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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Heben einer Mischung
granulierter Stoffe Zahlreiche industrielle Fabrikationsvorgänge bedienen sich eines
kontinuierlichen Umlaufs fester, grobkörniger Stoffe durch eine Förderanlage. Ein
besonders vorteilhaftes Verfahren zur Bewegung des Gutes durch die Anlage besteht
darin, daß man dasselbe aus einer hohen Lage in tiefere Lage gleiten läßt, darauf
das Gut aus der Tieflage innerhalb der Anlage durch ein Hubgas wieder in die Hochlage
befördert, aus der es anschließend zufolge der Schwerkraft nach unten fällt. Ein
Beispiel einer derartigen Anlage ist die sogenannte katalytische Umwandlung mit
bewegtem Bett unter Anwendung des Gashubes.
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In solchen Anlagen durchwandert grobkörniges Kontaktmaterial zufolge
seiner Schwerkraft nacheinander eine IJmwandlungs- und eine Regenerationszone und
wird nach Erreichen eines Tiefpunktes in der Anlage mittels eines Hubgases in Hochlage
gebracht, um später von dort durch die Schwerkraft nach unten zu fallen, wobei der
Vorgang sich im Kreislauf unter stetigem Umlauf von Kontaktmaterial durch die Umwandlungs-
und Regenerationszone abspielt.
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Bei der katalytischen Umwandlung mit beweglichem Bett und in anderen
Anlagen für grobkörniges Gut bestehen die verwendeten festen Stoffe im allgemeinen
entsprechend der ursprünglichen Aufbereitung aus Teilchen in gröberer Körnung als
die, welche zum Passieren eines Siebes von 58 MascheWcm2 nötig ist. Während des
Durchlaufes solcher Tel .hen durch ein Kreislaufsystem für feste Stoffe werden die
Teilchen der Reibung unterworfen, und hierbei entstehen wesentliche Mengen derselben,
deren Körner für 58 Maschen/cm2 Siebfläche zu klein sind. Bei stetigem Betrieb jedoch
werden solche kleinen Teilchen aus der Anlage entfernt und frisches, grobkörnigeres
Gut in einem Maß zugesetzt, daß in der Anlage eine Teilchenmischung bestehenbleibt,
die einen größeren Anteil von Teilchen enthält, welche zum Passieren eines Siebes
von 58 Maschen pro cm2 Siebfläche zu grob sind.
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Früher wurden Mischungen von festen Stoffen der oben beschriebenen
Art mittels eines Hubgases in »dünnphasigen« Fördervorgängen (Phase geringer Dichtigkeit)
gehoben, wobei das Gut in relativ großen Fördergasmengen suspendiert wird und dadurch
in hohe Lage gehoben wird. »Dünnphasige« Hubvorgänge sind durch relativ hohe Geschwindigkeiten
fester Teilchen bei Aufwärtsbeförderung durch das Fördergas und auch durch niedrige
Konzentrationen der festen Stoffteilchen in der Förderleitung gekennzeichnet. Diese
Geschwindigkeiten sind genügend hoch, und die Konzentration ist niedrig genug, daß
bei Vorgängen, wo Fördergas stetig in die Zone mit auftretender Suspension fester
Teilchen im Fördergas eingeleitet wird, bei plötzlicher Unterbrechung der Fördergaszufuhr
in diese Zone die Förderleitung weniger als zu einem. Viertel gefüllt ist, wenn
die Teilchen zur Ruhe kommen, während die Konzentration der Teilchen in der Förderleitung
vor der Unterbrechung niedrig war und viele Teilchen infolge ihrer hohen Geschwindigkeiten
nach Unterbrechung der Fördergaszufuhr aus deilil Oberende der Förderleitung herausgedrängt
wurden.
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Gemäß der Erfindung wird ein höchst vorteilhaftes-Verfahren zum kontinuierlichen
Heben grobkörniger Stoffe in »dichter Phasel<,geschaffen. Ein derartiger.
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Fördervorgang untèrscheidet sich von dem früheren »dünnphasigen« Eeben
insofern, als die »dicht' phasige« Betriebsweise im Verhältnis zu der gehoben nen
Menge fester Teilchen relativ kleine Mengen Fördergas verwendet und eine hohe Konzentration
fester.
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Teilchen in der Förderleitung und niedrige Geschwindigkeiten der Teilchen
in dieser bewirkt. Demzufolge ist in einem kontinuierlichen »dichtphasigen« Fördervorgang
bei plötzlicher Uüterbrechiing der Fördergaszufuhr die Förderleitung mehr als zur
Hälfte und in einigen Fällen ganz gefüllt, wenn die Teilchen zur Ruhe kommen.
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Bei der Betriebsweise gemäß der Erfindung ist es möglich, zunächst
durch Bildung einer dichten Masse in einer umschlossenen Hubzone z. B. durch Füllen
oder teilweises Füllen er Förderleitung von deren Oberende her mit körnigen festen
Teilchen und anschließendes Einleiten von-Fordergas in einen tieferen Teil der dichten
Masse- einen dichtphasigen Hubvor-.
gang zu erzielen, während nur
»dünnphasige« Hubvorgänge durch frühere Verfahren erreicht werden, bei denen ein
Zuleitungsgefäß mit einer aus diesem nach oben herausragenden Verbindungsförderleitung
mit einem Katalysator gefüllt wurde, wobei die Förderleitung im wesentlichen leer
blieb und Fördergas in das Zuleitungsgefäß eingeleitet wurde, um durch die Förderleitung
feste Teilchen aus diesem zu heben.
