CZ9902438A3 - Reaktor a způsob pro ohřev nebo ochlazování materiálu obsahujícího tuhé částice - Google Patents

Abstract

Je vytvořen reaktor (20) a provádí se způsob ohřevu nebo ochlazování materiálů obsahujících tuhé částice, například takových jako je uhlí, s nízkou tepelnou vodivostí. Reaktor (20) zahrnuje vnější plášť (10) vymezující vnitřní objem pro uložení a udržování náplňové vrstvy materiálu obsahujícího tuhé částice, určeného ke zpracovávání, a množství plátů (12a až 12h) vytvořených z tepelně vodivého materiálu a umístěných v jeho vnitřním objemu. Každý plát (12a až 12h) obsahuje jeden nebo více propouštěcích kanálků (14a až. I4h), skrze které může protékat kapalina přenášející teplo. Při uvedeném uspořádání vymezuje každý plát (12a až 12h)jedno nebo více tepelně vodivých přemostění mezi kapalinou přenášející teplo a materiálem obsahujícím tuhé částice nacházejícím se v oblasti plátu (12a až 12h) tak, že prostřednictvím tepelné výměny mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými částicemi skrze pláty (12a až 12h) dochází k ohřevu nebo ochlazování všech tuhých částic materiálu na požadované teplotní rozmezí.

Description

REAKTOR A ZPŮSOB PRO OHŘEV NEBO OCHLAZOVÁNÍ MATERIÁLU OBSAHUJÍCÍHO TUHÉ ČÁSTICE

Oblast techniky

Předložený vynález se týká vytvoření reaktoru, určeného pro použití pří procesu zpracovávání, zejména při procesu zpracovávání pod vysokým tlakem, jehož základním požadavkem je převádění tepla do nebo ze vsázky materiálu obsahujícího tuhé částice s nízkou tepelnou vodivostí, jako je uhlí. Předložený vynález se dále týká způsobu zpracovávání materiálu obsahujícího tuhé částice s nízkou tepelnou vodivostí.

Dosavadní stav techniky

Řada technologických postupů průmyslové zpracování vyžaduje, aby vsázka materiálu obsahujícího tuhé částice byla ohřívána nebo ochlazována, aby došlo k zahájení a udržování chemických reakci nebo fyzikálních zmén. Typicky, je nutné ohřát vsázku na zvýšenou teplotu, aby došlo k chemickým reakcím nebo fyzikálním změnám. Naneštěstí, vsázky materiálů obsahujících tuhé Částice v mnoha případech vykazuji velmi malou tepelnou vodivost a je obtížné takové vsázky ohřát pomoci nepřímé výměny tepla. Takové vsázky jsou často ohřívány pomocí přímé výměny tepla, například pouštěním horkých plynů skrze vsázku materiálu obsahujícího tuhé částice.

• · a ··· ··♦ » · a v ₉ • · · · a · • · * · · ·

Jak je užito po celé této specifikaci přímá výměna tepla znamená procesy tepelné výměny, v kterých kapalina přenášející teplo protéká v přlaéa kontaktu s materiálem, který má být ohříván nebo ochlazen, a nepřímá výměna tepla” znamená procesy tepelné výměny, v kterých kapalina přenášející teplo je oddělena od materiálu, určeného k ohřevu nebo ochlazování, fyzickou bariérou, jakou může být stěna trubky.

Některá zpracování nejsou odpovídající nebo vhodná pro přímou výměnu tepla. Poměr tepelné kapacitní reaktance mezi tuhými částicemi a plyny je takový, že by bylo potřeba obrovských objemů plynu k přenosu tepla. Například prouděni velkých objemů plynu, potřebných pro přenos tepla, skrze náplňovou vrstvu není možné, s výjimkou, že náplňová vrstva je velmi Spatné jakosti nebo je čas pro ohřev nebo ochlazování je velmi dlouhý. V případě zpracovávání v reaktoru obsaženého uhlí a jiných materiálů obsahujících substance, které mohou být těkavé pří vySSlch teplotách, přímým přenosem tepla může být výsledek u prchavých materiálů vytažen s ohřívacím plynem, což může způsobit komplikace při čistění výchozího plynu před vypuStěním toho plynu skrze kouřový průduch nebo krátkou výfukovou trubici. V jiných zpracováních může vést přímá výměna tepla ke komplikacím pří manipulaci s materiálem obsahujícím tuhé částice nebo problémům s údržbou způsobených převáděním těchto tuhých částic do plynového proudu. Při takových procesech zpracováváni je k ohřevu vsázky materiálu obsahujícího tuhé částice nezbytné použiti nepřímé výměny tepla.

Jako známý proces nepřímé výměny tepla je zušlechťování uhlí, hlavně uhlí nižSi jakostní třídy, při současné aplikaci teploty a tlaku, popsané v patentovém dokumentu U.S. Č. 5,290,523, původce Koppelman. V tomto procesu je vsázka uhlí ohřívána pod zvýSeným tlakem, čehož výsledkem je oddělení vody od uhlí vycezením, zapříčiněné strukturální «9 9

9*9 9 · · žádnou uhlí a takó dekarboxylačnl reakci. Kromě toho jsou z uhlí odstraněny také rozpustné popelotvorné složky. Toto je výsledkem zušlechťováni uhlí tepelným odvodňováním a zvyšováni výhřevnosti uhlí. Udržováním dostatečné vysokého tlaku béhem zušlechťovacího procesu, může být zabráněno odpařováni oddělené vody, které redukuje energetické požadavky procesu. Mimoto je vedlejší produkt, kterým je voda, produkována především ve formě kapaliny, spíše než ve formě páry nebo výparů.

Tepelné zpracováni uhlí vyžaduje tepelný přenos do uhlí (typicky 300 až 600 Btu/lb), ale efektivní tepelná vodivost náplňové vrstvy uhlí je přibližně 0.1 N/mK, což způsobuje, že uhelná náplňová vrstva je dobrý tepelný izolátor.

Podmínky, které mohou být brány v úvahu s ohledem na zrychleni ohřevu uhlí za účelem zajištěni technologického procesu, jehož prostřednictvím se dosáhne dostatečného času ohřevu uhelné vrstvy zahrnuje:

Nárůst tepelné Iniciační síly zvýšením teploty přenašeče tepla. Tyto tendence vedou ke ztrátě těkavosti uhlí, což z hlediska zušlechťováni uhlí s nižší třídou jakosti redukuje výhřevnost produktu. Kromě toho to vede ke kondenzaci dehtů a ostatních odpařených materiálů v jiných částech soustavy reaktoru.

Použití fluldnl vrstvy. Tato skutečnost vede k požadavku cirkulace velkých objemů (inertního) plynu, který opět zvýrazňuje problém ztráty těkavosti těchto plynů. Je také třeba plyn před rekompresl ochladit a vyčistit nebo působeni horkého znečištěného kompresoru. Obě uvedené skutečnosti vyžaduji finanční náklady a údržbu.

Použiti promíchávaných vrstev jako u otáčivé pece.

• ··· • · · ♦ · · · ·· «· é

»· • * ♦ • ·· · ·

Φ· · »·· • « ·· ··

Chod takových reaktorů za zvýšeného tlaku s vyžaduje masivní strojírenskou překážku preferována nepřímá tepelná výměna, ale tyto strojírenské překážky a objem obsazeni uhlí inertní atmosférou a prostor. Je další komplikace, v reaktoru mohou být nižší.

