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Die Erfindung betrifft einen Anströmboden für einen Wirbelschichtapparat mit zumindest zwei Leitplatten, die unter Bildung einer Gasdurchtrittsöffnung vertikal voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Ränder der Leitplatten in Draufsicht zumindest deckungsgleich bzw. überlappend angeordnet sind.
In einem Wirbelschichtapparat wird eine Schüttung für einen körnigen Feststoff von einem Gas von unten nach oben durchströmt, wobei die Schüttung und der Gaseinlauf durch den Anströmboden getrennt sind. Wirbelschichtapparate werden insbesondere bei Prozessen mit chemischen Umsetzungen, wie z. B. das Rösten von sulfidischen Erzen oder die katalytische Hydrierung flüssiger Erdölfraktionen in einem Dreiphasen-Fliessbett, sowie zum Granulieren, schonenden Trocknen und Coaten eingesetzt.
Als Anströmböden sind verschiedene Konstruktionen bekannt. Zum einen können Anströmböden als Siebböden ausgebildet sein, die aus einer Lochplatte mit ca. 10 bis 15% freier Fläche bestehen, auf weiche ein Siebgewebe mit üblicherweise 100 bis 200 um Maschenweite aufgelegt wird. Das feine Siebgewebe kann hierbei aus Stabilitätsgründen auch auf ein gröberes Stützgewebe aufgebracht werden, wobei das feine Gewebe auf dem Stützgewebe häufig durch Sintern fixiert wird. Nachteilig ist hierbei, dass derartige Siebböden zum Verstopfen neigen bzw. sofern das herzustellende Granulat relativ weich ist, Abreibungen am Siebboden auftreten.
Andererseits sind sog. Conidur-Bleche bekannt, bei welchen durch eine spezielle Anordnung von Leitplatten eine gerichtete Querströmung am Boden der Wirbelschicht erzielt werden kann.
Nachteilig ist hierbei jedoch, dass Material aus der Wirbelschicht durch den Anströmboden in einen Gaseintrittsraum durchfallen kann, in welchem es bis auf die Gaseintrittstemperatur erhitzt wird. Hierbei können jedoch eine Zersetzung bzw. eine Entzündung des Materials sowie weitere ungewollte Effekte auftreten.
Des Weiteren werden auch Spaltsiebe als Anströmböden für Wirbelschichtapparate verwendet, wobei diese für die Granulation von Pulvern in der Wirbelschicht nicht geeignet sind, da das Pulver durch die Spalten im Gaseintrittsraum durchfallen kann und somit die vorstehend genannten unerwünschten Effekte eintreten.
Zudem können als Anströmböden in Wirbelschichtapparaten noch Sinterplatten eingesetzt werden, die bevorzugt bei Silos verwendet werden, in denen durch das Fluidisieren des Schüttgutes eine Austragung ermöglicht wird. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass Sinterplatten sehr feine Poren haben, die wiederum sehr leicht verstopfen und zudem schwierig zu reinigen sind.
Weiters tritt ein vergleichsweiser hoher Druckverlust auf, durch welchen ein vergleichsweiser hoher Energieverbrauch verursacht wird.
Im Falle einer kontinuierlichen Trocknung bzw. Granulation aus Lösungen oder Suspensionen im Wirbelschichtapparat ist es hinsichtlich einer hohen Durchsatzleistung von Vorteil, wenn das Gas mit einer möglichst hohen Temperatur in die Wirbelschicht eintritt. Oberhalb des Anströmbodens im Wirbelbett sinkt die Temperatur durch die Verdunstung der von oben zugeführten Flüssigkeit auf die durch die Prozessparameter eingestellte Wirbelbetttemperatur ab.
Aus der EP 1 025 899 A ist beispielsweise ein Anströmboden bekannt, bei dem zwischen einander überlappend angeordneten Leitplatten Schlitze vorgesehen sind, über welche Gas zur Ausbildung einer Wirbelschicht mit einer im Wesentlichen horizontalen Bewegungskomponente in die Wirbelschicht einführbar ist. Die Schlitze sind dabei derart angeordnet, dass zwei entgegengesetzte, aufeinander zugerichtete, im Wesentlichen horizontal verlaufende Strömungen an eingeleitetem Gas entstehen, die aufeinanderprallen und in eine im Wesentlichen vertikal nach oben gerichtete Strömung umgelenkt werden.