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Aus Obigem ist zu ersehen, daß die Anlaufbedingungen im wesentlichen
die Art des Fördervorganges bestimmen.
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Wenn eine kompakte Masse fester Teilchen in der Förderleitung gebildet
wird, wird ein dichtphasiger Hub erzielt; auf andere Weise wird nur ein dünnphasiger
Hub erreicht.
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Die dichten Massen körniger Teilchen, die gemäß der Erfindung aufsteigen,
bedingen hohe Schüttdichte, d. h., das Gewicht fester Teilchen in einer Volumeinheit
ist in einem bestimmten Augenblick sehr hoch.
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Bei einem »dichtphasigen« Hubvorgang ist die Schüttdichte einer aufsteigenden
dichten Masse fester Teilchen im allgemeinen größer als das 0,5fache und oft fast
so groß wie die Schüttdichte eines lose aufgehäuften kompakten Bettes derselben
Teilchen in Ruhe, während bei einem dünnphasigen Hubvorgang die Schüttdichte derselben
Teilchen viel geringer ist und beispielsweise das 0,15fache der Schüttdichte eines
lose aufgehäuften, ruhenden Bettes beträgt. Die obigen Schüttdichten sind beispielsweise
angeführt; sie schwanken mit der durchschnittlichen Partikelgröße, Größenverteilung
und anderen Faktoren.
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Die Drücke, mit welchen das Fördergas dem tiefer liegenden Zulaufbehälter
gemäß der vorliegenden Erfindung zugeführt wird, sind hoch im Verhältnis zu den
Drücken, die bei »dünnphasigen« Hubvorgängen in Anwendung kommen. Es kann z. B.
bei einem dünnphasigen Hubvorgang der Gasdruck am Fuße einer Förderleitung von 30,5
m Höhe 0,35 Atm.,kglcm2 betragen, um den Förderdruckabfall zu überwinden, während
bei einem dichtphasigen Hubvorgang der Gasdruck am Fuß einer Förderleitung von 30,5
m, Höhe 4,92 Atm./kg/cm2 zur Überwindung des gröseren Fördergasdruckabfalls betragen
könnte. Diese Drücke wechseln jedoch mit den anderen Bedingungen der entsprechenden
Vorgänge. Vorzugsweise beträgt die Schütthöhe des Fördergutes über der Eintrittsstelle
des Gases etwa das 20- bis 400fache, besser das 50- bis 300fache der durchschnittlichen
größten Abmessung des horizontalen Querschnittes der Förderleitung. In vielen industriellen
Anlagen, bei denen grobkörnige feste Stoffe in Umlauf zu bringen sind, müssen diese
über Höhen von mehr als 30,5 m gehoben werden. Bei einem dichtphasigen Hubvorgang,
wie er gemäß der Erfindung erzielt wird, kann die Anstieghöhe fester Teilchen über
das Oberende der Förderleitung hinaus auf einem kleinen Bruchteil der Höhe gehalten
werden, die notwendigerweise bei einem dünnphasigen Hubvorgang erreicht wird. Der
Vorteil geringer Anstieghöhe besteht darin, daß die festen Teilchen weniger tief
fallen, ehe sie auf der Oberfläche einer Masse fester Teilchen unter dem Oberende
der Förderleitung aufschlagen. Je größer die Fallstrecke, desto größer ist die Reibung
der körnigen Teilchen, und in vielen Prozessen ist es unerwünscht, daß eine übermäßige
Reibung der Teilchen eintritt.
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Die Erfindung ist allgemein auf körnige Stoffe in Mischungen anwendbar,
von denen der größere Teil eine gröbere Körnung, als zum Passieren eines Siebes
von 58 Maschen pro cm2 Siebfläche geeignet, aufweist.
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Die Masse wird vorzugsweise frei von Teilchen gehalten, die mehr als
1,25 cm Dicke messen. Beispiele von festen Stoffen, auf welche die Erfindung vorteilhaft
anwendbar ist, sind körnige Katalysatoren, wie I(ieselsäure-Tonerde-Krackkatalysatoren,
und körnige, träge feuerfeste und wärmeübertragende Materialien, wie sie oft in
nichtkatalytischen Kohlenwasserstoffumwandlungsprozessen verwendet werden.
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Die festen Teilchen können irgendeine geeignete, z. B. kugelige oder
zylindrische Form oder Zwischenform aufweisen, wie sie sich aus der Reibung von
zylindrischen Teilchen usw. ergeben. Die Erfindung hat bei ihrer Anwendung auf feste
Stoffe, die bei Beaufschlagung fester Flächen wesentlicher Reibung unterworfen sind,
den besonderen Vorteil einer Verminderung solcher Reibung.
