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Die Erfindung bezieht sich auf ein Wirbelbettreaktorsystem und ein Verfahren zu dessen Betrieb.
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Wirbelbettreaktoren sind ein bewährtes Mittel zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen festen und gasförmigen Reaktionspartnern.
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Die
WO 2022/200140 A1 offenbart eine Chlorierungsreaktion von Metallkarbiden zur Herstellung von mikroporösem partikelförmigem Kohlenstoffmaterial. Diese Arten von Reaktionen sind exotherm und stellen eine Herausforderung für das Wärmemanagement und die Steuerung der Reaktion dar. Diese Probleme sind in der Regel auch miteinander verknüpft.
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Die
DE 10 2021 107 172 A1 offenbart einen Wirbelbettreaktor mit einer Trägerstruktur für ein plattenförmiges Hitzeschildelement. Durch derartige Maßnahmen kann die thermische Belastung des oberen Deckels reduziert werden.
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Aggressive reaktive Gase wie Chlor und hohe Temperaturen stellen eine erhebliche Belastung für die Wirbelschichtreaktoren und insbesondere für deren Deckel dar. Die Deckel sind in der Regel aus Metall und können daher mit den reaktiven Gasen in der Reaktionskammer reagieren. Darüber hinaus sind nicht alle Zubehörteile, wie z. B. Rohrleitungen, Sensoren und so weiter, die auf dem Deckel montiert sind,., hitzebeständig genug. Darüber hinaus ist es möglich, dass abhängig von den festen Reaktanten auch durch diese einen erheblichen Abrieb an der oberen Abdeckung verursachen werden kann. Dies kann bei partikelförmigen Karbid-Metalledukten der Fall sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Wirbelbettreaktoren vorzugsweise hinsichtlich des chemischen Abbaus und/oder hinsichtlich der Steuerung der Reaktion, insbesondere bei exothermen Reaktionen zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung stellt ein Wirbelschichtreaktorsystem bereit, das ein Wirbelbettreaktorsystem das einen Wirbelbettreaktor und eine Inertgasquelle umfasst, wobei der Wirbelbettreaktor einen Reaktorbehälter mit einem offenen Oberteil, eine Reaktionskammer und eine obere Abdeckungskomponente umfasst, die konfiguriert ist, den offenen Oberteil zu verschließen, wenn sie darauf installiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Abdeckungskomponente einen Inertgaseinlass aufweist, der mit der Inertgasquelle in Fluidverbindung steht, um das Einleiten von Inertgas in die Reaktionskammer in einer Weise zu ermöglichen, die die Bildung einer Schutzgasschicht erlaubt, die so konfiguriert ist, dass sie die Zersetzung der oberen Abdeckungskomponente reduziert oder vermeidet.
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Der Wirbelbettreaktor kann auf konventionelle Art und Weise funktionieren. In einigen Ausführungsformen kann der Reaktorbehälter aus Quarzglas bestehen, das besonders widerstandsfähig gegen das reaktive Gas ist, mit dem das Bett fluidisiert wird. Neben der typischen Fluidisierung wird zusätzlich Inertgas in den oberen Teil der Reaktionskammer eingeblasen. Das Inertgas bildet eine Schutzgasschicht, die zum größten Teil aus dem Inertgas und zum kleineren Teil aus allen anderen Spezies im Reaktionsraum besteht. Das Inertgas ist vorzugsweise nicht erhitzt, das heißt, es hat etwa Umgebungstemperatur.
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Vorzugsweise ist der Inertgaseinlass so konfiguriert dass sich im Betrieb die Schutzgasschicht benachbart zu der oberen Abdeckungskomponente und/oder zwischen der oberen Abdeckungskomponente und einem Wirbelbett innerhalb der Reaktionskammer bildet.
