BRPI0808093B1

BRPI0808093B1 - METHOD TO CONTROL A FLOW OF SOLIDS

Info

Publication number: BRPI0808093B1
Application number: BRPI0808093-3A
Authority: BR
Inventors: Roger Bligh; Pekka Hiltunen; Cornelis Klett; Michael Missalla; Bernd Reeb; Lilli Sacharow; Michael Stroder; Peter Sturm
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2023-06-06

Abstract

METODO E APARELHO PARA CONTROLAR UM FLUXO DE SÓLIDOS. A invenção refere-se a um método e aparelho para controle do sendo que um fluxo de sólidos é retirado do tanque de leito fluidizado via um tubo de fluxo descendente, o fluxo de sólidos é fluidizado no fundo do tubo de fluxo descendente pelo fornecimento de um gás de transferência e é transferido para o topo através de um tubo de fluxo ascendente ramificado a partir do tubo de fluxo descendente. O tamanho do fluxo de sólidos transferidos através do tubo de fluxo ascendente é variado pela variação de fornecimento de gás de transferência, sendo que o nível dos sólidos ou inventário de sólidos no tanque de sólidos é usado como uma variável de controle e à atuante de um circuito de controle.METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A FLOW OF SOLIDS. The invention relates to a method and apparatus for controlling the flow of solids being withdrawn from the fluidized bed tank via a downflow pipe, the flow of solids is fluidized at the bottom of the downflow pipe by providing a transfer gas and is transferred to the top through an upflow tube branched from the downflow tube. The size of the flow of solids transferred through the upflow tube is varied by varying the supply of transfer gas, with the level of solids or solids inventory in the solids tank being used as a control and acting variable of a control circuit.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um método e um aparelho para controlar um fluxo de sólidos e em particular para controlar o nível e/ou inventário de sólidos em um tanque de sólidos, em particular, em um leito fluidizado em um tanque de leito fluidizado, bem como a temperatura e/ou a razão da mistura em um tanque de mistura para o qual dois fluxos de sólidos são fornecidos.[001] The present invention relates to a method and apparatus for controlling a flow of solids and in particular for controlling the level and/or inventory of solids in a tank of solids, in particular in a fluidized bed in a tank of fluidized bed, as well as the temperature and/or mixing ratio in a mixing tank to which two streams of solids are supplied.

[002] Durante o tratamento de sólidos granulares tais como miné rio de zinco sulfídico, minério de ferro, ferro esponja ou hidróxido de alumínio, em muitas regiões objetiva-se que o inventário de sólidos, por exemplo, a quantidade e por consequência o nível vertical dos sólidos em um leito fluidizado, tem que ser mantido constante. Existem várias soluções para este objetivo. Por um lado, o chamado bloquea- dor de abertura ou uma lança de descarga podem ser usados. Esta é uma válvula mecânica de sólidos, na forma de uma lança com ponta cônica, que se encaixa em uma abertura em forma cônica correspondente na parede do tanque de leito fluidizado. Ao recuar ou inserir a lança na abertura, a seção transversal é aumentada ou reduzida, desta forma o fluxo é controlado. Entretanto, a mesma pressão existe em ambos os lados da saída dos sólidos, porque o bloqueio da abertura só pode realizar um fecho de pressão na condição completamente fechada. Geralmente, esta será a pressão do leito fluidizado no nível da saída dos sólidos. Se a mudança do processo e/ou a respectiva condição de operação resultam na obtenção de uma diferença de pressão sobre a saída dos sólidos, pode ser esperada uma deterioração no controle de qualidade.[002] During the treatment of granular solids such as sulfidic zinc ore, iron ore, sponge iron or aluminum hydroxide, in many regions it is aimed that the inventory of solids, for example, the amount and consequently the level verticality of the solids in a fluidized bed, has to be kept constant. There are several solutions to this goal. On the one hand, a so-called opening stopper or a discharge lance can be used. This is a mechanical solids valve, in the form of a conical pointed lance, which fits into a corresponding conical shaped opening in the fluidized bed tank wall. By withdrawing or inserting the boom into the opening, the cross section is increased or reduced, in this way the flow is controlled. However, the same pressure exists on both sides of the solids outlet, because the opening block can only perform a pressure closure in the completely closed condition. Generally, this will be the fluidized bed pressure at the solids outlet level. If the process change and/or the respective operating condition results in obtaining a pressure difference over the solids outlet, a deterioration in quality control can be expected.

[003] No documento EP 0 488 433 B1, é descrito em detalhes um controle de bloqueador de abertura para abrir e fechar uma passagem de gás.[003] In EP 0 488 433 B1, an opening stopper control for opening and closing a gas passage is described in detail.

[004] Tais controles de bloqueador de abertura estão funcionan do na prática, mas eles têm suas fraquezas e desvantagens. Por um lado, o controle do bloqueador de abertura tem partes mecânicas móveis, que estão em contato com os sólidos. Portanto, ele tem que ser refrigerado por água de refrigeração, se os sólidos estão quentes. Aqui, a taxa de fluxo da água de refrigeração e a diferença de temperatura entre o fluxo passante e o fluxo de retorno têm que ser monitoradas. Ocasionalmente, ocorre uma avaria na lança. Então a água escapa da lança e, no pior caso, flui para o tanque localizado abaixo do mesmo o qual tem um revestimento refratário, pela qual o dito revestimento refratário pode ser avariado. Adicionalmente, a lança tem que ser movida lateralmente, com o controle ficando localizado no lado de fora em pressão ambiente, e excesso de pressão ou pressão negativa são típicas no interior. Com propósito de vedação, é usada uma caixa de vedação. Se a mesma perde a vedação, sólidos quentes provavelmente serão descarregados, o que representa um risco à segurança, ou o ar ambiente irá entrar, o que pode atrapalhar o processo. Para ajustar o fluxo de sólidos descarregados via o bloqueador de abertura, é requerido um ajuste exato entre a ponta da lança e o bocal de pedra agindo como um assento de válvula. Deveria ser considerado aqui, que após longos períodos de operação, a alta temperatura pode causar um deslocamento do revestimento refratário, desta forma este ajuste exato pode ser perdido. Também pode ocorrer que após um longo período com o bloqueador de abertura fechado, os sólidos sejam defluidizados antes da ponta do bloqueador de abertura e não se movam na abertura do bloqueador de abertura. Em muitos casos, uma lança manipulada manualmente, a qual é movida através de outra caixa de vedação, pode então ser usada para remexer e ao mesmo tempo fluidificar os sólidos. O sucesso ou falha de tal remexida tipicamente pode ser observado por um vidro de inspeção. Quando os sólidos estão quentes o suficiente para brilhar, algo pode ser visto. Mas se eles estão frios, nada pode ser visto e alguém tem que trabalhar às cegas, por assim dizer. No caso de sólidos quentes, entretanto, o vidro de inspeção que resiste a altas temperaturas é muito caro. Além disso, com um controle de bloqueador de abertura uma vedação de pressão não pode ser realizada pelo dispositivo de controle. Isto pode levar o gás/ar a fluir pelo bocal de pedra, no pior caso contra a direção do fluxo de sólidos, por meio do qual o fluxo de sólidos pode ser limitado ou mesmo inibido completamente.[004] Such aperture blocker controls are working in practice, but they have their weaknesses and disadvantages. On the one hand, the aperture stopper control has moving mechanical parts, which are in contact with the solids. Therefore it has to be cooled by cooling water if the solids are hot. Here, the cooling water flow rate and the temperature difference between the through flow and the return flow have to be monitored. Occasionally, a boom malfunction occurs. Then the water escapes from the lance and, in the worst case, flows into the tank located below the same which has a refractory lining, whereby said refractory lining can be damaged. Additionally, the boom has to be moved laterally, with the control being located outside at ambient pressure, and overpressure or underpressure are typical inside. For sealing purpose, a stuffing box is used. If it loses its seal, hot solids will likely discharge, which poses a safety hazard, or ambient air will enter, which can disrupt the process. To adjust the flow of discharged solids via the port stopper, an exact fit is required between the lance tip and the stone nozzle acting as a valve seat. It should be considered here that after long periods of operation, the high temperature can cause the refractory lining to shift, so that this exact fit can be lost. It may also happen that after a long period with the spout closed, the solids are defluidized before the spout of the spout and do not move into the spout of the spout. In many cases, a manually operated lance, which is moved through another stuffing box, can then be used to stir and at the same time fluidize the solids. The success or failure of such stirring can typically be observed through an inspection glass. When solids are hot enough to glow, something can be seen. But if they are cold, nothing can be seen and someone has to work blindly, so to speak. In the case of hot solids, however, inspection glass that withstands high temperatures is very expensive. Furthermore, with an opening stopper control a pressure seal cannot be performed by the control device. This can cause the gas/air to flow through the stone nozzle, in the worst case against the solids flow direction, whereby the solids flow can be limited or even completely inhibited.

[005] Alternativamente, o nível do inventário no leito fluidizado pode ser mantido constante por uma barragem ou uma abertura de descarga disposta a uma distância firmemente definida da placa de distribuição. Isto frequentemente é empregado em leitos fluidizados estacionários ou com formação de bolhas. Quando o leito fluidizado tem uma pressão mais alta ou mais baixa do que o ambiente ou um tanque subsequente dentro do qual o sólido flui, uma vedação de pressão também tem que ser concebida. Para este propósito, as assim chamadas câmaras de flutuação, sifões, ou alimentadores estrela podem ser empregadas.[005] Alternatively, the inventory level in the fluidized bed can be kept constant by a weir or a discharge opening arranged at a firmly defined distance from the distribution plate. This is often employed in stationary or bubbling fluidized beds. When the fluidized bed has a higher or lower pressure than the environment or a subsequent tank into which the solid flows, a pressure seal also has to be designed. For this purpose, so-called float chambers, siphons, or star feeders can be employed.

[006] Um sifão para a transferência de sólidos granulados finos é conhecido, por exemplo, da patente DE 196 29 289 A1. O sifão consiste em um conduto conectado com um meio para alimentar os sólidos e em segundo conduto direcionado quase opostamente ao qual é conectado um conduto adicional, no qual os sólidos são transferidos sob influência da gravidade. Em uma região preenchida com sólidos granulados finos, uma lança se estende para fluidizar os sólidos. O aparelho é usado para bloquear a pressão em um leito fluidizado com respeito ao subfluxo de um ciclone de recirculação a para recircular os sólidos de volta do ciclone para o leito fluidizado. Não é possível um controle específico do fluxo de sólidos. O suprimento de ar serve meramente para manter os sólidos em uma condição com aspecto fluido. Neste sistema, o nível dos sólidos no leito fluidizado não é variável.[006] A siphon for transferring fine granulated solids is known, for example, from patent DE 196 29 289 A1. The siphon consists of a conduit connected with a medium for feeding the solids and a second conduit directed almost opposite to which an additional conduit is connected, in which the solids are transferred under the influence of gravity. In a region filled with fine grained solids, a lance extends to fluidize the solids. The apparatus is used to lock the pressure in a fluidized bed with respect to the underflow of a recirculation cyclone and to recirculate solids back from the cyclone to the fluidized bed. Specific control of the flow of solids is not possible. The air supply merely serves to keep the solids in a fluid looking condition. In this system, the level of solids in the fluidized bed is not variable.

[007] No caso de alimentadores estrela, o fluxo de sólidos e por consequência o nível dos sólidos no leito fluidizado pode ser influenciado pela variação na velocidade de rotação, e quando novo, uma vedação de pressão também pode ser obtida. Entretanto, eles são desvantajosos na medida em que o motor de rotação fica em contato direto com os sólidos, por meio dos quais ocorre desgaste e a impermeabilidade é ameaçada. Adicionalmente, o eixo do rotor rotativo precisa ser vedado contra o ambiente, porque o controle é disposto no lado externo.[007] In the case of star feeders, the flow of solids and consequently the level of solids in the fluidized bed can be influenced by the variation in rotational speed, and when new, a pressure seal can also be obtained. However, they are disadvantageous in that the rotating motor is in direct contact with solids, whereby wear occurs and impermeability is threatened. Additionally, the rotating rotor shaft needs to be sealed against the environment because the control is arranged on the outside.

[008] Uma desvantagem adicional dos sistemas acima mencio nados consiste em que eles somente trabalham na direção descendente, por exemplo, os sólidos chegam a um nível abaixo do nível no leito fluidizado.[008] An additional disadvantage of the above-mentioned systems is that they only work in the downward direction, for example, the solids reach a level below the level in the fluidized bed.