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Das bei der Erfindung verwendete Fördergas kann irgendein beliebiges
Gas sein; es kann träge und mit den gehobenen festen Stoffen chemisch reaktionslos
sein, oder es kann bei Berührung mit den festen Stoffen eine Reaktion eingehen wie
im Falle von Kohlenwasserstoffdämpfen, die zur Hebung von Kontaktmaterial dienen,
das die Fähigkeit hat, eine Kohlenwasserstoffumwandiungsreaktion zu fördern. Beispiele
für inertes Hubgas, welche vorteilhaft zum Heben von Kontaktmaterial bei Kohlenwasserstoffumwandlung
dienen können, sind Dampf, Luft, Ofengas usw.
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Es ist zwar schon eine Fördervorrichtung für granuliertes Gut bekanntgeworden,
die einen Zulaufbehälter aufweist, in welchen von oben die Förderleitung eintaucht,
die am oberen Ende in einen Auslaufbehälter einmündet. Das Fördergas wird hier von
unten her in den Zulaufbehälter durch eine koaxial auf den Eintritt der Förderleitung
zu gerichtete Fördergasleitung zugeführt, so daß das Fördergut injektorartig in
die Förderleitung mitgerissen wird. Hierdurch entsteht aber kein dichtphasiger Hubvorgang
wie bei der Erfindung. Das Fördergut bildet vielmehr mit dem Fördergas eine Suspension,
und eine Fördergas-Fördergut-Suspension wird in den Auslaufbehälter befördert, aus
dem das Gas nach oben abgeleitet wird und das Gut auf den Boden des Behälters fällt,
von dem es abgezogen wird. Augenscheinlich erfolgt also ein dünnphasiger Hubvorgang,
wie er weiter oben ausführlich erörtert wurde. Er benötigt eine hohe Fördergasgeschwindigkeit,
die eine hohe Fördergutgeschwindigkeit zur Folge hat. Hierdurch entsteht hohe Reibung
des Fördergutes in der Apparatur, dadurch hohe Abnutzung in ihr und ihren Leitungen
und hoher Fördergasbedarf. Die bekannte Vorrichtung erlaubt keine Regulierung der
Förderung auf verschiedenartiges Fördergut. Ihre Apparatur muß höher sein als die
der Erfindung.
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Im Gegensatz hierzu erlaubt die Erfindung einen dichtphasigen Hubvorgang,
indem das Fördergas seitlich im Abstand vom unteren Ende der Förderleitung in das
das untere Ende der vollständig mit Gut gefüllten Förderleitung in einem Zulaufbehälter
umgebende Fördergut eingeführt wird, unter Konstanthaltung der Schütthöhe des Fördergutes
über dem Eintritt des Fördergases, wobei das Gut am Eintritt in die Förderleitung
in einer verengten Zone umgelenkt und am Austritt aus der Förderleitung gedrosselt
wird, derart, daß es als kompakter Pfropfen, der sich unten stetig erneuert und
oben stetig auflöst, gehoben wird.
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Da bei der Erfindung der Grad der Drosselung des Fördergutstromes
regelbar ist, kann der Fördergasdruck derart auf die Förderhöhe und den Zustand
des
Fördergutes abgestimmt werden, daß die Fördergeschwindigkeit
zu einer dichtphasigen Hebung des Gutes gerade ausreicht, die zwar eine geringere
Fördergeschwindigkeit des Gutes ergibt als bei Förderung einer Suspension Fördergas-Fördergut,
aber größere Fördermengen pro Zeiteinheit erzielen läßt.
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Die hierdurch erreichten Vorteile bezüglich der Apparatur sind oben
schon erwähnt.
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Ferner wird erfindungsgemäß dem Fördergut-Fördergas-Pfropfen am Austritt
der Fördersäule in den Auslaufbehälter zweckmäßig ein Teil des Fördergases schon
entzogen, bevor dieses ganz abströmen kann. Dadurch werden Feinteilchen des Fördergutes
mitgerissen und so aus diesem entfernt, die zur weiteren Verwendung des Gutes nicht
erwünscht sind.
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Der Eintritt in die Förderleitung im Zulaufbehälter kann vorzugsweise
durch einen nach oben gerichteten Krümmer gebildet sein, während in das offene Ende
des Auslaufes der Förderleitung ein im Deckel des Auslaufbehälters verschiebbar
sitzendes Drosselventil hineinragt und unterhalb der Drosselstelle seitliche Auslaßöffnungen
sitzen, welche in einen Hubrohrmantel münden, an den eine regelbare Gas ableitung
anschließt. Die Umlenkvorrichtung am Einlauf in die Förderleitung kann nach einer
weiteren Ausführung der Erfindung durch eine auf die Einlaufmündung zu und von ihr
weg verschiebbare Scheibe gebildet sein.
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Statt dessen ist es erfindungsgemäß auch möglich, als Umlenkvorrichtung
einen Becher zu verwenden, der die Einmündung umgibt und auf die Einlaufmündung
zu und von ihr weg verschiebbar angeordnet ist.
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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von Zeichnungen beschrieben,
welche ein Vorrichtung veranschaulichen, die mit Vorteil bei dichtphasigen Fördervorgängen
gemäß der Erfindung verwendet werden kann.
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Fig. 1 zeigt eine Anlage zum kontinuierlichen Heben körniger Stoffe
gemäß der Erfindung; Fig. 2 und 3 zeigen weitere Ausführungen des Einlasses zur
Förderleitung; Fig. 4 zeigt eine besondere Ausbildung der Austrittsöffnung aus der
Förderleitung.