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Die Schutzgasschicht bildet sich in der Regel als dynamisches Gleichgewicht zwischen dem oben eingeblasenen Inertgas und dem am Boden des Reaktorbehälters eingeblasenen reaktiven Gas oder Gasgemisch. Die Konzentration des Inertgases in der Schutzgasschicht nimmt zum oberen Deckelteil hin zu und besteht im Allgemeinen zu mehr als 50 %, vorzugsweise zu mehr als 80 % aus Inertgas.
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Vorzugsweise weist die die obere Abdeckungskomponente einen Gasauslass auf, der angeordnet ist, Gas aus der Reaktionskammer abzuleiten.
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Der Gasauslass ist vorzugsweise so gestaltet, dass im Reaktorbehälter kein oder nur ein geringer Überdruck herrscht.
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Vorzugsweise umfasst der Wirbelschichtreaktor ferner einen Filter, der innerhalb der Reaktionskammer angeordnet und so konfiguriert ist, dass im Betrieb das aus der Reaktionskammer abgeleitete Gas durch den Filter hindurchtritt.
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Mit dem Filter verlassen die festen Bestandteile der Reaktion nicht den Reaktorbehälter, was eine Steigerung der Ausbeute ermöglicht.
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Vorzugsweise umfasst der Reaktorbehälter einen Gaseinlass, der mit einer Inertgasquelle in Fluidverbindung steht. Vorzugsweise umfasst der Reaktorbehälter ein Plenum, das an einem Unterteil des Reaktorbehälters angeordnet ist. Vorzugsweise steht die Inertgasquelle mit dem Gaseinlass in Fluidverbindung, so dass im Betrieb Inertgas durch das Plenum in die Reaktionskammer geleitet wird. Vorzugsweise umfasst der Reaktorbehälter einen Gaseinlass, der in Fluidverbindung mit der Inertgasquelle steht und so angeordnet ist, dass er Inertgas durch den Reaktorbehälter direkt in die Reaktionskammer abgibt, vorzugsweise angrenzend an das Plenum.
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Um die Reaktion in der Reaktionskammer zu steuern, kann auch Inertgas beispielsweise durch das Plenum oder direkt in die Reaktionskammer eingeleitet werden. Das Plenum kann von der Reaktionskammer durch ein Gasverteilungselement beispielsweise durch ein Frittenelement getrennt sein, das vorzugsweise aus Glas oder Keramik besteht. In diesem Fall kann die Inertgaseinspeisung in die Reaktionskammer angrenzend an das Plenum und oberhalb des Gasverteilungselements angeordnet sein.
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Vorzugsweise umfasst das System ferner eine Sensoreinrichtung, die am Gaseinlass angeordnet ist, wobei die Sensoreinrichtung vorzugsweise so konfiguriert ist, dass sie Sensordaten erfasst, die für eine thermodynamische Größe, vorzugsweise Temperatur und/oder Druck, in der Reaktionskammer indikativ sind.
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Die Sensoreinrichtung kann zur indirekten Messung thermodynamischer Größen, wie Temperatur und Druck der Reaktionskammer verwendet werden. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise den Druck oder die Temperatur des in die Reaktionskammer eingeleiteten Inertgases erfassen. Diese Daten ermöglichen eine indirekte Messung der Größen in der Reaktionskammer. Bei dieser Konfiguration ist es auch möglich, die Sensoreinrichtung vor dem aggressiven Reaktivgas zu schützen.
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Vorzugsweise umfasst das System ferner eine Steuereinheit, die mit der Sensorvorrichtung wirkgekoppelt ist. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zur Auswertung der erfassten Sensordaten konfiguriert, um die thermodynamische Größe zu bestimmen.
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Mit der Steuereinheit werden die Messdaten nach einer vorgegebenen Kalibrierung oder einem Modell ausgewertet, das experimentell ermittelt werden kann. Die Steuereinheit ist in der Lage, die thermodynamischen Größen im Reaktionsraum mit geringer Fehlerquote zu bestimmen.