Použiti rychlého sušení základního přívodu. Toto vyžaduje následné shlukováni k vytvořeni prodejného produktu. Také to vyžaduje Inertní plyn pro tepelnou výměnu a ony reaktivní objemy mají tendenci se rozpínat kvůli rozptýlenému stavu tuhých Částic.

Hydrotermálnl odvodněni uhlí, při kterém se uhlí rozemílá na částice malé velikosti a smícháním s vodou tvoři suspenzi, a takto vytvořená suspenze se ohřevem uvádí na zvýšenou teplotu a při zvýšeném tlaku udržuje v kapalném stavu. Tento proces vyžaduje drceni uhlí, které potom musí být buď slisováno, nebo přímo použito pro zpracováni jako v elektrárně. Kromě toho je množství vody ohřáté na zvýšenou teplotu z hlediska objemu velké a tato skutečnost vyžaduje použiti velkého tepelného výměníku pro tepelnou obnovu.

Se současnou aplikaci vysokého tlaku (větší než 10 barg) se každá z výše uvedených podmínek se stane obtížnější.

Náplňová vrstva kombinovaná s nepřímým tepelným přenosem je lepši pro zpracováni uhlí ohřevem nebo ochlazením vrstvy materiálu, pro regulaci na minimální hodnotu ztráty těkavosti, nižší spotřeba energie, a produkce většiny vedlejšího produktu,kterým je voda.

Náplňová vrstva také dovoluje širší rozsah velikostí uhlí, a velikosti hrubého uhlí než by bylo vhodné při použiti fluidní vrstvy. Náplňová vrstva také dává nejmenšl objem k obsaženi ve vysoko tlakovém reaktoru, poskytující vysokou

· ♦ ·♦

*♦*

4«

4 4 * ·44 • 4

Intenzitu ohřevu. Malý objem reaktoru vede k ušetření času potřebného k natlakování a také nákladů.

Klasický přistup pro zlepšeni nepřímé výměny tepla je poskytnout postačující povrchovou plochu mezi ohřívacím médiem a vsázkou, která je určena k ohřevu. Tato skutečnost vede ke svazku trubic s ohřívacím médiem buď uvnitř, nebo vně trubic. Takové svazky trubek mohou být vhodné k přenosu tepla kapalinami a plyny (ačkoliv vedou ke zvětšování rozměrů a existenci konstrukčního uspořádáni, které vyžaduje zvýšenou údržbu), ale mají určitá omezení, když jsou užity pro ohříváni tuhých částic. To je obzvlášť v případě, kdy tuhé částice zahrnují uhlí, rozměr jehož částic může dosahovat velikost až 19 mm (0,75 palce), nebo dokonce i velikost, označovanou jako exportní, ve které částice uhlí vykazuji rozměr až 50 mm (2 palce), a ve kterém se vyskytuji problémy s jejich zasekáváním a zachycováním. Každý systém tepelné výměny pro takové materiály musí být navržen tak, aby výslovně dovoloval volné proudění tuhých částic buď na konci a na konci cyklu v přetržitém procesu, nebo v průběhu probíhajícího zpracování.

Další komplikace, souvisejíc! s výše popsaným dosavadním stavem techniky uspořádáni pláště a trubky, vyvstává z faktu, že většina reaktorů, známých z dosavadního stavu techniky, vyžaduje opatření vykládacího kužele pro vykládání uhlí z reaktoru, umístěného na spodním konci svazku trubek. Je téměř nemožné konstrukci uspořádat tak, aby byl svazek trubek prodloužený do vykládacího kužele, což ve svém důsledku vede k neexistenci značného objemu zpracovávaného materiálu, uloženého ve vykládacím kužel i a ohřívaného tímto svazkem trubek. K překonání tohoto problému se v některých provedeních do konstrukčního uspořádání zabudovává vstřikování vody nebo vstřikováni páry do uhelné vrstvy. Tyto tekutiny jsou známé jako pracovní tekutiny. Takové pracovní tekutiny mohou být odpařovány (pokud jsou kapalné) a přehřívány ve vyšších • · ··· • · · · • · · · « » · mm e • · · · m m * • ··· * ··· «tm • · · « oblastech vrstvy a potom protékat až k výpustnému otvoru na dně výložnlho kužele. Studené tuhé částice ve výložnlm kužel! jsou takto ohřívány pracovní kapalinou (prouděním a možnou kondenzací pracovní kapaliny). Nicméně, vstřikování pracovní kapaliny má závažný dopad na energetické využiti technologického procesu.

V jednom z technologických postupů podle dosavadního stavu techniky se využívá uspořádání pro tepelnou výměny typu plážt a trubice, u kterého se uhlí zavádí na stranu trubek a olej přenášející teplo protéká skrze stranu pláStě. Trubky mají typický průměr 75 mm (3 palce) což znamená, že maximální vzdálenost, to jest vzdálenost od stěny ke středu trubky, je okolo 38 mm (1 1/2 palce). Ačkoliv malý průměr trubek vykazuje výhody z hlediska provozování za vysokého tlaku, takové reaktory nejsou ideální, protože může být obtížné přimět tuhé částice k proudění skrze trubky. Kromě toho, může nastat krátký oběh a rýhování oleje přenášejícího teplo na straně pláStě (což vede k nedokončenému zpracování uhlí), přičemž je navíc konstrukce reaktoru komplikovaní a z hlediska sestrojeni a údržby obtížná. Obzvláště stahovací plechy pro svazek trubek, které jsou z hlediska konstrukce velmi komplikované, vykazují velké tlouSťky a jsou velmi drahé z hlediska pořizovacích nákladů. Objem obsazení uhlí v takovém reaktoru je typicky pouze 30 až 50 X z celkového objemu reaktoru.

Podstata vynálezu

Současní vynálezci nyní konstruuji reaktor tak, že je vhodný pro použití v technologických procesech zušlechťování uhlí a současně rovněž tak vhodný pro použití v jakémkoliv dalSlm procesu zpracovávání, ve kterém je třeba převádět teplo z nebo do vsázky materiálu obsahujícího tuhé částice

- -___ ’ »» » » ·· · • · ··· *999 9··· • · · · · · 9 999 9 999 999 «•«•99 9 9 9 a vykazujícího nízkou tepelnou vodivost. Reaktor využívá pojetí zpracování pomocí vodivých přemostění.

Podle předloženého vynálezu se navrhuje vytvoření reaktoru určeného pro zpracovávání vsázky materiálu obsahujícího tuhé částice a vykazujícího nízkou tepelnou vodivost, která se přivádí do reaktoru, kde tvoří náplňovou vrstvu a podrobuje se převáděni tepla z důvodu jejího ohřevu nebo ochlazováni, kterýžto reaktor obsahuje vnější plášť, vymezující vnitřní objem pro uložení náplňové vrstvy, a množství plátů z tepelně vodivého materiálu, umístěných v jeho vnitřním objemu s tím, že každý plát obsahuje jeden nebo více propouštěclch kanálků, skrze které může protékat kapalina přenášející teplo, a že každý plát při zpracování vymezuje jedno nebo vlče tepelně vodivých přemostění mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými částicemi v oblasti plátu tak, že prostřednictvím tepelné výměny mezi kapalinou přenášejíc! teplo a tuhými částicemi přes pláty dochází k ohřevu nebo ochlazováni v podstatě všech tuhých částic materiálu na požadovaný teplotní rozsah.

