CN1729049A - 在流化床内热处理粒状固体的方法与成套设备 - Google Patents

在流化床内热处理粒状固体的方法与成套设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1729049A
CN1729049A CNA2003801073090A CN200380107309A CN1729049A CN 1729049 A CN1729049 A CN 1729049A CN A2003801073090 A CNA2003801073090 A CN A2003801073090A CN 200380107309 A CN200380107309 A CN 200380107309A CN 1729049 A CN1729049 A CN 1729049A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluidized
waveguide
bed
bed reactor
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2003801073090A
Other languages
English (en)
Inventor
E·施特拉斯基
M·施特勒德
N·阿纳斯塔耶维克
D·维尔纳
T·格德斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Outokumpu Oyj
Outokumpu Engineering Oy
Original Assignee
Outokumpu Engineering Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Outokumpu Engineering Oy filed Critical Outokumpu Engineering Oy
Publication of CN1729049A publication Critical patent/CN1729049A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122—Incoherent waves
    • B01J19/126—Microwaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/36—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed through which there is an essentially horizontal flow of particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02—Roasting processes
    • C22B1/10—Roasting processes in fluidised form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B11/00—Obtaining noble metals
    • C22B11/02—Obtaining noble metals by dry processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00141—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
    • B01J2208/00442—Microwaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00247—Fouling of the reactor or the process equipment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及在位于流化床反应器(1，1a，38)内的流化床(3，3a)内热处理粒状固体的方法，其中微波辐射经至少一根波导管(5，46)供入到流化床反应器(1，1a，38)内，和涉及相应的成套设备。为了避免在波导管(5，46)内的沉积物，使气流经相同的波导管(5，46)供入到流化床反应器(1，1a，38)内。

Description

在流化床内热处理粒状固体的方法与成套设备
技术领域
本发明涉及在位于流化床反应器中的流化床内热处理粒状固体的方法，其中微波辐射经至少一根波导管供入到流化床反应器内，和本发明涉及相应的成套设备(plant)。
存在数种可能性将微波源耦合到流化床反应器上。这些包括例如开放的波导管、槽缝天线、耦合环、振动膜、用气体或另一电介质填充的同轴天线，或者被透微波物质(窗口)阻止(occlude)的波导管。可以用不同方式进行这类来自供料导管的微波的去耦合。
理论上，微波能量可在波导管内没有损失的情况下输送。以包括线圈和电容器的电子振荡电路逻辑发展到非常高频率的形式获得波导管的截面。理论上，这种振荡电路同样可在没有损失的情况下操作。在显著增加共振频率的情况下，电子振荡电路的线圈变为一半的绕组，这相当于波导管截面的一侧。波导管变为平板电容器，这同样相当于波导管截面的两侧。实际上，振荡电路损失能量，这是由于在线圈和电容器内的欧姆电阻所致。波导管损失能量，这是由于在波导管管壁的欧姆电阻所致。