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Vorzugsweise steht die Steuereinheit mit der Inertgasquelle, mit einer Reaktionsgasquelle, die mit der Reaktionskammer in Fluidverbindung , und/oder ist mit einer Heizvorrichtung wirkgekoppelt, die zum Beheizen der Reaktionskammer angeordnet ist, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, die Inertgasquelle, die Reaktionsgasquelle oder die Heizvorrichtung auf der Grundlage der bestimmten thermodynamischen Größe zu steuern.
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Mit dieser Steuereinheit kann die Reaktion indirekt durch Änderung des Gasflusses, der Gasmischung oder der Heizmenge gesteuert werden, was die Ausbeute verbessern kann, aber auch dazu dient, die Reaktion mit geringeren Auswirkungen auf den Reaktorbehälter durchzuführen.
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Das im Folgenden beschriebene Verfahren kann prinzipiell die gleichen oder ähnliche Vorteile wie das zuvor beschriebene System bieten. Es ist zu beachten, dass bei beiden Ausführungsformen nicht alle Vorteile gleichzeitig oder in gleicher Qualität vorhanden sein müssen.
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Wirbelbettreaktors bereit, der einen Reaktorbehälter mit einer Reaktionskammer aufweist, die an einem Oberteil durch eine obere Abdeckungskomponente verschlossen ist, wobei das Verfahren das Verwirbeln eines Wirbelbetts aus festen Reaktanten mit einem erhitzten Reaktionsgas umfasst, um eine chemische Reaktion in der Reaktionskammer durchzuführen, und das Injizieren eines Inertgases in die Reaktionskammer, um eine Schutzgasschicht zu bilden, die die Zersetzung der oberen Abdeckungskomponente verringert oder vermeidet.
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Vorzugsweise wird das Inertgas auf eine Weise injiziert, die die Schutzgasschicht angrenzend an die obere Abdeckungskomponente und/oder zwischen der oberen Abdeckungskomponente und dem Wirbelbett bildet.
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Vorzugsweise leitet ein Gasauslass Gas aus der Reaktionskammer ab, vorzugsweise durch einen Filter, der innerhalb der Reaktionskammer angeordnet ist.
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Vorzugsweise weist der Reaktorbehälter ein Plenum auf, das an einem Unterteil des Reaktorbehälters angeordnet ist, und wobei Inertgas durch das Plenum in die Reaktionskammer eingeleitet wird; und/oder wobei Inertgas durch den Reaktorbehälter direkt in die Reaktionskammer, vorzugsweise angrenzend an das Plenum eingeleitet wird.
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Vorzugsweise ist an der Gaseinspeisung eine Sensoreinrichtung angeordnet. Die Sensoreinrichtung erfasst Sensordaten, die für eine thermodynamische Größe, vorzugsweise Temperatur und/oder Druck, im Reaktionsraum indikativ sind.
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Vorzugsweise ist eine Steuereinheit mit der Sensoreinrichtung wirkgekoppelt. Vorzugsweise wertet die Steuereinheit erfassten Sensordaten aus, um die thermodynamische Größe zu bestimmen.
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Vorzugsweise steht die Steuereinheit mit einer Inertgasquelle in Fluidverbindung und/oder ist mit einer Heizvorrichtung wirkgekoppelt . Vorzugsweise steuert die Steuereinheit die Inertgasquelle, die Reaktivgasquelle oder die Heizvorrichtung auf der Grundlage der bestimmten thermodynamischen Größe.
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Die Erfindung stellt ein Wirbelbettreaktorsystem bereit, der einen Reaktorbehälter und einen Gaseinlass umfasst, wobei der Gaseinlass ein Plenum umfasst, das an einem Unterteil des Reaktorbehälters angeordnet ist, wobei die Inertgasquelle mit dem Gaseinlass in Fluidverbindung steht, um im Betrieb Inertgas durch das Plenum in die Reaktionskammer abzugeben; und/oder wobei der Reaktorbehälter einen Gaseinlass aufweist, der in Fluidverbindung mit der Inertgasquelle steht und angeordnet ist, Inertgas durch den Reaktorbehälter direkt in die Reaktionskammer abzugeben, vorzugsweise angrenzend an das Plenum , wobei das System ferner eine Sensoreinrichtung umfasst, die an dem Gaseinlass außerhalb des Reaktorbehälters angeordnet ist.
