CZ298588B6 - Zpusob provádení reakcí ve fluidizované cásticovévrstve - Google Patents
Zpusob provádení reakcí ve fluidizované cásticovévrstve Download PDFInfo
- Publication number
- CZ298588B6 CZ298588B6 CZ0064299A CZ64299A CZ298588B6 CZ 298588 B6 CZ298588 B6 CZ 298588B6 CZ 0064299 A CZ0064299 A CZ 0064299A CZ 64299 A CZ64299 A CZ 64299A CZ 298588 B6 CZ298588 B6 CZ 298588B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- oxygen
- nozzles
- supersonic
- reactants
- reactor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 21
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 11
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid group Chemical class S(O)(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 7
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 7
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such 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
- 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
- B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
-
- 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
- B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
- B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/0318—Processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Zpusob provádení reakcí ve fluidizované cásticovévrstve spocívá v tom, že prívod reaktantu do fluidizované vrstvy je prováden pomocí transverzální injektáže s nadzvukovou rychlostí, výhodne s rychlostí alespon 1,5 Mach.
Description
Vynález se týká zařízení a způsobu pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic, přičemž reaktanty jsou do fluidizovaných vrstev z částic vefukovány.
Dosavadní stav techniky
Reakce ve fluidizovaných vrstvách částic jsou samy o sobě známy, přičemž těmito vrstvami mohou být stacionární vrstvy v tzv. reaktorech s fluidním ložem nebo fluidních reaktorech nebo proudy částic, suspendovaných v plynu, v reaktoru s cirkulující fluidní vrstvou, u kterých je proud částic, vyvedený z reaktoru, úplně nebo částečně oddělen od proudu plynu a je zpětně zaveden do spodní části reaktoru. Fluidizovanými částicemi mohou být jak reaktanty, jako například při korozivních procesech, spalování uhlí, chlorizaěních procesech atd., tak i katalyzátory, jako například při krakování, hydratačních reakcích atd., nebo také inertní materiál. U velkého počtu reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic (FSD), prováděných v technickém měřítku, u kte20 rých má fluidizační médium plynnou podobu, jsou náletové přepážky, jimiž jsou do reaktoru přiváděny fluidizační plyny, často problematické, protože jsou vystaveny jak chemickému, tak i chemickému namáhání. Jiný problém vzniká ve velkých reaktorech díly tomu, že je složité dosáhnout rozměrného rozdělení plynu na velké náletové ploše a že v klidovém stavu jsou na náletové přepážky kladeny značné nároky ohledně mechanické nosnosti. Postranní přívod částic může kvůli nedostatečnému radiálnímu přimíchávání částic vést uvnitř FSD ke vzniku oblastí s různými reakčními podmínkami.
Při provádění reakcí v FSD vznikají podstatné problémy tehdy, jestliže mají být do FSD odděleně zavedeny dva nebo větší počet plynných nebo kapalných reaktantů, protože například při smísení mimo FSD ke vzniku oblastí s různými reakčními podmínkami.
Při provádění reakcí v FSD vznikají podstatné problémy tehdy, jestliže mají být do FSD odděleny zavedeny dva nebo větší počet plynných nebo kapalných reaktantů, protože například při smísení mimo FSD utvoří explozivní směs. Pokud je jeden nebo více těchto reaktantů zaváděno otvory ve stěně reaktoru, vznikají potíže kvůli nerovnoměrnému rozdělení různých reaktantů v FSD. Aby se tomu zabránilo, jsou používány komplikovaná zařízení, u kterých jsou různé reaktanty přiváděny přes náletovou přepážkou pomocí oddělených potrubí.
Je známo použití kyslíku ve stacionárních nebo cirkulujících reaktorech s fluidním ložem nebo fluidních reaktorech při oxidačních reakcích, jako například při zpracovávání sulfidických rud, termickém rozkladu odpadních sírových kyselin, žíhání korundu nebo při spalování usazenin odpadních vod. Použitím vzduchu jako fluidizačního plynu jsou částice pevných látek fluidizovány, to znamená, že jsou udržovány v letu a současně je přiváděn kyslík za účelem provedení oxidační reakce s reaktanty. Fluidizovanými částicemi mohou být oxidovatelné reaktanty, inertní látky nebo katalyzátory.
