DD283860A5

DD283860A5 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen eines heissen produktgases, das klebrige bzw. schmelzfluessige partikel enthaelt

Info

Publication number: DD283860A5
Application number: DD89328422A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Jokisch; Hans-Christoph Pohl; Adolf Linke
Original assignee: ��@��@��k��
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1990-10-24
Also published as: DE58901759D1; ES2042849T3; PL278412A1; TR24006A; EP0341436A2; PL162947B1; EP0341436A3; ZA891401B; DE3816340A1; US4954136A; CN1037730A; CN1020630C; IN171396B; CS272789A3; EP0341436B1; US4973337A; CS276636B6

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kuehlen eines heiszen Produktgases, das klebrige bzw. schmelzfluessige Partikel enthaelt. Bei diesem Verfahren wird in das zu kuehlende Gas in einer Kuehlzone in Stroemungsrichtung des Gases ein ringfoermiger Strahl eines Kuehlfluids eingeduest, der aus einer Vielzahl separater Kuehlfluidstrahlen zusammengesetzt ist, deren Masse und Eindringtiefe der Masse des in den einzelnen Ringraeumen der Kuehlzone stroemenden Produktgasstromes angepaszt ist, wobei die Einduesgeschwindigkeiten der Kuehlfluidstrahlen so gewaehlt werden, dasz die gewuenschten Eindringtiefen erreicht werden. Dazu weisen der Reaktor und die sich unmittelbar daran anschlieszende Kuehlzone ringfoermige Spalten fuer den Eintritt des Kuehlfluids auf. Im UEbergangsbereich zwischen dem Reaktor und der Kuehlzone ist ein Duesenring fuer die Kuehlfluidzone vorgesehen. Fig. 2{Produktgas, kuehlen; Kuehlzone; Kuehlfluid; Strahl, ringfoermig; Reaktor; Duesenring; Kuehlzone; Eindringtiefe}

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kuhlen eines heißen Produktgasea, das klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthält

Anwendungsgebiet der Erfindung

Pie Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines heißen Produktgases, das klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthält, die beim Abkühlen ihre Klebrigkeit verlieren, wobei in das heiße Produktgas in einer Kühlzone mit kreisförmigem Querschnitt in Strömungsrichtung des Gases ein ringförmiger Strahl eines Kühlfluids eingedüst wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik-

Bei der Kühlung von heißen Produktgasen, die klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthalten, die ihre Klebrigkeit verlieren, wenn sie eine bestimmte Erstarrui.gatemperatur unterschritten haben, besteht stets die Gefahr, daß diese Partikel infolge Anbackung zu. Ablagerungen an den Wänden der verwendeten Apparaturen oder sonstigen Anlageteilen führen. Das zwangsläufige Wachsen dieser Ablagerungen führt dabei im Laufe der Zeit dazu, daß der Gasweg in den verwendeten Apparaturen allmählich verlegt und damit die gesamte Anlage funktionsunfähig wird. Ein ausgeprägtes Beispiel für ein derartiges, klebrige bzw, schmelzflüseige Bestandteile enthaltendes Produktgas ist das Partialoxidationsgas, das bei der Partialoxidation von Kohle und/oder sonstigen Kohlenstoffträgern bei Temperaturen oberhalb des SchlackenschmelzpunktöS gewonnen wird. Hierbei führt das den Vergaser mit einer Temperatur von 1200 bis I700 ⁰G verlassende Partialoxidationsgas klebrige bzw. schmelzflüssige Schlacketeilchen und/oder sonstige teerige Bestandteile mit sich, die zu den vorstehend

beschriebenen Ablagerungen führen. Bei der Kühlung und Weiterbehandlung derartiger Gase muß deshalb durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß diese Begleitstoffe den Kühl- sowie den nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß nicht durch Ablagerungen an den Wänden der verwendeten Apparaturen, an don Wärmeaustauscherflächen und/oder in den Hohren beeinträchtigen.

Zur Kühlung heißer Produktgtae ist es prinzipiell bekannt, in den heißen Produktgasstrom einen ringförmigen Strahl eines Kühlfluids in Strömungsrichtung des Gases einzuspritzen oder einzudüsen. Eine solche Einführung führt zwangsläufig zu einer kegelstumpfförmigen Ausbildung des ringförmigen Strahls, der dann einen konvergenten Primärteil und einen" divergenten ßekundärteil aufweist, wenn er sich der Produktgasströmung überlagert. Beispiele für die praktische Anwendung dieses Kühlprinzips, bei dem das Kühlfluid über einen ringförmigen Spalt in den heißen Produktgasstrom eingeleitet wird, sind bereits seit langem bekannt. So wird dieses Verfahren beispielsweise beim sogenannten Wälzgasverfahren angewandt, bei dem dem heißen Verbrennungsgas zwecks Temperatureinstellung sogenanntes Rückgas zugemischt wird. (Ullmann, Bd. 1, 1951> Seite 182, Abbildung 332). Nach dem gleichen Prinzip arbeiten auch Toroidlufterhitzer, bei denen dem heißen Verbrennungsgas in einer Mischkammer Kaltluft beigemischt wird. In neuerer Zeit ist schließlich in der DE-OS 35 24 802 vorgeschlagen worden, dieses Kühlprinzip auch zur Kühlung von heißen Produktgasen, die klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthalten, insbesondere zur Kühlung von Partialoxidationsgas, anzuwenden. Hierbei soll durch die Einleitung eines Kühlfluids über einen ringförmigen Spalt die Wandberührung der Partikel vermieden und damit die Gefahr von Ablagerungen ausgeschaltet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich dieses Ziel auf diese

Mi η ο

Weise nicht im befriedigenden Umfange erreichen läßt. Me sich an den kegelstumpfförmigen Kühlfluidringstrahles ausbildende Rezirkulationsströmung hält die klebrigen Partikel nicht von der Wand fern, sondern führt sie im Gegenteil an die Wand heran.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die im vorangegangenen beschriebenen Mangel zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Wandberührung der klebrigen bzw. schmelzflüssigen Partikel während des Kühlvorganges vermieden und die Gefahr von Anbackungen bzw. Ablagerungen dadurch ausgeschaltet wird. Gleichzeitig soll durch die Vorrichtung eine vollständige und gleichmäßige Durchmischung von Produktgasstrom und Kühlfluid gewährleistet werden.

