CZ64299A3 - Zařízení a způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic - Google Patents
Zařízení a způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic Download PDFInfo
- Publication number
- CZ64299A3 CZ64299A3 CZ99642A CZ64299A CZ64299A3 CZ 64299 A3 CZ64299 A3 CZ 64299A3 CZ 99642 A CZ99642 A CZ 99642A CZ 64299 A CZ64299 A CZ 64299A CZ 64299 A3 CZ64299 A3 CZ 64299A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- supersonic
- oxygen
- nozzles
- reactor
- reactants
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 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 8
- 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
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 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
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 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
- 238000013461 design 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
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 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
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 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
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000005255 carburizing 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
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 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
- 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
- 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
- 239000013049 sediment 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
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution 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)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Description
Vynález se týká zařízení a způsobu pro provádění reakcí ve fluídízovaných vrstvách částic, přičemž reaktanty jsou do fluídízovaných vrstev z částic vefukovány.
Dosavadní stav techniky
Reakce ve fluídízovaných 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, chlorizačních procesech atd., tak i katalyzátory, jako například při krakování, hydratačních reakcích atd., nebo také inertní materiál. U velkého počtu reakcí ve fluídízovaných vrstvách částic (FSD), prováděných v technickém měřítku, u kterých má fluidizační médium plynnou podobu, jsou náletové přepážky, jimiž jsou do reaktoru přiváděny fluidizační plyny, často problematické, protože jsou vystaveny jak chemickému, tak i mechanickému namáhání. Jiný problém vzniká ve velkých reaktorech díky tomu, že je složité dosáhnout rovnoměrného rozdělení plynu na velké ♦' · · 9 ·
• 9 ·*·
9 9 t
9 9 * • 999 999
9
9» 9 9 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 utvoří explozivní směs. Pokud je jeden nebo více těchto reaktantů zaváděno otvory ve stěně reaktoru, vznikají potíže kvůli nerovnoměrnému rozložení různých reaktantů v FSD. Aby se tomu zabránilo, jsou používána komplikovaná zařízení, u kterých jsou různé reaktanty přiváděny přes náletovou přepážku 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 vzduchu je 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 · 4 44 4 4 4 444 444 a · r 4 4 M «4 •4 M 44444 44 44 spalování paliva prováděno pomocí hořáků (DE 2 506 438), nenastávají u tohoto postupu podstatné problémy. Výhodné 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.
Podstata vynálezu
Vynález si proto pokládá za úkol vytvořit zařízení a také způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic, pomocí kterých by bylo možné předejít výše uvedeným problémům, jakými je nerovnoměrné rozdělení v FPS, 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 reaktorem podle vynálezu a způsobem podle vynálezu.
Překvapivě se totiž ukázalo, že výše uvedené problémy je možné podstatně nebo zcela vyřešit pomocí transverzální injektáže reaktantů s nadzvukovou rychlostí do FPS.
• ·
4 4 4 <4 » · 4 4 4 4 4 4 · · 4 4444 4 44 4 • 44 4 · 4 · · 444444
444 44 4 4 4 «' 44444 4 4 44
Předmětem vynálezu je 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 přepážku 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 chladícím pláštěm.
Nadzvukové trysky aplikacích široké plynných 'proudů nadzvukovou.
(Lavalovy trysky) nacházejí v technických použití a jsou používány k urychlování s podzvukovou rychlostí na rychlost
Po obvodu reaktoru je možné umístit jednu nebo větší počet nadzvukových trysek.
Trysky mohou být umístěny v jedné nebo ve více úrovních.
Odstup mezi tryskami a náletovou přepážkou činí výhodně alespoň 100 mm, obzvláště výhodně 250 až 600 mm.
• 4 • 4 4 444 4 4 4 4 * 4 4 4444 4 44 4 · 4 444 «4 4*4 444
44* 444 44
4 4 4444» 4» 4»
Zabudování Lavalových trysek lze výhodně provést tak, že jejich ústí přechází do vnitřní stěny reaktoru nebo jsou 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 odklonem 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.
Dimenzování a rozložení trysek se provede způsobem, který je znám odborníkům na Lavalovy trysky.
Dalším předmětem vynálezu je způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic pomocí přívodu fluidizačního plynu náletovou přepážkou za účelem vytvoření fluidizované vrstvy z částic a pomocí transverzálního přívodu jednoho nebo většího počtu reaktantů do fluidizované vrstvy z částic, který se vyznačuje tím, že přívod reaktantů je prováděn transverzální injektáží s nadzvukovou rychlostí pomocí nadzvukových trysek.
Výstupní rychlost reaktantů z nadzvukové trysky nebo z nadzvukových trysek má Machovo číslo výhodně hodnotu alespoň 1, obzvláště výhodně alespoň 1,5. Výstupní rychlost má obzvláště výhodně Machovo číslo menší než 3.
