DE1071056B - Process for carrying out chemical or physical processes between gaseous or liquid substances and solid, granular 'goods - Google Patents
Process for carrying out chemical or physical processes between gaseous or liquid substances and solid, granular 'goodsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Es ist bekannt, daß Schüttungen gekörnten Gutes flüssigkeitsähnliche Eigenschaften annehmen, wenn sie von unten durch einen Siebboden von Gasen höherer Geschwindigkeit angeströmt werden. Diese Erkenntnis fand ihren ersten Niederschlag in den deutschen Patentschriften 437 970 und 444 847 von Winkler.It is known that granular goods take on liquid-like properties if they are approached from below by a sieve bottom of gases of higher speed. These This knowledge found its first expression in the German patents 437 970 and 444 847 from Winkler.
Die Winklersche Wirbelschichttechnik wurde, in zunehmendem Maße auf hierfür geeignete chemische A^erfahren, genannt seien Trocknungs- und Röstprozesse sowie die heterogene Katalyse, bei der der Katalysator durch das strömende Reaktionsgut in den fluidisierten Zustand gebracht wird, angewandt.The Winkler fluidized bed technology was, to an increasing extent, on this suitable chemical A ^ experienced, drying and roasting processes are mentioned and heterogeneous catalysis, in which the catalyst through the flowing reaction material in the fluidized state is applied.
Die Winklersche Arbeitsweise weist große Vorteile auf, v.. B. im Falle von Reaktionen in gasförmigfesten Systemen, die leicht zu verwirklichende isotherme Reaktionsführung oder die einfache Durchführung kontinuierlicher Prozesse. Jedoch sind nicht alle Arten von Schüttgütern gleichermaßen gut in der hergebrachten Weise aufzuwirbeln. Nadel- und blättchenförmige oder noch ungünstiger gestaltete Partikeln im Schüttgut hindern sich gegenseitig in der Ausbildung der Winklerschicht. Sofern nicht Durchbrüche des strömenden Mediums erfolgen, die den für das Fließbett charakteristischen Zustand nicht aufkommen lassen, tritt die erwünschte Kornströmung erst bei solchen Strömungsgeschwindigkeiten ein, bei denen der Austrag durch das strömende Medium bereits beginnt.Winkler's way of working has great advantages, e.g. in the case of reactions in gaseous-solid systems, the isothermal reaction that is easy to implement, or the simple implementation of continuous processes. However, not all types of bulk solids are equally well fluidized in the traditional manner. Needle-shaped and lamellar-shaped or even less favorably shaped particles in the bulk material prevent each other from forming the angle layer. Unless there are breakthroughs in the flowing medium that do not allow the condition characteristic of the fluidized bed to occur, the desired grain flow only occurs at such flow speeds at which the discharge by the flowing medium already begins.
Demgegenüber gestattet das erfindungsgemäße Verfahren, in derartigen Fällen wesentlich höhere Strömungsgeschwindigkeiten als beim herkömmlichen Fließbett anzuwenden, ohne daß die Schicht sich auflöst. Bei normalen Schüttgutarten ist der Effekt nicht so gut. Wenn die Partikeln exakt kugelförmig sind, ist er nur noch verschwindend klein.In contrast, the method according to the invention allows significantly higher flow velocities in such cases than to be used in the conventional fluidized bed without the layer dissolving. The effect is not with normal types of bulk goods so good. When the particles are exactly spherical, it is only vanishingly small.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das strömende Medium nicht durch einen siebartigen Boden von unten in die Schicht geleitet, sondern fast tangential, gleichmäßig über den Umfang des zylindrischen Gefäßes (möglich sind auch konische Vorrichtungen) verteilt. Zu diesem Zweck erfolgt die tangentiale Zuführung der Gase oder Flüssigkeiten durch mehrere übereinander angeordnete Reihen von Öffnungen in der Gefäßwand. Dadurch erhalten Gas oder Flüssigkeit und die Schüttgutschicht eine schnelle Drehbewegung (Fig. 1). Durch diese Maßnahme gelingt es, auch die schwierigsten Schüttgüter in einen fließfähigen Zustand zu überführen. Da die Drehschicht bezüglich einiger wesentlicher physikalischer Eigenschaften sich trotz des unterschiedlichen Strömungsbildes ähnlich wie die Winklerschicht verhält, ist es im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren möglich, auch sperrige Schüttgüter, die der Verfahren zum DurchführenIn the method according to the invention that The flowing medium is not guided into the layer from below through a sieve-like floor, but almost tangential, evenly over the circumference of the cylindrical vessel (conical devices are also possible) distributed. For this purpose, the gases or liquids are fed in tangentially through several rows of openings arranged one above the other in the vessel wall. This will get gas or liquid and the bulk material layer a rapid rotary movement (Fig. 1). By this measure it is possible to convert even the most difficult bulk materials into a flowable state. Since the Rotating layer with regard to some essential physical properties despite the different The flow pattern behaves similarly to the angle layer, it is in contrast to the previously known methods possible, even bulky bulk goods, which the process to carry out
chemischer oder physikalischer Prozessechemical or physical processes
zwischen gasförmigenbetween gaseous
oder flüssigen Stoffenor liquids
und festem, gekörntem Gutand solid, granular material
Anmelder:Applicant:
Karl-Richard Löblich,
Hannover, Welfenstr. 7Karl-Richard Löblich,
Hanover, Welfenstr. 7th
Karl-Richard Löblich, Hannover,
ist als Erfinder genannt wordenKarl-Richard Löblich, Hanover,
has been named as the inventor
Winklerschicht trotzen, der Wirbelschichtpraxis zugänglich zu machen.Defying the angle layer, making it accessible to fluidized bed practice.