Dále je známo, že místo spalovacího vzduchuje za účelem zvýšení kapacity zařízení a při exotermních reakcích, jako při rozkladu odpadních sírových kyselin, za účelem snížení spotřeby paliva, použit kyslík nebo kyslíkem obohacený vzduch. Je-li spalování paliva prováděno pomocí hořáků (DE 2 506 438), nenastávají u tohoto postupu podstatné problémy. Vhodné je použití kyslíkem obohaceného vzduchu i u provádění podobných reakcí v reaktorech s fluidním ložem (DE 3 328 708). Avšak v tomto případě lze kyslík používat pouze v relativně úzkých mezích, a to jednak z důvodů odolnosti zařízení v oblasti přívodních systémů fluidizačního vzduchu a jednak kvůli zvýšení teploty v bezprostřední blízkosti náletové přepážky z důvodů výskytu velkého množství kyslíku. To má za následek problémy s mechanickou pevností a vznícením se dna.
-1 CZ 298588 B6
Vynález si proto pokládá za úkol vytvořit způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic, pomocí kterých byl byly možné předejít výše uvedeným problémům, jakými je nerovnoměrné rozdělení v PS, chemická a mechanická odolnost a nosnost náletové přepážky, nerovnoměrné rozdělení plynu a nedostatečné radiální přimíšení částic a rozdílné reakční podmínky v FPS, a se kterými by bylo možné pracovat efektivně a s malými náklady. Tento úkol je vyřešen způsobem podle vynálezu. Překvapivě se totiž ukázalo, že výše uvedené problémy je možné podstatně nebo zcela vyřešit pomocí transverzální injektáže reaktantů s nadzvukovou lychlostí do FPS.
Podstata vynálezu
Předložený vynález se týká způsobu provádění reakcí ve fluidizované částicové vrstvě za trans15 verzálního přívodu jednoho nebo více reaktantů do fluidizované vrstvy z částic, při kterém přívod reaktantů do fluidizované částicové vrstvy je prováděn transverzální injekcí nadzvukovou rychlostí nadzvukovými tryskami a jako reaktant je do fluidizované částicové vrstvy přiváděn transverzální injekcí při nadzvukové rychlosti jeden plyn ze skupiny zahrnující čistý kyslík, plyn s obsahem kyslíku, zejména vzduch obohacený kyslíkem, vodík nebo chlor.
Při tomto způsobu se používá reaktor s náletovou přepážkou, přes kterou je do vrstvy částic, nacházející se nad touto náletovou přepážkou, přiváděn fluidizační plyn za účelem vytvoření fluidizované vrstvy částic, jenž se vyznačuje tím, že na reakční stěně se nad úrovní náletové přepážky nachází jedna nebo více nadzvukových trysek.
U těchto reaktorů se jedná o zařízení, u nichž se díky přívodu fluidizačního plynu přes náletovou přepážkou vytvoří nad touto přepážkou fluidizovaná vrstva z částic a u kterých jsou pomocí transverzálních nadzvukových trysek reaktanty s nadzvukovou rychlostí vstřikovány radiálně nebo s určitém sklonem vzhledem k radiále do této fluidizované vrstvy z částic.
Nadzvukové trysky, známé také jako Lavalovy trysky, se podle potřeby výhodně opatří chladicím pláštěm.
Nadzvukové trysky (Lavalovy trysky) nacházejí v technických aplikacích široké použití a jsou požívány k urychlování plynných proudů s podzvukovou rychlostí na rychlost nadzvukovou.
Po obvodu reaktoru je možné umístit jednu nebo větší počet nadzvukových trysek.
Trysky mohou být umístěny v jedné nebo více úrovních.
Odstup mezi tryskami a náletovou přepážkou činí výhodně alespoň 100 mm, obzvláště výhodně 250 až 600 mm.
Zabudování Lavalových trysek lze výhodně provést tak, že jejich ústí přechází do vnitřní stěny reaktoru nebojsou vzhledem k ní částečně zasunuty.
Odklon trysek od horizontály činí výhodně méně než 20°, obzvláště výhodně 0°.
Nadzvukové trysky jsou výhodně umístěny radiálním způsobem nebo s odklopen od radiály.