• · · · • · · · • · · · · * · · · * * · • · · · O · · · * · * ·· · ··· • ·' · · •·9 9 9 99
Vstřikované reaktanty mohou být v plynném stavu. Jsou-li reaktanty plynné nebo kapalné, jsou do fluidizované vrstvy z částic injektovány pomocí nosného plynu. Různé reaktanty mohou být vstřikovány pomocí oddělených trysek.
Jako reaktanty, které je možné do FPS vstřikovat pomocí transverzální nadzvukové injektáže, přicházejí v úvahu zejména plyny, jako například 02, H2, CI2, 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 vzduch, výhodně s minimálním množstvím 30 objem. % O2.
Do fluidní vrstvy je podle vynálezu možné pomocí transverzální injektáže s nadzvukovou rychlostí dodatečně přivádět oddělenými tryskami kromě kyslíku také hořlavé reaktanty.
Transverzálním vefukováním kyslíku a popřípadě hořlavých réaktantů 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.
• 4
*
4 4 • 4 4
4 4 4l ♦ · ·
Φ · »
4 4 ♦
4· 4 < 444 444
4
4 4 4
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 sulfidických rud nebo převádění uhlí do plynného stavu, při tepelném rozkladu odpadních sírových kyselin, solí, mořících 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 jenom jako příklad vyjmenované procesy.
Zařízení podle vynálezu, respektive 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 přepážkou s malým průřezem, přičemž provozní teplota náletové přepážky se pohybuje pod hodnotami teplot náletových přepážek, známých ze stavu techniky. Díky 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.
4
4 · 4 4 4 4 4 4 44 4
44 * 4 4 4 · 444444
444 444 44
4 44444 4 4 4 4
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 sulfidických rud apod..
Způsob podle vynálezu, respektive reaktor 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 použít i u pecí s teplotním zpracováním pomocí fluidizačního lože, u kterých je možné pomocí Lavalových trysek vstřikovat N2 nebo činidla na cementování jako zemní plyn, metanol nebo CO.
Jiné procesy, u kterých se projevují pozitivní účinky vynálezu, jsou procesy krakování, hydratační procesy, způsoby regenerace katalyzátorů, zejména způsoby opalovaní 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.
»0 0
0
Příklady provedení vynálezu
Porovnávací příklad 1
Reaktor s fluidním ložem s průměrem 4 m v oblasti náletové přepážky (například typu štěrbinového roštu) je použit k tepelnému rozkladu sulfátů kovů, které mají podobu filtračního koláče s obsahem 68 procentní 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 přiváděno 20000 m3/h vzduchu. 100 mra 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 objem. % (vzhledem k suchému plynu).
Porovnávací příklad 2
Reaktor s fluidním ložem s průměrem 4 m v oblasti náletové přepážky (například typu štěrbinového roštu) je použit k tepelnému rozkladu sulfátů kovů, které mají podobu filtračního koláče s obsahem 68 procentní 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 koláče, 3,3 t/h pyritu a 3 t/h koksu. Roštem (náletová přepážka) je přiváděno 18000 m3/h vzduchu (v normovaném stavu) • · · · • · · · a 1900 m3/h O2 (odpovídá 28,1 objem. % O2 ve fluidizačním plynu). Potřebný motorový výkon dmýchacích zařízení, pomocí kterých je vháněna směs vzduch / kyslík, činila 142 kW, vstupní tlak před roštem činil 170 mbar. 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 objem. % S02 (vzhledem k suchému plynu).
Porovnávací příklad 3
Do reaktoru podle porovnávacích příkladů 1 a 2 bylo rovnoměrně po obvodu umístěno 6 vstupních 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 porovnávacího příkladu 1 a 2. Roštem bylo přiváděno pouze 18.100 m3/h vzduchu. Přívod 1900 m3/h 02 byl proveden rovnoměrně pomocí 6 přívodních trubek. Výkon dmýchacího motoru činil při vstupním tlaku 155 mbar pouze 124 kW. Teplota ve výšce 100 mm nad roštem činila pouze 920 °C. V měřících místech ve výšce 1100 mm nad roštem byly naměřeny •0 000· • 0 0 · 9 0 0 0 0 0 • * 9 0 0 · 0 · 0 0« 9
0·· 090 90 909 909 • 00 99 0 ·0
0 0 90000 · 0 0« teploty 940 a 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 chladícím pláštěm, jenž byl protékán chladící 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 a · aaaa • · · ··· aa a aaa aaaa a a · a a a · * aaaa • a a aa a a · aaaaaa • aa aaa a · a· a aaaa* aa aa 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 16000 m3/h fluidizačního vzduchu. Tlak O2 před Lavalovými tryskami (nejmenší 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. Potřený výkon dmýchacích motorů poklesl na 112 kW při 135 mbar vstupního tlaku. Do reaktoru je teď možné přivádět 28 t/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 objem. % (vzhledem k suchému plynu) o 6,7 objem. % vyšší než u příkladu 1, díky čemuž se podstatné 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.