Reaktor podle předloženého vynálezu byl navržen na základě studii současných vynálezců, zaměřených na technologické procesy zušlechťování uhlí. Na základě těchto studiích bylo zjištěno, že minimální odpor pro přenos tepla v reaktoru se nachází na straně kapaliny přenášející teplo, a že omezený tepelný přenos se naproti tomu nachází zejména na straně uhlí. Dále bylo s překvapením zjištěno, že vložením přídavného odporu pro přenos tepla mezi kapalinou přenášející teplo na jedné straně a uhlím na straně druhé, by bylo možné řídit proces se zlepšenou konstrukcí reaktoru. Základem předloženého vynálezu je použití vodivého přemostění (to jest tepelně vodivého přemostění) mezí kapalinou přenášející teplo a zpracovávaným materiálem, například uhlím, což ve svém důsledku minimalizuje délku cesty přenosu tepla skrze uhlí.

• 0000 ft • * · · · · • 0 · » a

00 • · 9 · 9 t · • · * 0 ·# ·

000 « 000 000 • 0 0 0

00 00 00

Jak bylo popsáno výše a ve shodě s předložený» vynáleze» je každý plát charakterizovaný ti», že vyaezuje jedno nebo více vodivých přemostění mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými částicemi v oblasti plátu.

Maximální vzdálenost pro přenos tepla je důležitý parametr v neustálené» stavu přenosu tepla u tuhých částic a zvláátě pak u náplňové vrstvy tuhých částic. Čas potřebný k ohřevu nebo k ochlazováni je kriticky závislý na maximální vzdálenosti pro přenos tepla jak je dobře zná»o osobám obeznámeným se stave» techniky. Konstrukce ohřívacích či ochlazovaclch plátů dovoluje nastaveni uhelné vrstvy s maximální vzdáleností přenosu tepla, kdy je brána opatrně optimalizovaná hodnota po celé uhelné vrstvě. V tom samém čase, užití vodivého přemostění dovoluje zásobovací oblasti přenosu tepla v kontaktu s kapalinou přenášející teplo je udržováno na nininu. Výhody vyplývají z minimálního objemu kapaliny přenášející teplo zahrnující optimální prouděni, zlepšeným objemem obsazení reaktoru náplňovou vrstvou a optimálním přenosem tepla na zásobovací stranu. Minimální objem kapaliny přenášející teplo má také výhody konstruování ožného přerušení mezi kapalinou přenášející teplo a objemem tlakové nádoby.

Při aplikaci reaktoru podle předloženého vynálezu probíhá tepelná výměna mezi kapalinou přenášející teplo, protékající skrze propouštěcí kanálky v plátech, a pláty vykazující tepelnou vodivost. Uvedený tepelný přenos mění teplotu plátů. Tepelný přenos potom probíhá mezi vnější povrchovou plochou plátů a vsázkou materiálu obsahujícího tuhé částice.

Vodivé přemostění, jak je užito v předloženém vynálezu, dovoluje optimalizovat vzdálenost přenosu tepla na straně přívodu a na straně uhelné vrstvy, a současně je, bez vzrůstajícího množství kapaliny přenášející teplo nebo plochy • · • · · · » • · · » ♦ ·· • ♦ · · • * ··· · • · · ·· ·» • · · • · · • · ♦ · ·« tm* přenosu tepla na přívodní straně v ainiaali20vána maximální vzdálenost pro v náplňové vrstvě.

uhe1né přenos vrstvě, tepla

Výraze· “plát“, používaným v předložené» popisu, se míní konstrukční prvek, zahrnující každou trojrozměrnou tvarovou konfiguraci, ve které je rozsah jednoho rozněru podstatně menší než rozsah dalších, obou zbývajících rozměrů. Takový plát může zahrnovat například rovinný plát, prstencový plát nebo válcový plát.

Výraz náplňová vrstva, používaný v předloženém popisu, zase představuje uspořádání, ve kterém se v této vrstvě nacházející se částice navzájem dotýkají jedna druhé.

Je třeba poznamenat, že výraz “náplňová vrstva“ nevylučuje pohyb částeček skrze reaktor, ve kterém je tato náplňová vrstvu obsažena, a současně zajišťuje stálý vzájemný styk částic.

Je dále třeba poznamenat, Že výraz náplňová vrstva nevylučuje místní pohyb částeček uvnitř obvykle statické vrstvy.

V případě uhlí výraz náplňová vrstva charakteristicky znamená, že sypná hmotnost vrstvy je 600 až 800 kg/m³.

S výhodou reaktor obsahuje vstup pro zaváženi vsázky do reaktoru a výstup pro vykládku vsázky z reaktoru.

Je výhodné, jestliže jsou pláty vůči sobě umístěné tak, aby tuhé Částice mohly během zavážení a vykládky reaktoru proudit mezi jednotlivými sousedními pláty.

Je výhodné, jestliže jsou navzájem sousedící pláty • · ··· • · · • * · «· 99

•9 9

99

9

99 umístěné ve vzdálenosti v rozmez! od 50 do 500 (2 až 20 palců), výhodněji ve vzdálenosti v rozmezí od 75 do 200 mm (3 až 8 palců) a ještě výhodněji ve vzdálenosti v rozmezí od 75 do 125 ms (3 až 5 palců).

Reaktor podle předloženého vynálezu je obzvlášť vhodný pro aplikaci při procesech zpracováváni, které probíhají za vysokého tlaku, například při tlacích 2 barg (29.4 psi) nebo vyšších, a přednostně při tlacích 4 barg nebo vyšších.

Reaktor je výhodné použit v procesech zpracovávání za vysokého tlaku, které vyžaduji použiti vnějšího pláště jako tlakové nádoby.

Pláty jsou vyrobeny z jednoho nebo více tepelně vodivých materiálů.

Upřednostňuje se, aby tepelná vodivost plátů byla alespoň o třídu vyšší než tepelná vodivost vsázky materiálu v reaktoru během operace.

V mnoha zpracováních, při kterých jsou tuhé částice zpracovávány za zvýšených tlaků, musí být tuhé částice udržovány pod tlakem, který je mnohem vyšší než tlak potřebný k protlačeni kapaliny přenášející teplo skrze propouštěci kanálky. Například při odvodňováni uhlí, kapalina přenášejíc! teplo (což je obvykle olej přenášejíc! teplo) cirkuluje přibližně při tlaku 1033 kPa (150 psi), zatímco uhlí se udržuje pod tlakem 5510 kPa (800 psi). Proto je dobré, aby pláty, uspořádané v reaktoru podle předloženého vynálezu, zahrnovali jeden nebo malý počet propouštěclch kanálků, skrze které může protékat kapalina přenášejíc! teplo. Je dále výhodné, jestliže propouštěci kanálky vykazuji relativně malý průměr nebo šířku a jestliže je tloušťka stěn propouštěclch kanálků poměrně velká. Vyjádřeno za použiti poněkud odlišného způsobu je výhodné, aby obje· propouStěcich kanálků představoval aalé procento celkového objemu plátů. Tato skutečnost zajišťuje, Se stěny propouštěclch kanálků jsou postačující· způsobe· z hlediska tloušťky silné tak, aby byly schopné odolávat rozdílů· v tlaku, způsobený· rozdíly v tlaku působící· z vnější strany plátů a z vnitřku propouStěcích kanálků. Ve srovnání s tepelný· opláštění· jsou pláty použité v reaktoru podle předloženého vynálezu dostatečně pevné a schopné odolat zborcení nebo pěchování působení· zvýšeného tlaku.

S výjimkou zeslabení přltonností propouštěclch kanálků se upřednostňují tuhé a podstatnou tloušťku vykazující pláty.