Rozměry nejužšího průřezu a výstupního průřezu Lavalových trysek jsou voleny v závislosti na vstřikovaném množství, teplotě a Machově čísle reaktantů, vystupujících z trysek, a na tlaku složek, který je k dispozici.
-2CZ 298588 B6
Dimenzovány a rozložení trysek se provede způsobem, který je znám odborníkům na Lavalovy trysky.
Při způsobu podle předloženého vynálezu má výstupní rychlost reaktantů z nadzvukové trysky nebo z nadzvukových trysek Machovo číslo výhodně hodnotu alespoň 1, obzvláště výhodně alespoň 1,5. Výstupní rychlost má obzvláště výhodně Machovo číslo menší než 3.
Vstřikované reaktanty mohou být v plynném stavuj. Jsou-li reaktanty plynné nebo kapalné, jsou do fluidizované vrstvy z částic injektovány pomocí nosného plynu. Různé reaktanty mohou být io vstřikovány pomocí oddělených trysek.
Jako reaktanty, které jsou možné do FPS vstřikovat pomocí transverzální nadzvukové injektáže, přicházejí v úvahu zejména plyny, jako například O2, H2, Cl2, uhlovodíky, vodní pára a mnoho jiných. Transverzálními nadzvukovými tryskami je však také možné plynovým proudem (nosný plyn) injektovat rozprášené kapaliny, jako například topný olej, nebo suspendované pevné látky, jako například uhelný prach.
Jako reaktant je v zejména upřednostňovaném případě možné injektovat čistý kyslík nebo kyslíkem obohacený vzduchem, výhodně s minimálním množstvím 30 % obj. O2.
Do fluidní vrstvy je podle vynálezu možné pomocí transferzální injektáže s nadzvukovou rychlostí dodatečně přivádět oddělenými tryskami kromě kyslíku také hořlavé reaktanty.
Transverzální vefukováním kyslíku a popřípadě hořlavých reaktantů s nadzvukovou rychlostí se zvýší energie směsi ve fluidizované vrstvě z částic a tím i radiální přenos tepla a látek. Díky tomu vznikne rovnoměrný stupňovitý profil teploty a homogenní rozložení hmoty, což má za následek stejnoměrnou kvalitu produktu. Dodatečné přidání kyslíku umožní podstatné zvýšení průtočného výkonu při konstantní náletové ploše, respektive snížení náletové plochy při konstrukci reaktoru s fluidním ložem.
Popsaný způsob transverzální nadzvukové injektáže kyslíku a popřípadě hořlavých reaktantů je možné s výhodou použít u všech procesů oxidace ve fluidním loži, například při oxidačním zpracovávání sulfídických rud nebo převádění uhlí do plynného stavu, při tepelném rozkladu odpadních sírových kyselin, solí, mořicích a louhových lázní, při žíhání korundu, spalování usazenin odpadních vod nebo odpadů, při recyklaci Vysloužilých slévačských písků, při regeneraci katalyzátorů a při rozkladu kyseliny chlorovodíkové. Způsob podle vynálezu se přitom neomezuje pouze na výše uvedené a jednom jako příklad vyjmenované procesy.
Způsob podle vynálezu je výhodný zejména tehdy, když fluidizační plyn a jiné reaktanty přijdou do vzájemného kontaktu teprve v FPS, jak je tomu například u procesu žíhání. Zde je fluidováno vzduchem a v FPS je spalováno palivo. Doposavad byla u tohoto procesu potřeba komplikovaná náletová přepážka, aby bylo možné přivádět vzduch a palivo odděleně větším počtem otvorů / trysek v náletové přepážce. Způsob podle vynálezu umožňuje v tomto případě přívod paliva pomocí relativně malého počtu transverzálních nadzvukových trysek a přívod fluidizačního vzduchu jednoduchou náletovou přepážky s malým průřezem, přičemž provozní teplota náletové přepážky se pohybuje pod hodnotami teplot náletových přepážek, známých ze stavu techniky. Díly přívodu paliva do FPS s nadzvukovou rychlostí se dosáhne radiálního smísení paliva, fluidizačního vzduchu a fluidizovaných z částic. Pomocí dodatečné nadzvukové injektáže kyslíku lze dosáhnout podstatného zvýšení kapacity daného reaktoru.