Erfindungsgemäß ist das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Strahl aus einer Vielzahl separater Kühlfluidstrahlen zusammengesetzt ist, deren Masse und Eindringtiefe der Masse des in den einzelnen Ringräumen der Kühlzone strömenden Produktgasstromes angepaßt ist, wobei die Eindüsgeschwindigkeiten der Kühlfluidstrahlen so gewählt werden, daß die gewünschten Eindringtiefen erreicht werden.

In Abkehr von der bisher bekannten Arbeitsweise sieht also das erfindungsgemäße Verfahren nicht mehr die Einführung des

Kühlfluida in Form eines geschlossenen ringförmigen Strahles vor. Stattdessen wird der ringförmige Strahl in eine Vielzahl separater Einzelstrahlen zerlegt, die teilweise unterschiedliche Massen, teilweise unterschiedliche Eindringtiefen und. gleiche oder teilweise unterschiedliche Eindüswinkel haben. Damit kann die Kühlfluidzufuhr der Masse des in den einzelnen Ringräumen der Kühlzone strömenden Produktgasstromes angepaßt werden. Vorzugsweise werden die Eindüsgeschwindigkeiten dabei gleichzeitig so gewählt, daß bei Erreichen der gewünschten Eindringtiefe die Vertikalkomponente der iltrahlenmittengeschwindigkeit in Sfcrömungsrichtung gleich der Geschwindigkeit der Gesamtströmung ist.

Wie bereits aus den weiter oben getroffenen Feststellungen hervorgeht, stellt die Kühlung von 1200 bis 1700 ⁰C heißem Partialoxidationsgas ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Andere Produktgase, für die sich der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders anbietet, sind solche Gase, die als klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel beispielsweise Metalle, Salze oder Aschen enthalten. Als Kühlfluid kann vorzugsweise ein Teilstrom des kalten, gereinigten Produktgases verwendet werden. Es können hierfür aber auch andere Medien, wie z. B. Dampf oder ggf. vorerhitztes Wasser, zur Anwendung gelangen.

Vorzugsweise werden die Kühlfluidstrahlen über einen Düsenring mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 100 m/s und unter einem Eindüswinkel oC- von 0° bis 90° in das Produktgas eingedüst. Der Druck des Kühlfluids wird im Düsenring in Abhängigkeit von der Gastemperatur in der Kühlzone gesteuert. Vorteilhaft wird zusätzlich unterhalb und oberhalb des Düsenringes je ei*¹ weiterer KUhIf luidstrom in das Produkt gas eingedüst .

zn roo

Dabei ist es zweckmäßig, daß der Kühlfluidstrom unterhalb des Düsenringes mit einer Geschwindigkeit von 0,1 m/s bis 50 m/s so in den Produktgasstrora eingedüst wird, daß seine Strömung konturparallel zur Reaktorwandung in diesem Bereich verläuft und daß der Kühlfluidstrom oberhalb des Düsenringes mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 50 m/s und unter einem Winkel ß von 0° bis 45° in den Produktgasstrom eingedüst wird.

Die "Vorrichtung zum Kühlen eines heißen Produktgases nach dem erfindungsgeaäßen Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dor Reaktor und die sich unmittelbar daran anschließende Kühlzone ringförmige Spalten für den Eintritt des Kühlfluids aufweisen und daß ferner im Ubergangebereich zwischen dem Reaktor und der Kühlaone ein Düsenring für lie Kühlfluidzufuhr angeordnet ist. Dabei wird der ringförmige Spalt dadurch gebildet, daß die Wand in diesem Bereich des Reaktors versetzt ausgebildet ist.

Vorteilhaft ist der Ubergangsbereich zwischen dem Reaktor und der Kühlzone so ausgebildet, daß seine Neigungsänderung stetig nach einer Exponentialfunktion in den zylindrischen Teil der Kühlzone übergeht.

Zweckmäßig ist der Düsenring in mehrere Kammern unterteilt, die übereinander oder hintereinander angeordnet sein können. Anstelle des ringförmigen Spaltes kann auch ein Düsenring vergesehen sein, auf den ein oben offener Leitring aufgesetzt ist.

- 9 AusführunKsbeispiele

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des er.'findungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung;

Fig. 3: einen Querschnitt durch einen Düsenring mit zw L hintoreinanderliegenden Kammern, und

Fig. 4: einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Kühlfluidzugabe oberhalb des Düsenringes.

