DE1036217B - Verfahren und Vorrichtung zum Erzielen einer schnellen Temperaturaenderung von Gasen oder Fluessigkeiten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Erzielen einer schnellen Temperaturaenderung von Gasen oder Fluessigkeiten

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DE1036217B
DE1036217B DEN11774A DEN0011774A DE1036217B DE 1036217 B DE1036217 B DE 1036217B DE N11774 A DEN11774 A DE N11774A DE N0011774 A DEN0011774 A DE N0011774A DE 1036217 B DE1036217 B DE 1036217B
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curtain
gases
solid particles
liquids
temperature
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DEN11774A
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Pieter Jan Schoenmakers
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Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
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    • F28C3/10Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
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    • B01J8/125Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow with multiple sections one above the other separated by distribution aids, e.g. reaction and regeneration sections
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Erzielen einer schnellen Temperaturänderung von Gasen oder Flüssigkeiten Die Erfindung hezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Erzielen einer schnellen Temperaturänderung eines Gases oder einer Flüssigkeit. die in den gasförmigen Zustand ühergeftihrt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann man insbesondere auf die Behandlung von Gasen bei hoher Temperatur anwenden, wenn während des Erhitzens auf diese Temperatur unerwünschte Reaktionen stattfinden können. Das Verfahren kann man ebenfalls zur Ourehfüllrung bestimmter Reaktionen bei hoher Temperatur anwenden, wenn es erwünscht ist, daß die Reaktion sehr schnell vor sich geht, um unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden. Andererseits ist es in einigen Fällen notwendig, daß das Reaktionsprodukt sehr schnell abgekühlt wird, wobei man das erwünschte Reaktionsgleichgewicht einfriert, um Nachfolgereaktionen zu unterdrücken.
  • Unter schnellen Reaktionen oder Behandlungen sind solche zu verstehen, die in einer Zeit von weniger als 0,5 Sekunden stattfinden.
  • Es wurden schon Verfahren und Vorrichtungen bebeschrieben, mit denen eine kurze Verweilzeit des Reaktionsgutes im Reaktionsgefäß erreicht werden soll.
  • Man hat beispielsweise versucht, einen hocherhitzten, körnigen Katalysator langsam in dichtem Strom durch einen Behälter von oben nach unten zu führen, während unten die Reaktionsteilnehmer eingeleitet und im Gegenstrom zum Katalysator durch die Reaktionszone geführt wurden. Um die Berührungszeit. die bei den geschilderten Verfahren noch recht lang war. weiter zu verkürzen, wurde in der britischen Pa tentschrift 665 976 vorgeschlagen, den erhitzten Katalysator dem unten einströmenden Reaktionsgut frei fallend entgegenzuführen. Auch dieses Verfahren hatte alter den Nachteil, daß die Verweilzeit noch zu lang war, weshalb Zersetzungsreaktionen eintraten und häufig der Katalysator anschließend einer weiteren Behandlung zur Entfernung der unerwünschten Reaktions- und Zersetzungsprodukte und zur Reaktivierung unterworfen werden mußte.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man sowohl exotherme als endotherme Reaktionen durchführen. die im Bruchteil einer Sekunde ablaufen müssen. Die Reaktionstemperatur läßt sich dabei sehr gut kontrollieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man die Gase oder Flüssigkeiten quer durch einen schleierartigen Vorhang frei fallender fester Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 2 mm leitet, wobei dieser Vorhang aus einem Wirbelschichtbett austritt und seine Temperatur sich beträchtlich voli der der zu behandelnden Gase oder Flüssigkeiten unterscheidet. Es ist notwendig, die aus festen Teilchen bestehende Masse, bevor sie den Vorhang bildet, zu fluidisieren. da sonst keine gleichförmige Verteilung der Teilchen über den gebildeten Vorhang erzielt wird. Gleichzeitig besteht durch Abwandlung der Oberfläche der Wirbelschicht die Möglichkeit, die Menge der frei fallenden festen Teilchen je Zeiteinheit zu verändern.
  • Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der Strom der Gase oder Flüssigkeiten praktisch keine Teilchen des körnigen oder pulverförmigen Stoffes mitreißt, so daß man häufig eine zusätzliche Vorrichtung, in welcher der körnige oder pulverförmige Stoff wieder von den Gasen oder Flüssigkeiten abgetrennt wird, fortlassen kann.