可通过在其上耦合从第一个振荡电路中移出能量的第二个振荡电路，从而从电子振荡电路中分流能量。类似地，可通过用法兰把第二根波导管连接到第一根波导管上，使能量从中去耦合(波导过渡)。当第一根波导管通过短路活塞在耦合点后断路时，全部能量可甚至转移到低二根波导管上。
通过导电管壁密闭在波导管内的微波能。在该管壁内，壁电流流动，和在波导管截面内，存在电磁场，其磁场强度可以是数10KV/米。当导电天线棒放入波导管内时，其可直接消耗电磁场的电势差，和在利用合适的形状的情况下，还再次在其一端(天线或探针去耦合)流出。经开口进入波导管内并在另一点处接触波导管管壁的天线棒仍可直接接收壁电流且同样在其一端流出。当波导管通过短路活塞在天线耦合之后断路时，在这一情况下，全部能量也可从波导管转移到天线上。
当通过槽缝中断波导管内壁电流的磁场线时，由于能量不可能在管壁内流动，因此微波能量从波导管经这些槽缝出现(槽缝去耦合)。在矩形波导管内的壁电流，在波导管的较宽一侧的中间处，平行于中心线流动，和在波导管的较窄一侧的中间处，横跨中心线流动。因此在较宽一侧的横向槽缝和在较窄一侧的纵向槽缝使微波辐射从波导管中去耦合。
可在所有类型几何形状的导电中孔部分内进行微波辐射，只要其尺寸没有低于一些最小值即可。共振条件的恰当计算包括相当复杂的数学，因为在采用相应的临界条件下，最终必需解Maxwe11方程(不稳定态、非线性的微分方程)。然而，在矩形或圆形波导管截面的情况下，该方程可简化到下述程度：使得可分析地解方程且关于波导管设计之类的问题变得更清楚和更容易解决。因此，和由于相对容易的重现性，工业上使用仅仅矩形波导管或者圆形波导管，根据本发明，它们也是优选使用的。在Anglo-Saxon文献中使主要使用的矩形波导管标准化。德国采用这些标准尺寸，这是部分为何出现古怪(odd)尺寸的原因。一般来说，频率为2.45GHz的所有工业微波源配有R26型矩形波导管，所述矩形波导管的截面为43×86mm。在波导管中，存在不同的振荡状态：在横向电模式(TE模式)中，电场分量(component)横跨波导方向，和磁场分量位于波导方向。在横向磁场模式(TM模式)中，磁场分量横跨波导方向和电分量位于波导方向。这两种振荡状态可在具有不同模式数量(例如，TE-1-1，TM-2-0)的空间内在所有方向上看到。
根据US5972302，热处理粒状固体的方法是已知的，其中对硫化矿石进行通过微波支持的氧化。该方法主要涉及在流化床内焙烧黄铁矿，其中引入到流化床内的微波促进形成赤铁矿和元素硫并抑制形成SO2。使用固定流化床，其中通过直接在该流化床上方布置的微波源直接辐照所述流化床。必须使得微波源或微波的入口点与从流化床上升的气体、蒸气和灰尘接触。
EP0403820B1公开了在流化床内干燥物质的方法，其中在流化床外部布置微波源，并借助波导管将微波引入到流化床内。开放的波导管存在的危险包括：微波源被灰尘和气体污染并最终受到破坏。这可通过透微波窗来避免，所述透微波窗阻止反应器与微波源之间的波导。然而，在此情况下在窗上的沉积物导致损害微波辐射。
发明描述
因此本发明的目的是使微波更有效地供入到固定或循环流化床内，并保护微波源避免所得气体、蒸气和/或灰尘。
根据本发明，通过如上所述的方法基本上解决了这一目的，其中气流经波导管供入到流化床内，所述波导管还用于引入微波。因此，微波源布置在固定或循环流化床的外部，微波辐射经至少一根波导管被供入到流化床反应器内，且除了微波辐射以外，气流也流过该波导管。借助来自波导管的气流，可靠地避免了灰尘或工艺气体进入波导管，向上扩散到微波源内并破坏微波源。根据本发明，因此可省去在波导管内用于屏蔽微波源的透微波窗，因为在现有技术中它们通常被使用。透微波窗牵涉的问题是，灰尘或其它固体在窗上的沉积物可损害并部分吸收微波辐射。因此，本发明的开放的波导管尤其有利。
当经波导管引入的气流含有与流化床反应的气体时，实现本发明方法的改进，和在循环流化床反应器的情况下，可甚至利用所述气体额外流化流化床。因此，至此经其它供应导管引入到流化床内的部分气体被用于使波导管脱尘。结果也可省去提供中性的吹扫气体。
当经波导管引入的气流相对于流化床反应器内存在的气体和固体具有温差时，获得另一改进。按照这一方式，可将额外的热量特意引入到流化床内或者可冷却流化床，这取决于所需的效果。
不仅可在固定流化床，而且可在循环流化床内进行热处理，其中固体在流化床反应器、与该流化床反应器的上部区域相连的固体分离器和连接固体分离器与流化床反应器的下部区域的返回导管之间连续循环。一般来说，每小时的固体循环量是在流化床反应器内存在的固体量的至少3倍。
固体也可流经至少两个连续的流化床反应器，例如通过堰(weir)或隔板彼此隔开的两个流化室，其中在所述流化室内形成固定流化床并供入来自波导管的电磁波(微波)。固体可从一个流化床反应器移动到相邻的流化床反应器中。一种变通方案在于在两个相邻的流化床反应器之间布置中间室，所述中间室尤其与两个流化室相连并含有粒状固体的流化床，该中间室不具有相连的波导管。本发明方法的另一变通方案在于，在底部区域内具有开口的隔板用于隔开两个流化室。
对于特定的优点来说，可不同地规定每一流化床反应器的操作条件，尤其温度，流化气体的组成，能量输入和/或流化速度。在一个流化床或者数个连续的流化床的情况下，固体例如首先可流经第一流化床上游的预热室。此外，可在充当热处理的最后的流化床的下游提供用于冷却固体产物的冷却室。
获得另一优点，因为通过气流连续流经波导管，从而避免了在波导管内的固体沉积物。这些固体沉积物以非所需的方式改变波导管的截面并吸收部分微波能量，所述微波能量是为流化床内的固体设计的。由于在波导管内吸收能量，因此波导管被非常严重加热，于是物料进行强烈的热磨耗。另外，在波导管内的固体沉积物影响到达微波源的非所需的反馈。