Bei einer derartigen Vorrichtung weist der Anströmboden jedoch die Temperatur des eingeleiteten Gases auf, so dass bei einem Ausfall des Ventilators, bei dem die Wirbelschicht zu einer Schüttung zusammensinkt, die Schüttung mit dem vergleichsweise heissen Anströmboden direkt in Berührung kommt, wodurch sich das
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Material ungewollterweise zersetzt. Um dies zu verhindern, ist daher bei diesen Wirbelschichtapparaten eine Limitierung der Gaseintrittstemperatur auf ca. 10 bis 20 unterhalb des thermischen Zersetzungspunktes des Wirbelschichtmaterials erforderlich.
Andererseits ist aus der DE 1 671 135 A ein Wirbelschichtapparat bekannt, bei dem ein Anströmboden mit einzelnen Gasdurchtrittsöffnungen vorgesehen ist, wobei an den Anströmboden eine Kammer anschliesst, die mit einem Kühlmittel gespeist wird.
Nachteilig ist hierbei jedoch, dass die im Anströmboden vorgesehenen Gasdurchtrittsöffnungen dazu neigen, durch das Material der Wirbelschicht verstopft zu werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun hinsichtlich einer hohen Effizienz bei einer Trocknung bzw. Granulation in der Wirbelschicht einen Anströmboden der eingangs angeführten Art zu schaffen, bei dem die Temperatur des Anströmbodens unabhängig von der Gaseintrittstemperatur eingestellt werden kann und somit die Gaseintrittstemperatur nicht durch die thermische Zersetzungstemperatur des Wirbelschichtmaterials begrenzt ist. Zugleich soll mit dem Anströmboden auch eine gute Durchmischung des Materials der Wirbelschicht erzielt werden, und zudem ein Durchfallen von Material aus der Wirbelschicht in einen Gaseintrittsraum zuverlässig verhindert werden.
Dies wird bei dem Anströmboden der eingangs angeführten Art dadurch erzielt, dass die Leitplatten unter Bildung eines Hohlraums doppelwandig ausgebildet sind, wobei der Hohlraum zum Durchleiten eines Kühlmediums vorgesehen ist. Durch die doppelwandige Ausbildung der Leitplatten können diese mit Hilfe eines Kühlmediums, beispielweise Gas oder Flüssigkeit, auf einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Materials der Wirbelschicht gekühlt werden, so dass auch bei einem Kontakt des Materials mit den Leitplatten keine ungewollte Zersetzung des Materials auftritt.
Zudem ergibt sich durch die angrenzende bzw. überlappende Anordnung von zumindest zwei Leitplatten eine Gasdurchtrittsöffnung, über welche das Gas in die Wirbelschicht derart einströmt, dass eine gute Durchmischung des in die Wirbelschicht eingebrachten Materials gewährleistet ist und zugleich ein Durchfallen des Materials der Wirbelschicht in den Gaseintrittsraum zuverlässig verhindert wird. Des Weiteren neigt die von den beiden Leitplatten im Überlappungsbereich gebildete Gasdurchtrittsöffnung nicht zur Verstopfung mit dem Material der Wirbelschicht. Die Leitplatten können hierbei beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als Kreissegmente ; sie können jedoch auch rechteckig ausgestaltet sein und in der Art einer Rollo oder Jalousie angeordnet sein.
Um lediglich einen Gasdurchtritt durch Schlitze, die zwischen den vertikal beabstandet angeordneten Leitplatten gebildet werden, zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die Leitplatten vollflächige Wandflächen aufweisen.