  • In den Fällen, in denen die zu behandelnden Substanzen rasch auf eine höhere Temperatur gebracht werden müssen, jedoch bei der Temperatur und dem Druck, bei der sie zugeführt werden, nicht in Gasform vorliegen, bringt man sie flüssig mit dem Vorhang in Berührung und verdampft sie vollständig in demselben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann man z. B. zum Cracken von Kohlenwasserstoffen verwenden.
  • Die Wahl des Stoffes, aus dem die frei fallenden festen Teilchen bestehen, hängt davon ab, welche Wirkung man erzielen will. Wenn nur ein schneller Tem- peraturwechsel erwünscht ist, sollte der Stoff. aus dem die festen Teilchen bestehen, hinsichtlich der zu bebehandelnden Gase oder Flüssigkeiten inert sein. Wenn man im Vorhang crackt, muß hei thermischem Cracken der Stoff inert sein, wenn katalytisch gecrackt wird. muß der Stoff katalytisch wirksam sein.
  • Alaun kann aber auch mehrere Gase oder Fliissigkeiten. die miteinander reagieren sollen, durch den Vorhang führen.
  • Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Gase oder Dämpfe zuerst durch einen heißen Vorhang zu leiten, in dem die Reaktion stattfindet, und dann die gebildeten Reaktionsprodukte durch einen kalten V orhang zu fiihren, in dem sich die Sul,stanzen schnell alkühlen.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des geschilderten Verfahrens besteht aus einem Gefäß, an dessen oberem Ende ein oder mehrere Behälter mit je einer schlitzförmigen Oeffnung angeordnet sind, aus der in den \Virhelschichtzustand versetzte feste Teilchen nach unten frei fallend austreten und jeweils einen homogenen Vorhang bilden. Dadurch wird das Gefäß in mehrere Räume aufgeteilt. Am unteren Ende des (Gefäßes befinden sich eine oder mehrere Sammelvorrichtungen für die festen Teilchen. Ferner besitzt das Gefäß einen Einlaß für die zu behandelnden Gase oder Flüssigkeiten, der in einen der obengenannten Räume mündet. sowie einen Auslaß für das Reaktionsprodukt. der mit einem anderen der genannten Räume verl)ullden ist.
  • Die Art, in der die frei fallenden festen Teilchen in der ohenerwähnten Sammelvorrichtung gesammelt werden. ist von Einfluß. Die besten Ergehnisse erhält man. wenn in dieser Sammelvorrichtung eine Wirbelschicht aufrechterhalten wird, wohei das untere Ende des Vorllanges bis zu dieser Schicht reicht. In diesem Fall l>leil>t das untere Ende des Vorhanges vollständig in Takt.
  • F inige Ausführungshei spiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtungen werden im folgenden an Hand von schematischen Zeichnungen näher beschrieben.
  • Der Vorhang 1 in der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 besteht aus frei fallenden festen Teilchen, deren Größe geringer als 2 mm ist. Der Vorhang wird durch eine schlitzförmige Öffnung 2 am oheren Ende des Gefäßes 3 gebildet. Die festen Teilchen werden über die Rohrleitung 4 in die Zufuhrvorrichtung 5 mit der schlitzförmigen Öffnung 2 eingeleitet, wobei ein Gas zum Fluidisieren durch die Leitung 9 zugeführt wird.
  • Dann passieren die festen Teilchen die schlitzförmige Öffnung 2, bilden den Vorhang 1 und werden schließlich im unteren Teil des Gefäßes in der Sammelvorrichtung 6 aufgefangen, in die durch die Leitung 8 ein Fluidisierungsgas eingeleitet wird. I)ie verwirbelten festen Teilchen werden von der Sammelvorrichtung 6 durch die Rohrleitung 7 abgezogen. Durch Veränderung des Niveaus der Wirbelschicht, die sich in dem Gefäß 5 bildet. kann man die Durchflußgeschwindigkeit der aus der schlitzartigen Öffnung 2 austretenden festen Teilchen und infolgedessen die Menge der frei fallenden festen Teilchen je Zeiteinheit regulieren Die Gase oder Dämpfe, die einer schnellen Temperaturänderung unterworfen werden sollen, führt man durch eine oder mehrere Leitungen 10, 11 und 12 auf der einen Seite des Vorhanges 1 ein. Eine in der Zeichnung nicht gezeigte Gasverteilervorrichtung, die sich über die ganze Breite des Vorhanges erstreckt. kann ebenfalls verwendet werden. Nachdem das Gas lizw. der Dampf durch den Vorhang hindurchgetreten sind. strömen sie auf der anderen Seite durch die Leitung 14 ab.