[009] A patente U.S. 6.666.629 descreve um método para trans ferir sólidos granulados, por meio do qual a elevação também pode ser superada em princípio. Por meio de um meio gasoso, os sólidos são transportados de uma primeira zona com uma pressão de 400 a 1.600 KPa (4 a 16 bar) por um conduto descendente e via um conduto ascendente para uma segunda zona com uma pressão mais baixa do que a primeira zona por 300 a 1500 KPa (3 a 15 bar). O fluxo de entrada do meio gasoso é efetuado por um bocal direcionado para cima no ponto em que o conduto descendente se abre dentro do conduto ascendente. Além disso, é introduzido gás adicional no conduto descendente, que dirige o fluxo de sólidos pelo conduto descendente.[009] The U.S. patent US 6,666,629 describes a method for transferring granulated solids, whereby lifting can also be overcome in principle. By means of a gaseous medium, the solids are transported from a first zone with a pressure of 400 to 1600 KPa (4 to 16 bar) through a descending conduit and via an ascending conduit to a second zone with a pressure lower than the first zone by 300 to 1500 KPa (3 to 15 bar). The inlet flow of the gaseous medium is effected through an upwardly directed nozzle at the point where the descending conduit opens into the ascending conduit. In addition, additional gas is introduced into the downpipe, which directs the flow of solids through the downpipe.

[0010] A partir do documento WO 01/28900 A1 é conhecido um aparelho no qual os sólidos são conduzidos por um conduto descendente para um ascendente através dos quais eles são transportados por meio de gás fluidizado, e então são retirados no fundo no desvio. Por meio de numerosos condutos de suprimento de gás, o fluxo de sólidos é fluidizado em ambos o conduto descendente e o ascendente ao longo de toda a extensão e assim transportado pela gravidade como um fluido nos tubos comunicantes.[0010] From document WO 01/28900 A1 an apparatus is known in which the solids are conducted by a descending conduit to an ascending conduit through which they are transported by means of fluidized gas, and then are withdrawn at the bottom in the bypass. By means of numerous gas supply conduits, the flow of solids is fluidized in both the descending and ascending conduits along the entire length and thus transported by gravity as a fluid in the communicating pipes.

[0011] O documento U.S.2005/0058516 A1 descreve um aparelho para o transporte de sólidos granulados finos com uma taxa de fluxo controlada, sendo que os sólidos inicialmente fluem para baixo por um tubo de fluxo descendente como resultado da gravidade e então são transportados para um ascendente via um conduto de transferência inclinado pela injeção de um gás secundário, no qual o ar ascendente é introduzido de baixo, para transportar as partículas para cima. O tubo de fluxo descendente e o ascendente, desta maneira, não são diretamente conectados um ao outro. Na peça de conexão, os sólidos são fluidizados e abastecidos com ar secundário. O ar de transporte na ascendente é mantido constante, onde o controle do fluxo de sólidos é efetuado pelo ar secundário na peça de conexão.[0011] Document U.S.2005/0058516 A1 describes an apparatus for transporting fine granulated solids with a controlled flow rate, whereby the solids initially flow downwards through a downward flow tube as a result of gravity and are then conveyed to an ascender via a transfer conduit inclined by the injection of a secondary gas, into which ascending air is introduced from below, to transport the particles upward. The downflow pipe and the upflow pipe, in this way, are not directly connected to each other. In the connecting piece, the solids are fluidized and supplied with secondary air. The conveying air in the riser is kept constant, where solids flow control is effected by the secondary air in the connection piece.

[0012] O fluxo de sólidos descarregado via ascendente então pode ser fornecido para um tanque de mistura no qual ele é misturado com outro fluxo de sólidos. Esta mistura, entretanto, sem o uso de um ascendente como descrito acima, é conhecida, por exemplo, a partir do documento DE 195 42 309 A1. Quando se produz alumina a partir do hidróxido de alumínio, um fluxo parcial do hidrato pré-secado e apenas levemente preaquecido é passado pela fornalha da usina de calcinação e então misturado com a alumina quente da fornalha da usina de calcinação. Entretanto, é difícil definir com precisão a temperatura no tanque de mistura e a taxa de mistura de alumina e hidróxido de alumínio, como o fluxo de massa é difícil de ser medido. Por isto que, na prática um alimentador estrela de velocidade variável geralmente é usado para o hidrato passado pela fornalha, por meio do qual a temperatura no tanque de mistura é controlada. Entretanto, isto envolve as desvantagens típicas do alimentador estrela descritas acima tais como o desgaste e vedação decrescente, assim uma vedação de pressão confiável é quase impossível.[0012] The upwardly discharged solids stream can then be supplied to a mixing tank in which it is mixed with another solids stream. This mixing, however, without the use of an ascender as described above, is known, for example, from document DE 195 42 309 A1. When producing alumina from aluminum hydroxide, a partial stream of the pre-dried and only slightly preheated hydrate is passed through the calcination plant furnace and then mixed with hot alumina from the calcination plant furnace. However, it is difficult to accurately define the temperature in the mixing tank and the mixing rate of alumina and aluminum hydroxide, as the mass flow is difficult to measure. This is why, in practice, a variable speed star feeder is generally used for the hydrate passed through the furnace, whereby the temperature in the mixing tank is controlled. However, this involves the typical star feed disadvantages described above such as wear and tear and decreasing sealing, so reliable pressure sealing is almost impossible.

[0013] Portanto, este é o objetivo fundamental da invenção, forne cer um controle de nível de sólidos no tanque de sólidos e de temperatura no tanque de mistura através de um controle confiável no fluxo de sólidos. Ao mesmo tempo, uma vedação de pressão confiável deveria ser garantida.[0013] Therefore, this is the fundamental objective of the invention, to provide control of the solids level in the solids tank and the temperature in the mixing tank through reliable control of the flow of solids. At the same time, a reliable pressure seal should be guaranteed.

[0014] Em um método de acordo com a presente invenção, este objetivo é realmente solucionado pelas características das reivindicações 1 e 2.[0014] In a method according to the present invention, this object is actually solved by the features of claims 1 and 2.

[0015] De acordo com a invenção, um fluxo granular de sólidos é retirado de um tanque de sólidos, em particular um tanque de leito flui- dizado, via um conduto descendente (tubo de fluxo descendente), fluxo de sólidos este que é fluidizado no fundo do tubo de fluxo descendente pelo suprimento de um gás de transferência e é transportado para um nível mais alto via um conduto ascendente (tubo de fluxo ascendente) ramificado a partir do tubo de fluxo descendente, sendo que o tamanho do fluxo de sólidos transportado pelo tubo de fluxo ascendente é controlado pelo suprimento do gás de transferência, sendo que o nível dos sólidos ou inventário dos sólidos no tanque de sólidos é medido e usado como um controle variável de um circuito de controle, e sendo que o volume do fluxo de gás de transferência é usado como uma variável atuante do circuito de controle.[0015] According to the invention, a granular flow of solids is withdrawn from a solids tank, in particular a fluidized bed tank, via a descending conduit (downflow pipe), which solids flow is fluidized at the bottom of the downflow tube by the supply of a transfer gas and is transported to a higher level via an upstream conduit (upflow tube) branching from the downflow tube, the size of the flow of solids carried through the upflow tube is controlled by the transfer gas supply, whereby the solids level or solids inventory in the solids tank is measured and used as a variable control of a control circuit, and the volume of the flow of transfer gas is used as an actuating variable of the control loop.

[0016] De acordo com um desenvolvimento da invenção, o nível dos sólidos ou do inventário de sólidos é determinado por meio da diferença de pressão entre a região alta e baixa do tanque de sólidos, em particular do leito fluidizado produzida no mesmo. Alternativamente, também é possível executar uma medição ultra-sônica do nível dos sólidos ou uma medição de peso do tanque de sólidos.[0016] According to a development of the invention, the solids or solids inventory level is determined by means of the pressure difference between the high and low region of the solids tank, in particular of the fluidized bed produced therein. Alternatively, it is also possible to perform an ultrasonic solids level measurement or a solids tank weight measurement.

[0017] Em um leito fluidizado estacionário, o leito de sólidos fluidi- zados se comporta como um fluido e assim gera uma pressão hidrostática, a qual é proporcional ao peso do leito fluidizado. No caso de um leito fluidizado circulante, não é definido um nível, porque o leito fluidi- zado preenche inteiramente o reator de leito fluidizado. A diferença de pressão então é proporcional ao inventário de sólidos do reator de leito fluidizado. De acordo com a invenção, o sinal de diferença de pressão é utilizado para atuar uma válvula de controle via um circuito de controle e deste modo determinar o suprimento de gás de transferência. Se a diferença de pressão no tanque do leito fluidizado se torna muito grande, a válvula é mais aberta e o fluxo de gás de transferência é aumentado, e assim os sólidos são removidos do leito fluidizado e o nível decresce de novo. Se o nível se torna muito baixo, a diferença de pressão é decrescida e o fluxo de gás é reduzido, o que leva a uma correspondente redução do fluxo de massa sólida no tubo de fluxo as-cendente e desta forma a um aumento no nível do leito fluidizado. Desta forma, o tempo de retenção dos sólidos no leito fluidizado também pode ser controlado.[0017] In a stationary fluidized bed, the bed of fluidized solids behaves like a fluid and thus generates a hydrostatic pressure, which is proportional to the weight of the fluidized bed. In the case of a circulating fluidized bed, a level is not defined, because the fluidized bed completely fills the fluidized bed reactor. The pressure difference is then proportional to the solids inventory of the fluidized bed reactor. According to the invention, the pressure difference signal is used to actuate a control valve via a control circuit and thereby determine the transfer gas supply. If the pressure difference in the fluidized bed tank becomes too great, the valve is opened further and the transfer gas flow is increased, and thus solids are removed from the fluidized bed and the level drops again. If the level becomes too low, the pressure difference is decreased and the gas flow is reduced, which leads to a corresponding reduction in the solid mass flow in the upflow tube and thus to an increase in the level of the gas. fluidized bed. In this way, the retention time of solids in the fluidized bed can also be controlled.

[0018] Se o fluxo de sólidos é suprido para um tanque de mistura via o tubo de fluxo ascendente, a temperatura e/ou a taxa de mistura no tanque de mistura pode ser controlada por meio da invenção na qual a temperatura no tanque de mistura é medida e a temperatura medida é usada como um controle variável para o suprimento de gás fluidizante. Neste caso também, o tamanho do fluxo de sólidos transferido através do tubo de fluxo ascendente é controlado pelo suprimento de gás fluidizante. Se a temperatura no tanque de mistura difere de um ajuste definido, o suprimento de um gás fluidizante é ajustado tal que correspondentemente, mais ou menos sólidos são transferidos pelo tubo de fluxo ascendente e desta forma a temperatura no tanque de mistura é novamente trazida para o valor desejado. Em contraste ao fluxo de massa dos sólidos, a temperatura pode ser medida muito facilmente, desta forma um controle confiável é possível facilmente.[0018] If the flow of solids is supplied to a mixing tank via the upflow tube, the temperature and/or the mixing rate in the mixing tank can be controlled by means of the invention in which the temperature in the mixing tank is measured and the measured temperature is used as a variable control for the fluidizing gas supply. In this case too, the size of the flow of solids transferred through the upflow tube is controlled by the supply of fluidizing gas. If the temperature in the mixing tank differs from a defined setting, the supply of a fluidizing gas is adjusted such that correspondingly more or less solids are transferred through the upflow pipe and in this way the temperature in the mixing tank is again brought to the desired value. In contrast to the mass flow of solids, the temperature can be measured very easily, thus a reliable control is easily possible.

[0019] De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, a diferença de pressão entre o fundo e o topo do tubo de fluxo descendente é mantida menor do que a perda de pressão correspondendo a um tubo de fluxo descendente fluidizado. Se, como igualmente fornecido de acordo com a invenção, a pressão no fundo do tubo de fluxo descendente é mantida maior do que a pressão no topo do tubo de fluxo descendente, os sólidos no tubo de fluxo descendente se comportam como um leito afundando com uma porosidade próxima àquela de um leito fixo. Assim, um leito não fluidizado de movimento de um lado a outro está presente no tubo de fluxo descendente[0019] According to a preferred embodiment of the invention, the pressure difference between the bottom and the top of the downflow pipe is kept smaller than the pressure drop corresponding to a fluidized downflow pipe. If, as also provided in accordance with the invention, the pressure at the bottom of the downflow tube is maintained greater than the pressure at the top of the downflow tube, the solids in the downflow tube behave as a sinking bed with a porosity close to that of a fixed bed. Thus, a non-fluidized bed of back and forth movement is present in the downflow tube.