Um einen Abrieb des in der Wirbelschicht befindlichen Materials sowie ein Verstopfen des Anströmbodens durch den Abrieb zu verhindern, ist es günstig, wenn die vollflächigen Wandflächen eine relativ glatte Oberfläche aufweisen, wobei Tests gezeigt haben, dass es insbesondere von Vorteil ist, wenn die Wandflächen eine Oberflächenmittenrauigkeit von im Wesentlichen 0,2 um bis 0,8 um aufweisen.
Wenn im Überlappungsbereich der Abstand zwischen den Leitplatten in der Mitte des Anströmbodens grösser ist als in einem äusseren Randbereich, ergibt sich eine höhere Gasgeschwindigkeit in der Mitte des Anströmbodens, so dass eine gute Durchmischung des Materials in der Wirbelschicht begünstigt wird.
Insbesondere haben Tests gezeigt, dass eine gute Durchmischung gewährleistet ist, wenn die Leitplatten im Bereich der Gasdruchtrittsöffnungen einen Abstand von im Wesentlichen 0,5 mm bis 15 mm aufweisen.
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Hinsichtlich einer guten Durchmischung des Materials in der Wirbelschicht ist es günstig, wenn die Leitplatten einen Winkel von im Wesentlichen 2 bis 10 mit der Horizontalen einschliessen, wobei eine möglichst horizontale Anordnung den Vorteil mit sich bringt, dass ein Durchfallen von Material aus der Wirbelschicht in den Gaseintrittsraum erschwert wird.
Zur Ausbildung einer radialen Bewegung des Materials der Wirbelschicht in einem an den Anströmboden angrenzenden Bereich ist es günstig, wenn als Leitplatten zumindest zwei einander fächerförmig aneinander angrenzend bzw. überlappend angeordnete Kreissegmente vorgesehen sind.
Für einen zuverlässigen Durchtritt des Kühlmediums durch die Kreissegmente ist es günstig, wenn die Kreissegmente an ihren Längsrändern geschlossen sind, und an ihrer mittigen Kreisbogenseite sowie an ihrer äusseren Kreisbogenseite jeweils eine Kühlmediumdurchtrittsöffnung vorgesehen ist.
Hinsichtlich einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung ist es günstig, wenn als doppelwandige Kreissegmente jeweils zwei Stahlbleche als Wandflächen vorgesehen sind, die über an ihren Längsrändern angeschweisste Stahlblechstreifen miteinander verbunden sind.
Wenn die an der mittigen Kreisbogenseite angeordnete Kühlmediumdurchtrittsöffnung als Kühlmediumeintrittsöffnung und die an der äusseren Kreisbogenseite angeordnete Kühlmediumdurchtrittsöffnung als Kühlmediumaustrittsöffnung vorgesehen sind, ergibt sich ein für die Kühlung des Anströmbodens zweckmässiger Verlauf des Kühlmediums von innen nach aussen.
Um das Kühlmedium nach dem Durchtritt durch den Hohlraum in den Leitplatten zu sammeln, ist es von Vorteil, wenn an die Kühlmediumaustrittsöffnung eine, im Querschnitt vorzugsweise im Wesentlichen rund ausgebildete, umfänglich umlaufende Kühlmediumsammelleitung anschliesst.
Zu einer konstruktiv einfachen Kühlmediumzufuhr bzw.-abfuhr ist es von Vorteil, wenn an die Kühlmediumeintrittsöffnung eine Kühlmediumzuführleitung und an die Kühlmediumsammelleitung eine Kühlmediumabführleitung angeschlossen sind.
Zur Ausbildung eines Anströmbodens in der Art einer Jalousie bzw. Rollo ist es günstig, wenn im Wesentlichen rechteckig ausgebildete Leitplatten parallel zueinander angeordnet sind.
Um einen im Wesentlichen horizontalen Anströmboden zu schaffen, bei dem Leitplatten lediglich auf zwei Niveaus angeordnet sind, ist es von Vorteil, wenn die obere von zwei vertikal beabstandeten Leitplatten derart angeordnet ist, dass sie einen Spalt zwischen zwei unterhalb im Wesentlichen niveaugleich angeordneten und horizontal beabstandeten Leitplatten abdeckt.