  • Wean der Vorhang aus festen Teilchen besteht. deren Temperatur beträchtlich niedriger ist als die des zu behandelnden Gases, kühlen sich das Gas bzw. der Dampf heim Durchgang durch den Vorhang sehr schnell ali.
  • Wenn andererseits die Temperatur der festen Teilchen, welche den Vorhang bilden, beträchtlich höher ist als die Temperatur der durch die Leitungen 10. 11 und 12 eingeführten Gase oder Dämpfe, erhitzen sich dieselben sehr schnell bei ihrem Durchgang durch den Vorhang. Diese Erscheinung kann man z. 13. zum Cracken von Kohlenrvasserstoffen verwenden. Diese führt man durch die Leitungen 10, 11 und 12 zu, und zwar entweder als Gas oder in flüssiger Form, fiihrt sie durch den Vorhang hindurch, wobei sie hauptsächlich in niedrigere Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden, die man von dem Gefäß 3 auf der anderen Seite des Vorhanges durch die Leitung 13 al>zieht. Diese Leitung kann man mit einer Leitung 14 versehen. durch welche ein Abschreckmittel zum Einfrieren des Gleichgewichts zugefiihrt wird.
  • Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung kann man ebenfalls zur Durchführung von Reaktionen zwi scheu zwei oder mehreren Gasen verwenden. die man schnell auf die erwünschte Reaktionstemperatur bringen muß. l)ie Gase werden dann getrennt durch die Leitungen 10, 11 und 12 zugeführt. in dem Vorhang 1 schnell erhitzt. Sie reagieren dann in dem in Strömungsriclitung hinter den Vorhang 1 gelegenen Raum, worauf das Reaktionsprodnkt durch die Leitung 13 abgezogen wird.
  • Wenn man die Gase in den Vorhang 1 in vermischtem Zustand über die Leitungen 10, 11 und 12 einführt, findet die Reaktion hauptsächlich innerhalb des Vorhanges statt.
  • In den obenerwähnten Fällen kann man eine Sulistanz auch in flüssigem Zustand anstatt in gasförmigem Zustand zu dem Vorhang leiten.
  • Fig. 3 zeigt eine erfinduiigsgemäße Vorrichtung. bei der die schlitzartige Öffnung 15 eine geschlossene Figur bildet. Die fluidisierten festen Teilchen in der Zufuhrrichtung 5 fließen durch den ringförmigen Schlitz 15 in Gestalt eines zylindrischen Vorhanges 16 in das Gefäß 3.
  • Man kann jede Gestalt für den Querschnitt des Vorhanges wählen. Vorzugsweise ist der Querschnitt ringförmig (s. Fig. 4), da das Gas oder die Flüssigkeit sich bei der zentralen Zuführung durch das Mundstück 17 gleichmäßig über das Innere des Vorhanges verteilt. Wenn man die zu behandelnde Substanz in gasförmiger Gestalt zuführt. kann das Mundstück 17 ein Gasverteilermundstück sein. während man bei Zuführung einer Flüssigkeit als Mundstück eine Düse oder einen Zerstäuber, z. B. einen Wirhelkammerzerstäuber, wählen kann.
  • In dieser Vorrichtung kann man, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, verschiedene Gase und/oder Flüssigkeiten dem Vorhang getrennt oder vermischt zufiihren. Im ersten Fall verwendet man zur Zuführung ein mehrfaches Mundstück 17.
  • Gegelienenfalls kaml man bei den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Vorrichtungen zusätzlich Gas in den jenseits des Vorhanges in Strömungsrichtung gelegenen Raum zufiihren, um dieses Gas mit den aus dem Vorhang austretenden Gasen in Reaktion zu bringen.
  • Das Abschrecken des gebildeten Reaktionsprodukts. welches in den in Fig. 1 und 3 gezeigten Vorrichtungen in der Ableitung 13 mittels einer über Leitung 14 zugeführten Flüssigkeit durchgeführt wird, kann auch in anderer Weise erfolgen, z. B. indem man das Reaktionsprodukt durch einen Vorhang leitet. dessen Temperatur beträchtlich niedriger ist als die Temperatur des Reaktionsproduktes. wodurch auch das Re aktionsgl eichgewicht eingefroren wird.