• 0 0 00 0 » 0 0 · 0 • 0 · 0 0 0 0 0 ♦ · 0 0 0 0 0 0 0 Η · 0 0 ··«·
0 0 0 0 0 0 ·0
000 0 00 0
0 000 000
0 0 0 0 0 « 0 0 0
Příklad 3
Jako u příkladu 1 bylo do reaktoru přiváděno 18100 m3/h fluidizačního vzduchu. V analogii 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 objem. % (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 %.
Claims (16)
1. Reaktor s náletovou přepážkou, přes kterou je do vrstvy z částic, nacházející se nad touto náletovou přepážkou, přiváděn fluidizační plyn za účelem vytvoření fluidizované vrstvy z částic, vyznačující se tím, že do reakční stěny je nad úrovní náletové přepážky zabudovaná jedna nebo více nadzvukových trysek.
2. Reaktor podle nároku 1, vyznačující se tím, že nadzvukové trysky jsou umístěny alespoň 100 mm, výhodně 250 až 600 mm nad náletovou přepážkou.
3. Reaktor podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že nadzvukové trysky uvnitř přecházejí do stěny reaktoru nebo jsou odsazeny zpět vzhledem ke stěně reaktoru.
4. Reaktor podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nadzvukové trysky jsou umístěny horizontálně nebo s pootočením vzhledem k horizontále o úhlu menším než 20° .
5. Reaktor podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že nadzvukové trysky jsou umístěny radiálně nebo s pootočením vzhledem k poloměru.
6. Reaktor podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že nadzvukové trysky jsou opatřeny chladícím pláštěm.
•4 ··♦· •4 4444
44 44
44 4 444 4444
4 4 4 4 4444 4 44 4
444 444 44 444 444
444 44 4 44
44 4 44444 44 44
7. Reaktor podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nadzvukové trysky jsou trysky pro kyslík.
8. Způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic za transverzálního přívodu jednoho nebo více reaktantů do fluidizované vrstvy z částic, vyznačující se tím, že přívod reaktantů do fluidizované vrstvy z částic je prováděn pomocí transverzální injektáže s nadzvukovou rychlostí nadzvukovými tryskami.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že výstupní rychlost reaktantů z nadzvukových trysek má Machovo číslo alespoň 1, výhodně Machovo číslo alespoň 1,5.
10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že injektované reaktanty jsou v plynném stavu.
11. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že injektované reaktanty jsou kapalné nebo v pevném skupenství a jsou do fluidizované vrstvy z částic injektovány pomocí nosného plynu.
12. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 11, vyznačující se tím, že tryskami jsou injektovány různé reaktanty.
13. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 12, vyznačující se tím, že injektovaný reaktant je kyslík nebo kyslík obsahující plyn.
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že jako kyslík obsahující plyn je použit kyslíkem obohacený vzduch, který má obsah kyslíku alespoň 30 objem. %.
44 4444 44 4*44 44 44
44 4 444 4444
15. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 14, vyznačující se tím, že fluidizace vrstvy z částic je prováděna pomocí vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu, přivedeného náletovou přepážkou, přičemž obsah kyslíku v kyslíkem obohaceném vzduchu činí výhodně nejvýše 30 objem. %.
16. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 15, vyznačující se tím, že dodatečnými nadzvukovými tryskami jsou do fluidizované vrstvy z částic přiváděny s nadzvukovou rychlostí hořlaviny.