Wenn die Leitplatten im Querschnitt im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet sind, wobei sich die Leitplatten aus zwei Leitplatten-Abschnitten, die über einen Steg miteinander verbunden sind, zusammensetzen, kann ein im Wesentlichen horizontaler Anströmboden geschaffen werden, bei dem die Leitplatten lediglich auf zwei Niveaus angeordnet sind, und sofern die Leitplatten als Kreissegmente ausgebildet sind, zudem eine radiale Strömung der Wirbelschicht erzielt werden kann.
Hinsichtlich einer zweckmässigen Kühlung der im Wesentlichen Z-förmigen Leitplatten, ist es günstig, wenn der Verbindungssteg hohl ausgebildet ist und über Kühlmediumübertrittsöffnungen mit den beiden Leitplatten-Abschnitten in Verbindung steht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im Ein- zelnen zeigen in der Zeichnung : 1 eine Draufsicht einer als Kreissegment ausgebildeten
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Leitplatte eines Anströmbodens mit einem Hohlraum für einen Kühlmediumdurchtritt;
Fig. 2 eine Draufsicht auf zwei fächerförmig überlappend angeordnete Kreissegmente des Anströmbodens; Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie 111-111 in Fig. 2 ; 4 teilweise einen Schnitt eines Wirbel- schichtapparats mit einem Anströmboden bestehend aus fächerförmig überlappend angeordne- ten Kreissegmenten gemäss den Figuren 1 bis 3 ; 5 einen Schnitt eines Anströmbodens mit rechteckigen Leitplatten; und Fig. 6 einen Schnitt eines Anströmbodens mit rechteckigen, im Querschnitt im Wesentlichen Z-förmigen Leitplatten.
In Fig. 1 ist ein Kreissegment 1 gezeigt, welches als Leitplatte eines in Fig. 2 teilweise dargestellten Anströmbodens 2 vorgesehen ist. Der Anströmboden 2 setzt sich aus mehreren fächerförmig angeordneten Kreissegmenten 1 zusammen, die in einem Teilbereich 3 überlappend angeordnet sind, so dass jeweils eine Gasdurchtrittsöffnung 4 zwischen den beiden Kreissegmenten 1 gebildet wird (vgl. Fig. 3). Hierdurch wird ein Gasdurchtritt in Pfeilrichtung 5 erzielt, so dass eine gute Durchmischung des Materials einer Wirbelschicht 6 sowie eine radiale Bewegung des Materials in der Wirbelschicht 6 im Bereich des Anströmbodens 2 erzielt wird; zugleich wird ein Durchfallen von Material aus der Wirbelschicht 6 in einen Gaseintrittsraum 7 zuverlässig verhindert.
Das Kreissegment 1 weist als Wandflächen zwei Stahlblechplatten 8 auf, die an ihren Längsrändern 9 über Stahlblechstreifen 9' zusammengeschweisst sind, so dass die Stahlblechplatten 8 zur Bildung eines Hohlraums 10 in Abstand voneinander gehalten werden. Durch den zwischen den beiden Stahlblechplatten 8 gebildeten Hohlraum 10 kann somit ein Kühlmedium, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas, durchgeleitet werden, wobei das Kühlmedium an der inneren Kreisbogenseite in Pfeilrichtung 11 über eine Kühlmediumeintrittsöffnung 12 eintreten und an der äusseren Kreisbogenseite in Pfeilrichtung 13 über eine Kühlmediumaustrittsöffnung 14 austreten kann.
Wie insbesondere aus dem in Fig. 4 teilweise gezeigten Schnitt eines Wirbelschichtapparats 15 mit Seitenwänden 16 ersichtlich ist, erfolgt die Kühlmediumzufuhr mittels einer Kühlmediumzuführleitung 17, über welche das Kühlmedium über die Kühlmediumeintrittsöffnung 12 in den Hohlraum 10 eintreten kann und über die Kühlmediumaustrittsöffnung 14 in eine Kühlmediumsammelleitung 18 austritt, die im Querschnitt rund ausgebildet ist und die Seitenwand 16 des Wirbelschichtapparats 15 umfangsseitig umgibt. Zur Abfuhr des in der Kühlmediumsammelleitung 18 angesammelten Kühlmediums ist eine Kühlmediumabführleitung 19 vorgesehen.