合适的微波源，即电磁波源，包括例如磁控管或速调管。此外，可使用具有相应线圈或功率晶体管的高频发生器。从微波源发出的电磁波的频率通常在300MHz-30GHz范围内。优选使用435MHz、915MHz和2.45GHz的ISM频率。最佳频率方便地根据在试验操作中的每一应用来决定。
根据本发明，波导管全部或大部分由导电材料，例如铜组成。波导管的长度范围为0.1-10m。波导管可以笔直或弯曲。优选使用圆形或矩形截面的截面，其尺寸尤其适应于所使用的频率。
流化床内的温度范围例如为300-1200℃，和建议例如通过间接传热引入额外的热量到流化床内。为了测量流化床内的温度，可使用绝缘敏感元件、辐射高温计或光纤传感器。
根据本发明，调节波导管内的气体速度，以便在波导管内的颗粒夫劳德数范围介于0.1至100。颗粒夫劳德数定义如下：
Fr p = u ( ρ s - ρ f ) ρ f * d p * g
其中
u＝气体的有效流速(m/s)
ρs＝固体颗粒的密度(kg/m3)
ρf＝流化气体的有效密度(kg/m3)
dp＝在反应器的操作过程中反应器内装料的颗粒或(形成的颗粒)的平均直径(m)
g＝重力常数(m/s2)
为了防止来自反应器的固体颗粒或所生成的工艺气体渗透到波导管内，充当吹扫气体的气体流过波导管。固体颗粒可以是例如存在于反应器内的灰尘颗粒或者还是处理过的固体。工艺气体在反应器内发生的工艺中生成。通过规定一定的颗粒夫劳德数，当调节气体速度时，根据本发明确定(consider)渗透的固体颗粒或工艺气体对吹扫气体的密度比，除了吹扫气流的速度以外，该比例也是吹扫气流是否可夹带渗透颗粒这一问题的关键。于是可防止物质渗透到波导管内。对于大多数应用来说，优选颗粒夫劳德数介于2至30。
通过本发明方法处理的粒状固体可以例如是矿石和尤其硫化矿石，它们例如是通过回收金、铜或锌而制备的。此外，循环物质，例如含锌的处理氧化物或废物可在流化床内进行热处理。若硫化矿石，如含金的砷黄铁矿进行该方法，则硫化物转化成氧化物，和在采用合适的工序的情况下，优选形成元素硫和仅仅小量的SO2。本发明的方法有利地使矿石的结构变松散，以便随后金的浸提导致改进的产率，优选通过热处理形成的硫化铁砷(FeAsS)可被容易地处置。方便地，待处理的固体至少部分吸收所使用的对此辐射并因此加热该床。令人惊奇地发现，尤其在高场强下处理的物料可更容易地浸提。同样常常可实现其它技术优点，如降低的保留时间或所要求的工艺温度下降。
本发明此外涉及尤其进行以上所述方法以供在流化床内热处理粒状固体的成套设备。本发明的成套设备包括流化床反应器，布置在该流化床反应器外部的微波源，和将微波辐射供入到流化床反应器内的波导管，将气体供入到与波导管相连的流化床反应器内的气体供应导管。
此外，反应器可被延长且具有供硫化气体进入的透气底部，例如提供有孔隙或槽缝开口、喇叭喷嘴或适于流化技术的类似开口的底部。作为流化床通道设计的该反应器可水平安装或者具有数度的小的倾斜角度安装且具有至少1.5-1，例如4-1的长/宽比。在这种反应器中，根据本发明可容易实现处理和运输粒状固体。为了将流化通道反应器分成数个区域，则可在通道内形成的流化床内部和/或在位于流化床之上的气体空间内布置隔板或堰，取决于该工艺，开口使粒状固体流过。特别有利的是，对于分离的各区来说，当隔板或堰是可调节的时候，结果流化物料的高度和槽缝高度可从一个区转移到另一区而变化。选择在流化通道内的床高，以便在每一区域内，由于彻底混合导致实现几乎均匀的能态。在合适的流化物料的情况下，也可使用虹吸管替代转移堰。可在所有区内或者在单个区内提供波导管连接到其上的微波入口。
根据下述实施例的说明和根据附图也可得到本发明的改进、优点和可能的应用。所有描述的和/或所示的特征本身或者任何结合属于本发明的主题，与在权利要求中它们包括的内容或者它们涉及的内容无关。
附图简述
在附图中
图1以图示的方式示出了在固定流化床内粒状固体的热处理；
图2示出了采用循环流化床的方法的变通方案；和
图3、4、5、6示出了具有多个固定流化床的方法的变通方案。
优选实施方案的详细说明
图1示出了进行本发明方法的成套设备以供在固定流化床层3(也称为流化床)内热处理粒状固体。
该成套设备包括流化床反应器1，其中待处理的粒状固体经导管2引入到所述流化床反应器1内。在该室中，固体形成固定流化床3，流化气体，例如空气横穿所述固定流化床3。为了这一目的，流化气体经气体分配器4从下方进入到流化床3内。在流化床反应器1的上部区域，导向微波源7的开放的波导管5被连接到具有固定流化床3的室内。从微波源7发出的电磁波流经波导管5并供入到流化床反应器1的室内。它们至少部分有助于加热流化床3。此外，吹扫气体，例如空气或氮气，从侧面经导管6供入到波导管内，该吹扫气体流入到流化床反应器1内并防止灰尘或工艺气体从具有流化床3的室进入到波导管5内。按照这一方式，微波源7受到保护以免损坏，且与此同时，在不必用透微波的窗口密闭开放的波导管5的情况下，在波导管5内防止微波吸收的污染沉积物。
对于该方法来说，视需要，固定流化床3可另外通过布置在流化床3内的换热器8加热。所形成的气体和蒸汽经导管9离开流化床反应器1的室并供应到本身已知的未图示的冷却和脱尘设备内。处理过的粒状固体经出料导管10从流化床反应器1中引出。
在图2中，流化床反应器1构成了具有循环流化床(流化层)的反应器。待处理的固体经导管2进入到流化床反应器1内并通过引入到流化床反应器1内的流化气体夹带，于是形成循环流化层。然后固体至少部分与气体一起经导管11从流化床反应器1中排出并引入到固体分离器12内。在此分离的固体经返回导管13至少部分循环到流化床反应器1的循环流化层的下部区域内。部分固体也可经出料导管14排出。在流化床反应器1底部沉积的粗糙固体可经出料导管15从反应器1中移出。形成循环流化床的流化气体，例如空气，经导管4a供应到流化床反应器1内，然后首先进入分配室4h内，之后经栅板4i流入到流化床反应器1内，夹带所引入的尤其精细粒化的固体，并形成循环流化层作为流化床。