  • Zu diesem Zweck versieht man die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung mit einem zweiten Vorhang 18. der aus frei fallenden verhältnismäßig kalten Teilchen besteht (s. Fig. 5 und 6). Dieser Vorhang 18 liegt in geringem Abstand von dem verhältnismäßig heißen Vorhang 1. Eine getrennte Zufuhrleitung 19 für die kalten Teilchen führt in die Zuführungsvorrichtung 20 mit einer Leitung 21 für das Fluidisierungsgas und einer schlitzartigen Öffnung 22, während die Teilchen am unteren Ende des Vorhanges 18 durch eine Sammelrorrichtung 23, die mit einer Leitung 24 für das Fluidisierungsgas und einer Ableitung25 versehen ist, auffrefangen werden.
  • Die bei Beschreibung von Fig. 1 und 2 erwähnten Reaktionen, bei denen ein schnelles Abkühlen desEndproduktes erforderlich ist. kann man mit der Vorrichtung gemäß Fig. 5 und 6 durchführen.
  • Ähnliche Reaktionen kann man ebenfalls in einer Vorriditung von der in Fig. 7 und 8 gezeigten Art durchführen. Die verhältnismäßig heißen und kalten \Vorhänge 16 bzw. 53 haben in diesem Fall die Gestalt von zwei konzentrischen kreisförmigen Zylindern.
  • Die Flüssigkeit oder das Gas wird in den vom innerer Vorhang gebildeten Raum 16 durch das Mundstück 17 eingeführt. durchdringt diesen Vorhang und wird dabei schnell auf eine hohe Temperatur gebracht. wonach das Reaktionsprodukt in dem zweiten weiter außen gelegenen Vorhang 53 schnell abgekühlt wird Die Fig. 9 und 10 zeigen einen Längs- bzw. einen Querschnitt einer Vorrichtung. in der die beiden fallenden Vorhänge 1 und 1'. die beide verhältnismäßig heiß sind, gebildet werden. Diese Vorrichtung eignet sich dafür. Gase, die man getrennt auf die erforderliche Reaktionstemperatur bringen muß. miteinander reagieren zu lassen. Zu diesem Zweck führt man ein Gas auf der linken Seite des Vorhanges 1 durch die Leitungen 10, 11 und 12 und das zweite Gas auf der rechten Seite des Vorhanges 1' durch die Leitungen 26, 27 und 28 zu. Kach dem Durchgang durch die Vorhänge reagieren die Gase in dem Raum des Gefäßes 3, der durch beide Vorhänge begrenzt wird.
  • Das Reaktionsprodukt wird durch die Leitung 29 abgeführt. Gegebenenfalls kann man das Reaktionsprodukt vorher noch durch einen verhältnismäßig kalten Vorhang führen.
  • Die in Fig. 11 und 12 gezeigte Vorrichtung ist mit zwei verhältnismäßig heißen Vorhängen 16 und 16' in Gestalt von zwei konzentrischen kreisförmigen Zylindern versehen. Eines der Gase oder eine Flüssigkeit kommt an der Innenseite des Vorilanges mit den frei fallenden festen Teilchen in Berührung und reagiert in dem durch die Vorhänge 16 und 16' begrenzten Raum in gasförmigem oder dampfförmigem Zustand mit den von der Außenseite des Vorhangs 16' durch die Leitungen 26, 27, 28 und 30 zugeführten Gasen oder Flüssigkeiten vor deren Durchtritt durch diesen Vorhang.
  • Das Reaktionsprodukt wird durch eine oder mehrere Leitungen 29 abgeführt.
  • Fig. 13 zeigt eine nach dem in Verbindung mit Fig. 3 besprochenen Prinzip arbeitende Vorrichtung.
