Verfahren zur Durchführung von Reaktionen zwischen Gasen und Feststoffpartikeln und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, Reaktionen zwisehen Gasen und Feststoffpartikeln so durehzuführen, dalS auf dem Wege der Konzentrationssteigerung der feste Stoff mit dem Gas in Berührung gebracht wird.
I) as Verfahren zur Durchführung von Reaktionen zwischen Gasen und Feststoffpar tikeln nach der vorliegenden Erfindung ist dadureh gekennzeichnet, dass das Gas durch eine Reihe von übereinander angeordneten Reaktionsräumen geleitet wird, wobei es in jeden der zu durchfliessenden Räume durch ein in einemWinkelzurSenkrechtenliegen- des Rohr eingeführt und an der Einführungs- stelle in den betr. Reaktionsraum mit einem Strom von Feststoffpartikeln vermischt wird.
I) ie erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche eine Anzahl ütereinanderliegende Reaktionsräume aufweist, ist dadureh gekennzeiehnet, da# jeder der Reaktionsräume mit dem darunterliegenden Raum dureh ein Rohr verbunden ist, das zur Senkrechten einen Winkel bildet, und dass jeder dieser Reaktionsräume mindestens einen gegen die Rohroffnung abschüs- sigen Bodenteil aufweist.
In der beiliegenden Zeiehnung ist ein Aus führungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, an Hand dessen die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beispielsweise erläutert wird.
In eine Reaktionssäule 1, die eine Mehrzahl übereinanderliegende Reaktionsräume aufweist, von denen die Räume 2 und 3 dargestellt sind, wird von unten her bei E ein (ìasstrom eingeleitet, der die Reaktionsräume von unten nach oben hintereinander durehströmt und die Säule oben bei A verlä#t.
Von jedem der Reaktionsräume führt ein Durehgangsrohr, welches mit der Senkrechten einen Winkel bildet, in den darüberliegenden Reaktionsraum. So strömt das Gas durch das Rohr 4 von E her in den Reaktionsraum 2, erfährt darin eine mehrmalige Riehtungs- änderung, wird dureh das Rohr 5 in den Reaktionsraum 3 geleitet, von welehem es durch das Rohr 6 in den obern Teil der Reak tionssäule 1 strömt. Zu den Rohroffnungen führen in jedem der Reaktionsräume abschüs- sige Bodenteile, wie sie dureh die Flächen 41, 51 und 61 angedeutet sind.
Der Gasstrom wird an der Einführungsstelle in die Reaktionssäule 1 bereits mit Feststoffpartikeln vermischt, und diese Feststoffpartikel werden bei der Strömung durch die Reaktionssäule nachoben mitgerissen. In den Gasstromwirbeln, die in den Reaktionsräumen entstehen, führt der Gasstrom den grössten Teil der Feststoffpartikel mit sich.
Zum Teil jedoch scheiden sich die Partikel aus dem Gasstrom aus, ehe derselbe aus dem Durchgangsrohr in den näehstobern Reaktionsraum strömt, und diese ausgeschiedenen Partikel gleiten infolge der Schwerkraft nach unten, so dass sich der abschüssigen Bodenfläehe 41 entlang ein Feststoffstrom bildet, der sich bei der Rohroff- nung 4 neuerdings mit dem Gasstrom vermischt. Dieselbe Funktion hat die abschüs- sige Bodenfläche 51 im Reaktionsraum 3 und die abschüssige Bodenfläehe 61 im nächst- obern Reaktionsraum.
Nach der Zeichnung sind nun aber noch ein oder mehrere senkrechte Verbindungs- rohre zwischen den einzelnen Reaktionsräu jyien vorgesehen. So führt das Rohr 7 aus einer Öffnung in der Bodenfläehe 61 bis knapp über die Bodenfläehe 51 im Reaktionsraum 3, und ein Rohr 9 führt aus einer Öffnung in der Bodenfläche 51 bis knapp über die Bodenfläehe 41 im Reaktionsraum 2.
Damit wird es auch möglich, die Reaktions- säule 1 von oben her im Gegenstromverfahren mit Feststoffpartikeln zu beschicken, wobei dann ein Teil der Feststoffpartikel direkt dureh die Verbindungsrohre 7 und 9 naeh unten strömt, während in jedem Reaktions- raum ein Teil über die abschüssigen Bodenfläehen 61, 51, 41 zu den schräg zur Senkreehten liegenden Durchgangsrohren 6, 5 und 4 geleitet wird, um an diesen Einführungs- stellen mit dem Gasstrom vermischt zu werden. Auf diese Weise kann der Nachteil der ersterwähnten Ausführungsform, bei welchem eine Verarmung des Gasstromes an Feststoffpartikeln bei seinem Weg von unten nach oben nicht zu vermeiden ist, behoben werden.
