这是由于在中断期间固体沉降到反应器的底部并且形成不可移动的床。已经尝试解决这种问题，例如通过将内管的下端部开槽口成楔形，使得较容易使所述床上的溶液运动。也可以通过脉动泵送开始物质运动。而且，在沉降的固体床下方供给气体使悬浮物充分运动使得反应器中的流动开始。然而，给出的装置经常是不足的，并且特别地如果浆体的固体含量或固体的密度是高的，则反应器在它可以再起动之前必须被清空。

水平高压锅是本身已知的并且被封闭以便维持压力。

现有技术中公开的竖直反应器，换句话说，敞开式高压锅，在正常状态下无错误地工作，但如上所述，在停止之后起动经常产生不可克服的困难，特别地如果反应器的高度例如超过30m。

发明内容

根据本发明的设备的目的是通过组合敞开竖直反应器与水平高压锅式的水平反应器消除上面给出的竖直反应器的缺点。竖直反应器的适当尺寸设计在该反应器的下部分中和在水平反应器中获得希望的压力，并且压力的大小又取决于要被处理的材料和浆体密度。当水平反应器被设计成适当尺寸使得其容积至少对应于要被混合的浆体中的固体的体积，并且配备有有效的径向混合器时，可以防止竖直反应器的缺点，并且该设备充当加压的反应器，该加压的反应器仍然在其顶端部敞开。除了上述之外，连接到竖直反应器的水平反应器的优点是，水平反应器为被供给到该设备中的浆体和气体之间的反应提供的停留时间。在根据本发明的方法和设备中，水平反应器中的浆体的填充度是100％，因为需要的气体空间处于竖直反应器的上部分，并且在这种情况下，水平反应器的效率特别地高。在正常高压锅中，浆体填充度是最多大约80％，因为还需要存在所需气体空间。

根据本发明的设备和方法的目的是消除现有技术的设备的所述缺点，并且提供简单的设备以便反应气体更有效地混合到浆体中，增加混合强度，且扩散形成到浆体中的气泡，以便实现希望的反应。

在所附权利要求中将使本发明的必要特征显然。

本发明涉及一种用来处理浆体的设备，该浆体具有高的固体含量或高比重的固体和供给到其中气体。该设备包括至少一个敞开的竖直反应器，该竖直反应器由一个嵌套在另一个内的两个管，即内和外管组成，其中内管配备有用于强化气体供给的元件和向下流动混合器。对于该设备来说典型的是，圆柱形水平反应器固定到竖直反应器的下部分，并且水平反应器配备有径向混合器，该径向混合器使固体流体化并且促进从水平反应器到竖直反应器的外管中的循环流动。

对于该设备来说典型的是，水平反应器的容积是该设备的总容积的20-80％，并且竖直反应器的高度是其中心部分的直径D的许多倍。

优选地，在竖直反应器的上部中存在扩展部分，其中内和外表面形成在内管上，使得内管的外表面和外管之间的环形部分的横截面积最多相同于竖直反应器的其它部分中的内和外管之间的环形部分的横截面积。扩展部分中的外管的直径是反应器的中心部分中的外管的直径D的2-20倍。

根据本发明的一个实施例，内管的外和内表面的上部分形成圆锥形。在一个实施例中，从外管的边沿向内指向的锥形引导件位于内管的上部分上方。锥形引导件构造成以30-75°的角度从外管的边沿向上升起扩展部分的直径的0.1-0.2倍的距离，并且随后以15-50°的角度下降。

根据本发明的一个实施例，竖直反应器的内管在其下边沿处在水平反应器内延伸，延伸的距离是水平反应器的高度的0.1-0.14倍。