Zur Erläuterung des Verfahrens wird auf Fig. 1 verwiesen, die in schematischer Darstellung den Ausschnitt aus der Kühlzone 2 darstellt, in dem sich der Düsenring 4 für die Einspritzung der separaten Kühlfluidstrahlen befindet. Der Durchmesser D der Kühlzone 2 ist hierbei beispielsweise in vier Teile geteilt. Die Durchmesser

τ D, Tf D, ^D und ΰ begrenzen deshalb in der

Kühlzone Ringräume mit unterschiedlichen Grundflächen, was in der Abbildung durch eine unterschiedliche Schraffierung zum Ausdruck gebracht wird. Der prozentuale Anteil der Grundflächen dieser Ringräume an der Gesamtfläche der Kühlzone beträgt hierbei von innen nach außen 6,25 %» 18,75 %> 51,25 % und A-J,75 %· Bei einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases über den Querschnitt der Kühlzone

- ίο - ZfMGO

gelten diese prozentualen Anteile auch für die Aufteilung der Gesamtmasse des Produktgases auf die verschiedenen Ringräume der Kühlzone. Entsprechend diesen unterschiedlichen Produktgasmassen werden deshalb in die einzelnen Ringräume der Kühlzone unterschiedliche Kühlfluidmassen ώ,,, m«» A,» A^., mit unterschiedlichen Eindringtiefen e^, e₂» e,, e^ eingedüst. Die Eindüswinkel c£^ können aus betrieblichen Gründen gleich oder untereinander verschieden sein. Die Eindüsgeschwindigkeiten des Kühlfluids werden so gewählt, daß die gewünschten Eindringtiefen erreicht werden.

Die Abbildung in Fig. 2 zeigt den Oberteil des Reaktors 1, der der Erzeugung des zu kühlenden Produktgases dient, sowie die sich unmittelbar daran anschließende Kühlzone· 2. Sofern das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung von Partialoxidationsgas verwendet werden soll, handelt es sich bei dem Reaktor 1 um einen Vergasungsreaktor mit den an sich bekannten Merkmalen. Da die Erzeugung des jeweiligen Produktgases nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, braucht hier auf die konstruktiven Einzelheiten des Reaktors Λ nicht näher eingegangen zu werden. Die Kühlzone 2 weist, wie bereits gesagt wurde» einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das erzeugte Produktgas strömt in Richtung des Pfeiles 3 von unten nach oben aus dem Reaktor 1 in die Kühlzone 2. Dei de. in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird das Kühlfluid in dre: Stufen mit unterschiedlicher Zielsetzung und unterschiedlicher Wirkung aufgegeben. Die eigentliche Kühlung des Produktgasstromes erfolgt durch die Kühlfluidstra^len, die über den Düsenring in das Gas eingedüst werden. Auf die spezifischen Bedingungen dieser Kühlfluidzugabe ist bereits weiter oben eingegangen worden. Die unterschiedlichen Eindringtiefen der einzelnen Kühlfluidstrahlen, die durch die Pfeile 5 markiert werden, erreicht man durch unterschiedliche Eindüsgeschwindigkeiten.

Diese werden wiederur, durch unterschiedliche Vordrücke in den Kammern 6a, 6b und 6c, in die der Düsenring 4 in diesem Falle unterteilt ist, sowie durch unterschiedliche Düsendurchmesser erzielt. Selbstverständlich weist der Düsenring M- eine der Zahl der benötigten Kühlfluidstrahlen entsprechende Anzahl von Düsen auf, was in der Abbildung nicht näher dargestellt ist. Die Düoen sind hierbei über den gesamten Umfang des Düsenringes 4 gleichmäßig verteilt. Die unterschiedlichen Kühlfluidmassen erhält man dabei durch die unterschiedliche Anzahl von Düsen mit gleichem Durchmesser. Wie durch die Lage der Pfeile .5 angedeutet wird, können die einzelnen Kühlfluidstrablen dabei einen unterschiedlichen Eindüswinkel oC- aufweisen. Dieser Eindüsw.rnkel <£· kann im Bereich zwischen 0° und 90° liegen. Die entsprechenden Eindüswinkel uC· werden durch entsprechende Neigung der Düsen am Düsenring 4- erzielt. Die Eindüsgeschwindigkeiten des Kühlfluids am Düsenring 4 liegen dabei zwischen 1 m/s und 100 m/s. Die einzelnen Düsen sind jeweils über die Kammern 6a, 6b und 6c mit den Leitungen 7 verbunden, durch dio die Zufuhr des erforderlichen Kühlfluids erfolgt, wobei der erforderliche Druck über die Ventile 8 eingestellt werden kann.

Aus Gründen der Betriebsflexibilität kann es vorteilhaft sein, wenn der Druck des Kühlfluids in den Kammern 6a, 6b und 6c in Abhängigkeit von der Gastemperatur in der Kühlzone 2 gesteuert wird. Hierbei wird die durch das Temperaturmeßgerät 22 ermittelte Gastemperatur über die Impulsleitung 21 als Stsuergröße für den Stellantrieb 23 des Ventiles 3 benutzt, so daß dieses Ventil in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur geöffnet oder geschlossen werden kana'. Diese Art der Regelung ist insbesondere dann angebracht, wenn das Produktgas im Teillastbetrieb nur in geringer r Menge als normal anfällt und deshalb der Kühlvorgang nur mit einer reduzierten

zn uo

Kühlfluidmenge betrieben wird. Dies kann dabei soweit gehen, daß die Kühlfluidzufuhr zu einzelnen Düsengruppen ganz unterbrochen wird. Aus zeichentechnischen Gründen ist die vorstehend beschriebene Regelung nur für die Kammer 6a des Düsenringes 4- eingezeichnet worden. Selbstverständlich kann diese Regelung aber auch für die anderen Kammern angewandt werden.