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In Fig. 1 ist 10 ein oberes Reaktionsgefäß, wie es beispielsweise
für katalytische Krackvorgänge eingesetzt wird, 11 ein unteres Reaktionsgefäß, wie
etwa ein katalytischer Krackregenerator; 12 und 13 sind Druckgefäße, 16 ein Druckzulaufbehälter,
18 die Förderleitung und 19 ein Auslaufbehälter.
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Die Förderleitung 18 steht mit ihrem unteren Ende in einem Zulaufbehälter
16. Am unteren Ende der Förderleitung 18 ist als Zulauf ein nach oben gerichteter
Krümmer 31 angesetzt, während an dem anderen Ende des Krümmers 31 das kurze Rohrstück32
angebracht ist. An der Innenwand des Zulaufbehälters 16 ist die zylindrische Rinne
35 angebracht. Festes Kontaktmaterial kann zu Beginn des Arbeitens in die in Fig.
1 veranschaulichte Anlage in folgender weise eingeführt werden: Eine ausreichende
Menge Kontaktmaterial wird auf mechanischem Wege zum oberen Ende der Förderleitung
18 befördert, um letztere von oben zu füllen. Die Druckgefäße 12 rund 13 und der
Zulaufbehälter 16 werden durch nicht gezeichnete Mannlöcher mit Kontaktmaterial
gefüllt. Die Ventile 25, 26 und 29 werden geschlossen und Ventil 28 geöffnet, während
Fördergas unter hohem Druck in den Zulaufbehälter 16 durch Leitung 30 und Kanal
35 eingeleitet wird, um den Druck in den Gefäßen 12 und 16 ansteigen zu lassen und
Fördergas unter hohem Druck durch Rohrstück 32 und Rohrkrümmer 31 unten der dichten
Masse
fester Teilchen im Förderrohr 18 zuzuführen.
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Das Fördergas veranlaßt die festen Teilchen zur Aufwärtsbewegung in
einer dichten Masse durch die Förderleitung 18 und zum Austritt auf derselben in
einen Auslaufbehälter 19, an dessen Boden sich eine kompakte Masse fester Teilchen
ansammelt und abwärts in und durch eine Leitung und den darunter befindlichen Apparat
wandert, bis sie durch die geschlossenen Ventile 25 und 26 aufgehalten wird und
sich darüber als eine kompakte Masse sammelt.
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Während feste Teilchen aus dem Zulaufbehälter 16 nacheinander in
und durch Rohrstück 32, Rohrkrümmer 31 und Förderleitung 18 eintreten, fließen Teilchen
unter hohem Druck von Gefäß 12 nach dem Zulaufbehälter 16, letzteres auffüllend.
Wenn das Gefäß 12 fast leer ist, wird der Hahn 28 geschlossen und Hahn 29 geöffnet,
worauf Fördergas unter Druck aus dem Zulaufbehälter 16 in das Gefäß 13 iibertritt.
Gefä.ß 12 wird dann durch nicht gezeichnete Mittel entleert, und frische Teilchen
werden durch ein nicht gezeichnetes Mannloch in das Gefäß 12 nachgefüllt.
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Wenn das Gefäß 13 nahezu leer ist, wird Ventil 29 geschlossen und
Ventil 28 geöffnet, das Gefäß 13 wird abgelassen und mit Teilchen gefüllt, während
das Gefäß 12 dem Zulaufbehälter 16 Teilchen zuführt.
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Dieser Kreislaufvorgang wird fortgesetzt, wobei die Gefäße 12 und
13 abwechselnd Teilchen dem Zulaufbehälter 16 zuführen und aus letzterem fortlaufend
Teilchen und Fördergas der Förderleitung 18 und Fördergas den Gefäßen 12 und 13
zugeleitet werden, um diese nötigenfalls unter Druck zu setzen.
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Der Vorgang wird fortgesetzt, bis die ganze Apparatur bis zum gewünschten
Grad mit der Mischung gefüllt ist. Dann wird der Vorgang durch Einleitung von Teilchen
in die Gefäße 12 und 13 aus Regenerator 11 durch Leitungen 23 und 24 anstatt durch
Mannlöcher wie zuvor umgelenkt. Während also das Gefäß 12 unter erhöhtem Druck steht
und Teilchen dem Zulaufbehälter 16 bei geschlossenem Ventil 25 zuleitet, steht das
Gefäß 13 unter geringerem Druck, nachdem es entlüftet wurde und durch die Leitung
24 Teilchen aufnimmt. Wenn das Gefäß 12 nahezu entleert ist, wird das Ventil 28
geschlossen und das Gefäß 12 entlüftet. Dann wird das Ventil 25 geöffnet und Ventil
26 geschlossen, so daß der stetige Strom von Teilchen aus dem Regenerator 11 zum
Gefäß 12 abgelenkt wird. Ventil 29 wird geöffnet, um Fördergas unter Druck dem Gefäß
13 zuzuleiten und letzteres unter Druck zu setzen. Dann fließen Teilchen aus dem
Gefäß 13 in den Zulaufbehälter 16, bis das Gefäß 13 nahezu leer ist, worauf das
Ventil 29 geschlossen, Gefäß 13 entlüftet, Ventil 26 geöffnet, Ventil 25 geschlossen
und Ventil 28 geöffnet wird, um den Kreislauf zu schließen.