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Bei diesem System liegt der Schwerpunkt eher auf der Messung und Steuerung der Reaktion in der Reaktionskammer. Prinzipiell können mit dem System und dem anschließenden Verfahren dieselben oder ähnliche Vorteile wie mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erzielt werden.
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Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung so konfiguriert, dass sie Sensordaten erfasst, die für eine thermodynamische Größe, vorzugsweise Temperatur und/oder Druck, in der Reaktionskammer indikativ sind.
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Vorzugsweise umfasst das System ferner eine Steuereinheit, die mit der Sensorvorrichtung wirkgekoppelt ist. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zur Auswertung der erfassten Sensordaten konfiguriert, um die thermodynamische Größe zu bestimmen.
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Vorzugsweise steht die Steuereinheit mit der Inertgasquelle, mit einer Reaktionsgasquelle, die mit der Reaktionskammer in Fluidverbindung , und/oder ist mit einer Heizvorrichtung wirkgekoppelt, die zum Beheizen der Reaktionskammer angeordnet ist, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, die Inertgasquelle, die Reaktionsgasquelle oder die Heizvorrichtung auf der Grundlage der bestimmten thermodynamischen Größe zu steuern.
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Vorzugsweise weist eine obere Abdeckungskomponente, die den offenen Oberteil verschließt, einen Inertgaseinlass auf, der mit der Inertgasquelle in Fluidverbindung steht, um das Einleiten von Inertgas in die Reaktionskammer auf eine Weise zu ermöglichen, die die Bildung einer Schutzgasschicht erlaubt, die so konfiguriert ist, dass sie die Zersetzung der oberen Abdeckungskomponente reduziert oder vermeidet.
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Vorzugsweise ist der Inertgaseinlass so konfiguriert, dass sich im Betrieb die Schutzgasschicht benachbart zu der oberen Abdeckungskomponente und/oder zwischen der oberen Abdeckungskomponente und einem Wirbelbett innerhalb der Reaktionskammer bildet.
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Vorzugsweise enthält die obere Abdeckungskomponente einen Gasauslass, der so angeordnet ist, dass Gas aus der Reaktionskammer abgeleitet werden kann.
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Vorzugsweise umfasst der Wirbelbettreaktor ferner einen Filter, der in der Reaktionskammer angeordnet und so konfiguriert ist, dass das aus der Reaktionskammer abgeleitete Gas im Betrieb durch den Filter geleitet wird.
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Wirbelbettreaktors bereit, der einen Reaktorbehälter mit einer Reaktionskammer aufweist, die von einem Plenum, das an einem Unterteil des Reaktorbehälters angeordnet ist, durch ein Gasverteilungselement getrennt ist, wobei das Verfahren das Verwirbeln eines Wirbelbetts aus festen Reaktanten mit einem erhitzten Reaktionsgas umfasst, um eine chemische Reaktion in der Reaktionskammer durchzuführen, und das Injizieren eines Inertgases in die Reaktionskammer durch einen Gaseinlass und durch das Plenum, und/oder durch den Gaseinlass und durch den Reaktorbehälter direkt in die Reaktionskammer, vorzugsweise angrenzend an das Plenum, injiziert wird und eine Sensoreinrichtung, die am Gaseinlass, vorzugsweise außerhalb des Reaktorbehälters, angeordnet ist, Sensordaten erfasst, die für eine thermodynamische Größe, vorzugsweise Temperatur und/oder Druck, in der Reaktionskammer indikativ sind.