Um den Übergangsbereich 9 vom Oberteil des Reaktors 1 zur Kühlzone 2 unterhalb des Düsenrings 4 frei von Anbackungen zu halten, wird über den ringförmigen Spalt 10 ein weiterer Kühlfluidstrom in Richtung der Pfeile 11 wandparallel in die Vorrichtung eingeführt. Dieser Kühlfluidstrom soll durch Verdrängung die Partikel von der Reaktorwand fernhalten. Um eine ungestörte Grenzschicht dieses Kühlfluidstromes zu erreichen und um Partikelbalinen zu erhalten, die konturparallel zur Wand des Reaktors 1 verlaufen, wird der Übergacgsbereich 9 so ausgebildet, daß seine Neigungsänderung stetig nach einer Exponentialfunktion in den zylindrischen Teil der Kühlzone 2 übergeht. Die Geschwindigkeit des Kühlfluidstrahles, der über den ringförmigen Spalt 10 eingedüst wird, liegt hierbei im Bereich zwischen 0,1 m/s und 50 m/s. Der ringförmige Spalt wird vorzugsweise r.adurch ausgebildet, daß die Wand 12 im Oberteil des Reaktors 1 versetzt ausgebildet ist, wie das aus der Abbildung zu ersehen ist. Über die Lsitung 13 äst der ringförmige Spalt 10 mit der Ringleitung 1A- verbunden, die über die Leitung 15 mit dem erforderlichen Kühlfluid beaufschlagt wird.

Ein weiterer Kühlfluidstrom wird außerdem oberhalb des Düsenringes A- über den ringförmigen Spalt 16 in die Kühlzone 2 eingespritzt. Dieser Kühlfluidstrom, der durch die Pfeile markiert wird, soll Wirbel und Rückströmungen, die möglicher-

weise durch die Eindüsung des Kühlfluids über den Düsenring an der Wandung der Kühlzone 2 erzeugt werden, vermeiden bzw. unterdrücken. Dazu wird der Winkel ß entsprechend klein, nämlich im Bereich zwischen 0° und 4-5° gewählt, damit dieser Kühlfluidstrom selbst keine Rückströmung an der Wandung der Kühlzone 2 bewirkt. Die Geschwindigkeit des Kühlfluidstromes liegt hierbei im Bereich zwischen 1 m/s und 50 m/s. Der ringförmige Spalt 16 ist wiederum über die Leitung 18 mit der Ringleitung 19 verbunden, die über die Leitung 20 mit dem erforderlichen Kühlfluid versorgt wird.

Wie bereits weiter oben festgestellt wurde, handelt es sich bei Fig. 2 nur um eine schematisciie Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der spezielle konstruktive Ausgestaltungen nicht zu entnehmen sind. So können beispielsweise die Wandungen des Reaktors 1 und/oder der Kühlzone 2 als von einem Kühlmedium durchflossene Rohrwandungen ausgebildet sein, die auf ihrer Innenseite mit einer feuerfesten Auskleidung versehen sind. Ebenso kann der Spalt 16 aus fertigungstechnischen Gründen eine andere Ausgestaltung erfahren, worauf noch weiter unten im Zusammenhang mit Fig. ¹V eingegangen werden wird.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Düsenringes 4. Im Gegensatz zur Ausführungsform in Fig. 2 weist der Düsenring in diesem Falle zwei hintereinanderliegende Kammern 6a und 6b auf. Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Düsenreihen der .einzelnen Kammern 6a, 6b und 6c übereinander liegen, befinden sich bei der in Fi^,. 3 dargestellten Ausführungsform alle Düsen in einer Ebene. Die: der hinteren Kammer 6a zugeordnete^ Düsen 24 sind dabei jeweils über die Leitungsstücke 25 mit dieser Kammer verbunden, während die der vorderen Kammer 6b zugeordneten Düsen unmittelbar in die Kammerwand eingelassen sind. Selbstver-

zn u ο

ständlich können die Düsen 24 und 26 dabei unterschiedliche Durchmesser und/oder Neigungswinkel aufweisen. In der Regel werden hierbei die einer Düsenkammer zugeordneten Düsen Jeweils gleich sein.

Fig. 4 zeigt schließlich einen Längsschnitt durch eine spezielle Ausführungsform für die Kühlfluidzugabe oberhalb des Düsenringes 4. Während bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung das Kühlfluid über den ringförmigen Spalt 16 in die Kühlzone 2 eingespritzt wird, kann es aus fertigungstechnischen Gründen angebracht sein, hierfür ebenfalls einen Düsenring 27 zu verwenden. Auf den Düsenring 27 ist dabei der oben offene Leitring 29 aufgesetzt, durch den die aus den Düsen 28 austretenden Kühlfluidstrahlen strömungstechnisch vergleichmäßigt werden.

Patentansprüche

1. Vorfahren zum Kühlen eines heißen Produktgases, das klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthält, die beim Abkühlen ihre Klebrigkeit verlieren, wobei in das heiße Produktgas in ein«? Kühlzone mit kreisförmigem Querschnitt in Strömlings richtung des Gases ein ringförmiger Strahl eines Kühlfluids eingedüst wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Strahl aus einer Vielzahl separater Kühlfluidstrahlen zusammengesetzt ist, deren Masse und Eindringtiefe der Μ&ηθθ des in dsn einzelnen Ringräumen der Kühlzone strösondan Produktgasstromθs angepaßt ist, wobei die Eindüsgeschwindigkeiten der Kühlfluidstrahlen so gewählt werden, daß die gewünschten Eindringtiefen erreicht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsgeschwindigkeiten der Kühlfluidstrahlen gleichzeitig so gewählt werden, daß bei Erreichen der gewünschten Eindringtiefe die Vertikalkomponente der Strahlenmittengeschwindigkeit in Strömungsrichtung gleich der Geschwindigkeit der Gesamtströmung ist.

>. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfluidstrahlen über einen Düsenring mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 100 m/s und unter einem Eindüswinkel c^ von 0° bis 90° in das Produktgas eingedüst werden.

4-. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Kühlfluids im Düsenring in Abhängigkeit von der Gastemperatur in der Kühlzone gesteuert wird.