波导管5连接微波源7和流化床反应器1的室，通过所述波导管，微波被供入到如同图1内的成套设备一样的微波反应器1内用于加热粒状固体。另外，来自导管6的吹扫气体流经波导管5，为的是避免灰尘以及沉积物进入波导管5内。在本发明的情况下，同样可再次提供室的内部区域一个或多个换热器以供另外加热粒状固体，为了更好的阐述，在图2中没有列出所述换热器。
充满灰尘的气体经导管9离开固体分离器12并首先在废热锅炉16内冷却，之后它流经脱尘设备17。分离的灰尘可或者从该工艺中除去或者经未示出的导管循环到流化床反应器1的室内。
如图3所示，串联布置两个固定流化床反应器1和1a，其中在两个反应器1和1a的室之间布置中间室1c。在所有这三个室中，固体形成固定流化床3、3a，其中流化气体横穿所述固定流化床3、3a。每一室的流化气体分别通过独立的导管4a、4b、4c供应。待处理的粒状固体经导管2进入第一个流化床反应器1内，和完全处理过的固体经出料导管10离开第二个流化床反应器1a。从第一反应器1的室的上部区域向下延伸第一器壁19。然而，它没有向下延伸到地面，结果在底部区域内留下开口20，通过所述开口20，来自第一流化床3的固体可进入中间室1c的流化床3a内。中间室1c向上延伸到堰状的第二器壁21上，来自中间室1c的流化床3a的固体在所述第二器壁21上移动到第二流化床反应器1a的室内。对应于图1和2所示的成套设备，具有吹扫空气导管6和微波源7的波导管5各自连接到两个反应器1和1a的室内，微波和吹扫气体经所述波导管供入到反应器1和1a内。在反应器1和1a的室内，可另外布置换热元件8。
在第一流化床反应器1的流化床3上方的气体空间22与气体空间23通过垂直的器壁19相分离，所述气体空间23属于第二反应器1a的室和中间室1c。对于气体空间22、23来说，存在独立的气体出料导管9和9a。结果，可在反应器1和1a的室内维持不同的条件，尤其可存在不同的温度，或者可经独立的气体供应导管4a、4b、4c供应不同的流化气体。此外，可不同地设计两个微波源7并行使不同的功能。尤其可生成不同频率或能量的微波并经波导管5引入。
如图4所示，不具有中间室的两个固定流化床反应器1和1a，彼此直接连续布置，隔板19布置在二者之间。在两个反应器1、1a的室内，固体形成固定流化床3、3a，其中所述固定流化床3、3a被来自彼此并列布置的数根导管4a、4b、4c的流化气体流化。待处理的粒状固体经导管2供应到第一流化床反应器1内，和处理过的固体经出料导管10离开流化床反应器1a。第一器壁19从第一反应器1的室的上部区域向下延伸，然而，没有向下延伸到地面，结果在底部区域内留下开口20，通过所述开口20，来自第一流化床3的固体可进入第二流化床反应器1a的流化床3a内。连接到微波源7上的波导管5各自延伸到反应器1和1a的两个室内。根据在前面的实施方案中已经描述过的原理，微波经这些开放的波导管5被供入到两个反应器1、1a内，为的是加热待处理的固体，所述待处理的固体吸收微波辐射，并达到所需的工艺温度。与此同时，吹扫气体经吹扫空气导管6流动到波导管5内，为的是避免在其内的沉积物。在反应器1和1a的室内，可另外布置换热元件。
在第一流化床反应器1的流化床3上方的气体空间22与气体空间23通过垂直的器壁19相分离，所述气体空间23属于第二反应器1a的室。存在独立的气体出料导管9和9a。结果可在不同的反应室1和1a内维持不同的条件；尤其温度或气相组成不同。也可经各导管4a、4b、4c供应不同的流化气体。此外，可不同地设计两个微波源7并行使不同的功能。
在图5所示的装置中，借助导管2供应的待处理的固体首先进入到前室31内并经第一中间室32流入第一流化床反应器1内。然后从反应器1中排出固体，经第二中间室1c流入到第二流化床反应器1a和最后经第三中间室33进入冷却室34，之后经出料导管10引出已处理并冷却的固体。具有相连的未图示的微波源的波导管5各自在流化床反应器1和1a的室内开放，为的是根据以上所述的原理，将微波供入到反应器1和1a内。所有室包括固定流化床，其中流化气体经独立的气体供应导管4a-4g供应到所述固定流化床内。废气经相应的导管9a-9d排出。
在冷却室34内，流化床包括冷却装置35以供间接传热，其中冷却流体，例如冷却水在冷却装置35内被加热，然后经导管36供应到预热室31内的换热器37中。在此冷却流体释放部分热量给在此布置的流化床内的固体，于是实现非常经济的热量利用率。
作为本发明另一成套设备的变通方案，图6示出了流化通道反应器38，在所述流化通道反应器38内，在具有流化气体用的直通开口的通道型底部39内形成流化层。流化通道反应器38分成4个区41a-41d，这4个区通过可调节的隔板40分隔开，其中第一区41a构成预热区，第一区41b构成氧化区，第一区41c构成还原区，和第一区41d构成冷却区。在每一区41a-41d的下游提供分离器42或旋分器，所述分离器42或旋分器将与流化气体一起排出的固体从气流中分离出来并将其循环到各区41a-41d内。为了实现能量的高度利用率，来自分离器42的废气借助合适的气体循环供应到其它区41a-41d内。
待处理的固体借助供料导管43供应到反应器38的第一区41a内。作为流化气体，来自第一燃烧室44的炽热废气被供应到第一区41a内，为的是干燥并预热所有趣的物料。相应预热的固体经隔板40流入到氧化区41b内，同样向其内供应来自第二燃烧室45的炽热废气。供应导管连接到这两个燃烧室44、45上以供应燃料和空气和来自其它工艺区41a-41d的可能地预热的废气。来自氧化区41b的固体供应到还原区41c。为了保护下游的压缩机，来自氧化区41b的废气同样可经冷却器47供应到还原区41c内。可能地，废气再次在加热器49内加热。