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Vorzugsweise ist eine Steuereinheit mit der Sensoreinrichtung wirkgekoppelt. Vorzugsweise wertet die Steuereinheit die erfassten Sensordaten aus, um die thermodynamische Größe zu bestimmen.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit mit einer Inertgasquelle, mit einer Reaktionsgasquelle, die mit der Reaktionskammer in Fluidverbindung steht, und/oder mit einer Heizvorrichtung wirkgekoppelt, die zum Beheizen der Reaktionskammer angeordnet ist. Vorzugsweise steuert Steuereinheit die Inertgasquelle , die Reaktionsgasquelle oder die Heizvorrichtung auf der Grundlage der bestimmten thermodynamischen Größe.
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Vorzugsweise umfasst eine obere Abdeckungskomponente, die einen offenen Oberteil verschließt, einen Inertgaseinlass, der Inertgas in die Reaktionskammer auf eine Weise einleitet, die die Bildung einer Schutzgasschicht ermöglicht, die so konfiguriert ist, dass sie die Zersetzung der oberen Abdeckungskomponente reduziert oder vermeidet.
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Vorzugsweise wird das Inertgas so eingeblasen, dass sich die Schutzgasschicht angrenzend an der oberen Abdeckungskomponente und/oder zwischen der oberen Abdeckungskomponente und dem Wirbelbett bildet.
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Vorzugsweise führt ein Gasauslass Gas aus der Reaktionskammer ab, vorzugsweise durch einen Filter, der in einer Reaktionskammer angeordnet ist.
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Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen, die nachstehend aufgeführt sind, näher beschrieben
- 1 zeigt eine Ausführungsform eines Wirbelschichtreaktorsystems; und
- 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wirbelschichtreaktorsystems.
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In 1 ist ein Wirbelbettreaktorsystem 10 dargestellt. Das Wirbelbettreaktorsystem 10 umfasst einen Wirbelbettreaktor 12.
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Der Wirbelbettreaktor 12 hat einen Reaktorbehälter 14. Der Reaktorbehälter 14 umfasst einen offenen Oberteil 16, eine Reaktionskammer 18 und einen geschlossenen Unterteil 20.
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Der Oberteil 16 wird durch eine obere Abdeckungskomponente 22 verschlossen. Die obere Abdeckungskomponente 22 umfasst einen Deckel 24. Der Deckel 24 besteht vorzugsweise aus Metall, während der Reaktorbehälter 14 aus einem nichtmetallischen Material, wie beispielsweise Quarzglas, hergestellt ist. Der Deckel 24 kann als Träger für eine Vielzahl von Zubehörteilen, wie beispielsweise. Sensoren usw., dienen.
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Die obere Abdeckungskomponente 22 umfasst einen Gasauslass 26. Der Gasauslass 26 ist so dimensioniert, dass im Betrieb kein nennenswerter Überdruck in der Reaktionskammer 18 entsteht. Der Gasauslass 26 kann mit einem Filter 28 ausgestattet sein, der sich vom Deckel 24 in die Reaktionskammer 18 erstreckt.
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Die obere Abdeckungskomponente 22 umfasst außerdem einen Inertgaseinlass 30. Der Inertgaseinlass 30 wird vorzugsweise von dem Deckel 24 getragen.
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Der Wirbelbettreaktor 12 umfasst außerdem einen Gaseinlass 32. Der Gaseinlass 32 ist im Unterteil 20 angeordnet. Der Unterteil 20 kann auch ein Plenum 34 umfassen, das vorzugsweise durch eine Verteilung 36 von der Reaktionskammer 18 getrennt ist.
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Der Wirbelbettreaktor 12 kann einen Hitzeschild 37 enthalten, der vorzugsweise am Oberteil 16 angeordnet ist. Der Hitzeschild 37 besteht vorzugsweise aus Graphit und kann direkt vom Reaktorbehälter 14 getragen werden.
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Das Wirbelbettreaktorsystem 10 umfasst ferner eine Inertgasquelle 38, die den Wirbelschichtreaktor 12 mit Inertgas, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff, versorgt. Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „Inert“, wie er hier verwendet wird, Gase bezeichnet, die unter den typischen Reaktionsbedingungen in der Reaktionskammer 18 nicht mit den Feststoff- oder Gasreaktionen reagieren.