Durch eine Zahl von fünf bis zehn Reaktionsräumen, die senkrecht übereinander in derselben Reaktionssäule angeordnet sind, kann eine intensive Berührung zwischen den Feststoffpartikeln und dem Gase gesichert werden. In dem gezeichneten Ausführungs- beispiel sind die Durchgangsrohre 4, 5 und 6 je in einem Winkel von 45 zur Senkrechten angeordnet und aueh die abschiissigen Bodenflächen 41, 51 und 61 sehliessen mit der Senkrechten einen Winkel von 45 ein. Es ist aber natürlich auch möglieh, diesen Winkel anders zu wählen.
Beispielsweise können die Bodenflächen 41, 51 und 61 auch so wenig sehräg angeordnet sein, dass sieh die Feststoffpartikel auf diesen Bodenflächen anhäufen, so dass die später auf diese Anhäufungen folgenden Par tikel diesen Anhäufungen entlang zum Gas- strom abgleiten. Die angehäuften Partikel können dann von Zeit zu Zeit durch die senkreehten Verbindungsrohre 7, 9 zum niedriger liegenden Reaktionsraum abgeleitet werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist für das Rohr 9 beispielsweise ersichtlich, dass, wenn die Anhäufung von Feststoffpartikeln unter dem Ende des Rohres 9 auf dem Bodenteil 41 zu hoch wird, sich zuerst das Rohr 9 bis oben mit Festoff füllt, und dann auch die Ausflussoffnung des Rohres 7 verschlossen werden kann. Dadureh wird der Zustrom von Feststoffpartikeln durch die Rohre 7, 9 nach unten so lange unterbroehen, bis im untersten Reaktionsraum 2 die Anhäufung wieder abgebaut ist. Die Abwärtsbewegung der Feststoffpartikel bleibt also so lange stoeken, bis so viele Partikel zum Gasstrom geströmt sind, dass der Abful# des Rohres 9 wieder frei wird.
Diese selbsttätige Regelung kann durch Regulierung der Abfuhr der Feststoffpartikel aus der Reaktionssäule beeinflusst werden, und es ist auch moglieh, die beschriebene Re gelung der Feststoffbeförderung mit der Zufuhr der Feststoffpartikel zu verknüpfen, so dass während des Stockens des Feststoffdurchflusses dureh die Verbindungsrohre auch die Zufuhr von Feststoffpartikeln unterbunden wird.
Wie erwähnt, kann die Hineinführung des Gasstromes in die Reaktionsräume in einem beliebigen Winkel zur Senkrechten erfolgen, und aueh die Zuführungsrichtung des Feststoffstromes zum Gasstrom kann beliebig gewählt werden. Mit Vorteil wird, wie in der Zeichnung angenommen ist, das Querstrom- prinzip angewendet, das heisst die Richtungen der Durchflussrohre 4, 5 und 6 stehen senkrecht zu den absehüssigen Bodenteilen 41, 51 und 61.
Die Verwendung von zusätzlichen senkreehten Verbindungsrohren 7, 9 zwischen mindestens einem Teil der Reaktionsräume hat den Zweek, zu erreiehen, dass jeweils ein Teil der von oben her strömenden Feststoffpartikel in senkrechter Riehtung zum näehstuntern Reaktionsraume geleitet wird und dass ein anderer Teil dieses Feststoffstromes in den einzelnen Reaktionsräumen auf dem abschüssigen Bodenteil (41, 51, 61) zum Gasdurchgangsrohr 4, 5, 6 geführt wird. Das in versechiedenen Varianten beschriebene Verfahren kann auf verschiedenartigste Reaktionen zwi- schen Gasen und feinkornigen Stoffen ange- wendet werden.
Zutn Beispiel :
Reaktionen, bei denen das Gas mit dem festen Stoff unter Bildung gasformiger Pro dukte reagiert, wie bei der Vergasung fein korniger Brennstoffe.
Reaktionen, bei denen vom festen Stoffe dem Gase bestimmte Bestandteile entnommen werden, wie bei der Reinigung von Gasen.
Reaktionen, bei denen der feste Stoff als Katalysator fungiert, wie bei den katalyti- schen Reaktionen in der Gasphase.
PATENTANSPROCHE : I. Verfahren zur Durchführung von Reaktionen zwisehen Gasen und Feststoffpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch eine Reihe von übereinander angeordneten Reaktionsräumen geleitet wird, wobei es in jeden der zu durehfliessenden Räume durch ein in einem Winkel zur Senkrechten liegen- des Rohr eingeführt und an der Einführungsstelle in den betr. Reaktionsraum mit einem Strom von Feststoffpartikeln vermischt wird.
Process for carrying out reactions between gases and solid particles and apparatus for carrying out this process.
It is known to carry out reactions between gases and solid particles in such a way that the solid substance is brought into contact with the gas by increasing the concentration.
I) The method for carrying out reactions between gases and solid particles according to the present invention is characterized in that the gas is passed through a series of reaction spaces arranged one above the other, it being introduced into each of the spaces to be flowed through through a tube lying at an angle to the vertical and is mixed with a stream of solid particles at the point of introduction into the relevant reaction space.
The device according to the invention for carrying out this process, which has a number of reaction spaces lying one above the other, is marked because each of the reaction spaces is connected to the space below by a tube which forms an angle to the vertical, and that each of these reaction spaces has at least one has a bottom part sloping towards the pipe opening.