Pláty nohou být vyrobeny z každého vhodného a pro uvedené účely použitelného vysoce tepelně vodivého materiálu.

Je výhodné, aby materiál pro konstrukci plátů vykazoval podstatnou chemickou netečnost vůči kapalině přenášející teplo a protékající skrze propouStěcl kanálky, vůči materiálu obsahujícímu tuhé částice, který se zpracovává v reaktoru, kterýžto materiál se nachází ve vzájemné· kontaktu s vnější plochou plátů, a vůči každému plynu a tekutině přítomných v reaktoru. Je rovněž tak nezbytné, aby takové pláty a všechny podpůrné prostředky a trubková vedení s těaito pláty spřažená vykazovaly požadovanou odolnost proti erozi a otěru při zavážení uhlí, jeho proudění a vykládce.

Tepelně vodivé kovy nebo slitiny jsou vhodné materiály pro použ i t í nekoroduj ící nekoroduj1c1 v plátech. Vhodné kovy jsou měd, hliník, ocel a měkká ocel. Slitiny jako je poměděná ocel, poměděný chróm, plazmatickým nástřikem upravená měkká ocel nebo měděný odlitek potažený měkkou ocelí. Je zřejmé, že výčet materiálů není vyčerpávající a že množství kovů s vysokou tepelnou vodivostí být použito v plátech bez » m · · • · * · • · • ·

··· »mm • Β ·· »m odchýleni se od podstaty a rozsahu předloženého vynálezu.

Tvar plátů se Bůže Široce různit, ačkoliv pláty obdélníkové, rovnoběžnikové nebo se v příčné· průřezu se zužuj ici jsou používané přednostně.

Je dále výhodné, jestliže vnější plocha plátů vykazuje v podstatě rovnou plochou, ačkoliv jakékoliv další profily mohou být taktéž použity. Pláty mohou také vykazovat válcový nebo prstencový tvar a být umístěné soustředně uvnitř reaktoru.

Propouštěcl kanálky v plátech mohou být vyrobeny obráběním propouštěclch kanálků v plátech (například vrtáním) nebo odléváním plátů s propouštěclmi kanálky, nebo pomocí jiných výrobních metod. Výhodnější metoda pro sestrojení propouSLěcich kanálků zahrnující odléváni nebo válcováním nebo strojovým broušením kanálků do hrany plátu a postupné svařováni nebo jiné spojováni jiného plátu k hraně dalšího plátu a vytvořeni celého plátu.

Optimální konstrukce plátů závisí na maximálním tepelném toku požadovaném v reaktoru, průměrném tepelném proudu procesu vedeného v reaktoru a trváni cyklu nebo doba zdrženi. Také to závisí na materiálu z něhož jsou pláty vyrobeny.

Pláty mohou být uspořádány vedle sebe, uloženy ve vrstvách, položeny na délku. Optimální rozteč mezi pláty bude určena zpracovávanými požadavky na straně tuhých částic reaktoru. Propouštěcl kanálky pro protékáni kapaliny přenášející teplo skrze pláty mohou být jednoduché nebo mnohonásobné v celku, s protékáním buď v jednom směru, nebo se zpětným v tom samém plátu nebo ve vedlejším plátu.

Jestliže jsou použity vrstvené série plátů, pláty mohou • « «·« • · · » · · ·· ♦· • 9 · ♦ · · « ·** • · * 9 • · · « *ι· e«« být napojeny ke zdroji kapaliny přenášející teplo sériově nebo paralelně nebo každá vrstva Bůže být napojena na oddělený zdroj kapaliny přenášející teplo. Používání vrstveného uloženi plátů dovoluje oddělené řízeni teploty ve vrstvách což může být výhodné, pokud je Žádán pásaový ohřev reaktoru.

Je dále Božné Běnit průtok nebo charakter kapaliny přenášející teplo protékající Bezl pláty. Například v případě, kdy proces zpracovávání uskutečňovaný v reaktoru vyžaduje provádění ohřevu vsázky, následované jejím ochlazováním, může ohřátá kapalina přenášející teplo protékat skrze pláty a v důsledku toho ohřívat vsázku. Kapalina přenášející teplo se pak může měnit tak, že namísto ohřáté kapaliny protéká skrze pláty ochlazená kapalina přenášejíc! teplo a tato kapalina svýB působením ochlazuje jak pláty, tak i vsázku. Díky minimálnímu objemu propouštěc1ch kanálků v plátech může být první uvedená kapalina z těchto kanálků rychle vypuzena a relativně rychle nahrazena další kapalinou přenášejíc! teplo a diky tepelnému přemostěni (prostřednictvím plátů) se může v důsledku existence dobrého kontaktu mezi kapalinou přenášející teplo a materiálem s vysokou tepelnou vodivosti uskutečňovat rych1é och1azován1.

Vzdálenost mezi sousedními pláty účinně definuje průchod pro tuhé částice. Proto by měla být vzdálenost mezi sousedními pláty dostatečně veliká tak, aby nedocházelo k přílišnému nežádoucímu blokováni nebo zachycování tuhých částic mezi pláty. Kromě toho musí být vzdálenost mezi pláty z hlediska velikosti v podstatě tak malá, aby byl zajištěn přiměřený poměr přenosu tepla do všech tuhých částic. Pro materiály obsahující tuhé částice, například takové jako je uhlí, které mají velmi nízkou tepelnou vodivost, je praktické maximum pro rozteč mezi sousedními pláty 200 mm (8 palců), přičemž se z důvodu kratších dávkovačích časů nebo časových prodlev pro použiti upřednostňuje rozteč 100 mm (4 palce).

V přednostní· provedení obsahuje reaktor v podstatě válcový díl s takový· uspořádáni· plátů, při které· se, nahlíženo v příčné· řezu, tyto pláty v podstatě rozkládají na tětivách kruhového průřezu válcového dílu. Upřednostňuje se takové provedení, ve které· se pláty v podstatě rozkládají po celé délce válcového dílu reaktoru. _Λ

Je také obecná praxe orientovat takový reaktor tak, aby podélná osa válcového dílu byla orientovaná v podstatě vertikálně.

Takové reaktory jsou také obecně opatřovány výložní· kuželen, takže nůže zahrnout až 20 % objenu reaktoru.

Dále je výhodné, jestliže reaktor obsahuje jeden nebo více plátů, umístěných uvnitř dílu výložního kužele reaktoru, přičemž uvedené pláty obsahují jeden nebo vlče propouštěcich kanálků pro průtok kapaliny přenášející teplo skrze ně. Pláty ve vykládací· kůželi jsou výhodně tvarovány tak, aby se zabránilo blokování nebo zachycování tuhých částic materiálu při jejich proudění. Pláty mohou být také tvarovány nebo seříznuté tak, že usnadňují proudění materiálu obsahujícího tuhé částice a současně zaručuji ještě adekvátní ohřev nebo ochlazování tohoto materiálu v kužel! reaktoru. Zmiňované pláty mohou s výhodou vykazovat různé geonetrlcké konfigurace, zahrnující radiální pláty, pláty uspořádané v průtokové linii, pláty uspořádané v úhlovém zešikmení vůči sobě navzájem, axiálně orientované pláty a vyhnuté pláty.