  • Der verhältnismäßig heiße Vorhang 16 besteht aus frei fallenden heißen Teilchen. die durch die schlitzförmige Öffnung 15, die aus einer geschlossenen Figur besteht, zugeführt werden. Der Querschnitt des Vor- hangs 16 ist vorzugsweise ringförmig. Diese Öffnung 15 befindet sich an der Oberseite des Gefäßes 3, das zum Teil in in derZuführuiigsvorrichtung5 S für die festen Teilchen angebracht ist. Die festen Teilchen im Gefäß 5 werden durch ein durch die Leitung 9 zugeführtes Gas fluidisiert, dessen Auslaß unterhalb der Ebene der Öffnung 15 vorgesehen ist, wodurch eine regelmäßige Anlieferung fester Teilchen an dem Mundstück sichergestellt wird. Die Teilchen, aus denen der Vorhang 16 besteht, werden in einer Saminelvorrichtung 6 am Fuße des Vorhanges aufgefangen, die mit einer Leitung 8 versehen ist, durch welche das Fluidisierungsgas zugeführt wird. Die zu behandelnde Substanz wird entweder flüssig oder gasförmig an der Innenseite des Vorhanges 16 über das Mundstück 17 zugeführt, gelangt durch den Vorhang und wird schnell auf die erforderliche Temperatur gebracht. wonach das Endprodukt über die Leitung 13 abgeführt wird. Um zu vermeiden, daß die festen Teilchen durch den Gasstrom 31 mitgerissen werden, ist der Vorhang 16 an der Außenseite praktisch in seiner gesamten Länge durch die Wand 32 bedeckt. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird ein Teil dieser Wand durch die Wand des Gefäßes 3 gebildet. Der größte Teil der mitgerissenen festen Teilchen sondert sich ab, wenn der Gasstrom am unteren Ende der Wand 32 seine Richtung ändert. Diesen Vorgang kann man durch Anordnung einer Prallwand 33 wirksamer gestalten. die teilweise in die Wirbelschicht der Sammelvorrichtung 6 hineinragt und nach oben die Wand 32 so umgibt. daß etwas Zwischenraum bleibt. Eine andere Ausführungsform der Wand 32 wird in Fig. 14 gezeigt. In diesem Fall ist die Wand 32 mit einer Art Jalousie verstehen, und zwar derart, daß das Gas bei dem Durchgang durch die Jalousie auf deren Flächen aufstößt, so daß die mitgerissenen festen Teile größtenteils abgeschieden werden.
  • Die feinsten Festteilchen, die man nicht auf irgendeine der beschriebenen Arten abtrennen kann, sammelt man in dem Zyklon 35 (s. Fig. 13). Dieser Zyklon ist mit seinem tangentialen Abfluß mit der Leitung 13 verbunden. Das behandelte Gas wird durch den Überlauf 36 des Zyklons abgezogen, und die abgetrennten Teilchen werden von dem unteren Teil des Zyklons über das als Verschluß dienende Gefäß 37 in das Gefäß 38 geführt, in das die festen Teilchen aus der Sammelvorrichtung 6 ebenfalls einfließen. Eine Leitung 39 fiihrt von dem Gefäß 38 zu einem nicht gezeigten Erhitzer für die festen Teilchen gegebenenfalls zu einem Regenerator, wenn in den Vorhang 16 gecrackt wird, und zu einer nicht gezeigten Steigvorrichtung, um die festen Teilchen von der Ausflußleitung39 auf die Höhe des Einlasses 4 der Zufuhrvorrichtung 5 zu heben. Diesen Teil des Kreisvorganges, nämlich das Erhitzen, Regenerieren und Heben der festen Teilchen, kann man mit bekannten Vorrichtungen durchführen. Es ist jedoch auch möglich, die festen Teilchen in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erhitzen und zu regenerieren.
  • Ein derartiges Ausführungsbeispiel wird an Hand von Fig. 15 beschrieben. Die Vorrichtung besteht hier aus 2 Teilen A und B. Diese beiden Teile sind in derselben Art aufgebaut wie die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung. Teil A dient dazu, ein Gas oder eine Flüssigkeit schnell zu erhitzen. Teil B der Vorrichtung dient dazu, die festen Teilchen zu erhitzen oder zu regenerieren, die aus der Sammelvorrichtung 6 des Teils A über die Hebevorrichtung 40 und den Zyklon 41 in die Zuführungsvorrichtung 42 des Teiles B geleitet werden, durch die Leitung 43 wird zu den festen Teilchen in Gefäß 42 ein Fluidisierungsgas zugeführt, und die Teilchen fallen danach in fluidisiertem Zustand durch die schlitzförmige Öffnung 44 und bilden einen zylindrischen Vorhang 46 in dem Gefäß 45.