In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the device according to the invention is shown, by means of which the implementation of the method according to the invention is explained, for example.
In a reaction column 1, which has a plurality of superimposed reaction spaces, of which spaces 2 and 3 are shown, a stream is introduced from below at E, which flows through the reaction spaces one after the other from bottom to top and leaves the column at the top at A t.
A passage pipe, which forms an angle with the vertical, leads from each of the reaction spaces into the reaction space above. The gas flows through the tube 4 from E into the reaction space 2, experiences a repeated change of direction therein, is passed through the tube 5 into the reaction space 3, from which it flows through the tube 6 into the upper part of the reaction column 1 flows. In each of the reaction spaces, sloping floor parts, as indicated by the surfaces 41, 51 and 61, lead to the pipe openings.
The gas stream is already mixed with solid particles at the point of introduction into the reaction column 1, and these solid particles are entrained upwards as they flow through the reaction column. In the gas flow eddies that arise in the reaction chambers, the gas flow carries most of the solid particles with it.
In some cases, however, the particles separate from the gas flow before it flows out of the through-tube into the closest reaction space above, and these separated particles slide downward due to gravity, so that a solid flow is formed along the sloping bottom surface 41, which is formed at the Pipe opening 4 recently mixed with the gas flow. The sloping bottom surface 51 in the reaction space 3 and the sloping bottom surface 61 in the next upper reaction space have the same function.
According to the drawing, one or more vertical connecting pipes are now provided between the individual reaction chambers. Thus, the tube 7 leads from an opening in the base area 61 to just above the base area 51 in the reaction chamber 3, and a tube 9 leads from an opening in the base area 51 to just above the base area 41 in the reaction chamber 2.
This also makes it possible to charge the reaction column 1 with solid particles from above in a countercurrent process, with some of the solid particles then flowing directly through the connecting pipes 7 and 9 near the bottom, while in each reaction space some of them flow over the sloping bottom surfaces 61, 51, 41 to the through-pipes 6, 5 and 4, which are inclined to the vertical, in order to be mixed with the gas flow at these introduction points. In this way, the disadvantage of the first-mentioned embodiment, in which a depletion of solid particles in the gas stream on its way from bottom to top, cannot be avoided.
A number of five to ten reaction chambers, which are arranged vertically one above the other in the same reaction column, ensure intensive contact between the solid particles and the gases. In the exemplary embodiment shown, the through-pipes 4, 5 and 6 are each arranged at an angle of 45 to the vertical and the sloping bottom surfaces 41, 51 and 61 also form an angle of 45 to the vertical. It is of course also possible to choose this angle differently.
For example, the bottom surfaces 41, 51 and 61 can also be arranged so little that the solid particles accumulate on these bottom surfaces, so that the particles later following these accumulations slide along these accumulations to the gas flow. The accumulated particles can then be discharged from time to time through the vertical connecting pipes 7, 9 to the lower-lying reaction space.
In the embodiment shown, it can be seen for the pipe 9, for example, that if the accumulation of solid particles under the end of the pipe 9 on the bottom part 41 becomes too high, the pipe 9 first fills up to the top with solids, and then the outflow opening of the Tube 7 can be closed. In this way, the inflow of solid particles through the tubes 7, 9 downwards is interrupted until the accumulation in the lowest reaction chamber 2 is broken down again. The downward movement of the solid particles remains so long until so many particles have flowed to the gas stream that the Abful # of the pipe 9 is free again.
This automatic regulation can be influenced by regulating the removal of the solid particles from the reaction column, and it is also possible to link the described regulation of the transport of solids with the supply of the solid particles, so that while the flow of solids through the connecting pipes is blocked, the supply of Solid particles is prevented.
As mentioned, the introduction of the gas stream into the reaction chambers can take place at any angle to the vertical, and the direction in which the solids stream is fed to the gas stream can also be selected at will. As is assumed in the drawing, the cross-flow principle is advantageously used, that is to say the directions of the flow tubes 4, 5 and 6 are perpendicular to the remote base parts 41, 51 and 61.
The use of additional vertical connecting pipes 7, 9 between at least some of the reaction spaces has the purpose of ensuring that a part of the solid particles flowing from above is guided in a perpendicular direction to the closest reaction space and that another part of this flow of solids into the individual Reaction spaces on the sloping bottom part (41, 51, 61) to the gas passage pipe 4, 5, 6 is performed. The process, described in different variants, can be applied to a wide variety of reactions between gases and fine-grained substances.
Zutn example:
Reactions in which the gas reacts with the solid substance to form gaseous products, such as the gasification of fine-grained fuels.
Reactions in which certain components of the solid matter are removed from the gas, such as the cleaning of gases.
Reactions in which the solid substance acts as a catalyst, such as catalytic reactions in the gas phase.
PATENT CLAIM: I. Process for carrying out reactions between gases and solid particles, characterized in that the gas is passed through a series of reaction spaces arranged one above the other, it being introduced into each of the spaces through which it flows through a pipe at an angle to the vertical and is mixed with a stream of solid particles at the point of introduction into the relevant reaction space.