Pláty mohou být připojeny k jednomu konci reaktoru. Při aplikaci se kapalina přenášející teplo přivádí ze zdroje kapaliny přenášející teplo jedním nebo více potrubími protaženými skrze vnější plášti reaktoru a zavedenými do propouštěcich kanálků v plátech. S výhodou jsou tyto pláty • 9 tt • ···

9 » • 9 9 • η * • · 9 • ··· · • · ··

9 9 9 • · · ♦ ··· ··· ·· ·· zavěšeny z horní části reaktoru. Uvedené uspořádání se upřednostňuje vzhlede® k tonu, že se diky němu minimalizuje výskyt potenciálních překážek v prouděni tuhých částic, Pláty mohou být rovněž tak spřažené se spodní části reaktoru, přičemž toto uspořádáni je vhodnějSl v případě požadavku opatřeni odvodňovac1ho kanálku pro odvádění kapaliny přenášející teplo z plátů v okamžiku vypnuti oběhového čerpadla pro pro nucené odtahováni kapaliny přenáSejlcl teplo. Aplikace tohoto uspořádáni může být upřednostňována v případě, kdy jsou jako kapalina přenáSejlcl teplo použity roztavené soli, neboť s výhodou zajišťuje vypouštěni uvedených soli z propouštěcleh kanálků a takto ellainuje jejich případné, nežádoucí uvedeni do tuhého stavu již v propouštěcich kanálcích.

Podle jednoho provedeni jsou pláty volně připojeny k reaktoru. Například pláty nohou být zavěšeny na řetězech, nebo nohou být kloubově připojeny ke stěně reaktoru. Toto uspořádáni dovoluje pohyb plátů nebo zajišťuje možnost s těnito pláty pohybovat nebo setřásat je v případě, kdy dojde k zablokováni nebo zachyceni tuhých částic nezi pláty.

Pláty také nohou obsahovat přídavné kanálky pomoci kterých je možné přidat nebo odebrat pracovní kapalinu nebo činidlo do nebo z náplňové vrstvy.

Vnější plášť reaktoru může být obložen izolačnln materiálem, například takovým jako je žáruvzdorná vyzdívka a rovněž tak použitelná opotřebltelná vložka. Užiti izolačního obloženi dovoluje redukci v konstrukci tloušťky pláště a studené zachováni přírub a zlepšenou bezpečnost a tepelnou bilanc i.

Reaktor může dále obsahovat vstup pro zásobováni plynů nebo tekutin do reaktoru. Plyny nebo kapaliny mohou zahrnovat • · ··· · ♦· · * · · · * ·* · * · * ··· · ··· ··· ······ · * · tlakové kapaliny nebo pracovní kapaliny. Reaktor též může obsahovat výstup pro plyny nebo kapaliny.

V reaktoru podle předloženého vynálezu je nožné odděleně optimalizovat tepelný přenos na straně kapaliny přenášející teplo a také na straně tuhých částic. Pouze relativně sálá povrchová plocha je., potřebná pro přenos tepla na straně kapaliny přenášející teplo, a to diky propouštěcl· kanálků» v plátech. V kontrastu s tím, je potřeba velká povrchová plocha pro přenos tepla na straně tuhých Částic, způsobená nízkou tepelnou vodivosti tuhých částic takových jako je uhlí, a tato velká povrchová plocha pro přenos tepla je dána vnějším povrchem plátů. Oddělené optimalizováni tepelného přenosu umožňuje minimalizovat objem kapaliny přenášející teplo v zásobníku, což redukuje náklady. Redukce v zásobníku také dává možnost vyšší operační teploty kapalin, nebo bude ekonomicky využito méně hořlavého materiálu. Mimoto současně dostupná kapalina přenášející teplo má omezenou životnost a minimalizace potřebného objemu má jen zdánlivý efekt na úspory vyžadované pro výměny kapaliny přenášející teplo.

V jiném aspektu mohou být propouštěcl kanálky nahrazeny ohřívacími prostředky pro ohřev plátů. Takové ohřívací prostředky mohou být například elektrické odporové ohřívače. V tomto aspektu na místo kapaliny přenášející teplo k ohřev plátů, ohřívací pomůcka ohřeje pláty (a postupně i vsázku).

V jiném případě propouštěcl kanálky v plátech přenášející teplo jsou zbytkové a tepelné pomůcky obsahuji k ohřevu kapalinu přenášejíc! teplo v propouštěcích kanálcích.

Reaktor podle předloženého vynálezu je vhodný pro aplikaci v procesech zpracovávání při vysokém tlaku, které se používají pro upravování vsázky materiálu obsahujícího tuhé částice s nízkou tepelnou vodivosti. Reaktor je obzvláště

-- V « » · v e « « * * B B B « » · · B * · · · · · · ··· ♦ ··« ·B· ······ · * · vhodný pro zušlechťováni uhlí.

Podle předloženého vynálezu se dále navrhuje způsob ohřevu nebo ochlazováni materiálu obsahujícího tuhé částice a vykazujícího nízkou tepelnou vodivost v reaktoru s vnějším pláštěm a množstvím plátů z tepelně vodivého materiálu, umístěných uvnitř vnějšího pláště s tím, že každý z těchto plátů vykazuje jeden nebo více propouštěcich kanálků, skrze které může protékat kapalina přenášející teplo, a že každý plát vymezuje jedno nebo více tepelně vodivých přemostěními mezi kapalinou přenášejíc! teplo a tuhými částicemi nacházejícími se v oblasti plátu, přičemž tento způsob zahrnuje kroky zavážení materiálu obsahujícího tuhé částice do reaktoru pro vytvořeni náplňové vrstvy uvnitř vnějšího pláště; protékáni kapaliny přenášející teplo skrze uvedené propouštěcí kanálky; ohřev nebo ochlazováni tuhých Částic nacházejících se v náplňové vrstvě prostřednictvím tepelného přenosu mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými částicemi skrze pláty; a odstraňování materiálu obsahujícího tuhé částice z reaktoru.

S výhodou uvedený způsob zahrnuje krok stlačování náplňové vrstvy materiálu obsahujícího tuhé částice.

Je výhodné, jestliže během uskutečňováni ohřevu tuhých částic uvedený způsob zahrnuje udržování náplňové vrstvy při podmínkách zvýšeného tlaku a tlaku po dobu postačující pro zušlechtění tuhých částic.

S výhodou jsou tuhé částice neopracované.

Pro účely předloženého popisu se výrazem neopracovaný rozumí takové částice, jejichž velikost je větší než 5 mm.

Je výhodné, jestliže je způsobem podle předloženého vynálezu přetržitý způsob, který se uskutečňuje po • · · ·· 9 · · 9 * · 9 9 • · · 9 9 9 99· · 999 9·· • · 9 9 · 9 9 9 jednotlivých dávkách.

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález bude podrobné· popisu kombinaci dokumentací, ve které představuje ozřejměný v s připojenou následujícím výkresovou

Obr. proveden1 znázorňuje zobrazeni v příčném reaktoru podle předloženého vynálezu.

řezu skrze

Obr. 2 znázorňuje nárys aparatury zahrnujíc! provedeni reaktoru podle předloženého vynálezu, znázorněného na Obr. 1, pro odvodněni uhlí.

Obr. 3 znázorňuje bokorys výložního kužele reaktoru, znázorněného na Obr. 1 a 2, s jedním provedením uspořádáni plátů pro zajištění zpracováni uhlí ve vykládacím kužel i.

Obr. 4 znázorňuje pohled podobný pohledu na Obr. 3, avšak s j i ným uspořádán1m plátů.

Obr. 5 znázorňuje zobrazeni v příčném řezu vykládacího kužele ukazující jedno uspořádání radiálních plátů k zajištěni uspořádáni radiálních plátů ve vykládacím kužel i pro prováděni zpracováváni uhlí ve vykládacím kužel 1.