为了使流化的物料达到所需的能态，微波射线经被吹扫气体横穿的波导管46另外引入到氧化区41a和还原区41c内。由于微波辐射导致固体因内部激发而加热，结果可容易地调节能态。在最后的区41d内，处理过的物料用注射的空气冷却并经出料导管48作为产物排放。
为了使微波更有效地供入到固定或循环流化床3、3a内并保护微波源7以防所得气体、蒸气和灰尘，本发明的微波源7布置在固定或循环流化床3、3a和流化床反应器1、1a、38的外部。微波辐射经至少一根开放的波导管5、46供入到流化床反应器1、1a、36内，其中除了微波辐射以外，气流也经波导管5、46流入到流化床反应器1、1a、38内。借助气流，波导管5、46保持无尘，这显著增加微波引入的效率。
实施例1(焙烧含黄铁矿的矿石)
在两个连续的流化床3、3a内处理粒度范围为80-160微米的黄铁矿，所述两个连续的流化床3、3a相应于图4的成套设备来设计。在两个室内通过频率为2.45GHz的微波进行辐照。作为辐射源使用磁控管。
在第一流化床反应器1内引入182.5kg/h的黄铁矿。为了使流化床3流化，使用360Nm3/h的氮气，所述氮气经导管4a供应，以便流化床获得20cm的高度。在微波处理之后，来自第一流化床反应器1的固体反应产物的质量流速度为153.5kg/h。第一室在550℃下操作和磁控管的辐射为36kW。
将体积流速为120Nm3/h的脱油压缩空气经导管4c供应到第二流化床3a内。第二室在500℃下操作，和微波辐射为36kW。在90分钟之后，获得稳态；在微波处理之后，固体反应产物的质量流速度为140.2kg/h。
作为吹扫气体，各自使用用于流化的气体，即在第一室内为氮气，和在第二室内为压缩空气，各自的体积流速为50Nm3/h。
通过X-射线衍射分析所使用的黄铁矿和第一和第二工艺阶段的产物的相含量。在黄铁矿中，仅仅可检测到FeS2。在第一温度处理之后，固体由亚化学计量的FeS和FeS2，例如FeSx，其中x＝1.4组成。在第二阶段之后，不再检测到含硫产物，该固体基本上仅仅由赤铁矿组成。
实施例2(焙烧含金矿石)
在实验室规模上，在如图2所示设计的循环流化床内处理粒度范围低于250微米的金矿。通过频率为2.45GHz的微波进行辐照。作为辐射源，使用磁控管。为了吹扫，将24Nm3/h的空气经波导管5供应到反应器1内。
原料
类型                粉碎、干燥并筛分过的金矿石
颗粒级分，最大值    微米                       250
组成                wt％
有机碳              1.05
CaCO3              19.3
Al2O3             12.44
FeS2               2.75
惰性物质，例如SiO2 64.46
投入量，约          kg                         100
装置
反应器类型          具有微波辐射的循环流化床
反应器直径          mm                         200
磁控管              500W，2.45GHz
微波耦合            设计为辅助空气导管的波导管
                    R26(43×86mm)
连接                在线气体分析+废气洗涤
操作                连续
试验条件与结果
                                 入口    出口
质量流速，金矿石供料             kg/h    195
主空气                           ℃      250
                                 Nm3/h  30
                                 ℃      50
油耗                             kg/h    0.70
借助Luvo预热到所述温度的辅助空   ℃      425
气
辅助空气的消耗                   Nm3/h  24
干燥空气                         ℃      50    320
                                 Nm3/h  70    70
焙烧残渣，ex-WS luvo             ℃            400
                                 kg/h          182
焙烧气体，总计
                                 Nm3/h        59
                                 ℃            600
组成，干燥的
CO2                             vol％         23.3
N2                              vol％         74.3
O2                              vol％         2.4
SO2                             ppV           134.1