Durch die doppelwandige Ausbildung der Kreissegmente 1 kann somit die Temperatur des Anströmbodens 2 unabhängig von der Temperatur des in Pfeilrichtung 20 von dem Gaseintrittsraum 7 in die Wirbelschicht 6 durchströmenden Gases geregelt werden, so dass die Gaseintrittstemperatur unabhängig von der Zersetzungstemperatur des Materials der Wirbelschicht eingestellt werden kann und somit die Effizienz bei einer Trocknung bzw. Granulation im Wirbelschichtapparat 15 erhöht werden kann. Zugleich wird durch die sich fächerförmig überlappenden Kreissegmente 1' eine gute Durchmischung des Materials in der Wirbelschicht 6 mit einer radialen Bewegung im Bereich des Anströmbodens 2 erzielt und zudem die Gefahr eines Durchfallens durch den Anströmboden 2 zuverlässig verhindert.
In Fig. 5 ist schematisch ein Schnitt eines Anströmbodens 2' gezeigt, bei dem in Draufsicht im Wesentlichen rechteckig ausgebildete Leitplatten 1' vorgesehen sind, bei denen zur Ausbildung eines Hohlraums 10 für ein Kühlmittel ebenfalls Stahblechplatten 8, die an ihren Längsrändern 9 über Stahlblechstreifen 9' zusammengeschweisst sind, vorgesehen sind. Hierbei sind die Leitplatten 1' im Wesentlichen horizontal in zwei Ebenen 21,21' angeordnet, wobei die Leitplatten 1' der oberen Ebene 21' derart angeordnet sind, dass sie einen Spalt 22 zwischen zwei horizontal beabstandeten Leitplatten 1' der unteren Ebene 21 abdecken, so dass ein Durchfallen von Material aus der Wirbelschicht 6 in den Gaseintrittsraum 7 zuverlässig verhindert wird.
Bei einer derartigen Anordnung der gekühlten Leitplatten 1' wird das Gas zunächst in Pfeilrichtung 23 abgelenkt, und darauffolgend in einen im Wesentlichen vertikalen Gasstrom 24 umgelenkt.
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In Fig. 6 ist teilweise ein Schnitt eines Anströmbodens 2" bestehend aus im Querschnitt im Wesentlichen Z-förmigen Leitplatten 1" ersichtlich, bei denen zwei in Draufsicht rechteckige Leitplatten-Abschnitte 25 über einen Verbindungssteg 26 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstege 26 werden von jeweils zwei an den Leitplatten-Abschnitten 25 angeschweissten Stahlblechstreifen 9' gebildet, so dass über Kühlmediumübertrittsöffnungen 27, das Kühlmedium von einem Leitplatten-Abschnitt 25 über einen Hohlraum 28 im Verbindungssteg 26 in den anderen Leitplatten-Abschnitt 25 übertreten kann. Derartige Z-förmige Leitplatten 1" können zur Ausbildung einer radialen Strömung in der Wirbelschicht 6 auch als Kreissegmente ausgebildet sein.
Durch die im Wesentlichen horizontale Anordnung der Leitplatten-Abschnitte 25 wird ein Durchfallen von Material aus der Wirbelschicht 6 in den Gaseintrittsraum 7 gegenüber zur Horizontalen geneigten fächerförmig überlappend angeordneten Kreissegmenten 1 weiter erschwert.
Patentansprüche : 1. Anströmboden (2,2', 2") für einen Wirbelschichtapparat (15) mit zumindest zwei Leitplatten (1, 1', 1"), die unter Bildung einer Gasdurchtrittsöffnung (4) vertikal voneinander beabstan- det angeordnet sind, wobei die Ränder der Leitplatten in Draufsicht zumindest deckungs- gleich bzw. überlappend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitplatten (1') unter Bildung eines Hohlraums (10) doppelwandig ausgebildet sind, wobei der Hohl- raum (10) zum Durchleiten eines Kühlmediums vorgesehen ist.