Obr. 6 znázorňuje alternativní konfiguraci plátů.

Obr. 7 znázorňuje funkční závislost Čas/teplota pro bod nacházející se v obdélníkovém plátu podrobený tepelnému toku ve spojitosti s Koppelmanovým procesem zušlechťováni uhlí.

• · · 4 · 4 4» 4 4 4 · 4 * 4 4 4 · 4 4 444 · 444 444 · 4 4 4 4 4 4 4

Příklady provedení vynálezu

Podle Obr. 1 připojené výkresové dokumentace obsahuje reaktor vnější plášť 10 opatřený množstvím plátů 12a až 12h. Ačkoliv Obr. 1 znázorňuje uspořádání osmi plátů v reaktoru, je dobré vědět, že je možno použít jejich větší nebo menší počet. Každý plát 12a až 12h obsahuje dva propouštěcí kanálky 14a až 14h a 15a až 15h, skrze které může protékat olej přenášející teplo.

S odvoláním na Obr. 2 připojené výkresové dokumentace, znázorňující bokorys aparatury pro odvodnění uhlí, může být seznáte1né, že tato aparatura obsahuje reaktor 20. Reaktor 20 má příčný řez v podstatě stejný jako ukazuje Obr. 1. Reaktor 20 vykazuje plát 22 pro přivádění oleje a suspenze, umístěný v jeho vrchní části. Pláty 12a až 12h jsou zavěšeny na řetězech připevněných k sérii háků umístěných po vnitřním obvodu plátu 22. Je také vysvětleno, že každá vhodná pomůcka a podpůrný prostředek může být použit k zavěšení nebo podpoře plátů v reaktoru. Plát 12a je v Obr. 2 znázorněný přerušovanou obrysovou čárou a jak může být z tohoto Obr. seznatelné, plát i2a se rozkládá po v podstatě celé délce reaktoru 20. Olejové vedení 24 napojené k zásobníku horkého oleje (není znázorněno) zajišťuje přivádění oleje do plátů 12a až 12h přes uspořádání rozdě1ovacího potrubí (není znázorněno). Zpětné olejové vedení 23 se používá pro navraceni oleje zpět do zásobníku oleje.

Podle jednoho konkrétního provedení je reaktor 20 přibližně 7 metrů (23 stop) dlouhý a má průměr okolo 1 metru (3,3 stopy)

Reaktor 20 je také spojený s přívodem plyn/tekutina pro zavádění tlakové tekutiny a nebo pracovní tekutiny do • · ··· · » * * * · · · • · · · · · * ··· · «·· ♦·· • •••a· m t « ·· ·· ·· ·· ·· ·· reaktoru. Reaktor vykazuje dále jednak výstup 51 pro tekutiny, skrze který mohou být pracovní kapalina a další kapaliny odváděny z reaktoru, a jednak výstup 52 pro tekutiny, určený pro účely vyrovnáváni tlaku v reaktoru.

Za účelem usnadněni nakládáni reaktoru 20 uhlím, obsahuje tento reaktor podávači zásobník 25 umístěný nad reaktorem a odsazený od vrchu reaktoru 20. Podávači zásobník 25 by měl být odsazen tak, aby byla zajištěna možnost odstraňováni plátů i2a až 12h. buď jednotlivě nebo jako celku, prováděné při údržbě reaktoru nebo při výměně těchto plátů. Podávači zásobník 25 je připojen k reaktoru přes osazené potrubí 26 a uhlí pokračuje z podávačiho zásobníku skrze osazené potrubí do reaktoru 20. Osazené potrubí 26 obsahuje ventil 26a pro regulaci zavážení uhlí. Při použití uhlí putuje dolů přes průchody které jsou definovány čelními stranami sousedních plátů i2a. 12b atd. a vyplňuje vnitřní objem reaktoru jako náplňová vrstva.

Dno reaktoru 20 je spojeno s vykládacím kuželem 27 pro použiti při vykládání uhlí z reaktoru. Když je reaktor 20 plný uhlí, vykládací kužel je také naplněn uhlím. Za účelem zajištění odpovídajícího plnění vykládacího kužele 27 zpracovávaným uhlím může být použito několik uspořádání plátů uvnitř výložního kužele. Taková uspořádání budou podrobně popsána dále.

Vykládací kužel 27 obsahuje ventil 27a a je napojen přes výsypku 28 ke chladicímu válci 29. V užití, poté co je uhlí upraveno, prochází skrze výsypku 28 do chladicího válce 29 kde je horké uhlí zchlazeno na teplotu nižší 70 °C, Chladicí válec 29 může být spasován s plátovými chladiči které jsou v podstatě podobné plátům znázorněným na Obr. 1, s chladicí vodou protékající skrze kanálky v plátech. Po ochlazení na požadovanou teplotu, zpracovávané uhlí je vyloženo skrze • ··· » • · t 4 V • · * 4 · · * 4 4 4 • ··· 4 ··« ··· výpust na dně 30 přes ventil 30a. Ochlazené pláty nohou být použity pro zvýšené odpařováni a pro opětný ohřev.

Nyní bude popsán pracovní postup aparatury znázorněné na Obr. 2. Po naplněni reaktoru uhlím, je reaktor utěsněn a natlakován a horký teplo přenášející olej je dodáván do kanálků v plátech 12a, 12b až 12h. Horký olej ná charakteristicky teplotu nezi 350 a 380 °C (662 - 716 °F). Ze shora uvedeného nusl být zřejné, že různé typy uhlí a jiné tuhé částice, které jsou podrobovány zpracovávání, nohou vyžadovat různé optinálnl teploty než jsou citovány výše. Horký olej nůže být dodáván do plátů ještě předtfn než je reaktor plněn uhlín, běhen plnění nebo až po naplnění reaktoru uhlln. Díky vysoké tepelné vodivosti plátů 12a, 12b atd. se pláty rychle ohřeji na podstatnou teplotu oleje (v následném cyklu budou pláty již ohřáté). Teplo je potom přenášeno z horkých plátů do uhlí. Uvedená skutečnost je příčinou nárůstu teploty uhlí, čehož důsledkem je iniciace výskytu puchnutí nebo pěchování uhlí, čehož výsledkem je vypuzovánl vody z uhlí, způsobené existencí sil generovaných ve struktuře uhlí. Po udržování uhlí v reaktoru po několik časových cyklů se reaktor za účelem snížení tlaku v reaktoru odvzdušni a zpracovávané uhlí je vykládáno do chladicího válce 29, kde je chlazeno a postupně shromažďováno pro prodej nebo další zpracování, např. do briket.

Obr. 3 a 4 připojené výkresové dokumentace znázorňují bokorys vykládacího kužele 27 a část dna reaktoru 20 z Obr. 2, s možnými uspořádáními plátů 12a až 12h (znázorněno přerušovanou čárou) v kužel i zajišťující, aby všechno uhlí v kužel i bylo dostatečně ohřáno na zvýšenou teplotu po postačující čas, aby bylo zcela zpracováno.

Jak je znázorněno na Obr. 3 pláty 12a až 12h jsou protaženy dolů do kužele v různých rozsazích, se středovými * * ··* * · · · · B ft » ··«♦·· · · » pláty pokračujícími dále do kužele. Uspořádání znázorněné na Obr. 3 zajišťuje volné proudění uhlí skrze kužel a současně ještě adekvátní tepelný přenos do zpracovávaného uhlí v tomto kužel i.