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In der obigen Weise wird der Umlauf der Teilchen durch die ganze
Apparatur in Gang gehalten, wobei Teilchen durch Eigenschwere aus dem Auslaufbehälter
19 zum Zulaufbehälter 16 herabfiießen und aus diesem als dichte Masse wieder zum
Auslaufbehälter 19 gehoben werden. Die Ingangsetzung der Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktion
im Reaktionsgefäß 10 und der Kontaktmaterialrückgewinnung im Regenerator 11 kann
in irgendeiner Form bewerkstelligt werden; es kann z. B. Heißluft in den Regenerator
11 eingeleitet werden, um die darin enthaltenen Teilchen auf Umwandlungstemperatur
zu bringen; dann können die erwärmten Teilchen zum Reaktionsgefäß zurückbefördert
werden, um den Kontakt mit dorthin eingeleiteten erwärmten Kohlenwasserstoffen zu
bewirken.
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Qbwohl bei dem beschriebenen Vorgang die Gefäße 12 und 13 durch aus
dem Zulaufbehälter 16 durch Leitungen 14 und 15 eingeleitetes Fördergas unter Druck
gesetzt werden} können selbstverständlich diese Gefäße gemäß der Erfindung durch
Fördergas aus irgendeiner anderen Quelle unter Druck gesetzt werden.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage, die mit den Druckgefäßen 12 und
13 eine Mehrzahl von Behältern für- körnige Stoffe enthält, ist besonders vorteilhaft
zur Einleitung von Teilchen unter erhöhtem Druck in den Zulaufbehälter 16, der seinerseits
körnige Teilchen unter hohem Druck der Förderleitung 18 zuführt.
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Diese Apparatur ermöglicht die stetige Entnahme von Teilchen aus seiner
Quelle wie der Austrittsöffnung des Regenerators 11 bei relativ niedrigem Druck,
z.
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0,49 kg/cm2, Ausübung eines relativ hohen Druckes, z. B. 4,9 kg/cm2,
auf die entnommenen Teilchen und fortlaufende Einleitung der unter Druck gesetzten
Teilchen in eine Förderleitung. Bei einer bevorzugten Betriebsweise, wie sie oben
beschrieben wurde, ist ständig ein Druckgefäß bei relativ niedrigem Druck vorhanden,
in welches Teilchen aus dem Regenerator 11 eingeleitet werden. Dies ist wünschenswert,
da es für die Teilchen gewöhnlich schädlich ist, während eines beträchtlichen Zeitraumes
im Regenerator zu bleiben.
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In Fig. 1 ist ein Einlauf dargestellt, der unten an die Förderleitung
angeschlossen ist, wobei kein Fördergas in die Förderleitung eindringen kann, ausgenommen
durch den Einlauf. Dieser wird in Fig. 1 durch Rohrstück 32 und jenen Teil des Rohrkrümmers
31 zwischen Rohrstück 32 und der untersten Stelle des Rohrkrümmers 31 gebildet.
Dieser Einlauf hat vorzugsweise eine Querschnittsfläche, die annähernd gleich der
horizontalen Querschnittsfläche am Fuß der Förderleitung ist. Die vertikale Länge
des Einlaufes ist veränderlich und beträgt vorzugsweise ungefähr das 1- bis 20fache
der Abmessung des horizontalen Querschnitts am Fuß der Förderleitung.
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Der Einlauf braucht nicht vertikal zu sein.
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Die oben beschriebenen, mit dem Einlaß zur Förderleitung verbundenen
Merkmale finden bevorzugt Anwendung, da sie zu einem glatten Betrieb ohne wesentliche
Bildung von Fördergasansammlungen in der aufsteigenden dichten Masse oder andere
unerwünschte Zustände führen.
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Fig. 2 veranschaulicht einen Zulaufbehälter 16, eine Förderleitung
18, ein Einlaßrohr 33 für die Mischung, das Gaseinlaßrohr 30, Gasrinne 35, eine
im Abstand vom Einlauf der Förderleitung 18 angeordnete Scheibe 36 und eine durch
den Boden des Zuflußbehälters 16 und durch die Dichtungsbuchse 38 verschiebbar angebrachte
Stange 37. Während des Betriebes erhält der Zulaufbehälter 16 in Fig. 2 durch Leitung
33 Mischung und Fördergas unter erhöhtem Druck durch Leitung 30 wie bei dem Zulaufbehälter
16 in Fig. 1. Fördergas wird durch die Drosselstelle zwischen der Scheibe 36 und
dem Einlauf in die Förderleitung eingeleitet und dem Gut im Förderrohr 18 zugeführt.
Dieses bewirkt das Ansteigen der Güter durch die Förderleitung 18, während stetig
weitere Teilchen unter hohem Druck durch die Drosselstelle zwischen der Scheibe
36 und dem Einlauf des Förderrohres 18 dem Einlauf der Förderleitung 18 zugeführt
werden.