[0020] A diferença de pressão do primeiro tubo de fluxo descen dente, ΔPD, aqui é definida por [0020] The pressure difference of the first downflow pipe, ΔPD, here is defined by

[0021] Aqui, ΔPR é a pressão perdida durante o tubo de fluxo as cendente, a qual depende do fluxo do gás de transferência e do fluxo de massa de sólidos. Conforme o suprimento de gás para o tubo de fluxo ascendente é variado, para realizar um fluxo de massa sólida fixo, uma perda de pressão correspondente é obtida aqui.[0021] Here, ΔPR is the pressure lost during the upflow tube, which depends on the transfer gas flow and the solids mass flow. As the gas supply to the upflow tube is varied, to realize a fixed solid mass flow, a corresponding pressure loss is obtained here.

[0022] PR,K é a pressão no topo do tubo de fluxo ascendente. Em muitos casos, esta pressão corresponde à pressão ambiente, mas ela pode variar, por exemplo, quando a extração de ar perdido de um canal fluidizado é muito grande e é gerada uma pressão negativa. Se um processo parcial adicional é fornecido a jusante do tubo de fluxo ascendente, a Pressão PR,K também pode ser muito maior do que a pressão ambiente, por exemplo, maior também do que a pressão PO.[0022] PR,K is the pressure at the top of the upflow tube. In many cases, this pressure corresponds to the ambient pressure, but it can vary, for example, when the extraction of lost air from a fluidized channel is very large and a negative pressure is generated. If an additional partial process is supplied downstream of the upstream pipe, the Pressure PR,K can also be much higher than the ambient pressure, for example higher than the PO pressure as well.

[0023] Adicionalmente, a pressão PO no espaço livre do leito fluidi- zado ligado tem que ser considerada, bem como a pressão ΔPWS,B, a qual é causada pelo leito fluidizado de altura de leito HWS,B acima da entrada do tubo de fluxo descendente. Ambas as pressões são dependentes do comportamento da usina do tanque de leito fluidizado ou possíveis aparelhos adicionais a montante. Assim, a diferença de pressão ΔPD sobre o tubo de fluxo descendente é obtida automatica-mente correspondendo ao ajuste do fluxo de gás de transferência. Além disso, esta diferença de pressão não deveria se tornar maior do que a obtida no caso de um tubo de fluxo descendente fluidizada. Isto poderia significar que a porosidade no tubo de fluxo descendente poderia ser reduzida e a pressão reversa do tubo de fluxo ascendente, ou também do tanque de leito fluidizado, não poderia mais ser lacrada de forma confiável. Isto expressado por [0023] Additionally, the PO pressure in the free space of the connected fluidized bed has to be considered, as well as the pressure ΔPWS,B, which is caused by the fluidized bed of bed height HWS,B above the inlet of the delivery pipe. downward flow. Both pressures are dependent on the behavior of the fluidized bed plant or possible additional devices upstream. Thus, the pressure difference ΔPD over the downflow tube is obtained automatically corresponding to the transfer gas flow setting. Furthermore, this pressure difference should not become greater than that obtained in the case of a fluidized downflow pipe. This could mean that the porosity in the downflowtube could be reduced and the reverse pressure of the upflowtube, or indeed the fluidized bed tank, could no longer be reliably sealed off. This expressed by

[0024] sendo que εmf = porosidade dos sólidos na condição de leito fixa ps = densidade dos sólidos g = aceleração da gravidade HD = altura do tubo de fluxo ascendente[0024] where εmf = porosity of the solids in the fixed bed condition ps = density of the solids g = gravity acceleration HD = height of the upflow tube

[0025] Sob estas condições, o leito no tubo de fluxo descendente age como uma vedação de pressão, e a pressão no topo do tubo de fluxo ascendente é desacoplada da pressão na entrada do tubo de fluxo descendente. Adicionalmente, o fluxo da massa de sólidos transferida ou a altura do leito e o inventário de sólidos no tanque do leito flui- dizado pode agora ser ajustada ou controlada pela variação do gás de transferência. O gás de transferência, por exemplo, ar, em sua maior parte flui para cima no tubo de fluxo ascendente e transporta tantos sólidos para o topo quanto corresponde a sua capacidade de carregamento de carga. Uma menor parte do gás de transferência atravessa o leito móvel no tubo de fluxo descendente e desta forma causa perda de pressão no tubo de fluxo descendente.[0025] Under these conditions, the bed in the downflowtube acts as a pressure seal, and the pressure at the top of the upflowtube is decoupled from the pressure at the inlet of the downflowtube. Additionally, the transferred solids mass flow or bed height and solids inventory in the fluidized bed tank can now be adjusted or controlled by varying the transfer gas. The transfer gas, e.g. air, for the most part flows upwards in the upflow tube and carries as many solids to the top as corresponds to its charge carrying capacity. A smaller part of the transfer gas passes through the moving bed in the downflow tube and in this way causes pressure loss in the downflow tube.

[0026] Em princípio, uma diferença de pressão positiva ou negati va pode ser superada pelo ajuste de acordo com a invenção, a diferença de pressão entre a entrada do tubo de fluxo descendente e o topo do tubo de fluxo ascendente se mantém na amplitude de -1000 KPa até 5000 KPa (-10 bar a + 50 bar), preferencialmente de -100 KPa a 100 KPa (-1 bar a + 1 bar), de acordo com a invenção. A pressão no topo do tubo de fluxo ascendente é de 0 a 5000 KPa (0 a 50 bar (abs)) de acordo com a invenção, sendo preferida em geral aproximadamente a pressão ambiente.[0026] In principle, a positive or negative pressure difference can be overcome by adjusting according to the invention, the pressure difference between the inlet of the downflow pipe and the top of the upflow pipe remains within the range of -1000 KPa to 5000 KPa (-10 bar to + 50 bar), preferably from -100 KPa to 100 KPa (-1 bar to + 1 bar), according to the invention. The pressure at the top of the upflow tube is 0 to 5000 KPa (0 to 50 bar (abs)) according to the invention, with approximately ambient pressure generally being preferred.

[0027] Embaixo do tubo de fluxo ascendente, o gás de transferên cia preferencialmente é suprido via pelo menos um bocal de gás de transferência. Para este propósito, em princípio, qualquer bocal ou suprimento de gás adequado pode ser fornecido, por exemplo, um bocal tipo capa ou um bocal direcionado para cima, na extremidade superior do qual, por exemplo, um meio poroso, gás permeável tal como uma membrana pode ser disposto, o qual é atravessado pelo fluxo de gás de transferência, ou, por exemplo, uma placa com orifício adequada montada.[0027] Underneath the upflow tube, the transfer gas is preferably supplied via at least one transfer gas nozzle. For this purpose, in principle, any suitable nozzle or gas supply can be provided, for example a hood-type nozzle or an upwardly directed nozzle, at the upper end of which, for example, a porous medium, permeable gas such as a membrane can be arranged, which is traversed by the transfer gas flow, or, for example, a suitable orifice plate mounted.

[0028] De acordo com um aspecto particularmente preferido da invenção, o gás de transferência é suprido embaixo do tubo de fluxo ascendente via pelo menos um bocal direcionado para baixo. Desta forma, o entupimento do bocal é evitado com segurança.[0028] According to a particularly preferred aspect of the invention, the transfer gas is supplied under the upflow pipe via at least one downwardly directed nozzle. In this way, clogging of the nozzle is safely avoided.

[0029] A quantidade requerida de gás de transferência depende das propriedades dos sólidos, tais como densidade da partícula, tamanho da partícula e distribuição dos tamanhos, a temperatura de operação e a pressão de operação, o diâmetro do tubo de fluxo ascendente e a altura do tubo de fluxo ascendente. O diâmetro do tubo de fluxo ascendente preferencialmente deveria ser escolhido tal que com o fluxo de massa sólida máximo a ser esperado, uma taxa de transferência de sólidos de até 5 m/s, preferencialmente aproximadamente 1 a 2 m/s seja obtida.[0029] The required amount of transfer gas depends on the properties of the solids, such as particle density, particle size and size distribution, the operating temperature and operating pressure, the diameter of the upflow tube and the height of the upflow tube. The diameter of the upflow pipe should preferably be chosen such that with the maximum solid mass flow to be expected, a solids transfer rate of up to 5 m/s, preferably approximately 1 to 2 m/s is obtained.

[0030] A altura ótima do tubo de fluxo ascendente depende da pressão no cume do tubo de fluxo ascendente e da densidade dos sólidos. Ela seria preferivelmente maior do que a altura do tubo de fluxo descendente, quando a pressão no cume do tubo de fluxo ascendente é menor do que/igual à pressão na entrada do tubo de fluxo descendente. Quando a pressão no cume do tubo de fluxo ascendente é sig- nificantemente maior do que a pressão na entrada do tubo de fluxo descendente, a altura do tubo de fluxo ascendente pode ser reduzida. Então ela pode até ser menor do que a altura do tubo de fluxo descendente.[0030] The optimum height of the upflow pipe depends on the pressure at the top of the upflow pipe and the density of the solids. It would preferably be greater than the height of the downflowtube, when the pressure at the top of the upflowtube is less than/equal to the pressure at the inlet of the downflowtube. When the pressure at the top of the upflowtube is significantly greater than the pressure at the inlet of the downflowtube, the height of the upflowtube can be reduced. So it can even be smaller than the height of the downflow pipe.

[0031] De acordo com a invenção, o nível do leito fluidizado no tanque do leito fluidizado é mantido constante, e isto também é aplicável quando o fluxo de massa de sólidos na entrada do tanque varia. Está igualmente de acordo com a invenção, variar especificamente o nível do leito fluidizado com uma entrada constante de fluxo de massa, por exemplo, seguindo um aumento e redução lineares, ou recorrente ciclicamente, na forma de qualquer função do tempo (nível = f(tempo)), em particular correspondendo a uma função senoidal. Para este propósito, a regulagem do circuito de controle deveria apenas ser variada correspondentemente.[0031] According to the invention, the fluidized bed level in the fluidized bed tank is kept constant, and this is also applicable when the mass flow of solids at the inlet of the tank varies. It is also according to the invention to specifically vary the level of the fluidised bed with a constant mass flow input, for example following a linear rise and fall, or cyclically recurring, as any function of time (level = f( time)), in particular corresponding to a sinusoidal function. For this purpose, the regulation of the control circuit should only be varied correspondingly.

[0032] Quando diferentes atmosferas de gás são requeridas no tanque de leito fluidizado e no tanque de descarga do tubo de fluxo ascendente, uma barreira de gás entre o tanque de leito fluidizado e o tanque de descarga do tubo de fluxo ascendente é garantida de acordo com a invenção, pois que um terceiro gás, preferencialmente inerte, é usado como gás de transferência.[0032] When different gas atmospheres are required in the fluidized bed tank and the upflow tube discharge tank, a gas barrier between the fluidized bed tank and the upflow tube discharge tank is ensured accordingly with the invention, since a third, preferably inert, gas is used as the transfer gas.