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Die Inertgasquelle 38 steht mit dem Inertgaseinlass 30 in Fluidverbindung.
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Das Wirbelbettreaktorsystem 10 umfasst ferner eine Reaktivgasquelle 40. Die Reaktivgasquelle ist strömungsmäßig mit dem Gaseinlass 32 verbunden, so dass das Reaktivgas in das Plenum 34 und durch die Verteilung in die Reaktionskammer 18 eingeleitet werden kann.
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Das reaktive Gas aus der Reaktivgasquelle 40 kann mit Inertgas aus der Inertgasquelle 38 gemischt werden.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die Inertgasverzweigung, die die Inertgasquelle 38 mit dem Gaseinlass 32 fluidisch verbindet, eine Sensoreinrichtung 42. Die Sensoreinrichtung 42 kann so konfiguriert sein, dass sie den Druck und/oder die Temperatur des Inertgases erfasst, das über den Gaseinlass 32 in den Reaktorbehälter 14 eingeleitet wird. Die Sensoreinrichtung 42 ist angrenzend an, aber außerhalb des Reaktorbehälters 14 angeordnet.
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Obwohl in 1 nicht dargestellt, kann die Sensoreinrichtung 32 auch zwischen einer Heizvorrichtung und dem Reaktorbehälter 14 angeordnet sein. In dieser Konfiguration muss die Sensoreinrichtung 42 so ausgelegt sein, dass sie den typischen Heiztemperaturen der Heizvorrichtung 44 standhält.
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Nachfolgend wird der Betrieb des Wirbelbettreaktorsystems 10 näher beschrieben. Während der Betrieb unter Bezugnahme auf die in
WO 2022/200140 A1 offengelegte Chlorierungsreaktion beschrieben wird, sollte beachtet werden, dass die hier beschriebenen Ideen auch auf andere Arten von Reaktionen anwendbar sein können.
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Die Offenbarung des Verfahrens auf den Seiten 6 bis 8 des WO-Dokuments wird hier ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen.
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Die Reaktionskammer ist mit einem festen Reaktanten, beispielsweise Siliziumkarbidteilchen, gefüllt. Der feste Reaktant wird durch reaktives Gas, das in die Reaktionskammer 18 eintritt, fluidisiert, wodurch ein Wirbelbett 46 entsteht. Der Reaktorbehälter 14 wird mit Hilfe der Heizvorrichtung44 auf eine Reaktionstemperatur aufgeheizt, die eine Reaktion zwischen dem festen Reaktanten und dem reaktiven Gas innerhalb des Wirbelbetts 46 ermöglicht. Außerdem wird über den Inertgaseinlass 30 Inertgas in die Reaktionskammer 18 eingespritzt. Es bildet sich ein dynamisches Gleichgewicht zwischen dem Gasgemisch, das durch den Unterteil 20 eingespritzt wird, und dem Inertgas, das durch den Gaseinlass 30 durch die obere Abdeckungskomponente 22 eingespritzt wird. Das Inertgas bildet eine Schutzgasschicht 48, die hauptsächlich aus kühlem Inertgas besteht. Dadurch wird die obere Abdeckungskomponente 22, insbesondere der Deckel 24, von der exothermen Reaktion abgeschirmt, die in dem Wirbelbett 46 stattfindet. Dadurch ist die obere Abdeckungskomponente 22 besser vor den Reaktionen in der Reaktionskammer 18 geschützt.
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Der Hitzeschild 37 ist als in die Schutzgasschicht 48 eingebettet dargestellt, es ist jedoch möglich, dass der Hitzeschild 37 auch außerhalb der Schutzgasschicht 48, angrenzend zum Wirbelbett 46, angeordnet ist.