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In der in Fig. 2 veranschaulichten Anlage hat die Scheibe 36 eine
horizontale Fläche, die wesentlich größer- als diejenige des Einlaufs der Förderleitung
18 ist, und schafft einen engen horizontalen Durchtritt zur Förderleitung 18 für
Fördergut und Förder-
gas. Der Durchtritt ist durch die Vertikalbewegung der Stange
37 und Scheibe 36 einstellbar. Durch richtige Einstellung ist daher ein glatt verlaufender
» dichtphasiger« Fördervorgang herbeizufiihren.
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Fig. 3 veranschaulicht einen Zulaufbehälter 16 mit Förderohr 18,
Einlaßrohr 33 für das Fördergut ein Fördergaseinlaßrohr 30, eine Gasrinne 35, einen
Drosselbecher36 auf einer Stange37, der mit Zwischenraum den Zulauf der Förderleitung
18 umgibt.
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Während des Betriebes nimmt der Zulaufbehälter 16 Fördergut durch
das Rohr 33 und Fördergas unter hohem Druck durch Rohr 30 und Rinne 35 auf. Das
Fördergas wird durch die dichte Masse von Fördergut im Zulaufbehälter 16 in und
durch die ringförmige Masse, die in den Drosselbecher39 und das Förderrohr 18 eingeleitet
wird, dem Zulauf des Förderrohres 18 zugeführt. Es bewirkt das Ansteigen des Fördergutes
in einer dichten Masse durch das Förderrohr 18, während weitere Teilchen fortlaufend
unter hohem Druck durch den Drosselraum zwischen Becher 39 und Förderrohr ein- und
dem Zulauf des Förderrohres 18 zugeführt werden.
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Der Ringraum zwischen Becher 39 und Förderrohr 18 bildet einen Einlauf
zum Förderrohr. Vorzugsweise ist bei der Erfindung die Querschnittsfläche zwischen
Becher und Förderrohr annähernd gleich groß wie der horizontale Querschnitt des
Einlaufs des Förderrohres.
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Fig. 4 zeigt einen Auslaufbehälter 19, das Förderrohr 18, dessen
oberes Ende in den Auslaufbehälter 19 hineinragt, Gas auslaß öffnung 20, einen Austritt
21 für das Fördergut, einen das Förderrohr 18 mit Zwischenraum umgebenden Hubrohrmantel
40 mit Boden 41, eine das Oberende des Hubrohrmantels 40 abschließende Deckplatte42,
in welcher das Oberende des Förderrohres 18 befestigt ist. 43 ist der Fördergasaustritt
an dem Hubrohrmantel 40, 44 ein umgekehrt konisches Drosselventil, das konzentrisch
zum Förderrohr 18 liegt und von der Stange 45 herabhängt, die in der Decke des Auslaufbehälters
19 und der Dichtungsbüchse 46 verschiebbar gelagert ist. Das Drosselventil 44 kann
also in jede Höhenlage eingestellt werden. Die Seitenwand des Förderrohres 18 trägt
in der Nähe seines oberen Endes Öffnungen 47, die eine Verbindung zwischen dem Inneren
des Förderrohres 18 und dem Inneren des Mantels 40 schaffen.
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Während des Betriebes steigt, durch das Fördergas getrieben, eine
dichte Masse körnigen Kontaktmaterials durch das Förderrohr 18 an. Wenn diese den
mit den Öffnungen 47 versehenen Bereich passiert, trennt sich ein Teil des Fördergases
von der dichten Masse und tritt durch die Öffnungen 47 in den Mantel 40 aus und
aus diesem in die Leitung 43. Das Maß der Entnahme von Fördergas aus der dichten
Masse kann mittels des Drosselventils 48 eingestellt werden. Gewünschtenfalls können
vakuumerzeugende Mittel der Leitung 43 zugeordnetwerden. JenerTeil des Fördergases,
der nicht durch die Öffnungen 47 austritt, wandert mit der dichten Masse des Kontaktmaterials,
die über den Öffnungen 47 ansteigt, weiter aufwärts durch den ringförmigen Raum
zwischen den Förderwänden und Drosselventil 44 in den erweiterten Raum im Innern
des Auslaufbehälters 19. Die Teilchen kehren nun ihre Laufrichtung um und fallen
zufolge ihres Eigengewichtes in den Auslaufbehälter 19 und gelangen als kompakte
Masse in das Rohr 21.
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Das Fördergas, das in den Auslaufbehälter 19 austritt, trennt sich
nun vom Fördergut und verläßt den Auslaufbehälter 19 durch Rohr 20 und kann zu nicht
gezeichneten
Abscheidern, z. B. einem Zyklonscheider, zwecks Entfernung feiner etwa mitgeführten
Kontakmassenteilchen geleitet werden. Das durch die Öffnungen 47 und Mantel 40 abgeleitete
Fördergas kann durch Leitung 43 ebenfalls solchen, Feinteilchen -ausscheidenden
Vorrichtungen zugeführt werden. Die Öffnungen47 sind vorzugsweise eng genug, um
den Durchtritt von groben Teilchen zu verhindern, es können jedoch durch das Fördergas
mitgeführte Feinteilchen durchtreten.
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Gemäß der Erfindung wird zweckmäßig die offene Zone in einem Abstand
vom Oberende des Förderrohres von etwa dem 0,5 bis Sfachen der größten Abmessung
des Querschnitts des Förderrohroberendes vorgesehen. Der Mantel40 mit Boden und
Decke 41 und 42 und Gasaustritt 43 bilden Mittel zur Regulierung der Entnahme von
Fördergas durch die Öffnungen 47.