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines heißen Produktgases, das klebrige bzw. schmelzflüseige Partikel enthält

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines heißen Produktgases, das klebrige bzw. schnelzflüssige Partikel enthält, die beim Abkühlen ihre Klebrigkeit verlieren, wobei in das heiße Produktgas in einer Kühlzone mit kreisförmigem Querschnitt in Strömungsrichtung des Gases ein ringförmiger Strahl eines Kühlfluids eingedüst wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik·

Bei der Kühlung von heißen Produktgasen, die klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthalten, die ihre Klebrigkeit verlieren, wenn sie eine bestimmte Erstarrui.gstemperatur unterschritten haben, besteht stets die Gefahr, daß diese Partikel infolge Anbackung zu Ablagerungen an den Wänden der verwendeten Apparaturen oder sonstigen Anlageteilen führen. Das zwangsläufige Wachsen dieser Ablagerungen führt dabei im Laufe dor Zeit dazu, daß der Gasweg in "den verwendeten Apparaturen allmählich verlegt und damit die gesamte Anlage funktionsunfähig wird. Ein aubgeprägtes Beispiel für ein derartiges, klebrige bzw. schmelzflüssige Bestandteile enthaltendes Produktgas ist das Partialoxidationsgas, das bei der Partialoxidation von Kohle und/oder sonstigen Kohlenstoffträgem bei Temperaturen oberhalb des Schlackenschmelzpunktes gewonnen wird. Hierbei führt das den Vergaser mit einer Temperatur von 1200 bis I7OO ⁰O verlassende Partialoxidationsgas klebrige bzw. schmelzflüssige Schlacketeilchen und/oder sonstige teerige Bestandteile mit sich, die zu den vorstehend

- 5 - Ml ?G0

beschriebenen Ablagerungen führen. Bei der Kühlung und Veiterbehandlung derartiger Gase muß deshalb durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß diese Begleitstoffe den Kühl- sowie den nachgeschalteten Verarbeitungeprozeß nicht durch Ablagerungen an den Wänden der verwendeten Apparaturen, an den Wärmeaustauscherflächen und/oder in den Bohren beeinträchtigen.

Zur Kühlung heißer Produktgase ist es prinzipiell bekannt, in den heißen Froduktgasstrom einen ringförmigen Strahl eines Kühlfluids in Strömungsrichtung des Gases einzuspritzen oder einzudüsen* Eine solche Einführung führt zwangsläufig zu einer kegelstumpffönnigen Ausbildung des ringförmigen Strahls, der dann einen konvergenten Primärteil und einen' divergenten Sekundärteil aufweist, wenn er sich der Produktgasströmung überlagert. Beispiele für die praktische Anwendung dieees Kühlprinzips, bei dem das Kühlfluid über einen ringföimigen Spalt in den heißen Produktgasstrom eingeleitet wird, sind bereits seit langem bekannt. So wird dieses Verfahren beispielsweise beim sogenannten Wälzgasverfahren angewandt, bei dem dem heißen Verbrennungsgas zwecks Temperatureinstellung sogenanntes Rückgas zugemischt wird. (Ulimann, Bd. 1, 1951» Seite 182, Abbildung 332). Nach dem gleichen Prinzip arbeiten auch Toroidlufterhitzer, bei denen dem heißen Verbrennungsgas in einer Mischkammer Kaltluft beigemischt wird. In neuerer Zeit ist schließlich in der DE-OS 35 24 802 vorgeschlagen worden, dieses Kühlprinzip auch zur Kühlung von heißen Produktgasen, die klebrige bzw. ßohmelzflüssige Partikel enthalten, insbesondere zur Kühlung von Partialoxidati.onsgas, anzuwenden. Hierbei soll durch die Einleitung eines Kühlfluids über einen ringförmigen Spalt die Wandberührung der Partikel vermieden und damit die Gefahr von Ablagerungen ausgeschaltet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich dieses Ziel auf diese

Hi UO

Weist» nicht im befriedigenden Umfange erreichen läßt. Die sich an den kegelstumpfförmigen Kühlfluidringstrahles ausbildende Rezirkulationeströmung hält die klebrigen Partikel nicht von der Wand fern, sondern führt sie im Gegenteil an die Wand heran.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist et), die im vorangegangenen beschriebenen Mängel zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend au verbessern, daß eine Wandberührung der klebrigen bzw. schmelzflüssigen Partikel während des Kühlvorgangeo vermieden und die Gefahr von Anbackungen bzw. Ablagerungen dadurch ausgeschaltet wird. Gleichzeitig soll durch die Vorrichtung eine vollständige und gleichmäßige Durchmischung von Produktgasstrom und Kühlfluid gewährleistet werden.

Erfindungsg-wnäß iot das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Strahl aus einer Vielzahl separater Kühlfluidstrahlen zusammengesetzt ist, deren Masse und Eicdringtiefe der Masse des in den einzelnen Hingräumen der Kühlzone strömenden Produktgasstromas angepaßt ist, wobei die Eindüsgeschwindigkeiten der Kühlfluidstrahlen so gewählt werden, daß die gewünschten Eindringtiefen erreicht werden.

Kühlfluids in Form eines geschlossenen ringförmigen Strahlob vor. Stattdessen wird der ringförmig Strahl in eine Vielzahl separater Einee3atrahlen zerlegt, die teilweise unterschiedliche Nassen, teilweise unterschiedliche Eindringtiefon und gleiche oder teilweise unterschiedliche Eindüswinkel haben. Damit kann die Kühlfluidzufuhr der Nasse des in den einzelnen Ringräumen dor Kühlzone strömenden Froduktgasstromes angepaßt werden. Vorzugsweise werden die Eindüsgeschwindigkeiten dabei gleichzeitig so gewählt, daß bei Erreichen der gewünschten Eindringtiefe die Vertilcalkomponente der Strahlenmittengesohwindigkeit in Strömungsrichtung gleich der Geschwindigkeit der Gesamtströmung ist.