Na Obr. 4 jsou pláty i2a až 12h tvarovány podle obrysu kužele. Některé z plátů jsou, jako v předcházejícím případě, protaženy dále do kužele tak, aby bylo zajištěno volné prouděn1 uhli kůže1em.

Obr. 5 připojené výkresové dokumentace znázorňuje půdorys vykládacího kužele 27. Na Obr. 5 je série radiálně uspořádaných plátů 32a až 32h na stálo připevněna do vykládacího kužele 27. Plátům 32a až 32h může být poskytnut jejich vlastni zásobník oleje nebo mohou být napájené z olejového vedení 24, znázorněného na Obr. 2.

Pláty znázorněné na Obr. 1 jsou zobrazeny v příčném řezu který se zužuje dovnitř od kanálků pro horký olej.

Nicméně, jiné příčné řezy plátů mohou být použity, z nichž některé alternativní příčné řezy jsou znázorněny na Obr. 6.

Obr. 6a připojené výkresové dokumentace znázorňuje plát, který má široký středový průřez 34 s olejovým kanálkem 35 vytvořeným ve středovém průřezu a zužující se do plochých konců 36, 37.

Obr. 6b připojené výkresové dokumentace znázorňuje plát, který má celkem rovnoběžníkový příčný řez. Plát znázorněný na Obr. 6b je poměrně malý plát.

Obr. 6c připojené výkresové dokumentace znázorňuje plát

38. který má čtvercový olejový kanálek 39 vytvořený v jeho centrální části a zužuje se hrotů 40 a 41.

* * ··· ···* ·««· • * * · * * * ··· » ·· «·· ·»··· * · ·

Obr. 6d připojené výkresové dokumentace znázorňuje konfiguraci plátu celkem podobnou té která je znázorněn na Obr. 1, s výjimkou Se olejové kanálky 42. 43 mají kruhový průřez.

Obr. če připojené výkresové dokumentace znázorňuje plát, který je celkem podobný plátu, který je znázorněn na Obr. 6d ale s olejovými kanálky 44, 45 s dovnitř tvarovaným výstupkem z plátu k zvýšení oblasti tepelného přenosu z kanálku do plátu. Toto je lépe znázorněno na Obr. 6f, který znázorňuje mnohem širší plát než jaký je znázorněn na Obr. 6e a tento plát má příslušně větší olejové kanálky 46, 47.

Obr. 6g připojené výkresové dokumentace znázorňuje plát obdélníkového tvaru, který má olejové kanálky kruhového příčného řezu.

Konstrukce reaktoru a konfigurace plátů znázorněné na Obr. 1 až 6 mohou být předmětem mnoha variant. Jednotlivě, rozteče plátů mohou být různé shodně s vodivosti materiálu z kterého jsou pláty vyrobeny, tekutost materiálu obsahujícího tuhé částice, napájeni reaktoru, a doba zdržení požadavky pro reakci. Tloušťka plátů může být také různá. Bylo znázorněno že jak roste mocnost plátů, tepelná kapacitní reaktance plátů roste a toto vede k odtlumění každého teplotního poklesu, který může nastat během průběhu jednotlivých reakcí. V tomto ohledu se věří, že tlustší pláty mají větší tepelné množství nebo tepelnou zátěž a provádí tlumení obsahu tepelných požadavků procesu. Pláty 12a až 12h mohou být nastaveny tak, že se podstatně protahují vertikálně do reaktoru ( jak je znázorněno na Obr. 1 a 2 ). Nicméně, pláty mohou také být umístěny horizontálně nebo mohou mít šikmou orientaci. Pláty je ale vhodnější uspořádat vertikálně, aby mohlo být využito gravitace při vykládání tuhých částic z reaktoru. Může být také možné zahrnout jedno nebo více příčných protažení • * »·· ···* ···* • · * » · · * ··· · ··· ··* ······ * * * z plochy plátů, aby se zlepšil tepelný přenos do materiálu obsahujícího tuhé částice. Každé takové příčné protažení by mělo být uspořádáno tak, aby překážka v proudění tuhých částic byla minimální.

Pláty i2a až 12h je vhodnější připevňovat volně v reaktoru a jsou připojeny na pouze jednom konci k reaktoru. Například pláty mohou být zavěšeny na řetězech. Hožná budou potřeba rozpěrky mezi pláty a rozpěrky vhodně dovoluji nějaký pohyb plátů. Toto uspořádání poskytuje pohyb plátů pokud se zablokuje jeden z průtokových kanálů mezi pláty, kterýžto pohyb by mohl pomoci v odstraněni blokády. Je také možné zahrnout pomůcku k pohnutí plátů, jako je táhlo, kladiva nebo vibrátor.

Pláty mohou být odstranitelné z reaktoru buď jednotlivě nebo jako celek tak, aby se mohla provádět jejich provozní údržba nebo jejich případná výměna.

Pláty také mohou vstřikovací kanálky pro obsahovat větrací kanálky nebo selektivní odvětrávánl materiálu obsahujícího tuhé částice nebo selektivní vstřikování dalších přísad do vrstvy tohoto materiálu.

Jako tlaková nádoba zahrnující vnější plášť reaktoru je nyní zcela nezávislý na vytápěcích zařízeních (kromě vstupu a výstupu olejových trubek) nádoba může být vyložena izolačním materiálem (například žáruvzdornou vyzdívkou) a je také možné použít opotřebítelnou vložku. Tato skutečnost umožňuje udržovat konstrukční stěny a příruby reaktoru udržovat na pracovní teplotě pod 100 °C, což ve svém důsledku zajišťuje dostatečnou ochranu použité oceli. Vnější plášť reaktoru musí být konstruován tak, aby mohl být vystaven plnému tlakovému zatíženi, ale zároveň tak, aby mohl pracovat v takzvaném studeném stavu“, což ve svém důsledku znamená, že je možné takový plášť navrhovat bez nutnosti použiti dilatačních spár umožňujících vyrovnávat napětí vznikajíc! v kovu působením teploty.

Obr. 7 připojené výkresové dokumentace znázorňuje funkční závislost čas/teplota pro bod nacházející se v obdélníkovém plátu podrobený tepelnému toku ve spojitosti s Koppe1manovým procesem zušlechťováni uhlí. Tento proces spočívá ve zpracovávání po dávkách a, jak může být vidět z diagramu tepelného toku, požadavky tepelného rozsahu zpracováni se v závislosti na čase mění ve velkém rozsahu. Funkční závislost čas/teplota, uvedená v diagramu na Obr. 7 nahoře znázorňuje, že teplota se v průřezu plátů během procesu nemění, avšak maximální pokles teploty o asi 40 °C v čase t - 20 minut stále ještě umožňuje uskutečnit uspokojivé zpracování uhlí. Teplota v průřezu plátů se v podstatě navrací na počáteční hodnotu za 70 minut. Osobám obeznámeným se stavem techniky musí být zřejmé, že časový cyklus, hmota materiálu, vzdálenost plátů, a příslušné materiály se mohou měnit v širokém rozsahu podle požadavku.

Reaktor podle předloženého vynálezu vykazuje následujíc! výhody oproti reaktorům známým z dosavadního stavu techniky:

Zvětšený objem, který může materiál obsahující tuhé částice zaujímat, což ve svém důsledku umožňuje zvětšeni výkonu na výstupu o 60 % a vlče, nebo dovoluje použiti menšího reaktoru pro požadovaný výstup.