Jako procesy, u kterých - jak již bylo výše popsáno - se transverzální nadzvukovou injektáží paliv a popřípadě kyslíku dosáhne zvláštních výhod, lze kromě žíhání jmenovat například také oxidační, tepelné zpracovávání rud; odolejovávání okují a podobných těles; spalování odpadních usazenin nebo odpadů, částečnou nebo úplnou redukci rud, tepelný rozklad chloridů nebo sulfátů kovů, oxidační zpracování sulfídických rud apod.. Způsob podle vynálezu, respektive reaktor
-3CZ 298588 B6 podle vynálezu jsou výhodné také při výrobě chloridů titanu, křemíku, zirkonu a jiných kovů, při které je náletová přepážka vystavena obzvláště agresivnímu chemickému namáhání. Náletové přepážky mohou být například udržovány relativně málo.
Vynález je možné s výhodou použit i u pecí s teplotním zpracováním pomocí fluidizačního lože, u kterých je možné pomocí Lavalových trysek vstřikovat N2 nebo činidla nacementování jako zemní plyn, metanol nebo CO.
Jiné procesy, u kterých se projevují pozitivní účinky vynálezu, jsou procesy krakování, hydra10 tační procesy, způsoby regenerace katalyzátorů, zejména způsoby opalování uhlíkových usazenin a jiné způsoby. Výčet procesů, u kterých lze s výhodou použít reaktory podle vynálezu a způsob podle vynálezu, je spíše náhodný a neomezuje se pouze na vyjmenované procesy.
Při způsobu podle vynálezu je výhodně na vstupu do reaktoru umístěna jedna nebo více nadzvu15 kových trysek nebo jsou nadzvukové trysky uspořádány v jedné nebo více úrovních. Je také výhodné, aby tryskami byly injektovány různé reaktanty.
Příklady provedení vynálezu
Porovnávací příklad 1
Reaktor s fluidním ložem s průměrem 4 m v oblasti náletové přepážky (například typu štěrbino25 vého roštu) je použit k tepelnému rozkladu sulfátů kovů, které mají podobu filtračního koláče s obsahem 68% kyseliny sírové. Rozklad probíhá při přibližně 1000 °C, přičemž je použit pyrit a koks jako redukční prostředek a palivo.
Do reaktoru je přiváděno 12,5 t/h výše zmíněného filtračního koláče, 2 t/h pyritu a 2,45 t/h koksu.
Roštem (náletová přepážka) je přiváděna 20 000 m3/h vzduchu. 100 mm nad roštem byla naměřena teplota 980 °C. 1100 mm nad roštem činila hodnota teploty 1060 °C, ve výstupním kanálu plynu pak teplota činila 1070 °C. Obsah SO2 z reaktoru vystupujícího plynu činil 11,2 % obj. (vzhledem k suchému plynu).
Porovnávací příklad 2
Reaktor s fluidním ložem s průměrem 4 mm v oblasti náletové přepážky (například typu štěrbinového roštu) je použit k tepelnému rozkladu sulfátů kovů, které mají podobu filtračního koláče s obsahem 68% kyseliny sírové. Rozklad probíhá při přibližně 1000 °C, přičemž je použit pyrit a koks jako redukční prostředek a palivo.
Do reaktoru je přiváděno 20 t/h výše zmíněného filtračního koláček, 3,3 t/h pyritu a 3 t/h koksu. Roštem (náletová přepážka) je přiváděno 18 000 m3/h vzduchu (v normovaném stavu) a
1900 m3/h O2 (odpovídá 28,1 % obj. O2 ve fluidizačním plynu). Potřebný motorový výkon dmýchacích zařízení, pomocí kterých je vháněna směs vzduch/kyslík, činila 142 kW, vstupní tlak před roštem činil 170mbar. V místě s odstupem 100 mm nad roštem byla naměřena teplota 995 °C. V místě s odstupem 1100 mm nad roštem činila hodnota teploty 1060 °C, ve výstupním kanálu plynu reaktoru pak teplota činila 1065 °C.
Přibližně 85 % pevných reakčních produktů (směs oxidů kovů + popel) bylo vyneseno jako prach s reakčními plyny a přibližně 15 % bylo staženo ze spodní části reaktoru v podobě hrubého pískovitého ložního materiálu. Z reaktoru vystupující reakční plyn obsahoval 18,3% obj. SO2 (vzhledem k suchému plynu).