Es sind zwar schon Verfahren bekannt, festes, gekörntes Gut mit tangential eingeführten strömenden Medien zu behandeln, doch wird bei den meisten Verfahren kein zusammenhängendes, durch eine oberflächenähnliche Schichtgrenze gekennzeichnetes Fließbett erzielt (deutsche Patentschriften 192 888, 532 532 und 606 345 sowie die USA.-Patentschriften 729 009 und 2 653 801). Am nächsten kommt dem vorliegenden Prinzip die Arbeitsweise der deutschen Patent-Schriften 498 225 und 967 855. Nur dient dort die tangentiale Einführung geringerer Mengen Gas, als sie durch den Anströmboden axial eingeblasen werden, ganz anderen Zielen als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.There are already methods known, solid, granular material with tangentially introduced flowing To treat media, however, in most of the processes it is not a coherent one, through a surface-like one The fluidized bed marked with the layer boundary is achieved (German patents 192 888, 532 532 and 606,345 and U.S. Patents 729,009 and 2,653,801). The closest comes to the present one Principle of the operation of the German patent specifications 498 225 and 967 855. Only there is the Tangential introduction of smaller amounts of gas than are blown in axially through the inflow tray, completely different goals than with the method according to the invention.
Das tangential eingeführte Gas Soll bei der Arbeitsweise der deutschen Patentschrift 498 225 das Stoßen der Wirbelschicht herabsetzen, und bei dem Verfahren der deutschen Patentschrift 967 855 wird außerdem durch einen Drehboden Einfluß auf die Kornzahldichte im Wirbelschichtzentrum genommen.The tangentially introduced gas is intended for the operation of the German patent 498 225 pushing reduce the fluidized bed, and in the process of German patent specification 967 855 is also influence on the grain number density through a rotating base taken in the fluidized bed center.
Kennzeichen dieser. Verfahren ist ferner, daß das tangential zugeführte Gas hier nur einen kleinen Bruchteil der von unten strömenden Gasmenge ausmacht. Characteristics of this. The procedure is also that the Tangentially supplied gas only makes up a small fraction of the amount of gas flowing from below.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen die ganze Menge oder im Falle der Kombination mit dem Winklerprinzip die Hauptmenge des strömenden Mediums tangential durch viele kleine Schlitzdüsen in der Apparatewand in das SchüttgutIn the process according to the invention, on the other hand, the whole amount or, in the case of the combination, is used with the Winkler principle, the main volume of the flowing medium tangentially through many small ones Slot nozzles in the apparatus wall into the bulk material
• 909 689/540• 909 689/540
eingeblasen. Dadurch erreicht man den Effekt, daß man auch extrem sperrige Güter in einen der Winklerschicht ähnlichen Zustand überführen kann.,blown in. This achieves the effect that you can also put extremely bulky goods in one of the Can transfer a similar condition.,
Der Strömungsmechanismus der erfindungsgemäßen Drehschicht ist nämlich ein anderer als der der Winklerschicht. Die Richtung der Kornströmung wird hauptsächlich von der Kreisbahnkomponente der Bewegung des Anströmmittels in der Vorrichtung bestimmt. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Körner bewegen, ist höher als die Korngeschwindigkeit in Winklerschichten.The flow mechanism of the rotary layer according to the invention is namely different from that of Angle shift. The direction of the grain flow is mainly determined by the orbit component of the Movement of the flow medium in the device is determined. The speed at which the grains move move is higher than the grain speed in angle layers.