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Das Drosselventil 44 ist ein Mittel zur Verengerung der für den Durchtritt
des Fördergutes durch das Förderrohr in der Nähe seines Oberendes freien Querschnittsfläche
auf eine Fläche, die kleiner ist als die Durchschnittsquerschnittsfiäche des gesamten
Förderrohres.
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Vorzugsweise liegt die Spitze des Drosselventils 44 in solcher Höhe
unter dem Oberende des Förderrohres 18, und seine Höhe im Verhältnis zum Basisdurchmesser
ist derart, daß die für den Durchtritt von Teilchen am Oberende des Förderrohres
verfügbare Querschnittsfläche etwa das 0,3 bis 0,9fache des durchschnittlichen Querschnitts
des Förderrohres beträgt. Ebenso verringert sich vorzugsweise der verfügbare Querschnitt
allmählich gegen das Oberende des Förderrohres, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wobei
die Höhe des Teiles, innerhalb welchem die Verringerung des Querschnitts eintritt,
vorzugsweise nicht wesentlich gröber als das Zweifache der größten Abmessung des
durchschnittlichen Horizontalquerschnitts des Förderrohres ist.
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Die in Fig. 4 veranschaulichte Ausbildung wird bei der Erfindung.
mit besonderem Erfolg verwendet, da sie zu einer Stabilisierung des dichtphasigen
Hubvorganges führt und dessen l:lbergang in einen dünnphasigenHubvqrgang durchErhöhung
der Geschwindigkeit der Teilchenbew-egung-terhindert.-Òbwohl die Erfindung nicht
durch irgendeine Theorie abzugrenzen ist, wird angenommen, daß die Entnähme vPoXl,
Fördergas durch die Öffnungen 47 es bewirkt) daß die über den Öffnungen ansteigenden
Teilchen geringere Geschwindigkeit haben als in dem Falle, wo Fördergas nicht auf
diese Weise abgeleitet wird, so daß das Bestreben der Teilchen, zu schnell aus dem
oberen Ende des Förderrohres auszutreten, auf diese Art eingeschränkt wird. Auch
wird angenommen, daß die Verringerung des Querschnitts am Oberende des Förderrohres,
wie dies z. B. durch das Drosselventil 44 geschieht, zu einer Bremswirkung auf die
dichte Masse der Teilchen führt.
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Die folgende Erprobung wurde vorgenommen: Ein dichtphasiger Hubvorgang
wurde in einer Anlage mit den Merkmalen der Erflndung durchgeführt. Es wurde ein
zylin,dritschler Zullaufblehälter 16 von 406 mm Durchmesser und etwa 915 mm Höhe
mit einem Einlaß für das Fördergut am Oberende verwendet; dieses Gefäß entsprach
dem in Fig. 1 gezeigten Zulaufblehälter 16. Ein 50 mm weites vertikales zylindrisches
Förderrohr stand mit dem Zulaufbekälter in Verbindung, wobei die Einlaß öffnung
etwa 309 mm über dem Boden des Zulaufbehälters lag. Am unteren Ende des Förderrohrs
war ein um 180im gebogener Rohr s B
krümmer angebracht, an dessen offenem Ende ein
50 mm weites Rohrstück von 25 mm Länge angesetzt war. Das Rohrstück und die Hälfte
des Rohrkrümmers mit offenem Ende bildeten ein Einlaufrohr für die körnigen Teilchen
des Fördergutes. Das Förderrohr war 4,26 m hoch, und sein oberes Ende ragte in einen
Auslaufbehälter. Am oberen Ende des Förderrohres waren die in Fig. 4 gezeigten Mittel
zur Lenkung (Regulierung) des Stromes der Teilchen und des Fördergases aus dem Förderrohr
angeordnet. Ein umgekehrt konisches Drosselventil mit 50 mm Basis und einer Höhe
von 76 mm war konzentrisch zum Förderrohr angeordnet: Ein zylindnischer -Förderrohimantel
war verschiebbar um das obere Ende des Förderrohres in reibender Berührung mit diesem
angebracht, wobei das Oberende des Mantels etwa 75 mm über dem oberen Ende des Förderrohres
lag. Der Mantel hatte eine nicht vom Förderrohr bedeckte Fläche, die mit runden,
durch die Mantelwand gebohrten Löchern versehen war, die senkrecht und rings um
die Umfangs fläche des Mantels herum mit Abstand voneinander in dem Bereich zwischen
etmra 63 und 76 mm von seinem Oberende angeordnet waren. Der Scheitelpunkt des Drosselventils
lag etwa 12,5 mm unter dem Oberende des Förderrohrmantels.
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Bei diesem Erprobungsbeispiel der Erfindung bildete der mit Öffnungen
versehene Förderrohrmantel einen beweglichen oberen Teil des Förderrohres und ebenso
ein Mittel zur Entnahme von Fördergas durch die Öffnungen, wobei die Stellung des
Mantels und des nicht mit Öffnungen versehenen Teiles des Förderrohres zueinander
die Zahl der Öffnungen bestimmte, durch welche Fördergas entweichen konnte.