  • In dem von dem Vorhang umschlossenen Raum wird durch die Leitung 47 und das Mundstück 48 Brennstoff gemeinsam mit Verbrennungsluft durch die Leitung 49 eingeleitet. Die gebildeten Verbrennungsgase treten durch den Vorhang 46 hindurch, übertragen schnell ihre Wärme auf diesen und werden durch die mit dem Gefäß 45 verbundene Leitung 50 abge zogen. Wenn das Gas durch den Vorhang hindurchtritt, wird der an den festen Teilchen im Teil A gebil dete Koks abgebrannt, so daß die Temperatur des Vorhanges noch höher steigt.
  • Die Sammelvorrichtung 51 in Teil B für die heißen Teilchen ist mit einer Zuführungsleitung 52 für das Fluidisierungsgas versehen und stellt gleichzeitig die Zuführungsvorrichtung zur Bildung des Vorhanges 16 im Teil A dar. Ein Teil der Wärme wird im Vorhang 16 auf die zu behandelnde Substanz übertragen. die durch das Mundstück 17 zugeführt wird. wonach die festen Teilchen wieder in die Zuführungsvorrichtung 42 des Teiles über die Sammelvorrichtung 6, Leitung 7, Heber 40 und Zyklon 41 geführt werden Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann man zum Cracken von leichten und schweren Kohlenwasserstoffen verwenden, wenn die Erhitzungs- und Reaktionszeit nur sehr kurz sein soll. Die festen Teilchen, aus denen der Vorhang besteht, können aus sehr feinem Sand oder einer feinverteilten Katalysatormasse bestehen, deren Teilchengröße weniger als 2 mm heträgt. Als Beispiel für diese Reaktionen sind die Umwandlung von festen paraffinhaltigen Substanzen in Äthylen oder ein Gemisch von Olefinen bei einer Temperatur von 700 bis 8000 C in Gegenwart von Dampf und in einigen Fällen auch von Sauerstoff zu nennen.
  • Andere Verfahren, die man in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen durchführen kann, sind z. B. die Cberführung von Methan durch Dampf in Kohlenmonoxvd und Wasserstoff oder von Methan durch Sauerstoff in Acetylen oder aromatische Verbindungen, katalytische Oxydationen, z. B. die Oxydation von Ammoniak zu Stickoxyden bei 700 bis 10000 C, Dehydrierungen, wie die Überführung von Alkanen in Alkene, Chlorierungen, wie die Reaktion, nach der Propen bei etwa 5000 C durch Chlor in Allylchlorid übergeführt wird, die pyrolytische Aromatisierung von Alkanen mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen je Molekül bei 750 bis 9000 C, die Bildung von Blausäure aus Methan, Ammoniak und Sauerstoff, mit Platin als Katalysator und die Reaktion, in der Methan und Stickoxyd bei etwa 10000 C in Blausäure übergeführt werden.
  • In einer gemäß Fig. 13 aufgebauten Vorrichtung erhält man eine Wärmeübertragung von 3 107 je m5 Behandlungsraum in der Stunde. 10 t Sand mit einer mittleren Teilchengröße von 200 Mikron wurden je Stunde durch die schlitzförmige Öffnung in der Vorrichtung hindurchgeführt. Die Sandtemperatur am oberen und am unteren Ende des in der Behandlungskammer gebildeten Vorhangs betrug 750 bzw. 7000 C, während die Temperatur der zu behandelnden Sub -stanz beim Durchgang durch den Vorhang in 0,004 Sek. von 100 auf 6850 C erhöht wurde. Die Verweilzeit der Substanz in dem Behandlungsraum, der ein Fassungsvermögen von 3 1 hatte, betrug 0,03 Sek. Der Sandvorhang hatte einen ringförmigen Querschnitt mit einem inneren Durchmesser von 5 cm und einem äuße- ren Durchmesser von 6.5 cm und hatte eine Höhe von 30 cm.