In der Winklerschicht treten fortwährend Änderungen der Korngeschwindigkeit sowohl der Richtung als auch dem Betrage nach auf. Hinzu kommt die Wirbelströmung, die im Bereich der Schichtachse mit dem strömenden Medium aufsteigt und am Rande gegen diese absinkt. Auf diesem Geschwindigkeitswechsel der einzelnen Teilchen relativ zueinander beruht die Möglichkeit der gegenseitigen Behinderung der Partikeln, wenn sie ungünstige Formen aufweisen. In the angle layer there are constant changes in grain speed and direction as well as the amount. Added to this is the eddy current that occurs in the area of the layer axis the flowing medium rises and sinks at the edge against it. On this change in speed of the individual particles relative to each other there is the possibility of the particles interfering with one another if they have unfavorable shapes.
Im Gegensatz dazu sind die Geschwindigkeitsänderungen der Körner dem Betrage und der Richtung nach (wenn man von der Kreisbeschleunigung absieht) in der Drehschicht nicht so groß. Infolge der relativ gleichmäßigen Kornbewegung ist die Möglichkeit der gegenseitigen Behinderung der Körner stark herabgesetzt. Hinzu kommt, daß die Hauptmenge der Partikeln eine gleichmäßige Lage zu den Stromlinien einzunehmen bestrebt ist. Darin ist die Erklärung zu suchen, weshalb es erreichbar ist, nach der geschilderten Methode auch für die Winklerschicht ungeeignete Materialien in Bewegung zu bringen. Allerdings sind pulverförmige Substanzen weniger günstig für das Drehschichtverfahren.In contrast, the speed changes of the grains are of magnitude and direction after (if you disregard the circular acceleration) in the rotary shift not so great. As a result the relatively even grain movement is the possibility of mutual hindrance of the grains greatly reduced. In addition, the majority of the particles have a uniform position to the Strives to take streamlines. In this is to look for the explanation why it is attainable for the method described leads to materials in motion that are unsuitable for the angle shift bring. However, powdery substances are less favorable for the rotating layer process.
Obwohl der Druckabfall des strömenden Mediums in der Schicht des erfindungsgemäßen Verfahrens einen ganz anderen Verlauf zeigt als der in Winklerschichten beobachtete, liegt der Druckverlust insgesamt doch in der gleichen Größenordnung wie beim Winklerverfahren.Although the pressure drop of the flowing medium in the layer of the method according to the invention shows a completely different course than that observed in angle strata, the pressure loss is overall but in the same order of magnitude as in the Winkler process.
Infolge der Zentrifugalkraft ist die Kornzahldichte, im Bereich der Schichtachse geringer als zur Wand hin. Sie wird um so geringer, je größer die Strömungsgeschwindigkeit des Anströmmittels wird (Zyklonwirkung). Due to the centrifugal force, the grain number density is less in the area of the layer axis than towards the wall. The greater the flow velocity, the lower it is of the flow medium (cyclone effect).
Der Druck der Körner gegen die Wand ist gering. Die Drehschicht zeigt bei hohen Drehgeschwindigkeiten eine parabolische Oberfläche. In Wandnähe wirkt ein »Polster«, das vom strömenden Medium gebildet wird, reibungsmindernd. Deshalb liegt der Abrieb nicht sehr hoch, obwohl die Wandbeanspruchung bei der Drehschicht etwas größer als bei der Winklerschicht sein dürfte.The pressure of the grains against the wall is low. The turning layer shows at high turning speeds a parabolic surface. A »cushion«, formed by the flowing medium, acts near the wall will reduce friction. Therefore, the abrasion is not very high, although the wall stress should be somewhat larger in the case of the turning shift than in the case of the angle shift.
An düsenfreien Stellen der Wand tritt die Schicht eng an die Gefäßwand heran und verhindert so, daß ein Teil des Gases an der Wand aufwärts entweicht, ohne das Gut zu durchströmen.At points on the wall that are free of nozzles, the layer comes close to the vessel wall and thus prevents that some of the gas escapes up the wall without flowing through the material.