Wie bereite aus den weiter oben getroffenen Feststellungen hervorgeht, stellt die Kühlung von 1200 bis 1?00 ⁰C heißem Partialoxidationsgas ein bevorzugtes Anwendungsgebiet dec erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Andere Produktgase, für die sich der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders anbietet, sind solche Gase, die als klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel beispielsweise Netalle, Salze oder Aschen enthalten. Als Kühlfluid kann vorzugsweise ein Teilstrom des kalten, gereinigten Produktgases verwendet werden. Es können hieri'üjf aber auch andere Medien, wie z. B- Dampf oder ggf. vorerhitztes Wasser, zur Anwendung gelangen.

Vorzugsweise werden die Kühlfluidstrahlen über einen Düsenring mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 100 m/s und unter einem Eindüswinkel &_A von 0° bis 90° in das Produktgas eingedüst. Der Druck des Kühlfiuids wird im Düsenring in Abhängigkeit von der Gastemperatur in der Kühlzone gesteuert. Vorteilhaft wird zusätzlich unterhalb und oberhalb des Düsenringes je ein weiterer Kühlfluidstrom in da3 Produktgas eingedüst.

in no

Dabei lot es zweckmäßig, daß der Kühlfluidstrom unterhalb des Düsenringe.: mit einer Geschwindigkeit von 0,1 m/s bis 50 m/s so in den Produktgasstrom eingedüst wird, daß seine Strömung konturparallel zur Peaktorwandung in diesem Bereich verläuft und daß der Kühlfluidstrom oberhalb des Düsenringes mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 50 m/s und unter einem Winkel ß von 0° bis 4-5° in den ItOduktgasstrom eingedüst wird.

Die Vorrichtung zum Kühlen eines heißen Produktgases nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dor Reaktor und die sich unmittelbar daran anschließende KW "!zone ringförmige Spalten für den Eintritt des Kühlfluids aufweisen und daß ferner im t)bergangsbereich zwischen dem Reaktor und der Kühlzone ein Düsenring für die Kühlfluidzufuhr angeordnet ist. Dabei wird der ringförmige Spalt dadurch gebildet, daß die Wand in diesem Bereich des Reaktors versetzt ausgebildet ist.

Vorteilhaft ist der tJbergangsbereich zwischen dem Reaktor und der Kühlzone so ausgebildet, daß seine Neigungsänderung stetig nach einor Exponentialfunktion in den zylindrischen Teil der Kühlzone übergeht.

Zweckmäßig ist der Düsenring in mehrere Kammern unterteilt, die übereinander oder hintereinander angeordnet sein können. Anstelle des ringförmigen Spaltes kann auch ein Düsenring vorgesehen sein, auf den ein oben offener Leitring aufgesetzt ist.

- 9 - ItMbO

AusführunKsbeisplele

Die Erfindung aoll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene in schwnatischer Darstellung}

Fig. 5: einen Querschnitt durch einen Düsenring mit zwt L hintereinandefliegenden Kammern, und

Tj D, τ D, * D und D begrenzen deshalb in der

Küh.lzone Ringräume mit unterschiedlichen Grundflächen, was in der Abbildung durch eine unterschiedliche Schraffierung zum Ausdruck gebracht wird. Der prozentuale Anteil der Grundflächen dieser Ringräume an der Gesamtfläche der Kühlzone beträgt hierbei von innen nach außen 6,25 %, 18,75 %, 31,25 % und 43,75 %· Bei einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases über den Querschnitt der Kühlzone

- ίο -

gelten diese prozentualen Anteile auch für die Aufteilung der Gesamtmasse des Produk**gasee auf die verschiedenen Ringräume der Kühlzone. Entsprechend diesen unterschiedlichen Produktgasmassen werden deshalb in die einzelne \ Ringräume der Kühlzone unterschiedliche Kühlfluidmassen A. , A2, A,, A^, mit unterschiedlichen Eindringtiefen e^, βρ, θ,, θ^ eingedüst. Die Eindüewinkel cC können aus betrieblichen Gründen gleich oder untereinander verschieden sein. Die Eindüsgeschwindigkeiten des Kühlfluids werden so gewählt, daß die gewünschten Eindringtiefen erreicht werden.

Die Abbildung in Fig. 2 zeigt den Oberteil des Reaktors 1, der der Erzeugung des zu kühlenden Produktgases dient, sowie die sich unmittelbar daran anschließende Kühlzone· 2. Sofern das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung von Partialoxidationsgas verwendet werden soll, handelt en sich bei dem Reaktor 1 um einon Vergasungsreaktor mit den an sich bekannten Merkmalen. Da die Erzeugung des jeweiligen Produktgases nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, braucht hier auf die konstruktiven Einzelheiten des Reaktors 1 nicht näher eingegangen zu werden. Die Kühlzone 2 weist, wie bereits gesagt wurde, einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das erzeugte Produktgas strömt in Richtung des Pfeiles 5 von at*\a nach oben aus dem Reaktor 1 in die Kühlzone 2. Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird das Kühlfluid in drei Stufen mit unterschiedlicher Zielsetzung und unterschiedlicher Wirkung aufgegeben. Die eigentliche Kühlung des Produktgasstromes erfolgt durch die Kühlfluidstrahlen, die über den Düsenring 4 in das Gas eingedüst werdan. Auf die spezifischen Bedingungen dieser Kühlfluidzugabe ist bereits weiter oben eingegangen worden. Die unterschiedlichen Eindringtiefen der einzelnen Kühlfluidstrahlen, die durch die Pfeile 5 markiert werden, erreicht man durch unterschiedliche Eindüsgeschwindigkeiten.