-4CZ 298588 B6
Porovnávací příklad 3
Do reaktoru podle porovnávacích příkladů 1 a 2 bylo rovnoměrně po obvodu umístěno 6 vstup5 nich plynových prvků, pomocí kterých byl ve výšce 350 mm nad roštem přiváděn kyslík. Přívod kyslíku byl prováděn pomocí trubek ze žáruvzdorné oceli s vnitřním průměrem 24 mm, které byly umístěny tak, že končily na ploše vnitřní stěny reaktoru.
Přívod pevných látek jako filtračního koláče, pyritu a koksu byl proveden stejně jako u porovnáίο vacího příkladu 1 a 2. Roštem bylo přiváděno pouze 18.100 m3/h vzduchu. Přívod 1900 m3/h O2 byl proveden rovnoměrně pomocí 6 přívodních trubek. Výkon dmýchacího motoru činil při vstupním tlaku 155 mbar pouze 124 kW. Teplota ve výšce 110 mm nad roštem činila pouze 920 °C. v měřicích místech ve výšce 1100 mm nad roštem byly naměřeny teploty 940 až 1135 °C. Ve výstupním kanále pro plyn byla naměřena teplota 1070 °C.
Po 2 h trvání pokusu byly v ložním materiálu pozorovány hrubé spečené kusy až o velikosti pěsti. Jelikož jejich množství během dalšího trvání pokusu narůstalo, byl pokus po 6 hodinách přerušen. Vyjmuté trubky pro přívod plynu vykazovaly na svých koncích silná zokujení.
Příklad 1
Do 6 podpěr v plášti reaktoru byly místo jednoduchých trubek pro přívod plynu (podle porovnávacího příkladu 3) zabudovány Lavalovy trysky, které byly obaleny chladicím pláštěm, jenž byl protékán chladicí vodou. Konec každé trysky byl vzhledem ke stěně reaktoru poposazen zpět o 20 mm.
Pomocí Lavalových trysek (nejmenší průměr 10,2 mm) bylo při vstupním tlaku 4,9 bar (absolutně) a při absolutním tlaku v reaktoru 1 bar celkově přivedeno 1900 m3/h O2. Vypočtená výstupní rychlost kyslíku měla Machovo číslo 1,7. Množství vzduchu a provozní data odpovídají podobným údajům podle porovnávacího příkladu 2, množství přivedených pevných látek odpovídají podobným údajům podle porovnávacích příkladů 1 a 2. V výšce 100 mm nad roštem činila teplota 920 °C. Na všech měřících místech 1100 mm nad roštem byly naměřeny teploty od 1060 až 1065 °C, ve výstupním kanále pro plyn měla teplota hodnotu 1065 °C.
Stažený ložní materiál byl rovnoměrně písčitý bez spečených hrudek. Při kontrole dna roštu po 8 měsících provozu byla konstatována podstatně menší tvorba okují než při srovnatelném trvání provozu za běžných podmínek, jenž odpovídají porovnávacímu příkladu 1. Díky tomu bylo během celé doby trvání provozu zaručeno zejména rovnoměrné rozložení fluidizačního vzduchu.
Tato skutečnost je pro daný proces podstatná, protože při špatném rozdělení mohou být sulfáty kovů vyneseny ven společně s prachem z oxidů kovů.
Příklad 2
Do reaktoru, jenž je vybaven Lavalovými tryskami podle vynálezu (podle příkladu 1), je přiváděno pouze 16 000m3/h fluidizačního vzduchu. Tlak O2 před Lavalovými tryskami (nejméně průměr 13,2 mm) byl zvýšen na 7,8 mbar (absolutně), takže celkově bylo přiváděno 4000 m3/h O2. Vypočtená výstupní rychlost z trysek má Machovo číslo přibližně 2. Potřebný výkon dmý50 chacích motorů poklesl na 112 kW při 135 mbar vstupního tlaku. Po reaktoru je teď možné přivádět 28g/h filtračního koláče, 4,5 t/h pyritu a 4 t/h koksu. Teplota 100 mm nad roštem stoupla na 940 °C, ostatní teploty jsou stejné jako u příkladu 1.