[0033] De acordo com um desenvolvimento da invenção, o fluxo de massa sólida pode ser interrompido com segurança por uma gran de redução ou interrupção completa do fluxo de gás de transferência. Experimentos mostraram que, mesmo com grandes diferenças de pressão entre o tanque do leito fluidizado e o cume do tubo de fluxo ascendente, os sólidos irão parar de fluir tão logo o fluxo de gás se torne menor do que seria necessário para uma fluidização mínima no tubo de fluxo ascendente. Tanto no tubo de fluxo descendente como no tubo de fluxo ascendente, então é obtido um leito fixo atravessado. Assim, quando o fluxo de gás de transferência não é interrompido completamente, mas apenas reduzido abaixo do limite crítico, e um terceiro gás, preferencialmente inerte é escolhido como gás de transferência, este atravessamento garante a separação das atmosferas de gás entre o tanque do leito fluidizado e o cume do tubo de fluxo ascendente, também no caso da interrupção do fluxo de sólidos, a qual pode ser necessária dependendo da aplicação. Quando o fluxo do gás de transferência é completamente interrompido, os sólidos no tubo de fluxo descendente e no tubo de fluxo ascendente irão permanecer como leitos fixos. Através do tubo de fluxo descendente e do tubo de fluxo ascendente, um fluxo muito pequeno de gás pode então ocorrer do tanque com a maior pressão para o tanque com a menor pressão.[0033] According to a development of the invention, the solid mass flow can be safely stopped by a large reduction or complete interruption of the transfer gas flow. Experiments have shown that even with large pressure differences between the fluidized bed tank and the top of the upflow tube, solids will stop flowing as soon as the gas flow becomes less than would be required for minimal fluidization in the tube. upward flow. In both the downflow pipe and the upflow pipe, then a fixed traversed bed is obtained. Thus, when the transfer gas flow is not stopped completely, but only reduced below the critical limit, and a third gas, preferably inert, is chosen as the transfer gas, this crossing guarantees the separation of the gas atmospheres between the tank and the bed. fluidized and the top of the upflow pipe, also in the case of interruption of the flow of solids, which may be necessary depending on the application. When the transfer gas flow is completely stopped, the solids in the downflowtube and the upflowtube will remain as fixed beds. Through the downflow tube and the upflow tube, a very small flow of gas can then occur from the higher pressure tank to the lower pressure tank.

[0034] Devido à dependência do fluxo de massa sólida no volume de gás de transferência e o material usado, o fluxo de massa de sólidos transferidos pode ser determinado ao mesmo tempo, e de acordo com a invenção, é possível uma medição indireta do fluxo de massa de sólidos transferida através do tubo de fluxo ascendente.[0034] Due to the dependence of the solid mass flow on the volume of transfer gas and the material used, the mass flow of transferred solids can be determined at the same time, and according to the invention, an indirect measurement of the flow is possible mass of solids transferred through the upflow tube.

[0035] Em princípio, todos os sólidos fluidizáveis podem ser trans portados com os ajustes de acordo com a invenção. Em geral, entretanto, o tamanho da partícula de sólido a ser transportada deveria não ser maior do que 10 mm, preferencialmente não maior do que 3 mm, e em particular não maior do que 0,3 mm. O minério de ferro, por exemplo, é processado com um tamanho de grão de aproximadamente 10 mm, plásticos granulados preferencialmente têm um tamanho de grão de 2 a 6 mm, enquanto que a alumina preferencialmente é processada com um tamanho de grão < 0,3 mm.[0035] In principle, all fluidisable solids can be conveyed with the fittings according to the invention. In general, however, the size of the solid particle to be conveyed should not be larger than 10 mm, preferably not larger than 3 mm, and in particular not larger than 0.3 mm. Iron ore, for example, is processed with a grain size of approximately 10 mm, granulated plastics preferably have a grain size of 2 to 6 mm, while alumina is preferably processed with a grain size < 0.3 mm.

[0036] De acordo com um aspecto particularmente preferido da invenção, alguns fluxos de sólidos são retirados do tanque de leito flui- dizado em paralelo, via tubos de fluxo descendente separados. De acordo com a invenção, o suprimento de gás de transferência para cada tubo de fluxo descendente e desta maneira a descarga dos sólidos via o tubo de fluxo ascendente respectivamente associado, é variada individualmente. Desta maneira, várias variáveis podem então ser controladas. Por exemplo, no caso de quatro tubos de fluxo descendente separados, o nível no tanque de leito fluidizado pode ser controlado por um lado pela variação do suprimento de gás de transferência para o primeiro tubo de fluxo ascendente, enquanto que nos tanques de descarga do segundo, terceiro e quarto tubos de fluxo ascendente, três níveis e/ou temperaturas de mistura são controladas. Todos os diâmetros de tubo de fluxo ascendente podem ser diferentes e todos os cumes de tubo de fluxo ascendente podem ser localizados em níveis diferentes e ter diferentes pressões. Além disso, as entradas de vários tubos de fluxo descendente podem também ser conectadas ao tanque de leito fluidizado em níveis diferentes, o que permite, por exemplo, uma evacuação substancial do tanque de leito fluidizado com o tubo de fluxo descendente mais baixa. As pressões nos cumes de tubo de fluxo ascendente também podem ser diferentes da pressão da entrada dos tubos de fluxo descendente. Adicionalmente, as atmosferas de gás nos tanques de leito fluidizado e nos quatro tanques de descarga podem ser diferentes, e são possíveis as barreiras de gás entre todos os cinco tanques. Aqui também é possível normalmente, não utilizar uma ou mais dos tubos de fluxo descendente e usar apenas a mesma como um meio de transferência adicional quando um nível crítico de sólidos no tanque de leito fluidizado é excedido. Trocar entre vários tanques recipientes para os sólidos descarregados do leito fluidizado até agora tem sido meramente possível via um comutador mecânico. Por meio da invenção, o contato de partes móveis com sólidos quentes é evitado e o desgaste resultante, o qual leva a redução da precisão do controle e a um esforço de manutenção aumentado, é evitado.[0036] According to a particularly preferred aspect of the invention, some solids streams are withdrawn from the fluidized bed tank in parallel via separate downflow tubes. According to the invention, the supply of transfer gas to each downflow pipe and thus the discharge of solids via the respectively associated upflow pipe is varied individually. In this way, several variables can then be controlled. For example, in the case of four separate downflow tubes, the level in the fluidized bed tank can be controlled on the one hand by varying the transfer gas supply to the first upflow tube, while in the discharge tanks of the second , third and fourth upflow tubes, three levels and/or mixing temperatures are controlled. All upflow pipe diameters can be different and all upflow pipe peaks can be located at different levels and have different pressures. Furthermore, the inlets of several downflow pipes can also be connected to the fluidized bed tank at different levels, which allows, for example, a substantial evacuation of the fluidized bed tank with the lowest downflow pipe. The pressures at the upflowtube ridges can also be different from the downflowtube inlet pressure. Additionally, the gas atmospheres in the fluidized bed tanks and the four discharge tanks can be different, and gas barriers between all five tanks are possible. Here, too, it is normally possible not to use one or more of the downflow tubes and just use it as an additional transfer medium when a critical level of solids in the fluidized bed tank is exceeded. Switching between various holding tanks for solids discharged from the fluidised bed has hitherto merely been possible via a mechanical switch. By means of the invention, contact of moving parts with hot solids is avoided and the resulting wear and tear, which leads to reduced control accuracy and increased maintenance effort, is avoided.

[0037] Esta invenção também se estende para um aparelho para controlar o fluxo de sólidos com as características da reivindicação 16 ou 17.[0037] This invention also extends to an apparatus for controlling the flow of solids with the features of claim 16 or 17.

[0038] Quando se controla o nível e/ou o inventário dos sólidos em um tanque de sólidos, em particular em um leito fluidizado, um dispositivo de medição para detectar o nível dos sólidos no tanque é fornecido de acordo com a invenção, sendo que o suprimento de fluxo de gás de transferência ao tubo de fluxo ascendente associado é efetuado via uma válvula de controle, e sendo que a posição de abertura da válvula de controle pode ser variada via um circuito de controle com base no resultado da medição do dispositivo de medição.[0038] When controlling the level and/or inventory of solids in a tank of solids, in particular in a fluidized bed, a measuring device for detecting the level of solids in the tank is provided according to the invention, whereby the supply of transfer gas flow to the associated upflow tube is effected via a control valve, and whereby the opening position of the control valve can be varied via a control circuit based on the measurement result of the control device. measurement.

[0039] No caso de leitos fluidizados, o nível preferencial é detecta do por meio da diferença de pressão entre o ponto mais fundo do leito fluidizado e o espaço livre sobre o leito fluidizado. A diferença de pressão pode ser medida diretamente via um captador de pressão diferencial. Alternativamente, a diferença de pressão também pode ser calculada com base na medição de dois sensores de pressão. Entretanto o inventário de sólidos também pode, por exemplo, ser detectado pesando os tanques de sólidos ou medindo a deformação de um cadafalso de aço de suporte.[0039] In the case of fluidized beds, the preferred level is detected by means of the pressure difference between the deepest point of the fluidized bed and the free space over the fluidized bed. The pressure difference can be measured directly via a differential pressure sensor. Alternatively, the pressure difference can also be calculated based on the measurement of two pressure sensors. However, the solids inventory can also, for example, be detected by weighing solids tanks or measuring the deformation of a supporting steel scaffold.

[0040] Para controlar a temperatura e/ou a razão da mistura de dois fluxos de sólidos colocados juntos um ao outro em um tanque de mistura, um dispositivo de medição de temperatura é fornecido no tan- que de mistura de acordo com a invenção, sendo que o suprimento de gás de transferência é efetuado via uma válvula de controle, e sendo que a posição de abertura da válvula de controle pode ser controlada via um circuito de controle com base na temperatura medida por meio de um dispositivo de medição de temperatura.[0040] To control the temperature and/or the mixing ratio of two streams of solids placed next to each other in a mixing tank, a temperature measuring device is provided in the mixing tank according to the invention, wherein the transfer gas supply is effected via a control valve, and wherein the opening position of the control valve can be controlled via a control circuit based on the temperature measured by means of a temperature measuring device.

[0041] De acordo com a invenção, o suprimento de fluxo de gás de transferência é efetuado via pelo menos um bocal, preferencialmente inclinado para baixo. Alternativamente, o suprimento de fluxo de gás de transferência também pode ser efetuado via um pano fluidizante ou algum outro meio poroso.[0041] According to the invention, the transfer gas flow supply is effected via at least one nozzle, preferably inclined downwards. Alternatively, the supply of transfer gas flow can also be effected via a fluidizing cloth or some other porous means.

[0042] De acordo com a invenção o tubo de fluxo descendente é inclinado por não mais do que 45° com respeito à vertical, para fornecer aos sólidos uma descendente gradual no tubo de fluxo descendente sem fluidização.[0042] According to the invention the downflow tube is inclined by not more than 45° with respect to the vertical, to provide the solids with a gradual descent in the downflow tube without fluidization.

[0043] Por outro lado, o tubo de fluxo ascendente preferencialmen te é ajustado aproximadamente na vertical. Desta forma a descarga de sólidos através do tubo de fluxo ascendente é facilitada.[0043] On the other hand, the upflow pipe is preferably set approximately vertically. In this way the discharge of solids through the upflow tube is facilitated.

[0044] De acordo com um desenvolvimento da invenção, a altura do tubo de fluxo ascendente é maior do que a altura do tubo de fluxo descendente. Assim, altura também pode ser ganha por meio da invenção, por exemplo, os sólidos podem ser transferidos para o topo. Na construção da usina, isto é altamente vantajoso, porque os vários estágios do processo não precisam mais ser construídos um no topo do outro, mas também podem ser erigidos um ao lado do outro. Desta forma, a altura da construção e por consequência os custos são reduzidos.[0044] According to a development of the invention, the height of the upflow pipe is greater than the height of the downflow pipe. Thus, height can also be gained through the invention, for example solids can be transferred to the top. In plant construction, this is highly advantageous, because the various process stages no longer need to be built on top of each other, but can also be erected next to each other. In this way, the height of construction and therefore costs are reduced.

[0045] Para ser capaz de ajustar o regime de fluxo desejado no tubo de fluxo ascendente, o qual é muito similar àquele do leito fluidi- zado denso, o diâmetro do tubo de fluxo descendente deveria ser maior ou igual ao diâmetro do tubo de fluxo ascendente. Preferencialmen- te, o diâmetro do tubo de fluxo descendente é 1,5 a 3 vezes o diâmetro do tubo de fluxo ascendente, usualmente ele poderia ter duas vezes o diâmetro do tubo de fluxo ascendente. Não é necessário que os tubos de fluxo descendente ou tubos de fluxo ascendente sempre sejam cilíndricos. Modalidades ovais, anguladas, etc., também são possíveis. O diâmetro então sempre se refere a um diâmetro equivalente de um tubo redondo com a mesma área de seção transversal. Também é possível que os diâmetros ou as formas dos tubos de fluxo descendente e tubos de fluxo ascendente mudem ao longo do seu curso.[0045] To be able to adjust the desired flow regime in the upflow pipe, which is very similar to that of the dense fluidized bed, the diameter of the downflow pipe should be greater than or equal to the diameter of the upflow pipe ascending. Preferably, the diameter of the downflow tube is 1.5 to 3 times the diameter of the upflow tube, usually it could be twice the diameter of the upflow tube. It is not necessary that downflow tubes or upflow tubes always be cylindrical. Oval, angled, etc. modalities are also possible. Diameter then always refers to an equivalent diameter of a round pipe with the same cross-sectional area. It is also possible for the diameters or shapes of downflow pipes and upflow pipes to change along their course.