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 true CZ64299A3 (cs) | 1999-11-17 |
CZ298588B6 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 |
WO2014070419A2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Physical Shockwave Industrial Applications, Llc | Process and apparatus for supersonic collision shockwave reaction mechanism making chemical compounds |
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 |
JP6598805B2 (ja) * | 2014-06-23 | 2019-10-30 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | モノマー溶液の液滴を反応器中に導入するための装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US337350A (en) * | 1886-03-02 | Half to enoch h | ||
GB1051923A (cs) * | 1964-08-19 | 1900-01-01 | ||
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 |
US5223550A (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-29 | Hoechst Celanese Corp. | Fine polybenzimidazole-containing particles |
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 |
US5341753A (en) * | 1993-02-12 | 1994-08-30 | Pyropower Corporation | Circulating fluidized bed power plant with improved mixing of sorbents with combustion gases |
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 PT PT98932087T patent/PT920352E/pt unknown
- 1998-05-27 ID ID990022A patent/ID21228A/id unknown
- 1998-05-27 EP EP98932087A patent/EP0920352B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 DK DK98932087T patent/DK0920352T3/da active
- 1998-05-27 HU HU0002934A patent/HU223445B1/hu active IP Right Grant
- 1998-05-27 RS YU22898 patent/RS49546B/sr unknown
- 1998-05-27 TR TR1999/00187T patent/TR199900187T1/xx unknown
- 1998-05-27 DE DE59812894T patent/DE59812894D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 AT AT98932087T patent/ATE298622T1/de active
- 1998-05-27 AU AU82106/98A patent/AU735307B2/en not_active Ceased
- 1998-05-27 CZ CZ0064299A patent/CZ298588B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 WO PCT/EP1998/003114 patent/WO1998053908A2/de active IP Right Grant
- 1998-05-27 KR KR1019997001984A patent/KR20000030020A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-05-27 CN CN98800934A patent/CN1112960C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-27 US US09/230,364 patent/US6682705B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 ES ES98932087T patent/ES2246071T3/es not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-01-22 NO NO19990299A patent/NO319701B1/no unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HU223445B1 (hu) | 2004-07-28 |
HUP0002934A3 (en) | 2001-05-28 |
PT920352E (pt) | 2005-10-31 |
CN1112960C (zh) | 2003-07-02 |
HUP0002934A2 (hu) | 2001-01-29 |
NO319701B1 (no) | 2005-09-05 |
US6682705B1 (en) | 2004-01-27 |
HRP980257B1 (en) | 2002-08-31 |
DK0920352T3 (da) | 2005-09-12 |
KR20000030020A (ko) | 2000-05-25 |
WO1998053908A3 (de) | 1999-03-04 |
AU735307B2 (en) | 2001-07-05 |
NO990299L (no) | 1999-03-15 |
ATE298622T1 (de) | 2005-07-15 |
CN1234750A (zh) | 1999-11-10 |
RS49546B (sr) | 2007-02-05 |
HRP980257A2 (en) | 1999-06-30 |
NO990299D0 (no) | 1999-01-22 |
CZ298588B6 (cs) | 2007-11-14 |
DE59812894D1 (de) | 2005-08-04 |
EP0920352B1 (de) | 2005-06-29 |
YU22898A (sh) | 2000-03-21 |
EP0920352A3 (de) | 1999-06-16 |
TR199900187T1 (xx) | 1999-10-21 |
WO1998053908A2 (de) | 1998-12-03 |
ID21228A (id) | 1999-05-06 |
AU8210698A (en) | 1998-12-30 |
EP0920352A2 (de) | 1999-06-09 |
ES2246071T3 (es) | 2006-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3306236A (en) | Burner for waste materials and method of burning waste materials | |
US4021193A (en) | Spouted-fluidized bed reactor systems | |
KR930006677B1 (ko) | 유동상 반응기 및 그 운전 방법 | |
ES2539034T3 (es) | Método y dispositivo optimizados para combustión en bucle químico sobre cargas de hidrocarburos líquidos | |
US5762009A (en) | Plasma energy recycle and conversion (PERC) reactor and process | |
US8430939B2 (en) | Radiant heat flux enhanced organic material gasification system | |
CZ64299A3 (cs) | Zařízení a způsob pro provádění reakcí ve fluidizovaných vrstvách částic | |
JP7182542B2 (ja) | 放射性廃棄物の熱による体積減少 | |
JPH0777608B2 (ja) | ガスを接触させる方法と装置 | |
Celenza | Industrial waste treatment processes engineering: Specialized treatment systems, volume III | |
US20120328507A1 (en) | Reduced moisture chemical reactions | |
RU2294894C2 (ru) | Способ и установка для получения терморасширенного графита | |
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 | |
US4335663A (en) | Thermal processing system | |
KR20240051963A (ko) | 환원된 시멘트질 재료를 제공하기 위한 장치 및 방법 | |
JPH0626612A (ja) | 循環流動床における液体燃料の燃焼方法 | |
RU2170139C1 (ru) | Способ ускорения газофазных экзотермических реакций при низких температурах и устройство для его осуществления | |
Dallas et al. | The gasification of wood using the oxygen donor process | |
RU2446355C2 (ru) | Способ утилизации фрагментированных отходов взрывчатых веществ и баллиститных твердых ракетных топлив | |
RU2181072C1 (ru) | Реактор для переработки хлорорганических соединений | |
CN109563422A (zh) | 平衡接近反应器 | |
CZ283442B6 (cs) | Způsob pro katalytické spalování organických látek | |
JPH04227406A (ja) | 流動層熱反応方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
MK4A | Patent expired |
Effective date: 20180527 |