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Der Zulaufbehälter wurde währenddessen bei atmosphärischem Druck
mit einer, Mischung von körnigen Kügelchen eines Krackkatalysators gefüllt. Das
Förderrohr wurde ebenfalls durch das Oberende mit derselben gekörnten. Mischung
gefüllt. Praktisch alle Körner in der Mischung waren klein genug, um ein Sieb. von
etwa 58 Maschen. pro cm2 Siebfläche zu pas--sieFen.
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Der Einlaß für die gekörnte.Mischung in den. Zulaufbehälter wurde
durch ein Ventil.geschlossen,. worauf .Druckluft bei etwa, 0,7. Arm. -Druck und
einer -Strömungsgeschwindigkeit von 0;55 mslmin - in einen ringförmigen, im Querschnitt
runden Kanal am Umfßng.des Gefäßes entsprechend 35 in Fig. 1 eingeleitet wurde Die
Luft strömte um den unteren Rand des Kanals, der etwa 100 mm unterhalb des unteren
Endes des Förderrohres und in etwa 150 mm horizontalem Abstand von der Mittellinie
des Förderrohres lag, und in das kompakte Bett des Katalysators. Die Luft strömte
aufwärts durch den Katalysator zum Einlaufsende des Rohrstückes, dann abwärts in
dieses unter Zusammenströmen mit dem Katalysator durch das Rohrstück, den Rohrkrümmer
und das Förderrohr.
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Der Katalysator trat fortlaufend aus dem oberen Ende des Förderrohres
als dichte Masse aus, die höchstens einige Zentimeter über das Oberende des Förderrohres
anstieg, ehe sie auf den Boden des Auslaufbehälters fiel. Der Katalysatordurchlauf
betrug etwa 1,056 t/Std.
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Der Vorgang verlief glatt weiter, bis der Katalysator im Einlaufbehälter
ein Niveau erreichte, bei dem kein Katalysator mehr in die Eintrittsöffnung des
Rohrkrümmers strömte. Nach plötzlicher Unterbrechung der Fördergaszufuhr und nachdem
die Teilchen zur Ruhe gekommen waren, füllten diese das Förderrohr vollkommen, was
eine hohe Teilchenkonzentration und geringe Geschwindigkeit derselben im Förderrohr
während des Fördervorganges anzeigte.
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In einem dichtphasigen Fördervorgang ähnlich dem obigen, jedoch bei
einem Luftstrom von 0,736 mS/min wurde der Katalysatordurchlauf auf etwa 1,&83
t/Std. erhöht. Unter gleichen Bedingungen ergab sich bei einem dünnphasigen Hubvorgang
eher als bei einem dichtphasigen eine Zunahme der Luftströmungsgeschwindigkeit über
0,736 m3/min hinaus.
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Dieses Beispiel zeigt, daß der Vorgang gemäß der Erfindung eine dichtphasige
Betriebsweise mit sehr geringer Austrittshöhe und entsprechend geringem Reibungsgrad
ermöglicht.
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Es ist zu bemerken, daß beim vorstehend beschriebenen Beispiel die
maximale Fördergasgeschwindigkeit bei dichtphasigem Betrieb zwischen 0,552 und 0,736
m3/min lag. Dieser Maximalwert schwankt weitgehend in Abhängigkeit von den übrigen
Bedingungen beim Fördervorgang, z. B. der Förderhöhe, Größe der Teilchen usw. Auf
Grund der Beschreibung kann jeder Fachmann ohne weiteres die maximale Gasgeschwindigkeit
für andere Bedingungen bestimmen.
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Selbstverständlich können die mit dem Auslaufbehälter zusammenhängenden
besonderen Merkmale, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht sind, obwohl sie bei einigen
Vorgängen zur Erhöhung ihrer Stetigkeit besonders nützlich sein können, in einigen
Fällen überflüssig werden, da der Vorgang auch ohne solche Einrichtungsmerkmale
stetig genug verlaufen kann.
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Solche Momente treten beispielsweise ein, wo die Strecke, über welche
die Teilchen gehoben werden müssen, verhältnismäßig groß ist, z. B. mehr als das
100fache der größten durchschnittlichen Abmessung des Horizontalquerschnitts des
Förderrohres, so daß das Gewicht der Teilchen im Förderrohr eine ausreichende Bremswirkung
auf das Fördergas ausübt, um zu verhindern, daß der Vorgang in einen dünnphasigen
statt dichtphasigen Hub übergeht.
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PATENTANSPROCRE: 1. Verfahren zum kontinuierlichen Heben einer Mischung
granulierter Stoffe, deren Körner ein Sieb von 58 Maschenlcm2 nicht mehr passieren
können, insbesondere in Behältern einer Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung,
mit Hilfe einer Förderleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördergas seitlich
im Abstand vom unteren
Ende der Förderleitung in das das untere Ende der vollständig
mit Gut gefüllten Förderleitung in einem Zulaufbehälter umgebende Fördergut eingeführt
wird, unter Konstanthaltung der Schütthöhe des Fördergutes über dem Eintritt des
Fördergases, wobei das Gut am Eintritt in die Förderleitung in einer verengten Zone
umgelenkt und gegebenenfalls am Austritt aus der Förderleitung gedrosselt wird derart,
daß es als kompakter Pfropfen, der sich unten stetig erneuert und oben stetig auflöst,
gehoben wird.