通过X-射线衍射分析所使用的物料和产物的相含量。在处理之后，在焙烧残渣内均没有检测到残留的硫或有机碳，该固体具有浅灰色的颜色。
参考标记列表：
  1，1a   流化床反应器   20   开口
  1c   中间室   21   堰，隔板
  2   导管   31   前室
  3，3a   流化层，流化床   32   中间室
  4   气体分配器   33   中间室
  4a-g   导管   34   冷却室
  4h   分配室   35   冷却装置
  4i   栅板   36   导管
  5   波导管   37   换热器
  6   导管   38   流化通道反应器
  7   微波源   39   底部
  8   换热器   40   隔板
  9   导管，气体排放导管   41a-d   区段
  10   出料导管   42   分离器
  11   导管   43   供料导管
  12   固体分离器   44   燃烧室
  13   返回导管   45   燃烧室
  14   出料导管   46   波导管
  15   出料导管   47   冷却器
  16   废热锅炉   48   出料导管
  17   脱尘器   49   加热器
  19   堰，隔板

Claims (15)

1.一种在位于流化床反应器(1，1a，38)内的流化床(3，3a)内热处理粒状固体的方法，其中微波辐射经至少一根波导管(5，46)供入到流化床反应器(1，1a，38)内，其特征在于，气流经相同的波导管(5，46)供入到流化床反应器(1，1a，38)内。
2.权利要求1的方法，其特征在于，经波导管(5，46)引入的气流含有与流化床(3，3a)反应的气体。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于，经波导管(5，46)引入的气流另外被用于流化床(3，3a)的流化。
4.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，热量经所引入的气流另外供应到流化床(3，3a)内。
5.权利要求1-3任何一项的方法，其特征在于，通过所引入的气流冷却流化床(3，3a)。
6.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，流化床(3，3a)是部分固定和/或循环流化床。
7.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，反应器包括至少两个流化床反应器(1，1a，41a-d)，所述流化床反应器(1，1a，41a-d)通过堰或隔板(19，21，40)彼此隔开，以便当床从一个流化床反应器(1，41a-c)移动到相邻的流化床反应器(1a，41b-d)内时，固体可移动。
8.权利要求7的方法，其特征在于，对每一流化床反应器(1，1a，41a-d)，可不同地规定操作条件，尤其温度，流化气体的组成，能量输入，和/或流化速度。
9.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，借助引入到波导管(5，46)内的气流避免在波导管(5，46)内的固体沉积物。
10.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，所使用的微波辐射的频率位于300MHz至30GHz之间，优选频率为435MHz、915MHz和2.45GHz。
11.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，在流化床(3，3a)内的温度位于300℃至1200℃之间。
12.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，在波导管(5，46)内颗粒夫劳德数Frp为0.1-100，优选2-30。
13.一种在流化床(3，3a)内热处理粒状固体，尤其进行权利要求1-12任何一项的方法的成套设备，其包括流化床反应器(1，1a，38)，在该流化床反应器(1，1a，38)外部布置的微波源(7)，和将微波辐射供入到流化床反应器(1)内的波导管(5，46)，其特征在于，气体供应导管(6)连接到波导管(5，46)上用于将气体供入到流化床反应器(1，1a，38)内。
14.权利要求13的成套设备，其特征在于，波导管(5)具有矩形或圆形截面，其尺寸尤其适应于所使用的微波辐射的频率。
15.权利要求13或14的成套设备，其特征在于，波导管(5，46)的长度为0.1m-10m。
CNA2003801073090A 2002-12-23 2003-11-24 在流化床内热处理粒状固体的方法与成套设备 Pending CN1729049A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10260742A DE10260742A1 (de) 2002-12-23 2002-12-23 Verfahren und Anlage zum thermischen Behandeln von körnigen Feststoffen in einem Wirbelbett
DE10260742.7 2002-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1729049A true CN1729049A (zh) 2006-02-01

Family