V ložním materiálu nebyla pozorována jakkoliv spečení. V podobě prachu vynesená směs oxidů kovů byla homogenní. Obsah SO2 reakčních plynů byl při 25,0% obj. (vzhledem k suchému
-5 CZ 298588 B6 plynu) o 6,7 % obj. vyšší než u příkladu 1, díky čemuž se podstatně ulehčilo další zpracování na kyselinu sírovou. Oproti příkladu 1 bylo možné zvýšit výkon rozkladu o 40 % ze 20 t/h na 28 t/h filtračního koláče. Po třech měsících trvání provozu nevykazovaly Lavalovy trysky viditelné opotřebení.
Příklad 3
Jako u příkladu 1 bylo do reaktoru přiváděno 18 100m3/h fluidizačního vzduchu. V analogii ío s příkladem 2 bylo 4000 m3/h O2 vstřikováno pomocí Lavalových trysek s výstupní rychlostí o
Machově čísle 2. Přívod filtračního koláče bylo možné zvýšit na 28,8 t/h. Krom toho bylo přiváděno 6,2 t/h pyritu a 4,1 t/h koksu. Obsah SO2 činil v reakčních plynech 23,6 % obj. (vzhledem k suchému plynu).
Díky přívodu O2 podle vynálezu pomocí Lavalových trysek tak bylo možné oproti porovnávacímu příkladu 1 zvýšit kapacitu rozkladu filtračního koláče na 144 %.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob provádění reakcí ve fluidizované částicové vrstvě za transverzálního přívodu jed25 noho nebo více reaktantů do fluidizované vrstvy z částic, vyznačující se t í m , že přívod reaktantů do fluidizované částicové vrstvy je prováděn transverzální injekcí nadzvukovou rychlostí nadzvukovými tryskami a jako reaktant je do fluidizované částicové vrstvy přiváděn transverzální injekcí při nadzvukové rychlosti jeden plyn ze skupiny zahrnující čistý kyslík, plyn s obsahem kyslíku, zejména vzduch obohacený kyslíkem, vodík nebo chlor.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že reaktant je kyslík nebo plyn s obsahem kyslíku a do fluidizované částicové vrstvy je dodatečnými nadzvukovými tryskami přiváděno nadzvukovou rychlostí palivo.35
- 3. Způsob podle jednoho z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že výstupní rychlost reaktantů z nadzvukových trysek má Machovo číslo alespoň 1,5.
- 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že reaktant je kyslík nebo plyn s obsahem kyslíku a fluidizace částicové vrstvy je prováděna pomocí vzduchu nebo40 vzduchu obohaceného kyslíkem, přiváděného rozdělovačem.
- 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že při způsobu je na vstupu do reaktoru umístěna jedna nebo více nadzvukových trysek nebojsou nadzvukové trysky uspořádány v jedné nebo více úrovních.
- 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že tryskami jsou injektovány různé reaktanty.Konec dokumentu
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722382A DE19722382A1 (de) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von oxidierenden Reaktionen in fluidisierten Partikelschichten |
| DE1997122570 DE19722570A1 (de) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Apparat und Verfahren zur Durchführung von Reaktionen in fluidisierten Partikelschichten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ64299A3 CZ64299A3 (cs) | 1999-11-17 |
| CZ298588B6 true CZ298588B6 (cs) | 2007-11-14 |
Family
ID=26036940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ0064299A CZ298588B6 (cs) | 1997-05-28 | 1998-05-27 | Zpusob provádení reakcí ve fluidizované cásticovévrstve |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6682705B1 (cs) |
| EP (1) | EP0920352B1 (cs) |
| KR (1) | KR20000030020A (cs) |
| CN (1) | CN1112960C (cs) |
| AT (1) | ATE298622T1 (cs) |
| AU (1) | AU735307B2 (cs) |
| CZ (1) | CZ298588B6 (cs) |
| DE (1) | DE59812894D1 (cs) |
| DK (1) | DK0920352T3 (cs) |
| ES (1) | ES2246071T3 (cs) |
| HR (1) | HRP980257B1 (cs) |
| HU (1) | HU223445B1 (cs) |
| ID (1) | ID21228A (cs) |