- 11 - WHO

Diese werden wiederum durch unterschiedliche Vordrücke in den Kammern 6a, 6b und 6c, j η die der Düsenring 4 in dieeem Falle untertollt ist, sowie durch unterschiedliche Düsendurchmesser erzielt. Selbstverständlich weist der Düsenring 4 eine der Zahl der benötigten Kühlfluidstrahlen entsprechende Anzahl von Düsen auf, was in der Abbildung aicht näher dargestellt ist. Die Düsen sind hierbei über den gesamten Umfang des Düsenringes 4 gleichmäßig vorteilt. Die unterschiedlichen Kühlfluidmasson erhält man dabji durc; die unterschiedliche Anzahl von Düsec. mit gleichem Durchmesser. Wie durch die Lage der Pfeile 5 angedeutet wird, können die einzelnen Kühlfluidstrahlen dabei einen unterschiedlichen Eindüswinkel uCj aufweisen. Dieser Eindüswinkel oC ^ kann im Bereich zwischen 0° und 90° liegen. Die entsprechenden EindüowinkQl öCj werden durch entsprechende Neigung der Düsen am Düsenring 4 erzielt. Die Eindüsgeschwindigkeiten des Kiihlfluids am Düsenring 4 liegen dabei zwischen 1 m/s und 100 m/s. Die einzelnen Düsen sind jeweils über die Kammern 6a, 6b und 6c mit den Leitungen 7 verbunden, durch die die Zufuhr des erforderlichen Kühlfluids erfolgt, wobei der erforderliche Druck über die Ventile 8 eingestellt werden kann.

Aus Gründen der Betriebsflexibilitp.t kann es vorteilhaft sein, wenn der Druck des Kühlfluids in den Kammern 6a, 6b und 6c in Abhängigkeit von der Gastemperatur in der Kühlzone 2 gesteuert wird. Hierbei wird die durch das Temperaturmeßgerät 22 ermittelte Gaotemperatur über die Impulsleitung 21 als Steuergröße für den Stellantrieb 23 dec Ventiles 8 benutzt, so daß dieses Ventil in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur geöffnet oder geschlossen werden kavn¹. Diese Art der Regelung ist insbesondere dann angebracht, wenn das Produktgas im Teillastbetrieb nur in geringerer Menge als normal anfällt und deshalb der Kühlvorgeng nur mit einer reduzierten

-12 - zriuo

Kühlfluidmenge betrieben wird. Dies kann dabei soweit gehen, daß die KUhIfluidzufuhr zu einzelnen Düeengruppen ganz unterbrochen wird. Aus zeichentechnisohen Gründen ist die vorstehend beschriebene Regelung nur für die Kammer 6a des Düsenringes 4 eingezeichnet worden. Selbstverständlich kann diese Regelung aber auch für die anderen Kammern angewandt werden.

Um den Übergangsbereich 9 vom Oberteil des Reaktors 1 zur Kühlzone 2 unterhalb des Düeenriugs 4 frei von Anbackungen zu halten, wird über den ringförmigen Spalt 10 ein weiterer Kühlfluidstrom in Richtung der Pfeile 11 wandparallel in die Vorrichtung eingeführt. Dieser Kühlfluidstrom soll durch Verdrängung die Partikel von der Reaktorwand fernhalten. Um eine ungestörte Grenzschicht dieses Kühlfluidstromes zu erreichen und um Partikelbahnen zu erhalten, die konturparellel zur Wand des Reaktors 1 verlaufen, wird der Ubergangsbereich 9 so ausgebildet, daß seine Neigungsänderung stetig nach einer Exponentialfunktion in den zylindrischen Teil der Kühlzone 2 übergeht. Die Geschwindigkeit des Kühlfluidstrahles, der über den ringförmigen Spalt 10 eingedüst wird, liegt hierbei im Bereich zwischen 0,1 m/s und 50 m/s. Der ringförmige Spalt wird vorzugsweise dadurch ausgebildet, daß die Wand 12 im Oberteil des Reaktors 1 versetzt ausgebildet ist, wie das aus der Abbildung zu ersehen ist. Übor die Leitung 13 ist der ringförmige Spalt 10 mit der Ringleitung 14 verbunden, die über die Leitung 15 mit dem erforderlichen Kühlfluid beaufschlagt wird.

Ein weiterer Kühlfluidstrom wird außerdem oberhalb des Düsenringes 4 über den ringförmigen Spalt 16 in die Kühlzone 2 eingespritzt. Dieser Kühlfluidstrom, der durch die Pfeile markiert wird, soll Wirbel und Rückströmungen, die möglicher-

- 15 -

weise durch die Eindüeung des Kühlfluide über den Düsenring an der Wandung der Kühlzone 2 erzeugt werden, vermeiden bzw. unterdrücken. Dazu wird der Winkel ß entsprechend klein, nämlich im Bereich zwischen 0° und 45° gewählt, damit dieser Kühliluidstrom selbst keine Rückströmung an der Wandung der Kühlzone 2 bewirkt. Die Geschwindigkeit des Kühlfluidstromes liegt hierbei im Bereich zwischen 1 m/s und 50 m/s. Der ringförmige Spalt 16 ist wiederum über die Leitung 18 mit der Ringleitung 19 verbunden, die über die Leitung 20 mit dem erforderlichen Kühlfluid versorgt wird.