[0046] Em sua extremidade superior, o tubo de fluxo ascendente abre em um tanque de descarga ou de expansão, a partir do qual, os sólidos então são retirados. Alternativamente, os sólidos também podem simplesmente ser desviados via um cotovelo na extremidade superior do tubo de fluxo ascendente e então ser conduzidos para um tanque recipiente.[0046] At its upper end, the upflow tube opens into a discharge or expansion tank, from which the solids are then withdrawn. Alternatively, the solids can also simply be diverted via an elbow at the top end of the upflow tube and then conveyed to a holding tank.

[0047] De acordo com a invenção, a temperatura dos sólidos, no tubo de fluxo descendente e/ou tubo de fluxo ascendente pode ser influenciada caso sejam fornecidos trocadores de calor no tubo de fluxo descendente e/ou no tubo de fluxo ascendente. No caso de trocadores de calor internos, o diâmetro do tubo de fluxo ascendente tem que ser ajustado tal que as razões da área de seção transversal livre entre o tubo de fluxo descendente e o tubo de fluxo ascendente novamente correspondam às relações requeridas. Alternativamente, o tubo de fluxo descendente e/ou o próprio tubo de fluxo ascendente também pode constituir um trocador de calor.[0047] According to the invention, the temperature of the solids in the downflow pipe and/or the upflow pipe can be influenced if heat exchangers are provided in the downflow pipe and/or in the upflow pipe. In the case of internal heat exchangers, the diameter of the upflow pipe has to be adjusted such that the free cross-sectional area ratios between the downflow pipe and the upflow pipe again correspond to the required ratios. Alternatively, the downflow pipe and/or the upflow pipe itself can also constitute a heat exchanger.

[0048] Se dois ou mais tubos de fluxo descendente se ramificam a partir do tanque de leito fluidizado, os sólidos podem ser supridos em paralelo para vários tanques ou usinas a jusante. A taxa de fluxo através dos tubos de fluxo descendente individuais e tubos de fluxo ascendente associados podem ser controlados individualmente. Os tu- bos de fluxo ascendente também podem ter diferentes tamanhos. Quando os tubos de fluxo ascendente são designados para diferentes fluxos de sólidos, os diâmetros têm que ser ajustados correspondentemente. Modalidades ovais, anguladas, etc., também são possíveis. O diâmetro então sempre se refere a um diâmetro equivalente de um tubo redondo com a mesma área de seção transversal. Também é possível que os diâmetros ou as formas dos tubos de fluxo descendente e tubos de fluxo ascendente mudem ao longo do seu curso.[0048] If two or more downflow pipes branch from the fluidized bed tank, the solids can be supplied in parallel to several downstream tanks or plants. The flow rate through the individual downflow tubes and associated upflow tubes can be individually controlled. Upflow tubes can also be of different sizes. When upflow pipes are designed for different solids flows, the diameters have to be adjusted accordingly. Oval, angled, etc. modalities are also possible. Diameter then always refers to an equivalent diameter of a round pipe with the same cross-sectional area. It is also possible for the diameters or shapes of downflow pipes and upflow pipes to change along their course.

[0049] Desenvolvimentos, vantagens e aplicações possíveis da invenção também podem ser tirados a partir da descrição das modalidades a seguir e a partir dos desenhos. Todas as características descritas e/ou ilustradas formam o objeto da invenção, por si ou em qualquer combinação, independente de sua inclusão nas reivindicações ou sua referência distante.[0049] Developments, advantages and possible applications of the invention can also be drawn from the description of the embodiments below and from the drawings. All features described and/or illustrated form the object of the invention, by themselves or in any combination, regardless of their inclusion in the claims or their distant reference.

[0050] Nos desenhos, figura 1 mostra esquematicamente um aparelho de acordo com uma primeira modalidade da invenção, figura 2 mostra esquematicamente um aparelho de acordo com uma segunda modalidade da invenção, figura 3 mostra esquematicamente um aparelho de acordo com uma terceira modalidade da invenção.[0050] In the drawings, figure 1 schematically shows an apparatus according to a first embodiment of the invention, figure 2 schematically shows an apparatus according to a second embodiment of the invention, figure 3 schematically shows an apparatus according to a third embodiment of the invention .

[0051] A figura 1 mostra um aparelho para ajustar o nível ou o in- ventário em um tanque de leito fluidizado 1 de acordo com uma primeira modalidade da invenção. No lugar do tanque de leito fluidizado 1, também pode ser utilizado um ciclone ou algum outro tanque contendo sólidos. O que é essencial acima de tudo é o fato de que sólidos fluidi- záveis são recebidos no tanque.[0051] Figure 1 shows an apparatus for adjusting the level or inventory in a fluidized bed tank 1 according to a first embodiment of the invention. In place of the fluidized bed tank 1, a cyclone or some other tank containing solids can also be used. What is essential above all is the fact that fluidizable solids are received in the tank.

[0052] No tanque de leito fluidizado 1, é mostrado um leito fluidi- zado 2 (que forma bolhas) estacionário preferencialmente de granulado fino de sólidos, tais como minério de ferro, grãos de alumina ou plásticos, com um tamanho médio de grão abaixo de 10 mm, preferen-cialmente de 0,01 a 5 mm e em particular de 0,05 a 1 mm. Os sólidos são introduzidos no tanque de leito fluidizado 1 via um conduto de fornecimento 3. O leito fluidizado 2 é fluidizado por meio de gás fluidizan- te, o qual é fornecido em um distribuidor de gás 5 via um conduto 4 e atravessa por baixo o leito fluidizado. Adicionalmente, pode ser fornecido combustível.[0052] In the fluidized bed tank 1, a stationary fluidized bed 2 (which forms bubbles) is shown preferably of fine granulated solids, such as iron ore, alumina grains or plastics, with an average grain size below 10 mm, preferably 0.01 to 5 mm and in particular 0.05 to 1 mm. The solids are introduced into the fluidized bed tank 1 via a supply conduit 3. The fluidized bed 2 is fluidized by means of fluidizing gas, which is supplied in a gas distributor 5 via a conduit 4 and passes underneath the fluidized bed. Additionally, fuel can be provided.

[0053] A uma distância definida da placa de distribuição (por exemplo, acima da mesma ou no seu nível), um conduto descendente, o qual também é referenciado como tubo de fluxo descendente ou tubo de fluxo descendente 6, ramifica-se a partir do tanque de leito flui- dizado 1. A região de entrada do tubo de fluxo descendente 6 localizada acima da altura HD também é referenciada como cume 7 do tubo de fluxo descendente. Pouco antes do fundo 8 do tubo de fluxo descendente 6, um conduto direcionado para cima, o qual também é referenciado como tubo de fluxo ascendente 9 ou tubo de fluxo ascendente, ramifica-se a partir do tubo de fluxo descendente 6 e se estende substancialmente na vertical para o topo. O diâmetro do tubo de fluxo descendente 6 é aproximadamente duas vezes maior do que o tubo de fluxo ascendente 9. A região de entrada ou base 10 do tubo de fluxo ascendente 9 penetra levemente no tubo de fluxo descendente 6 ou termina em linha com a parede do tubo de fluxo descendente 6. Na extremidade superior ou cume 11 do tubo de fluxo ascendente 9, o tubo de fluxo ascendente 9 se abre em um recipiente de descarga 12, a partir do qual os sólidos podem fluir para fora via um tubo inclinado 13. Esta disposição tubo de fluxo descendente/tubo de fluxo ascendente também é referenciada como "Elevação de Recipiente Lacrado" (LSP).[0053] At a defined distance from the distribution plate (for example, above it or at its level), a descending conduit, which is also referred to as downflow pipe or downflow pipe 6, branches off from of the fluidized bed tank 1. The inlet region of the downflowtube 6 located above height HD is also referred to as the ridge 7 of the downflowtube. Just prior to the bottom 8 of the downflow pipe 6, an upwardly directed conduit, which is also referred to as an upflow pipe 9 or upflow pipe, branches off from the downflow pipe 6 and extends substantially vertically to the top. The diameter of the downflowtube 6 is approximately twice that of the upflowtube 9. The inlet region or base 10 of the upflowtube 9 slightly penetrates the downflowtube 6 or ends in line with the wall of the downflow tube 6. At the upper end or ridge 11 of the upflow tube 9, the upflow tube 9 opens into a discharge vessel 12, from which the solids can flow out via an inclined tube 13 This downflowtube/upflowtube arrangement is also referred to as "Sealed Container Lift" (LSP).

[0054] No fundo 8 do tubo de fluxo descendente 6, abaixo da base do tubo de fluxo ascendente 10, o gás de transferência é fornecido via um bocal 14 conectado a um conduto de fornecimento 15 para fluidizar o fluxo de sólidos no tubo de fluxo ascendente 9. A princípio, qualquer gás de transferência pode ser usado como gás fluidizante. Preferencialmente, um terceiro gás, preferencialmente inerte tal como nitrogênio é usado para garantir a separação das atmosferas de gás entre o leito fluidizado e o cume do tubo de fluxo ascendente. Em prol da simplicidade, o gás de transferência a seguir será abreviadamente referenciado como ar propulsor. Uma pluralidade de bocais 14 pode ser fornecida para fornecer o ar propulsor. O bocal 14 não é restrito ao formato ilustrado de um bocal direcionado diretamente para cima. Em vez disso, também é possível fornecer um bocal do tipo com capa ou um bocal direcionado para baixo ou um bocal provido de um corpo poroso na sua extremidade, os quais poderiam prevenir entupimentos no bocal. Também é possível fornecer o gás de transferência via um pano fluidi- zante ou algum outro meio poroso, o qual é disposto no fundo do tubo de fluxo descendente, acima de um distribuidor de gás não ilustrado. Indivíduos versados na técnica podem empregar todas as medidas de seu conhecimento para fluidizar os sólidos apropriadamente no fundo do tubo de fluxo descendente 6.[0054] At the bottom 8 of the downflow pipe 6, below the base of the upflow pipe 10, the transfer gas is supplied via a nozzle 14 connected to a supply conduit 15 to fluidize the flow of solids in the flow pipe rising 9. In principle, any transfer gas can be used as a fluidizing gas. Preferably, a third, preferably inert gas such as nitrogen is used to ensure separation of the gas atmospheres between the fluidized bed and the top of the upflow tube. For the sake of simplicity, the transfer gas below will be referred to as propellant air for short. A plurality of nozzles 14 can be provided to supply propellant air. The nozzle 14 is not restricted to the illustrated shape of a directly upwardly directed nozzle. Instead, it is also possible to provide a capped type nozzle or a downwardly directed nozzle or a nozzle provided with a porous body at its end, which could prevent clogging in the nozzle. It is also possible to supply the transfer gas via a fluidizing cloth or some other porous medium, which is disposed at the bottom of the downflow tube, above a gas distributor not shown. Individuals skilled in the art can employ all measures known to them to properly fluidize the solids in the bottom of the downflow tube 6.

[0055] O conduto de fornecimento 15 para o ar propulsor inclui uma válvula de controle 16, por meio da qual é controlada a quantidade de ar propulsor fornecida. Para este propósito, é fornecido um dispositivo de medição de diferença de pressão 17 no tanque de leito flui- dizado 1, por meio do qual é medida a diferença de pressão ΔP entre a pressão PO sobre o leito fluidizado 2 e a pressão P1 no leito fluidizado 2 abaixo da região de entrada do tubo de fluxo descendente 6. Preferencialmente, a pressão P1 é medida na extremidade mais baixa do leito fluidizado 2 diretamente acima da placa de distribuição de gás 5. A diferença de pressão ΔP é fornecida para a válvula de controle 16 como uma variável de controle para controlar o fornecimento de ar propulsor.[0055] The supply conduit 15 for the propelling air includes a control valve 16, by means of which the amount of propelling air supplied is controlled. For this purpose, a pressure difference measuring device 17 is provided in the fluidized bed tank 1, by means of which the pressure difference ΔP between the pressure PO on the fluidized bed 2 and the pressure P1 in the bed is measured. fluidized bed 2 below the inlet region of the downflow tube 6. Preferably, the pressure P1 is measured at the lowest end of the fluidized bed 2 directly above the gas distribution plate 5. The pressure difference ΔP is supplied to the fluidized bed 2 control 16 as a control variable to control the propelling air supply.