ID=32477941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2003801073090A Pending CN1729049A (zh) 2002-12-23 2003-11-24 在流化床内热处理粒状固体的方法与成套设备

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP1587614A1 (zh)
JP (1) JP2006512554A (zh)
CN (1) CN1729049A (zh)
AU (1) AU2003288152A1 (zh)
BR (1) BR0317683A (zh)
CA (1) CA2510792A1 (zh)
DE (1) DE10260742A1 (zh)
EA (1) EA200501035A1 (zh)
NO (1) NO20053265L (zh)
PE (1) PE20040448A1 (zh)
WO (1) WO2004056471A1 (zh)
ZA (1) ZA200505911B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103747866A (zh) * 2011-06-29 2014-04-23 微波化学有限公司 化学反应装置以及化学反应方法
CN105163842A (zh) * 2014-02-27 2015-12-16 微波化学有限公司 化学反应装置
US9370762B2 (en) 2011-11-11 2016-06-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
US9573112B2 (en) 2011-11-11 2017-02-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
CN107899519A (zh) * 2017-11-02 2018-04-13 中石化炼化工程（集团）股份有限公司 一种用于费托合成的系统及合成气制备低碳烯烃的方法
US10457930B2 (en) 2010-06-30 2019-10-29 Microwave Chemical Co., Ltd. Oil-based material-producing method and oil-based material-producing apparatus
US11229895B2 (en) 2011-11-11 2022-01-25 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction method using chemical reaction apparatus

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008173521A (ja) * 2006-08-09 2008-07-31 Honda Electronic Co Ltd 液中プラズマ処理装置、及び液中プラズマ処理方法
CN102268559A (zh) 2007-05-21 2011-12-07 奥贝特勘探Vspa有限公司 从铝土矿石中提取铝的工艺
JP5603134B2 (ja) * 2010-05-13 2014-10-08 マイクロ波化学株式会社 化学反応装置、及び化学反応方法
JP4874411B2 (ja) * 2010-05-13 2012-02-15 マイクロ波環境化学株式会社 化学反応装置、及び化学反応方法
AU2012231686B2 (en) 2011-03-18 2015-08-27 Orbite Aluminae Inc. Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials
EP3141621A1 (en) 2011-05-04 2017-03-15 Orbite Aluminae Inc. Processes for recovering rare earth elements from various ores
CN103842296B (zh) 2011-06-03 2016-08-24 奥贝特科技有限公司 用于制备赤铁矿的方法
EP2755918A4 (en) 2011-09-16 2015-07-01 Orbite Aluminae Inc PROCESS FOR PRODUCING TONERDE AND VARIOUS OTHER PRODUCTS
US9023301B2 (en) 2012-01-10 2015-05-05 Orbite Aluminae Inc. Processes for treating red mud
AU2013203808B2 (en) 2012-03-29 2016-07-28 Orbite Aluminae Inc. Processes for treating fly ashes
RU2597096C2 (ru) 2012-07-12 2016-09-10 Орбит Алюминэ Инк. Способы получения оксида титана и различных других продуктов
BR112015006536A2 (pt) 2012-09-26 2017-08-08 Orbite Aluminae Inc processos para preparar alumina e cloreto de magnésio por lixiviação com hcl de vários materiais.