Von erheblichem Einfluß ist der Abweichungswinkel des eintretenden Mediums von der Tangenten- richtung. Je größer der Zylinderdurchmesser und je höher die Strömungsgeschwindigkeit ist, um so größer soll dieser Winkel α sein (Fig. 2), einmal, damit die Strömung bis zur Schichtachse hin wirksam wird, zum anderen deshalb, um der Zyklon wirkung durch die radiale Strömungskomponente entgegenzuwirken. Natürlich hat die mögliche Abweichung ihre Grenzen, bei deren Überschreiten sich der Effekt zum Ungünstigen kehrt.The angle of deviation of the entering medium from the tangent direction. The larger the cylinder diameter and the higher the flow velocity, the more so This angle α should be larger (FIG. 2), once, so that the flow is effective up to the layer axis is, on the other hand, to counteract the cyclone effect through the radial flow component. Of course, the possible deviation has its limits, and if these are exceeded, the effect is reduced turns to the worst.
Hydrodynamisch günstige Einbauten können die zu erzielenden Effekte verbessern. Geeignet angebrachte Heiz- oder Kühlelemente stören den Körnerstrom fast gar nicht.Hydrodynamically favorable internals can improve the effects to be achieved. Appropriately attached Heating or cooling elements hardly disturb the grain flow at all.
Will man größere Schichthöhen in den fluidisierten Zustand überführen, so müssen auf die ganze Höhe Düsenreihen derart verteilt werden, daß auch in der Nähe der oberen Schichtgrenze noch strömendes Medium eingeleitet wird, jedoch weniger als in tieferen Schichten. Hier liegt allerdings ein wesentlicher Nachteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Winklerverfahren: die über die verschiedenen Höhen verteilt vorgenommene Einleitung bedingt unterschiedliche Verweilzeiten.If you want to transfer greater layer heights into the fluidized state, then the entire height must be applied Rows of nozzles are distributed in such a way that medium is still flowing near the upper layer boundary is initiated, but less than in deeper layers. Here, however, lies an essential one Disadvantage of the method according to the invention compared to the Winkler method: the different Initiation carried out at different heights requires different dwell times.
Andererseits zeitigt das erfindungsgemäße Verfahren sehr viel größere Mischeffekte als das Winklerverfahren, wenn man an verschiedenen Stellen nicht vorgemischte Gase oder Flüssigkeiten aufgibt.On the other hand, the method according to the invention produces much greater mixing effects than the Winkler method, if you give up non-premixed gases or liquids at different points.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich, im Gegensatz zum Winklerverfahren, nicht in beliebig großen Einheiten durchführen. Der Durchmesser des Gefäßes kann bis etwa 1 m betragen.In contrast to the Winkler method, the method according to the invention cannot be used arbitrarily perform large units. The diameter of the vessel can be up to about 1 m.
Es sind jedoch Kombinationen des Winklerprinzips mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich und im Falle größerer Einheiten besonders vorteilhaft, denn es ist in diesem Falle nicht unbedingt erforderlich, daß sich die Drehbewegung durch die ganze Masse hindurch durchsetzen muß. Die entstörende Eigenschaft der Tangentialluft wirkt auch in diesem Falle noch stark genug, um ungünstige Materialien in den fließfähigen Zustand zu überführen.However, combinations of the angle principle with the method according to the invention are possible and particularly advantageous in the case of larger units, because in this case it is not absolutely necessary to that the rotary motion must prevail through the whole mass. The anti-disruptive Even in this case, the property of the tangential air is still strong enough to remove unfavorable materials to transfer to the flowable state.
Der Einsatzbereich beider Verfahren ist etwa derselbe. Vor- und Nachteile, die die Wahl zwischen beiden Verfahren oder die Kombination beider bestimmen, gehen aus der voranstehenden Darlegung der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens hervor. Natürlich erlaubt auch das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierliche Arbeitsweisen.The area of application of both methods is roughly the same. Advantages and disadvantages, which determine the choice between the two methods or the combination of both, emerge from the above description of the properties of the method according to the invention. Of course, the process according to the invention also allows continuous modes of operation.
Claims (1)
Deutsche Patentschriften Nr. 192 888, 498 225,
532 532, 606 345, 967 855;Considered publications:
German patent specifications No. 192 888, 498 225,
532 532, 606 345, 967 855;
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1071056B true DE1071056B (en) | 1959-12-17 |
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ID=595820
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| DENDAT1071056D Pending DE1071056B (en) | Process for carrying out chemical or physical processes between gaseous or liquid substances and solid, granular 'goods |
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