[0056] O aparelho de acordo com a primeira modalidade da inven ção é projetado substancialmente como descrito acima. A seguir o modo de funcionamento e operação deste aparelho serão explicados.[0056] The apparatus according to the first embodiment of the invention is designed substantially as described above. In the following, the functioning and operation of this device will be explained.

[0057] A partir do leito fluidizado 2 no tanque de leito fluidizado 1, os sólidos afundam através do tubo de fluxo descendente 6 até o fundo 8 do tubo de fluxo descendente 6 e para a extremidade inferior 10 do tubo de fluxo ascendente 9. Pela adição do propulsor ou ar de transferência abaixo da abertura de entrada 10 do tubo de fluxo ascendente 9, os sólidos são transferidos para o topo no tubo de fluxo ascendente 9, saem novamente na extremidade superior 11 daquele e fluem para fora via um tubo inclinado 13, por exemplo, em uma esteira transportadora, em um canal fluidizante, um elevador pneumático, ou similar. O fluxo de sólidos a ser transferido pode ser variado via a quantidade de ar propulsor.[0057] From the fluidized bed 2 in the fluidized bed tank 1, the solids sink through the downflow tube 6 to the bottom 8 of the downflow tube 6 and into the lower end 10 of the upflow tube 9. addition of propellant or transfer air below the inlet opening 10 of the upflow tube 9, the solids are transferred to the top in the upflow tube 9, exit again at the upper end 11 thereof and flow out via an inclined tube 13 , for example, on a conveyor belt, in a fluidizing channel, a pneumatic elevator, or similar. The flow of solids to be transferred can be varied via the amount of propelling air.

[0058] Para controlar a altura do leito HWS,B no tanque de leito flui- dizado 1, o nível do leito fluidizado 2 é medido via uma diferença de pressão ΔP entre a pressão Po acima do leito fluidizado e a pressão Pi na região mais baixa do leito fluidizado. Com base na diferença de pressão ΔP, a válvula de controle 16 é atuada, para definir a quantidade de ar propulsor para ser fornecido através do bocal i4. Os sólidos no fundo do tubo de fluxo descendente 6 são fluidizados pelo ar propulsor e transferidos para o topo através do tubo de fluxo ascendente 9. O fluxo no tubo de fluxo ascendente 9 se comporta como um leito fluidizado denso, enquanto os sólidos no tubo de fluxo descendente 6 estão afundando como um leito de movimento de um lado a outro como uma camada com uma porosidade próxima àquela de um leito fixo. Para este propósito, é necessário que a taxa de fluxo dos sólidos no tubo de fluxo descendente 6 não se torne muito alta e a diferença de pressão entre o fundo 8 e o cume 7 do tubo de fluxo descendente 6 não se torne maior do que a perda de pressão correspondendo a um tubo de fluxo descendente fluidizado 6. Ao mesmo tempo, a pressão no fundo do tubo de fluxo descendente 6, a qual corresponde à pressão na extremidade inferior do tubo de fluxo ascendente 9, tem que ser maior do que a pressão no topo do tubo de fluxo descendente 6.[0058] To control the height of the HWS,B bed in the fluidized bed tank 1, the level of the fluidized bed 2 is measured via a pressure difference ΔP between the pressure Po above the fluidized bed and the pressure Pi in the lowest region. bottom of the fluidized bed. Based on the pressure difference ΔP, control valve 16 is actuated, to set the amount of propelling air to be supplied through nozzle i4. The solids at the bottom of the downflow tube 6 are fluidized by the propelling air and transferred to the top through the upflow tube 9. The flow in the upflow tube 9 behaves as a dense fluidized bed, while the solids in the downflow tube 9 Downflow 6 are sinking as a bed moving to and fro as a layer with a porosity close to that of a fixed bed. For this purpose, it is necessary that the flow rate of the solids in the downflow pipe 6 does not become too high and the pressure difference between the bottom 8 and the top 7 of the downflow pipe 6 does not become greater than the pressure loss corresponding to a fluidized downflow pipe 6. At the same time, the pressure at the bottom of the downflow pipe 6, which corresponds to the pressure at the lower end of the upflow pipe 9, has to be greater than the pressure at the top of the downflow tube 6.

[0059] Em muitos casos, a pressão PR,K no cume 11 do tubo de fluxo ascendente 9 corresponde à pressão ambiente. Entretanto, a transferência no tubo de fluxo ascendente 9 também é possível contra uma pressão excedente alta, por exemplo, até 5000 KPa (50 bar), ou também contra uma pressão negativa.[0059] In many cases, the pressure PR,K at the ridge 11 of the upflow tube 9 corresponds to the ambient pressure. However, transfer in the upflow pipe 9 is also possible against a high excess pressure, for example up to 5000 KPa (50 bar), or also against a negative pressure.

[0060] Para manter o nível no tanque de leito fluidizado 1 constan te, o fornecimento de ar de transferência é controlado via um circuito de controle. O nível é detectado via uma medição ou cálculo de diferença de pressão Pi - Po. Em um leito fluidizado, o leito de sólidos flu- idizado se comporta como um fluido e assim gera uma pressão hidrostática, a qual é proporcional à altura do leito fluidizado. O sinal de diferença de pressão é utilizado para atuar a válvula de controle i6 via um circuito de controle, para manter a diferença de pressão Pi - P0 constante. Quando a diferença de pressão Pi - P0 no tanque de leito fluidi- zado i se torna muito alta, a válvula de controle i6 é mais aberta e o fluxo de gás de transferência é aumentado, desta forma mais sólidos são removidos do leito fluidizado 2 e o nível decresce novamente. Quando o nível do leito fluidizado 2 se torna muito baixo, a diferença de pressão Pi - P0 decresce e o fluxo de gás de transferência é reduzido, o que leva à redução do fluxo da massa de sólidos no tubo de fluxo ascendente 9, por meio do qual o nível sobe novamente.[0060] To keep the level in the fluidized bed tank 1 constant, the transfer air supply is controlled via a control circuit. The level is detected via a Pi - Po pressure difference measurement or calculation. In a fluidized bed, the fluidized bed of solids behaves like a fluid and thus generates a hydrostatic pressure, which is proportional to the height of the fluidized bed. The pressure difference signal is used to actuate the control valve i6 via a control circuit, to keep the pressure difference Pi - P0 constant. When the pressure difference Pi - P0 in the fluidized bed tank i becomes too high, the control valve i6 is opened more and the transfer gas flow is increased, in this way more solids are removed from the fluidized bed 2 and the level decreases again. When the level of the fluidized bed 2 becomes very low, the pressure difference Pi - P0 decreases and the transfer gas flow is reduced, which leads to the reduction of the mass flow of solids in the upflow tube 9, through from which the level rises again.

[0061] Assim, a altura do leito no tanque de leito fluidizado tam bém pode ser mantida constante quando o fluxo de massa de sólidos na entrada do tanque de leito fluidizado i varia. Com fluxo de entrada de massa constante é possível variar especificamente a altura do leito do leito fluidizado 2, por exemplo, como uma função senoidal pelo tempo. Para este propósito, o ajuste do circuito de controle é variado correspondentemente.[0061] Thus, the bed height in the fluidized bed tank can also be kept constant when the mass flow of solids at the inlet of the fluidized bed tank varies. With constant mass inflow it is possible to specifically vary the bed height of the fluidized bed 2, for example, as a sinusoidal function by time. For this purpose, the setting of the control circuit is varied correspondingly.

[0062] Por meio de um aparelho de acordo com a invenção, o flu xo da massa de sólidos também pode ser interrompido de forma confiável. Isto é efetuado por uma grande redução ou interrupção completa do fluxo de gás de transferência. Mesmo com grandes diferenças de pressão entre o tanque de leito fluidizado 1 e o cume 11 do tubo de fluxo ascendente 9, os sólidos irão cessar o fluxo, tão logo o fluxo de gás de transferência se torne menor do que o correspondente à taxa mínima de fluidização no tubo de fluxo ascendente 9. No tubo de fluxo ascendente 9 e no tubo de fluxo descendente 6 então é obtido um leito fixo atravessado. Este atravessamento garante a separação entre as atmosferas dos gases no tanque de leito fluidizado 2 e o cume 11 do tubo de fluxo ascendente 9, a qual pode ser necessária dependendo da aplicação. Quando o fluxo de gás de transferência é completamente interrompido, os sólidos irão permanecer no tubo de fluxo ascendente 9 como um leito fixo e impedem a compensação de pressão entre o tanque de leito fluidizado 1 e o cume 11 do tubo de fluxo ascendente 9.[0062] By means of an apparatus according to the invention, the mass flow of solids can also be stopped reliably. This is accomplished by greatly reducing or completely stopping the transfer gas flow. Even with large pressure differences between the fluidized bed tank 1 and the ridge 11 of the upflow tube 9, solids will cease to flow as soon as the transfer gas flow becomes less than that corresponding to the minimum flow rate. fluidization in the upflow pipe 9. In the upflow pipe 9 and in the downflow pipe 6 a fixed bed traversed is then obtained. This crossing guarantees the separation between the gas atmospheres in the fluidized bed tank 2 and the top 11 of the upflow pipe 9, which may be necessary depending on the application. When the transfer gas flow is completely stopped, the solids will remain in the upflow tube 9 as a fixed bed and prevent pressure compensation between the fluidized bed tank 1 and the ridge 11 of the upflow tube 9.

[0063] O fluxo de massa sólida no tubo de fluxo ascendente 9, cu jo volume de fluxo de gás de transferência é conectado como uma variável atuante para o controle do inventário de sólidos do reator de leito fluidizado 1, está em um relacionamento definido com o próprio volume do fluxo de gás de transferência. Se uma medição para o gás de transferência é empregada antes da válvula de controle 16, o fluxo da massa sólida, portanto, pode ser derivado do volume do fluxo do gás de transferência. O tempo de retenção de sólidos de um tanque de sólidos, por exemplo, também de um reator de leito fluidizado, é obtido do inventário do conteúdo de sólidos para a produtividade operacional do sólido. Porque o fluxo da massa sólida do tubo de fluxo ascendente 9 - afora por variações de controle - é idêntico com a produtividade operacional de sólidos do reator de leito fluidizado, o tempo de retenção dos sólidos também pode ser determinado e controlado no método da invenção. Quando, por exemplo, a introdução de sólidos, usualmente constante, no reator de leito fluidizado é dobrada em um tempo específico, o inventário no reator de leito fluidizado também tem que ser dobrado, se o tempo de retenção dos sólidos deveria ser mantido constante. Mesmo se a introdução de sólidos no reator de leito fluidi- zado não é medida, pode ser concluído pelo aumento no fluxo da massa sólida no tubo de fluxo ascendente 9, que a produtividade operacional do sistema foi dobrada. Para manter o tempo de retenção dos sólidos constante, a regulagem do circuito de controle para o inventário do reator então é dobrada. Após um período de transição, é obtida uma diferença de duas vezes na pressão do reator de leito fluidizado. Assim, em vez de o inventário de sólidos no leito fluidizado, até o tempo de retenção dos sólidos no leito fluidizado pode ser controlado desta forma.[0063] The solid mass flow in the upflow pipe 9, whose transfer gas flow volume is connected as an acting variable for the control of the solids inventory of the fluidized bed reactor 1, is in a defined relationship with the volume of the transfer gas stream itself. If a measurement for the transfer gas is employed before the control valve 16, the solid mass flow can therefore be derived from the volume of the transfer gas flow. The solids retention time of a solids tank, for example, also of a fluidized bed reactor, is obtained from the solids content inventory for the solids operational productivity. Because the flow of the solid mass from the upflow tube 9 - apart from control variations - is identical with the solids operating productivity of the fluidized bed reactor, the retention time of the solids can also be determined and controlled in the method of the invention. When, for example, the usually constant introduction of solids into the fluidized bed reactor is doubled at a specific time, the inventory in the fluidized bed reactor also has to be doubled, if the retention time of the solids is to be kept constant. Even if the introduction of solids into the fluidized bed reactor is not measured, it can be concluded from the increase in solid mass flow in the upflow pipe 9, that the operating productivity of the system has been doubled. To keep the solids retention time constant, the control loop setting for the reactor inventory is then doubled. After a transition period, a two-fold difference in fluidized bed reactor pressure is obtained. Thus, instead of inventorying the solids in the fluidized bed, even the retention time of the solids in the fluidized bed can be controlled in this way.