Tlaková nádoba může pracovat ve studeném režimu diky možnosti vložit do nádoby izolační vložku.

Menši objem ohřívacího oleje.

Optimální přenos tepla olejem.

9 9

999 999

9

Existence v podstatě obdélníkové, polopohyblivé vrstvy tuhých částic, umístěná mezi sousedními pláty a umožňující lepši prouděni vlastních tuhých částic.

Opatřeni ohřevu výložního kužele.

Vyrovnávání poměru přenosu tepla přes zpětné působeni oběhu.

Vyhnuti se nutnosti použiti vyrovnávacích dilatačních spár v konstrukci hlavni nádoby reaktoru.

Použitelnost již existujících plášťů a trubek.

Odstranítelnost pro údržbu a modifikaci.

Ulehčené pročišťováni kapaliny přenášející teplo a možnost přepínáni kapalin.

Umožněni dalšího zvětšování rozměrové velikosti ve srovnáni s uspořádáním s pláty a trubkami.

Osobám obeznámeným se stavem techniky musí být zřejmé, že předložený vynález umožňuje, kromé shora popsaných příkladných provedeni, vytvořeni i dalších do jeho rozsahu spadajících modifikaci a obměn. To znamená, že předložený vynález zahrnuje všechny takové obměny a modifikace, týkající se jeho podstaty a spadající do rozsahu připojených patentových nároků.

Claims (23)

NÁROKY plááť, vyaezující a množství plátů

1. Reaktor určený pro zpracovávání vsázky materiálu obsahujícího tuhé Částice a vykazujícího nízkou tepelnou vodivost, která se přivádí do reaktoru, kde tvoří náplňovou vrstvu a podrobuje se převádění tepla z důvodu jejího ohřevu nebo ochlazování, vyznačující se ti·, Se obsahuje vnější vnitřní objem pro uložení náplňové vrstvy, z tepelně vodivého materiálu, umístěných v jeho vnitřním objemu s tím, Že každý plát obsahuje jeden nebo více propouštěcích kanálků, skrze které může protékat kapalina přenášející teplo, a Že každý plát při zpracování vymezuje jedno nebo více tepelně vodivých přemostění mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými částicemi v oblasti plátu tak, že prostřednictvím tepelné výměny mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými Částicemi skrze pláty dochází k ohřevu nebo ochlazováni v podstatě všech tuhých částic materiálu na požadované teplotní rozmezí.

2. Reaktor podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější plášť je upravený jako tlaková nádoba.

3. Reaktor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pláty jsou uspořádané vůči sobě navzájem tak, že během zavážení nebo vykládáni reaktoru mohou tuhé částice proudit mezi sousedními pláty.

4. Reaktor podle nároku 3, vyznačující se tím, že pláty jsou uspořádané vůči sobě navzájem tak, že rozteč mezi sousedními pláty je dostatečně velká pro zajištění eliminace nežádoucího blokování nebo zachycování tuhých částic mezi Pláty.

• · t · » » » * ··· * ··· ··· * · · ·

5. Reaktor podle nároku 4, vyznačující se rozteč mezi sousedními pláty se pohybuje v rozmezí

500 mm.

6. Reaktor podle nároku 5, vyznačující se rozteč mezi sousedními pláty se pohybuje v rozmezí 200 mm.

tím, že od 50 do tím, že od 75 do

7. Reaktor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že tepelná vodivost plátů je alespoň o třídu vyšší než tepelná vodivost vsázky materiálu v reaktoru během operace.

8. Reaktor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že každý plát obsahuje pouze jeden propouštěcí kanálek nebo malý počet propouštěcích kanálků.

9. Reaktor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že každý propouštěcí kanálek vykazuje relativně malý průměr nebo šířku.

10. Reaktor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že celkový objem propouštěcího kanálku nebo propouštěcích kanálků každého plátu představuje malé procento celkového objemu plátu.

11. Reaktor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků • · ··· ···· * · · * • · · · · · · ··· · ··· ·» ·····» · * * vyznačující se tím, že pláty vykazují obdélníkový, rovnoběžníkový nebo zúžený příčný řez.

12. Reaktor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tf·, že vnější plášť zahrnuje v podstatě válcový díl s pláty uspořádanými tak, že se tyto pláty, při pohledu v příčném řezu, v podstatě rozkládají na tětivách kruhového průřezu válcového dílu.

13. Reaktor podle nároku 12, vyznačující se tím, že pláty se rozkládají v podstatě po celé délce válcového dílu.

14. Reaktor podle vyznačující se tím, že v podstatě vertikální.

nároku 12 nebo 13, podélná osa válcového dílu je

15. Reaktor podle vyznačující se tím, že vykládací díl rozkládající jednoho z nároků 12 až 14, vnější plášť dále obsahuje kónický se z konce válcového dílu.

16. Reaktor podle nároku 15, vyznačující se tlm, že vykládací díl vykazuje vnitřní objem, jehož velikost představuje až 20 % celkového vnitřního objemu vnějšího Pláště.

17. Reaktor podle nároku 15 nebo 16, vyznačující se tím, že pláty se prodloužené do vykládacího dílu.

* » ··· « ··« ♦ · « · • · · · » · · ··· · ··· mm» • m m · m m · · · mm mm ·· mm mm mm

18. Způsob ohřevu nebo ochlazování materiálu obsahujícího tuhé částice a vykazujícího nízkou tepelnou vodivost v reaktoru s vnějším pláštěm a množstvím plátů z tepelně vodivého nateriálu, umístěných uvnitř vnějšího pláště s tím, že každý z těchto plátů vykazuje jeden nebo více a

propouštěclch kanálků, skrze které může protékat kapalina přenášející teplo, a že každý plát vymezuje jedno nebo více tepelně vodivých přemostěními mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými částicemi nacházejícími se v oblasti plátu, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky zavážení materiálu obsahujícího tuhé částice do reaktoru pro vytvoření náplňové vrstvy uvnitř vnějšího pláště; protékání kapaliny přenášející teplo skrze uvedené propouštěcí kanálky a ohřev nebo ochlazování tuhých částic nacházejících se v náplňové vrstvě prostřednictvím tepelného přenosu mezi kapalinou přenášející teplo a tuhými částicemi skrze pláty; a odstraňování materiálu obsahujícího tuhé částice z reaktoru.

19. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že zahrnuje krok stlačování náplňové vrstvy tuhých částic.

20. Způsob podle nároku 18 nebo 19, vyznačující se tím, že krok ohřevu tuhých částic zahrnuje udržování náplňové vrstvy při podmínkách zvýšené teploty a zvýšeného tlaku po dobu postačující pro zušlechtění tuhých částic.

21. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že zahrnuje udržování náplňové vrstvy tuhých částic při podmínkách zvýšené teploty a zvýšeného tlaku po dobu v rozmezí od 15 minut do jedné hodiny.

• ··· * · • « • · · ♦ · · · * ··· · ··· ·♦· • · Β ·

22. Způsob podle nároku 20 nebo 21, vyznačujíc! se tím, že zahrnuje stlačování náplňové vrstvy tlakem o velikosti alespoň 4 barg.

23. Způsob podle j ednoho z nároků 18 až 22, vyznačující se tím, že tuhé částice jsou neopracované. 24. Způsob vyznačujíc! se podle tím, že jednoho z zpracováván1 nároků prob1há 18 až 23, po dávkách. 25. Způsob vyznačujíc! se podle tím, že j ednoho z nároků materiál obsahující 18 až 24, tuhé částice

zahrnuje uhlí.