| NO (1) | NO319701B1 (cs) |
| PT (1) | PT920352E (cs) |
| RS (1) | RS49546B (cs) |
| TR (1) | TR199900187T1 (cs) |
| WO (1) | WO1998053908A2 (cs) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1276817B1 (en) * | 2000-04-27 | 2015-08-26 | E. I. du Pont de Nemours and Company | Process for making durable titanium dioxide pigments by vapor phase deposition |
| DE10155811C1 (de) * | 2001-11-13 | 2002-11-21 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zur Leistungssteigerung bei der exothermen Verbrennung von Abfallstoff |
| DE10237124A1 (de) * | 2002-08-13 | 2004-02-26 | Linde Ag | Treibdüsen-Injektions-Verfahren in Wirbelschichtreaktoren |
| DE102004051477B4 (de) * | 2004-10-22 | 2008-10-02 | Alstom Technology Ltd. | Verfahren zur Regulierung der Feststoffumlaufmenge eines zirkulierenden Wirbelschichtreaktorsystems |
| DE102008020600B4 (de) * | 2008-04-24 | 2010-11-18 | Outotec Oyj | Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung feinkörniger mineralischer Feststoffe |
| US8940955B2 (en) * | 2008-12-19 | 2015-01-27 | Uop Llc | Fluid catalytic cracking system and process |
| CN104853838B (zh) * | 2012-10-31 | 2017-11-14 | 物理冲击波工业应用有限责任公司 | 用于制备化学化合物的超音速碰撞冲击波反应机理的方法和设备 |
| US9421510B2 (en) * | 2013-03-19 | 2016-08-23 | Synthesis Energy Systems, Inc. | Gasifier grid cooling safety system and methods |
| DE102013208274A1 (de) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | Wacker Chemie Ag | Wirbelschichtreaktor und Verfahren zur Herstellung von granularem Polysilicium |
| EP3157665B1 (de) * | 2014-06-23 | 2018-08-15 | Basf Se | Vorrichtung zum einbringen von tropfen aus einer monomerlösung in einen reaktor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1261857B (de) * | 1964-08-19 | 1968-02-29 | American Cyanamid Co | Verfahren zur Herstellung von Melamin |
| US5223550A (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-29 | Hoechst Celanese Corp. | Fine polybenzimidazole-containing particles |
| US5341753A (en) * | 1993-02-12 | 1994-08-30 | Pyropower Corporation | Circulating fluidized bed power plant with improved mixing of sorbents with combustion gases |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US337350A (en) * | 1886-03-02 | Half to enoch h | ||
| FI63869C (fi) * | 1981-11-27 | 1983-09-12 | Jouko Niemi | Tryckkammarkvarn |
| US5061457A (en) * | 1988-02-03 | 1991-10-29 | Chevron Research & Technology Company | Apparatus for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems |
| FR2644795B1 (fr) * | 1989-03-24 | 1993-12-17 | Institut Francais Petrole | Procede et dispositif d'injection de la charge d'hydrocarbures dans un procede de craquage catalytique a l'etat fluide |
| EP0606608B1 (fr) * | 1993-01-13 | 1998-02-25 | Paul Wurth S.A. | Procédé pour l évacuation de résidus solides d'une installation d'épuration de gaz |
| DE19513034A1 (de) * | 1995-04-06 | 1996-10-10 | Nied Roland | Vorrichtung für die Fließbett-Strahlmahlung |
-
1998
- 1998-05-13 HR HR19722570.5 patent/HRP980257B1/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 KR KR1019997001984A patent/KR20000030020A/ko not_active Withdrawn
- 1998-05-27 DK DK98932087T patent/DK0920352T3/da active
- 1998-05-27 CZ CZ0064299A patent/CZ298588B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 EP EP98932087A patent/EP0920352B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 RS YU22898 patent/RS49546B/sr unknown
- 1998-05-27 DE DE59812894T patent/DE59812894D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 CN CN98800934A patent/CN1112960C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-27 PT PT98932087T patent/PT920352E/pt unknown
- 1998-05-27 WO PCT/EP1998/003114 patent/WO1998053908A2/de active IP Right Grant