[0064] A figura 2 mostra uma segunda modalidade da invenção, na qual dois tubos de fluxo descendente 61 e 62 são conectados ao tanque de leito fluidizado 1. Aqui a função é exatamente a mesma que no aparelho como mostrado na figura 1, assim é feita referência à descrição acima. Evidentemente, também é possível fornecer tubos de fluxo descendente adicionais 63 a 6n. Na modalidade mostrada na figura 2, o fornecimento de gás de transferência via os bocais 141 e 142 para cada tubo de fluxo descendente 61 62 é variado individualmente por atuar o controle de válvula correspondente 161, 162. Como um resultado, o fluxo de sólidos através dos tubos de fluxo ascendente 91, 92 igualmente, pode ser variado individualmente. Simplesmente tem que ser garantido que a altura do leito fluidizado 2 não decresça abaixo da entrada dos tubos de fluxo descendente 61, 62. Evidentemente, tam- bém é possível fornecer tubos de fluxo descendente adicionais 63 a 6n com tubos de fluxo ascendente associados 93 a 9n, para os quais então o mesmo se aplica. Estes fluxos de sólidos individualmente ajustáveis através de n tubos de fluxo descendente independentes e tubos de fluxo ascendente associados podem então ser utilizados para controlar n variáveis, por exemplo, n temperaturas nos n tanques conectados aos cumes de tubos de tubo de fluxo ascendente 111 a 11n, quando cada um fluxo de sólidos adicional de temperatura diferente é introduzido nestes tanques. É igualmente possível controlar o nível do leito fluidizado no tanque de leito fluidizado 1 pela variação dos fluxos de sólidos através do tubo de fluxo ascendente 91, enquanto n-1 temperaturas nos tanques atrás dos cumes de canos de tubo de fluxo ascendente 112 a 11n são controladas pela variação dos fluxos de sólidos nos tubos de fluxo ascendente 92 a 9n. Outra possibilidade é o controle de n níveis de sólidos nos tanques atrás dos cumes dos canos de tubo de fluxo ascendente 112 a 11n, quando o nível no leito fluidizado é controlado pela variação do fluxo de sólidos através da entrada de sólidos 3. Assim pode ser certificado, por exemplo, que nestes tanques, todos os quais têm pressões e atmosferas de gás diferentes e podem estar localizados a alturas diferentes, sempre estão disponíveis sólidos sufi-cientes para o abastecimento do aparelho ou partes da usina a jusante.[0064] Figure 2 shows a second embodiment of the invention, in which two downflow tubes 61 and 62 are connected to the fluidized bed tank 1. Here the function is exactly the same as in the apparatus as shown in figure 1, so it is Reference is made to the description above. Of course, it is also possible to provide additional downflow tubes 63 to 6n. In the embodiment shown in Figure 2, the supply of transfer gas via nozzles 141 and 142 to each downflow tube 61 62 is varied individually by actuating the corresponding valve control 161, 162. As a result, the flow of solids through of the upflow tubes 91, 92 also can be varied individually. It simply has to be ensured that the height of the fluidized bed 2 does not decrease below the inlet of the downflow pipes 61, 62. Of course, it is also possible to provide additional downflow pipes 63 to 6n with associated upflow pipes 93 to 9n, for which then the same applies. These individually adjustable solids flows through n independent downflow tubes and associated upflow tubes can then be used to control n variables, e.g., n temperatures in the n tanks connected to the ridges of upflow tube tubes 111 to 11n , when each additional solids stream of different temperature is introduced into these tanks. It is also possible to control the fluidized bed level in the fluidized bed tank 1 by varying the solids flows through the upflowtube 91, while n-1 temperatures in the tanks behind the ridges of upflowtube pipes 112 to 11n are controlled by varying the solids flows in the upflow tubes 92 to 9n. Another possibility is the control of n levels of solids in the tanks behind the tops of the upflow tube pipes 112 to 11n, where the level in the fluidized bed is controlled by varying the flow of solids through the solids inlet 3. Thus it can be certified, for example, that in these tanks, all of which have different pressures and gas atmospheres and may be located at different heights, sufficient solids are always available to supply the apparatus or parts of the plant downstream.

[0065] A figura 3 mostra uma terceira modalidade da invenção, na qual o aparelho da invenção é usado para um desvio de hidrato durante a produção de alumina.[0065] Figure 3 shows a third embodiment of the invention, in which the apparatus of the invention is used for a hydrate diversion during alumina production.

[0066] Um método para a produção de alumina a partir de hidróxi do de alumínio é descrito, por exemplo, no documento DE 195 42 309 A1. Um fluxo parcial de hidróxido de alumínio (Al(OH)3) moderadamente quente, é ramificado antes da fornalha de calcinação e posteriormente misturado novamente à alumina quente (Al2O3) produzida na fornalha de calcinação. Na modalidade ilustrada, o hidróxido de alumínio ramificado é transportado via um canal fluidizado 20 em uma temperatura de cerca de 160°C e em cerca da pressão ambiente. A partir do canal fluidizado 20, parte do hidróxido de alumínio flui via um tubo de fluxo descendente 21, enquanto a outra parte é movida para frente no canal fluidizado 20 e é fornecida para a fornalha de calcinação via vários estágios do processo não-ilustrados. Como na primeira modalidade, um tubo de fluxo ascendente 23, o qual se estende para o topo substancialmente na vertical, ramifica no fundo 22 do tubo de fluxo descendente 21. Os sólidos no fundo do tubo de fluxo descendente 21 são fluidizados por meio de pelo menos um bocal 24, o qual em princípio, por sua vez, pode ser qualquer bocal. É mostrado um bocal dirigido para cima 24, mas também é possível dirigir o bocal para baixo, para evitar o entupimento de forma segura. Os sólidos ascendem através do tubo de fluxo ascendente 23 para um tanque de expansão 25 e são fornecidos a partir da mesma via um conduto de entrega 26 para um tanque misturador 27. Em vez de um tanque de expansão 25, um simples cotovelo também pode ser fornecido no fim do tubo de fluxo ascendente 23.[0066] A method for producing alumina from aluminum hydroxide is described, for example, in DE 195 42 309 A1. A partial flow of moderately hot aluminum hydroxide (Al(OH)3) is branched before the calcination furnace and subsequently mixed again with the hot alumina (Al2O3) produced in the calcination furnace. In the illustrated embodiment, the branched aluminum hydroxide is transported via a fluidized channel 20 at a temperature of about 160°C and at about ambient pressure. From the fluidized channel 20, part of the aluminum hydroxide flows via a downflow tube 21, while the other part is moved forward in the fluidized channel 20 and is supplied to the calcination furnace via various process stages not shown. As in the first embodiment, an upflow tube 23, which extends substantially vertically to the top, branches off at the bottom 22 of the downflow tube 21. The solids at the bottom of the downflow tube 21 are fluidized by means of at least least one nozzle 24, which in principle, in turn, can be any nozzle. An upwardly directed nozzle 24 is shown, but it is also possible to direct the nozzle downwards to safely prevent clogging. The solids ascend through the upflow tube 23 to an expansion tank 25 and are supplied therefrom via a delivery line 26 to a mixing tank 27. Instead of an expansion tank 25, a simple elbow can also be used. provided at the end of the upflow tube 23.

[0067] No tanque de mistura 27, o hidróxido de alumínio é mistu rado com alumina da fornalha de calcinação, a qual é fornecida via um conduto 28. A alumina tem uma temperatura de aproximadamente 970°C, desta forma com a taxa de mistura fornecida no tanque de mistura fluidizado 27, é obtida uma temperatura de mistura de aproximadamente 850°C. A pressão no tanque de mistura 27 é aproximadamente 1140 KPa (1,14 bar (abs)), no exemplo, existe um pequeno excesso de pressão com respeito ao ambiente. Nesta modalidade, o tanque de mistura 27 pode ser disposto acima ou abaixo do canal fluidi- zante 20.[0067] In the mixing tank 27, aluminum hydroxide is mixed with alumina from the calcination furnace, which is supplied via a conduit 28. The alumina has a temperature of approximately 970°C, thus with the mixing rate supplied into the fluidized mixing tank 27, a mixing temperature of approximately 850°C is obtained. The pressure in the mixing tank 27 is approximately 1140 KPa (1.14 bar (abs)), in the example there is a small excess pressure with respect to the environment. In this embodiment, the mixing tank 27 can be arranged above or below the fluidizing channel 20.

[0068] A temperatura no tanque de mistura 27 depende da taxa de mistura entre o hidróxido de alumínio fornecido via o tubo de fluxo ascendente 23 e a alumina fornecida via o conduto 28 e na temperatura destes fluxos de sólidos. Os fluxos da massa de sólidos no tubo de fluxo ascendente 23 e no conduto 28, entretanto, são difíceis de serem medidos. Portanto, é fornecido de acordo com a invenção, um dispositivo de medição de temperatura 29 por meio do qual é detectada a facilmente mensurável temperatura no tanque de mistura 27, e a mesma é usada como uma variável de controle para atuar um controle de válvula 30 no conduto de fornecimento 31 para o bocal 24, por meio do qual o fornecimento do gás de transferência no fundo 22 do tubo de fluxo descendente 21 é ajustado. Desta forma, a taxa de mistura e por consequência a temperatura no tanque de mistura 27 pode ser influenciada muito facilmente pelo aumento do fornecimento do gás de transferência via o bocal 24 quando a temperatura real no tanque de mistura 27 excede a regulagem, assim é introduzido mais hidróxido de alumínio mais frio no tanque de mistura. Como resultado, a temperatura no tanque de mistura decresce novamente. Quando a temperatura no tanque de mistura 27 decresce abaixo da regulagem, o suprimento de hidróxido de alumínio é reduzido pelo fechamento correspondente da válvula de controla 30.[0068] The temperature in the mixing tank 27 depends on the mixing rate between the aluminum hydroxide supplied via the upflow tube 23 and the alumina supplied via the conduit 28 and on the temperature of these solids streams. The mass flows of solids in the upflow tube 23 and conduit 28, however, are difficult to measure. Therefore, according to the invention, there is provided a temperature measuring device 29 by means of which the easily measurable temperature in the mixing tank 27 is detected, and the same is used as a control variable to actuate a control valve 30 in the supply conduit 31 to the nozzle 24, by means of which the transfer gas supply at the bottom 22 of the downflow tube 21 is adjusted. In this way, the mixing rate and therefore the temperature in the mixing tank 27 can be influenced very easily by increasing the transfer gas supply via the nozzle 24 when the actual temperature in the mixing tank 27 exceeds the setting, thus introducing more aluminum hydroxide cooler in the mix tank. As a result, the temperature in the mixing tank drops again. When the temperature in the mixing tank 27 drops below the setting, the supply of aluminum hydroxide is reduced by correspondingly closing the control valve 30.

[0069] Por meio da invenção, podem assim ser conseguidos, um controle simples do nível e/ou do inventário de sólidos no leito fluidiza- do em um tanque de leito fluidizado e da temperatura e taxa de mistura em um tanque de mistura. Ao mesmo tempo, uma vedação da pressão entre o leito fluidizado contido no tanque de leito fluidizado e o cume do tubo de fluxo ascendente é garantida, a qual é importante em muitas aplicações. Finalmente, também é possível reduzir a zero a quantidade de sólidos transferidos através do tubo de fluxo ascendente, por meio de ajustes de acordo com a invenção.[0069] By means of the invention, a simple control of the level and/or inventory of solids in the fluidized bed in a fluidized bed tank and the temperature and mixing rate in a mixing tank can thus be achieved. At the same time, a pressure seal between the fluidized bed contained in the fluidized bed tank and the ridge of the upflow tube is ensured, which is important in many applications. Finally, it is also possible to reduce the amount of solids transferred through the upflow pipe to zero by means of adjustments according to the invention.