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Wie in 1 dargestellt, ist eine Untergrenze 50 der Schutzgasschicht 48 mit ausreichendem Abstand vom Deckel 24 beabstandet, um den Deckel 24 vor den Reaktanden und den Temperaturen in der Reaktionskammer 18 schützen zu können. Die Untergrenze 50 kann als eine Menge an Inertgas definiert werden, die unter 50 %, vorzugsweise unter 80 %, besonders bevorzugt unter 90 % liegt.
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Die in die Reaktionskammer 18 eingeleiteten Gase und die durch die chemische Reaktion in dem Wirbelbett 46 erzeugten Gase werden über den Filter 28 und den Gasauslass 24 in ein Abgasaufbereitungssystem 52 abgeleitet. Das Abgasaufbereitungssystem 52 bereitet die Abgase so auf, dass sie sicher in die Atmosphäre abgeleitet oder in flüssiger Form gespeichert werden können. Das Abgasaufbereitungssystem 52 kann so konfiguriert sein, dass es saure oder alkalische Abgase neutralisiert.
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Während des Betriebs misst die Sensoreinrichtung 42 die Temperatur und/oder den Druck des Inertgases, das sich gerade mit dem Reaktivgas vermischt hat, das durch den Gaseinlass 32 in den Reaktorbehälter 14 eingeleitet werden soll. Die von der Sensoreinrichtung 42 erfassten Sensordaten werden von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) ausgewertet, die in der Lage ist, die Temperatur und den gesamten Druck innerhalb der Reaktionskammer 18 auf der Grundlage der für das Inertgas gemessenen Sensordaten zu bestimmen.
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Die Steuereinheit ist mit den Gasquellen 38, 40, der Heizvorrichtung 44, dem Abgasaufbereitungssystem 52 und dem Gasauslass 26 wirkgekoppelt, um die jeweiligen Komponenten auf der Grundlage der Temperatur und/oder des Drucks zu steuern, die in der Reaktionskammer 18 ermittelt wurden.
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In 2 wird eine weitere Ausführungsform des Wirbelbettreaktorsystems 10 nur insoweit beschrieben, als sie sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform unterscheidet.
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Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform weist der Reaktorbehälter 14 einen weiteren Gaseinlass 33 auf, der in der Nähe des Unterteils 20 angeordnet ist und einen direkten Austritt des Inertgases in das Wirbelbett 46, vorzugsweise an dessen Boden, ermöglicht. Die Sensoreinrichtung 42 misst den Druck und/oder die Temperatur des durch den Gaseinlass 33 eingeleiteten Inertgases und ist aufgrund der Konfiguration fähiger, Sensordaten zu erfassen, die auf die Temperatur und/oder den Druck innerhalb der Reaktionskammer 18, insbesondere innerhalb des Wirbelbetts 46, hinweisen.
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Obwohl in 2 nicht dargestellt, ist es auch möglich, dass die Sensorvorrichtung 42 zwischen dem Reaktorbehälter 14 und der Heizvorrichtung 44 angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass das Inertgas mit dem reaktiven Gas gemischt wird, bevor es durch den Gaseinlass 32 abgeleitet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wirbelbettreaktorsystem
- 12
- Wirbelbettreaktor
- 14
- Reaktorbehälter
- 16
- offener Oberteil
- 18
- Reaktionskammer
- 20
- geschlossener Unterteil
- 22
- obere Abdeckungskomponente
- 24
- Deckel
- 26
- Gasauslass
- 28
- Filter
- 30
- Inertgaseinlass
- 32
- Gaseinlass
- 34
- Plenum
- 36
- Verteilung
- 37
- Hitzeschild
- 38
- Inertgasquelle
- 40
- Reaktivgasquelle
- 42
- Sensoreinrichtung
- 44
- Heizvorrichtung
- 46
- Wirbelbett
- 48
- Schutzgasschicht
- 50
- Untergrenze
- 52
- Abgasaufbereitungssystem
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2022200140 A1 [0003, 0061]
- DE 102021107172 A1 [0004]