  • PATENTAXSPRERCHE 1. Verfahren zum Erzielen einer schnellen Temperaturänderung von Gasen oder Flüssigkeiten, wobei diese mit frei fallenden festen Teilchen. deren Größe weniger als 2 mm ist und deren Temperatur sich beträchtlich von der der zugeführten Gase und Dämpfe unterscheidet, in Berührung kommen, insbesondere zum Cracken von Kohlenwass,erstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen in Form mindestens eines homogenen Vorhangs aus einem Wirbelschichtbrett austreten und die Gase oder Dämpfe quer durch den Vorhang geführt werden.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch verschiedener, miteinander zur Umsetzung zu bringender Gase oder Dämpfe durch den Vorhang der Feststoffe geführt wird, wobei man die Temperatur des Vorhangs so wählt, daß die Reaktion hauptsächlich in dem Vorhang stattfindet.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorhang aus Substanzen gebildet wird, die hinsichtlich der zu behandelnden Gase oder Dämpfe inert sind.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorhang teilweise oder gänzlich aus Substanzen besteht, welche die in dem Vorhang stattfindenden Reaktionen katalytisch heschleunigen.
    5. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Gas oder eine Flüssigkeit getrennt in dem durch frei fallende feste Teilchen gebildeten Vorhang schnell auf die erforder-1 i che Reaktionstemperatur gebracht werden, wonach die so erhitzten Gase oder Flüssigkeiten in einem in Strömungsrichtung hinter dem Vorhang gelegenen Raum miteinander reagieren.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase oder Flüssigkeiten zuerst durch einen Vorhang führt, in dem sie die Reaktionstemperatur erreichen, wonach man die gebildeten Reaktionsprodukte durch einen zweiten Vorhang hindurchführt, in dem sie schnell abgekühlt werden.
    7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Vorhang gebildet wird, in dem die Gase oder Flüssigkeiten schnell auf Reaktionstemperatur gebracht werden.
    8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen zuerst einen Vorhang bilden, durch welchen die Gase oder Flüssigkeiten bei einer Temperatur hindurchtreten, die beträchtlich höher bzw. niedriger ist als die der festen Teilchen, und dann einen Vorhang bilden, durch den die Gase oder Dämpfe bei einer Temperatur hindurchtreten. die beträchtlich niedriger bzw, höher ist als die Temperatur der festen Teilchen.
    9. Vorrichtung zum Erzielen einer schnellen Temperaturänderung von Gasen oder Flüssigkeiten nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 7, gkennzeichnet durch ein Gefäß (3), an dessen oberem Ende ein oder mehrere Behälter (5, 20) mit je einer schlitzförmigen Offnung (2.
    15, 22. 44) angeordnet sind, aus der in den Wirbelschichtzustand versetzte feste Teilchen nach unten frei fallend austreten und jeweils einen homogenen Vorhang (1, 1', 16, 16', 18, 46, 53) bilden, durch den das Gefäß in mehrere Räume aufgeteilt wird und an dessen unterem Ende sich eine oder mehrere Sammelvorrichtungen (6, 23) für die festen Teilchen befinden, sowie einen Einlaß (10,11> 12, 17, 26, 27, 28, 30, 48) für die zu behandelnden Gase oder Flüssigkeiten, der in einen der genannten Räume einmündet, und einen Auslaß (13,29, 50) für das Endprodukt, der mit einem anderen der genannten Räume verbunden ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sammelvorrichtung (6 23) Mittel (8, 24) vorgesehen sind, um die festen Teilchen in eine Wirbelschicht überzuführen.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (15, 44) jeder Öffnung eine in sich geschlossene Figur bildet.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der einen Seite des Vorhangs in praktisch seiner ganzen Länge eine Wand (32) befindet.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand teilweise mit jalousienartigen Öffnungen (32') versehen ist.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (32) bis in die Nähe der Samtmelvorrichltung (6) reicht und daß unterhalb dieser Wand eine Prallwand (33) vorgesehen ist, die sich nach unten teilweise bis unter das Niveau des in der Sammelvorrichtung gebildeten Wirbelschichtbettes erstreckt und an ihrem oberen Teil das Ende der Wand in einem geringen Abstand umfaßt.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den oberen Behälter, aus dem der Vorhang herabfällt, das zur Ausbildung der Wirbelschicht nötige Gas unterhalb der schlitzförmigen Austrittsöffnungen eingeführt wird.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (17, 48) der zu behandelnden Gase oder Flüssigkeiten in einen durch den Vorhang gebildeten Raum mündet.
    17. Vorrichtung zur Durchführung des Verf ahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorrichtungseinheiten (A, B) gemäß Anspruch 8 bis 16 miteinander derart verbunden sind, daß in jeder Einheit die Sammelvorrichtung mit den oberen Behältern der nachfolgenden Einheit verbunden ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 283414; britische Patentschrift Nr. 665 976; USA.-Patentschrift Nr. 2432872.
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