EXAMPLES iron ore unloading

[0070] Durante a descarga de um resfriador de leito fluidizado para minério de ferro, é utilizado um sistema como o mostrado na figura 1. A entrada para o tubo de fluxo descendente 6 é localizada aproximadamente 0,5 m abaixo do nível desejado do leito fluidizado. O fluxo de entrada no resfriador é especificado e poderia novamente ser descarregado continuamente via a disposição tubo de fluxo descendente/tubo de fluxo ascendente (Elevação de Recipiente Lacrado LSP), para manter constante o nível no resfriador. O tubo de fluxo descendente 6 tem um diâmetro DD = 0,2 m e uma altura de tubo de fluxo descendente HD = 2 m. O tubo de fluxo ascendente 9 com um diâmetro DR = 0,1 m tem um tamanho HR = 4 m. Assim, o cume do tubo de fluxo ascendente está localizado aproximadamente 1,5 m acima do nível desejado no tanque de leito fluidizado. O excesso de pressão acima do leito fluidi- zado é aproximadamente 3 KPa (30 mbar), enquanto no cume do tubo de fluxo ascendente existe pressão ambiente.[0070] During the discharge of a fluidized bed cooler for iron ore, a system as shown in figure 1 is used. The inlet to the downflow tube 6 is located approximately 0.5 m below the desired level of the bed fluidized. The inlet flow into the cooler is specified and could again be discharged continuously via the downflowtube/upflowtube (LSP Sealed Vessel Lift) arrangement, to maintain a constant level in the cooler. The downflow pipe 6 has a diameter DD = 0.2 m and a downflow pipe height HD = 2 m. The upflow tube 9 with a diameter DR = 0.1 m has a size HR = 4 m. Thus, the top of the upflow tube is located approximately 1.5 m above the desired level in the fluidized bed tank. The excess pressure above the fluidized bed is approximately 3 KPa (30 mbar), while at the top of the upflow tube there is ambient pressure.

[0071] O nível do leito fluidizado é medido via uma diferença de pressão como na figura 1 e controlado via um circuito de controle e uma válvula de controle 16 para o fluxo de ar de transferência. O ar de transferência é fornecido por um aparelho insuflador e fornecido via um bocal dirigido para cima 14, abaixo do fundo do tubo de fluxo ascendente 10. Com uma taxa de fluxo de sólidos de 6,2 t/h, o fluxo de gás de transferência é aproximadamente 40 Nm3/h. Como a usina também pode ser operada sob carga parcial ou sobrecarga, o fluxo de gás de transferência então é aumentado ou diminuído correspondentemente, para manter o nível do leito fluidizado constante.[0071] The fluidized bed level is measured via a pressure difference as in figure 1 and controlled via a control circuit and a control valve 16 for the transfer air flow. The transfer air is provided by a blower apparatus and supplied via an upwardly directed nozzle 14, below the bottom of the upflow tube 10. With a solids flow rate of 6.2 t/h, the gas flow of transfer is approximately 40 Nm3/h. As the plant can also be operated under partial load or overload, the transfer gas flow is then increased or decreased correspondingly, to keep the level of the fluidized bed constant.

[0072] Quando é desejado, por exemplo, descarregar tanto miné rio de ferro quanto possível do resfriador antes de desligar a usina, a regulagem do circuito de controle também pode ser mudada para um nível menor do que o usual com a consequência de que mais minério de ferro é descarregado do resfriador via o LSP, até que uma nova re- gulagem de nível seja atingida.[0072] When it is desired, for example, to discharge as much iron ore as possible from the cooler before shutting down the plant, the regulation of the control circuit can also be changed to a lower level than usual with the consequence that more iron ore is discharged from the cooler via the LSP, until a new level setting is reached.

[0073] Inversamente, quando a descarga é alterada abaixo do cu me do tubo de fluxo ascendente, a regulagem de nível no resfriador pode ser aumentada por certo período. Então, menos ou nenhum minério de ferro seria descarregado do resfriador pelo LSP, com a consequência de que o nível no resfriador aumenta e o minério de ferro é armazenado lá especificamente.[0073] Conversely, when the discharge is changed below the ridge of the upflow pipe, the level regulation in the chiller can be increased for a certain period. Then less or no iron ore would be discharged from the cooler by the LSP, with the consequence that the level in the cooler rises and the iron ore is specifically stored there.

hydrate shift

[0074] Aqui, a invenção é utilizada para passar uma parte do fluxo de hidrato pela fornalha de uma usina de calcinação, como descrito em princípio no pedido de patente DE 195 42 309 A1 (conforme a figura 3). Para este propósito, um fluxo parcial de hidrato preaquecido e pré-secado é retirado tal que o tubo de fluxo descendente 21 da invenção sempre está completamente preenchida. Os sólidos então são transferidos via o tubo de fluxo ascendente 23 para dentro do tanque misturador 27 (recipiente de mistura), onde eles são processados.[0074] Here, the invention is used to pass a part of the hydrate flow through the furnace of a calcination plant, as described in principle in patent application DE 195 42 309 A1 (as shown in figure 3). For this purpose, a partial flow of preheated and predried hydrate is withdrawn such that the downflow tube 21 of the invention is always completely filled. The solids are then transferred via the upflow tube 23 into the mixing tank 27 (mixing vessel) where they are processed.

[0075] O tubo de fluxo descendente 21 tem um diâmetro DD = 0,2 m e uma altura de tubo de fluxo descendente HD = 8 m. Em sua base, o tubo de fluxo ascendente com um diâmetro DR = 0,1 m é conectado em nível com o tubo de fluxo descendente 21. O tubo de fluxo ascendente 23 tem um tamanho HR = 10 m. Assim, o cume do tubo de fluxo ascendente está localizado aproximadamente 2 m acima do nível no canal fluidizado. A pressão no canal fluidizado é aproximadamente pressão ambiente, enquanto a pressão no cume do tubo de fluxo ascendente corresponde à pressão no tanque de mistura com um excesso de pressão de 14 KPa (0,14 bar).[0075] The downflow pipe 21 has a diameter DD = 0.2 m and a downflow pipe height HD = 8 m. At its base, the upflow pipe with a diameter DR = 0.1 m is connected flush with the downflow pipe 21. The upflow pipe 23 has a size HR = 10 m. Thus, the top of the upflow tube is located approximately 2 m above the level in the fluidized channel. The pressure in the fluidized channel is approximately ambient pressure, while the pressure at the top of the upflow tube corresponds to the pressure in the mixing tank with an excess pressure of 14 kPa (0.14 bar).

[0076] A taxa de fluxo de sólidos é variada aqui, entre 0 e 10 t/h, assim a temperatura no tanque de mistura, onde os sólidos transferidos são misturados com sólidos quentes da fornalha, é mantida em uma regulagem constante. Neste caso, o controle variável assim, é a temperatura do tanque de mistura. Esta temperatura é determinada pela taxa de fluxo da massa de hidrato, o qual flui dentro do tanque de mistura através do desvio de hidrato, e alumina, a qual flui da fornalha para dentro do tanque de mistura. O circuito de controle atua o controle de válvula 30 para o ar de transferência do LSP, porque nem o fluxo da massa de alumina da fornalha nem o fluxo da massa de hidrato através do desvio de hidrato podem ser medidos facilmente. Por outro lado, a medição da temperatura no tanque de mistura pode ser efetuada muito facilmente. Para uma temperatura de tanque de mistura de 850°C, é requerido um fluxo da massa de hidrato de aproximadamente 8 t/h através do desvio, quando a produção total de alumina é 78 t/h. Para este propósito, aproximadamente 120 Nm3/h de ar de transferên-cia são requeridos no LSP. LISTA DOS NUMERAIS DE REFERÊNCIA 1 tanque de leito fluidizado 2 leito fluidizado 3 conduto de fornecimento de sólidos 4 conduto de fornecimento de gás fluidizante para o leito flui- dizado 5 distribuidor de gás 6 tubo de fluxo descendente 7 cume do tubo de fluxo descendente 8 fundo do tubo de fluxo descendente 9 tubo de fluxo ascendente 10 fundo do tubo de fluxo ascendente 11 cume do tubo de fluxo ascendente 12 recipiente de descarga 13 tubo inclinado 14 bocal conduto válvula de controle dispositivo de medição de diferença de pressão canal fluidizante tubo de fluxo descendente fundo tubo de fluxo ascendente bocal tanque de expansão conduto de entrega tanque de mistura conduto dispositivo de medição de temperatura válvula de controle conduto de fornecimento[0076] The solids flow rate is varied here, between 0 and 10 t/h, so the temperature in the mixing tank, where the transferred solids are mixed with hot solids from the furnace, is kept at a constant regulation. In this case, the variable control thus, is the temperature of the mixing tank. This temperature is determined by the mass flow rate of hydrate, which flows into the mix tank through the hydrate bypass, and alumina, which flows from the furnace into the mix tank. The control circuit actuates valve control 30 for the transfer air from the LSP, because neither the alumina mass flow from the furnace nor the hydrate mass flow through the hydrate bypass can be easily measured. On the other hand, temperature measurement in the mixing tank can be carried out very easily. For a mix tank temperature of 850°C, a hydrate mass flow of approximately 8 t/h through the bypass is required when the total alumina production is 78 t/h. For this purpose, approximately 120 Nm3/h of transfer air is required in the LSP. LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 fluidized bed tank 2 fluidized bed 3 solids supply line 4 fluidizing gas supply line to fluidized bed 5 gas manifold 6 downflow pipe 7 downflow pipe ridge 8 bottom of downflow pipe 9 upflow pipe 10 bottom of upflow pipe 11 ridge of upflow pipe 12 discharge vessel 13 incline pipe 14 nozzle conduit control valve pressure difference measuring device fluidizing channel downflow pipe bottom upflow tube nozzle expansion tank delivery conduit mixing tank conduit temperature measuring device control valve supply conduit

Claims

1. Method for controlling level and/or inventory in a solids tank, in particular a fluidized bed tank, from which a stream of solids is withdrawn via a downflow tube, the stream of solids withdrawn from the tank of solids is fluidized at the bottom of the downflowtube by the transfer gas supply and is transported to a higher level via an upflowtube branch from the downflowtube, characterized in that the flow size of solids transferred through the upflow tube is varied by the variable supply of transfer gas, with the solids level or solids inventory in the solids tank being used as the control variable and the volume of the transfer gas flow being used as an actuating variable of a control circuit.

2. Method, according to claim 1, characterized by the fact that the solids level in the tank is determined by measuring the pressure difference along the solids tank.

3. Method for controlling the temperature and/or mixing ratio in a mixing tank, whereby a first stream of solids is withdrawn from a tank via a downflow tube, the stream of solids drawn from the tank being fluidized at the bottom of the downflow tube by the transfer gas supply and is conveyed into a mixing tank via an upflow tube branch from the downflow tube, mixing tank in which it is mixed with a second flow of solids of different temperature, characterized in that the size of the flow of solids transferred through the upflow tube is controlled by the supply of transfer gas, the temperature in the mixing tank being measured, and being that the measured temperature is used as a control variable for the delivery of transfer gas.

4. Method, according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure difference between the bottom and the top of the downflow pipe is kept smaller than the pressure loss corresponding to the fluidized downflow pipe .

5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure at the bottom of the downflow pipe is maintained greater than the pressure at the top of the downflow pipe.

6. Method, according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure difference between the inlet of the downflow pipe and the top of the upflow pipe remains in the range of -1000 KPa to 5000 KPa ( 10 bar to +50 bar), preferably from -100 KPa to 100 KPa (-1 bar to +1 bar).

7. Method, according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure at the top of the upflow tube is 0 to 5000 KPa (0 to 50 bar (abs)) and, preferably, is approximately the pressure environment.

8. Method, according to any one of the preceding claims, characterized in that with the maximum supplied flow of solid mass, the transfer rate in the upflow tube is less than 5 m/s and, preferably, is approximately 1 at 2 m/s.

9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bed height of the fluidized bed in the fluidized bed tank is kept constant.

10. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the bed height of the fluidized bed in the fluidized bed tank is varied corresponding to a specified function.

11. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that a third gas, preferably an inert gas and, in particular, nitrogen, is used as transfer gas.

12. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that to interrupt the operational productivity of solids, the transfer gas is introduced with a volume flow rate so small that the transverse part of the fixed bed in the tube upflow tube remains below the minimum fluidization rate in the upflow tube.

13. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the particle size of solids to be transferred is not greater than 10 mm, preferably not greater than 3 mm, and in particular not greater than 0.3 mm.

14. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that several streams of solids are withdrawn from the fluidized bed tank in parallel via separate downflow tubes.

15. Method according to claim 14, characterized in that the supply of transfer gas in each downflow tube is controlled individually.