CA2891427C (en) 2012-11-14 2016-09-20 Orbite Aluminae Inc. Methods for purifying aluminium ions
JP5702016B1 (ja) 2014-06-24 2015-04-15 マイクロ波化学株式会社 化学反応装置
JP5997816B2 (ja) * 2015-07-14 2016-09-28 マイクロ波化学株式会社 化学反応装置、及び化学反応方法
DE102016103100A1 (de) * 2016-02-23 2017-08-24 Outotec (Finland) Oy Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen Feststoffen
GB2570501A (en) * 2018-01-29 2019-07-31 Mortimer Tech Holdings Limited Process for treating a material
CN110396594B (zh) * 2019-08-21 2021-06-08 东北大学 强化高磷鲕状赤铁矿提铁降磷的微波连续悬浮焙烧方法
FR3136541A1 (fr) * 2022-06-14 2023-12-15 Innovation & Development Company four de calcination par micro-ondes et à lit fluidisé

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3528179A (en) * 1968-10-28 1970-09-15 Cryodry Corp Microwave fluidized bed dryer
DE2660745C2 (de) * 1975-07-31 1985-08-22 Gebrüder Bühler AG, Uzwil Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen und Verfestigen von zumindest teilweise noch plastischen, vorgeformten Teigwaren
JPS5745335A (en) * 1980-09-02 1982-03-15 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Heating fluidized bed reactor
FR2750348B1 (fr) * 1996-06-28 1998-08-21 Conte Procede pour augmenter l'anti-mouillabilite d'un corps, corps ainsi traite et ses applications
EP0950122A1 (en) * 1996-08-27 1999-10-20 EMR Microwave Technology Corporation Method for microwave induced oxidation of sulphidic ore material in fluidized bed without sulphur dioxide emissions

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10457930B2 (en) 2010-06-30 2019-10-29 Microwave Chemical Co., Ltd. Oil-based material-producing method and oil-based material-producing apparatus
CN103747866A (zh) * 2011-06-29 2014-04-23 微波化学有限公司 化学反应装置以及化学反应方法
CN103747866B (zh) * 2011-06-29 2016-08-17 微波化学有限公司 化学反应装置以及化学反应方法
US11224852B2 (en) 2011-06-29 2022-01-18 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus and chemical reaction method
US9370762B2 (en) 2011-11-11 2016-06-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
CN103998122B (zh) * 2011-11-11 2016-10-12 微波化学有限公司 化学反应装置
US9573112B2 (en) 2011-11-11 2017-02-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
US10464040B2 (en) 2011-11-11 2019-11-05 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction method
US11229895B2 (en) 2011-11-11 2022-01-25 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction method using chemical reaction apparatus
CN105163842A (zh) * 2014-02-27 2015-12-16 微波化学有限公司 化学反应装置
US9833764B2 (en) 2014-02-27 2017-12-05 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
CN107899519A (zh) * 2017-11-02 2018-04-13 中石化炼化工程（集团）股份有限公司 一种用于费托合成的系统及合成气制备低碳烯烃的方法

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200505911B (en) 2006-11-29
AU2003288152A1 (en) 2004-07-14
CA2510792A1 (en) 2004-07-08
NO20053265D0 (no) 2005-07-04
DE10260742A1 (de) 2004-07-08
PE20040448A1 (es) 2004-09-10
EP1587614A1 (en) 2005-10-26
BR0317683A (pt) 2005-11-29
EA200501035A1 (ru) 2005-12-29
JP2006512554A (ja) 2006-04-13
NO20053265L (no) 2005-09-06
WO2004056471A1 (en) 2004-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1729049A (zh) 在流化床内热处理粒状固体的方法与成套设备
CN1729047A (zh) 用微波处理流化床内的粒状固体
AU2003292086B2 (en) Treatment of granular solids in an annular fluidized bed with microwaves
KR101377282B1 (ko) 연속 하이브리드형 마이크로웨이브 건조장치 및 이를 이용한 안료 건조방법
US20080069746A1 (en) Method and apparatus for microwave induced pyrolysis of arsenical ores and ore concentrates
CN102816623A (zh) 一种微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置
CN106807734A (zh) 一种有机污染土壤热脱附系统
CN1767894A (zh) 颗粒固体热处理的方法和设备
EP2576043B1 (en) Process and plant for lowering the residual carbon content of ash
JP2016079332A (ja) 流動床装置及びこれを用いた石炭の乾燥分級方法
MXPA05006825A (en) Treatment of granular solids in an annular fluidized bed with microwaves
AU2022463711A1 (en) Microwave heating applied to mining and related features
SU1322058A1 (ru) Аппарат дл обжига полидисперсного материала в кип щем слое
EA044807B1 (ru) Система для обработки красного шлама и способ обработки красного шлама
MXPA05006824A (es) Proceso y aparato para el tratamiento termico de solidos granulados

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication