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Vorrichtung zum Abscheiden und Sichten hocherhitzter, feinkörniger,
pneumatisch geförderter Wärmeträger Bei thermischen Prozessen, insbesondere endothermer
Art, werden häufig zur Ubermittlung von Wärme im Reaktor des thermischen Prozesses
feinkörnige Wärmeträger verwendet, die in einem Kreislaufverfahren wieder aufgeheizt
werden. Hierbei ist es von großem Nutzen, die abgekühlten Wärmeträger nach Verlassen
des Reaktors einer pneumatischen, senkrechten Förderleitung zuzuführen, in der die
Wärmeträger durch Fördergase gehoben und zugleich durch die von den Fördergasen
übermittelte Wärme wieder aufgeheizt werden.
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Schwierig ist es jedoch, die Wärmeträger wieder aus dem Strom der
Fördergase abzuscheiden. Die Abscheidung der Wärmeträger in einem Zyklon erfordert
die Umlenkung der senkrechten Förderleitung in die Horizontale und anschließend
die Ausbildung der Zyklonspirale. Es hat sich aber gezeigt, daß die Umlenkung und
die Zyklonspirale einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind und daß auch die Wärmeträger
durch das Anpressen und Reiben an der Wandung einem verstärkten Abrieb unterliegen.
Dazu kommt, daß die Abscheidewirkung eines starken Stromes von Wärmeträgern in einem
Zyklon sehr hoch liegt und daß die Masse der Wärmeträger auch die feineren Anteile
mit sich reißt und mit zur Abscheidung bringt, so daß eine Sichtung der geförderten
Wärmeträger und eine Ausscheidung von Unterkorn nicht möglich ist. Die Abscheidung
der Gesamtheit der hochgeförderten Wärmeträger in einem Zyklon hat sich daher nicht
bewährt.
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Als ebenfalls nicht geeignet erwies es sich, wenn die Förderleitung
in einen stark erweiterten Raum mündet und wenn hierbei der Förderstrom gegen eine
Prallplatte gelenkt und damit aufgelöst wird. Auch diese Arbeitsweise führte zu
starkem Verschleiß der Prallplatte und der Wärmeträger. Das gleiche war der Fall
bei einem Verfahren, bei dem die senkrechte Förderleitung in einen stark erweiterten
Raum einmündet, in welchem die heißen Wärmeträger bei geringer Gasgeschwindigkeit
abwärts fallen können und in dem die von den gröberen Wärmeträgern weitgehend befreiten
Gase durch einen oder mehrere Zyklone gehen und die abgeschiedenen feineren Feststoffe
wieder in den Kreislauf zurückfließen.
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Es wurde ferner versucht, die senkrechte Förderleitung nur um 900
oder auch bis nahezu 1800 umzulenken und radial in einen erweiterten Raum münden
zu lassen, in dem die Wärmeträger herniedersinken und die Gase mit geringer Geschwindigkeit
nach oben abziehen sollten. Auch bei dieser Arbeitsweise war ein starker Verschleiß
der Förderleitung an der Umlenkstelle und ein hoher Abrieb der Wärmeträger festzustellen.
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Die vorgenannten Nachteile werden durch die er-
findungsgemäße Vorrichtung
zum Abscheiden und Sichten hocherhitzter, feinkörniger, pneumatisch geförderter
Wärmeträger unter Umleitung des Förderstromes mit erweitertem Abscheideraum am oberen
Ende der Förderleitung vermieden, indem von dem erweiterten Abscheideraum 2, der
sich am oberen Ende der Förderleitung 1 befindet und in dem der Fördergasstrom umgelenkt
wird, durch eine Trennwand3 ein Nebenraum4 abgeteilt ist, in dem der Gasstrom wieder
aufwärts geführt wird. In dem Abscheideraum 2, der zweckmäßig den mehr als 10flachen,
vorzugsweise mehr als 20fachen Querschnitt der Förderleitung besitzt, verliert der
Förderstrom allmählich seine Geschwindigkeit, löst sich auf, und die Gase strömen
mit stark verminderter Geschwindigkeit abwärts. Dabei verlieren auch die geförderten
Wärmeträger ihre Aufwärtsgeschwindigkeit, die groben Körner werden als erste ausgeschieden
und fallen abwärts, die mittleren Körner dringen am weitesten aufwärts, und das
Feinkorn paßt sich in starkem Maße der Geschwindigkeit und Bewegung des Gasstromes
an. Wenn bei einer Gasgeschwindigkeit von 15 bis 20 m/sec in der Förderleitung 1
und einer Körnung der Wärmeträger von 0,1 bis 0,4 mm Durchmesser der Abstand der
Decke des Abscheideraumes 2 von der Oberkante der senkrechten Förderleitung 1 mehr
als 3 m, vorzugsweise etwa 5 m, beträgt, so gelangen nur noch vereinzelte Körner
an die Decke, und der Verschleiß der Decke und der Abrieb der Wärmeträger sind sehr
gering.