- 1998-05-27 HU HU0002934A patent/HU223445B1/hu active IP Right Grant
- 1998-05-27 TR TR1999/00187T patent/TR199900187T1/xx unknown
- 1998-05-27 AU AU82106/98A patent/AU735307B2/en not_active Ceased
- 1998-05-27 ES ES98932087T patent/ES2246071T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 US US09/230,364 patent/US6682705B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 ID ID990022A patent/ID21228A/id unknown
- 1998-05-27 AT AT98932087T patent/ATE298622T1/de active
-
1999
- 1999-01-22 NO NO19990299A patent/NO319701B1/no unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1261857B (de) * | 1964-08-19 | 1968-02-29 | American Cyanamid Co | Verfahren zur Herstellung von Melamin |
| US5223550A (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-29 | Hoechst Celanese Corp. | Fine polybenzimidazole-containing particles |
| US5341753A (en) * | 1993-02-12 | 1994-08-30 | Pyropower Corporation | Circulating fluidized bed power plant with improved mixing of sorbents with combustion gases |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU8210698A (en) | 1998-12-30 |
| DE59812894D1 (de) | 2005-08-04 |
| WO1998053908A3 (de) | 1999-03-04 |
| YU22898A (sh) | 2000-03-21 |
| ID21228A (id) | 1999-05-06 |
| CN1112960C (zh) | 2003-07-02 |
| CN1234750A (zh) | 1999-11-10 |
| RS49546B (sr) | 2007-02-05 |
| US6682705B1 (en) | 2004-01-27 |
| HRP980257A2 (en) | 1999-06-30 |
| EP0920352A2 (de) | 1999-06-09 |
| NO990299L (no) | 1999-03-15 |
| HRP980257B1 (en) | 2002-08-31 |
| NO990299D0 (no) | 1999-01-22 |
| KR20000030020A (ko) | 2000-05-25 |
| HU223445B1 (hu) | 2004-07-28 |
| CZ64299A3 (cs) | 1999-11-17 |
| EP0920352A3 (de) | 1999-06-16 |
| ES2246071T3 (es) | 2006-02-01 |
| TR199900187T1 (xx) | 1999-10-21 |
| WO1998053908A2 (de) | 1998-12-03 |
| PT920352E (pt) | 2005-10-31 |
| ATE298622T1 (de) | 2005-07-15 |
| DK0920352T3 (da) | 2005-09-12 |
| EP0920352B1 (de) | 2005-06-29 |
| HUP0002934A3 (en) | 2001-05-28 |
| NO319701B1 (no) | 2005-09-05 |
| AU735307B2 (en) | 2001-07-05 |
| HUP0002934A2 (hu) | 2001-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0578641B1 (en) | Fly ash benefication by carbon burnout in a dry bubbling fluid bed | |
| RU2568017C2 (ru) | Устройство разделения частич для химического контура сжигания | |
| US8430939B2 (en) | Radiant heat flux enhanced organic material gasification system | |
| PL209860B1 (pl) | Sposób i urządzenie do strumieniowego zgazowywania paliw stałych pod ciśnieniem | |
| CZ298588B6 (cs) | Zpusob provádení reakcí ve fluidizované cásticovévrstve | |
| JP7182542B2 (ja) | 放射性廃棄物の熱による体積減少 | |
| EP0246191A2 (en) | Teatment of solids in a fluidized bed burner | |
| AU2003268612B2 (en) | Method and plant for the conveyance of fine-grained solids | |
| US20120328507A1 (en) | Reduced moisture chemical reactions | |
| KR20240051963A (ko) | 환원된 시멘트질 재료를 제공하기 위한 장치 및 방법 | |
| CZ122095A3 (en) | Process of partial oxidation of hydrocarbons | |
| EP0308024A2 (en) | Compartmented gas injection device | |
| Celenza | Industrial waste treatment processes engineering: specialized treatment systems | |
| KR19990077105A (ko) | 철함유 물질로부터 액체선철 즉 철강반제품을 생산하는 방법 | |
| JPH11351524A (ja) | 可燃エネルギ―含有残留物を熱転化するための方法及び装置 | |
| RU2294894C2 (ru) | Способ и установка для получения терморасширенного графита | |
| WO2010028459A1 (en) | Direct reduction | |
| EP0783456B1 (en) | Process for the realization of endothermic decomposition of pyrites, producing gases and solid residues | |
| JPH11166185A (ja) | 廃棄物のガス化処理方法および装置 | |
| CN109563422A (zh) | 平衡接近反应器 | |
| MXPA01001127A (es) | Proceso para la preparacion de arrabio fluido |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20180527 |