Wie bereits weiter oben festgestellt wurde, handelt es sich bei Fig. 2 nur um eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der spezielle konstruktive Ausgestaltungen nicht leu entnehmen sind. So können beispielsweise die Wandvjagen des Reaktors 1 und/oder der Kühlzone 2 als von einem Kühlmedium durchfloesene Rohrwandungen ausgebildet sein, die auf ihrer Innenseite mit einer feuerfesten Auskleidung verseuen sind. Ebenso kann der Spalt 16 aus fertigungstechnischen Gründen eine andere Ausgestaltung erfahren, worauf noch weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 4 eingegangen werden wird.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine andere Ausfülirungsform des Düsenringes 4. Im Gegensatz zur Ausführungsform in Fig. 2 weist der Düsenring in diesem Falle zwei hintereinanderliegcnde Kammern 6a und 6b auf. Während bei der Ausfüh-.Tungsform gemäß Fig. 2 die Düsenreihen der .einzelnen Kammern 6a, 6b und 6c übereinander liegen, befinden sich bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform iMe Düsen in einer Ebene. Pie der hinteren Kammer 6a zugeordneten Düsen 24 sind dabei jeweils über die Leitungsstücke 25 mit dieser Kammer verbunden, während die der vorderen Kammer 6b zugeordneten Düsen unmittelbar in die Kammerwand eingelassen sind. Selbstver-

- 14 - IB UO

ständlich können die Düsen 24 und 26 dabei unterschiedliche Durchmesser und/oder Neigungewinkel aufweisen. In der Regel werden hierboi die einer Düsenkammer zugeordneten Düsen jeweils gleich sein.

Fig. 4 zeigt schließlich einen Längsschnitt durch eine spezielle Ausführungsform für die Kühlfluidzugabe oberhalb des Düsenringes 4. Während bei der in Pig. 2 dargestellton Vorrichtung das Kühlfluid über den ringförmigen Spalt 16 in die Kühlzone 2 eingespritzt wird, kar ι es aus fertigungstechnischen Gründen angebracht sein, hierfür ebenfalls einen Düsenring 27 zu verwenden. Auf den Düsenring 27 ist dabei der oben offene Leitring 29 aufgesetzt, durch den die aus den Düsen 28 austretenden Kühlfluidstrahlen strömungstechnisch vergleichmäßigt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Kühlen eines heißen Produktgases, das klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthält, die beim Abkühlen ihre Klebrigkeit verlieren, wobei in das heiße Produktgas in einer Kühlzone mit kreisförmigem Querschnitt in Strömungsrichtung des Gasee ein ringförmiger Strahl eines Kühlfluids eingedüst wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Strahl aus einer Vielzahl separater Kühlfluidstrahlen zusammengesetzt ist, deren Masse und Eindringtiefe der Masse des in den einzelnen Ringräumen der Kühlzone strömenden Produktgasstromes angepaßt ist, wobei die Eindüsgeschwindigkeiten der Kühlfluidstrahlen so gewählt werden, daß die gewünschten Eindringtiefen erreicht werden.

-2- zn no

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsgeschwindigkeiten der Kühlfluidstrahlen gleichzeitig ao gewählt werden, daß bei Erreichen der gewünschten Eindringtiefe die Vertikalkomponente der Strahlenmittengeschwindigkeit in Strömungsrichtung gleich der Geschwindigkeit der Gesamtströmung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfluidstrahlen über einen Düsenring mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 100 m/s und unter einem Eindüswinkel <x^ von 0° bis 90° in das Produktgas eingodüst werden.

4' Ä'

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Kühlfluids im Düsanring in Abhängigkeit von der Gastemperatur in der Kühlzone gesteuert wird.

5. Verfahren naoh Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich unterhalb und oberhalb des Düsenringes je ein weiterer KUhlfluidstrom in das Produktgas eingedüst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich unterhalb und oberhalb des Düsenringes Je ein weiterer Kühlfluidstrom in das Produktgas eingedüst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der KUhlfluidstrom unterhalb des Du8enringes mit einer Geschwindigkeit von 0,1 m/s bis 50 m/s so in den Prcduktgasstrom eingedüst wird, daß seine Strömung konturparallel zur Reaktorwandung in diesem Boreich verläuft.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlfluidstrom unterhalb des Düsenringes mit einer Geschwindigkeit von 0,1 m/s bis 50 m/s so in den Produktgasstrom eingedüst wird, daß seine Strömung konturparallel zur Reaktorwandung in diesem Bereich verläuft.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der KUhlfluidstrom oberhalb des Düsenringes mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 50 m/s und unter einem Winkel β von 0° bis 4-5° in den Produktgasstrom eingedüst wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlfluidstrom oberhalb des Düsenringes mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis 50 ro/s und unter einem Winkel β von 0° bis 45° in den Produktgasstrom eingedüst wird.

8. Vorrichtung zum Kühlen eines heißen Produktgases, das klebrige bzw. schmelzflüssige Partikel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1) und die sich unmittelbar daran anschließende Kühlzone (2) ringförmige Spalten (10, 16) für den Eintritt des Kühlfluids aufweisen und daß ferner im Übergangsbereich (9) zwischen dem Reaktor (1) und der Kühlzone (2) ein Düsenring (4) für die Kühlfluidzufuhr angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Spalt (10) dadurch gebildet wird, daß die Wand (12) in diesem Bereich des Reaktors (1) versetzt ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß der übergangsboreioh (9) zwischen dem Reaktor (1) und der Kühlzone (2) so ausgebildet ist, daß seine Neigungsänderung stetig nach einer Exponentialfunktion in den zylindrischen Teil der Kühlzoue (2) übergeht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Ubergangsbereich (9) zwischen dem Reaktor (1) und der Kühlzone (2) so ausgebildet ist, daß seine Neigungsänderung stetig nach oiner Exponentialfunktion in den zylindrischen Teil der Kühlzone (2) übergeht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (4) in mehrere Kammern (6a, 6b, 6c) unterteilt ist, die übereinander oder hintereinander angeordnet sein können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bie 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des ringförmigen Spyltes (16) ein Düsenring (c7) vorgesehen ist, auf den ein oben offener Leitring (29) aufgesetzt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des ringförmigen Spaltes (16) ein Düsenring (<^7) vorgesehen ist, auf den ein oben offener Leitung (29) aufgesetzt ist.