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Der abwärts gelenkte, aufgelöste Gasstrom zieht unter der Trennwand
3 hindurch und aufwärts durch den Nebenraum 4 zu einem seitlich oder in der Decke
befindlichen Abgang. Durch die doppelte Richtungsumkehrung
der
Gase werden die Wärmeträger weitgehend aus dem Gasstrom al>gelenkt und fallen
in den unter dem Abscheideraum2 und dem Nebenraum4 angeordneten Sammelraum S für
die abgeschiedenen Wärmeträger. Dieser Sammelraum ist mit einer Ahzugsleitung 6
versehen, durch die die etwa 700 bis 10000 C heißen Wärmeträger wieder dem Reaktor
des thermischen Prozesses zugeführt werden. Mit Rücksicht auf die sehr hohen Temperaturen,
die in der gesamten Abscheidevorrichtung herrschen, ist diese zweckmäßig mit hochfeuerfestem
Material ausgekleidet. Trotz ihrer einfachen Bauweise ermöglicht die erfindungsgemäße
Vorrichtung bei schonender Behandlung der Wärmeträger wie auch der feuerfesten Auskleidung
eine einwandfreie Abtrennung der feinkörnigen Wärmeträger von den Förder- und Aufheizgasen.
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Eine Sichtung der geförderten Wärmeträger und die Ausscheidung von
Unterkorn gewünschter Größe aus dem Förderstrom ist durch die Größe des Nebenraumes
4 bzw. durch die Lage der Trennwand 3 möglich. Für Wärmeträgermaterial bestimmter
Korngröße werden bei der vorgegebenen Länge der Förderleitung von etwa 25 m für
die Förderung Gasgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 15 bis 20 m/sec henötigt.
Der Förderstrom steigt nach seiner Auflösung und Richtungsumkehr in dem Abscheideraum
2 in dem Nebenraum 4 wieder mit einer Geschwindigkeit aufwärts, die von der Größe
dieses Neben raumes al} hängig ist.
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Der Gasstrom nimmt nur das Feinkorn mit sich, das er infolge der
höheren Geschwindigkeit gegenüber der Schwebegeschwindigkeit des Feinkorns noch
mit sich tragen kann. Will man aus dem Umlauf der Wärmeträger alles Korn unterhalb
z. B. 0,25 mm Durchmesser beseitigen und hat das Korn von 0,25 mm Durchmesser bei
der Temperatur, dem Druck und der Zusammensetzung der Fördergase eine Schwehegeschwindigkeit
von z. B. 1,8 m/sec, so muß der Aufwärtsgasstrom im Nebenraum 4 eine Geschwindigkeit
von etwa 1,9 m/sec aufweisen, damit das Korn unterhalb 0,25 mm Größe vom Gasstrom
durch die (5ffnung aus dem Ahscheider ausgetragen wird.
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Es hat sich herausgestellt, daß alsdann nur wenig Korn mit einem
Durchmesser oberhalb 0,25 mm vom Gasstrom mitgerissen wird.
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Diese Ausscheidung von Unterkorn ist wichtig, damit die Gase und
Dämpfe, die bei dem thermischen Prozeß gebildet werden, nicht - entsprechend ihrer
Geschwindigkeit - dieses Unterkorn mitreißen und in die nachgeschaltete Anlage tragen,
wo dieser Ahrieb des Wärmeträgermaterials zu Ablagerungen und Störungen führen kann.
Dieses Mitreißen von Feinkorn durch die Gase und Dämpfe aus dem Reaktor kann weitgehend
dadurch verhindert werden, daß die Gasgeschwindigkeit im Nebenraum 4 des Abscheideraumes
größer gehalten wird als im Oberteil des Reaktors. Dann wird dieses Unterkorn bereits
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung über den Raum 4 durch die Offnung 7 ausgetragen
und dann - zweckmäßig vor Ausnutzung des Wärmeinhalts dieser Gase - in einem Zyklon
oder auf andere bekannte Weise abgeschieden. Häufig ist die Geschwindigkeit im Reaktor
durch die Bedingungen des thermischen Prozesses festgelegt, so daß sich die Geschwindigkeit
im Nebenraum des Abscheiders danach richten muß. Weil aber auch die Geschwindigkeit
in der Förderstrecke im wesentlichen vorgegeben ist, wird die Aufwärts-
geschwindigkeit
in dem Neben raum 4 durch die Größe dieses Raumes bzw. durch die Lage der Trennwand
bestimmt.
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Auch kann man bei einem bestimmten thermischen Prozeß nicht immer
die Geschwindigkeit im Reaktor und im Nebenraum des Abscheiders von vornherein genau
festlegen, da sich häufig erst bei Anwendung des Prozesses die erwünschten Mengenflüsse
ergeben.
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Alsdann ist es vorteilhaft, Vorkehrungen zu treffen, die Scheidewand
3 im Abscheider zu der einen oder der anderen Seite hin versetzen zu können und
damit die Gasgeschwindigkeit im Nebenraum 4 zu steuern.
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Dies ist auch aus dem Grund wichtig, weil es bei bestimmten thermischen
Prozessen nützlich sein kann, daß die den Reaktor verlassenden Gase und Dämpfe eine
bestimmte Menge Feinkorn mit sich reißen. In diesem Fall muß selbstverständlich
die Gasgeschwindigkeit im Nebenraum 4 gleich oder kleiner sein als die Geschwindigkeit
der Gase und Dämpfe im Oberteil des Reaktors. Eine Geschwindigkeitsdifferenz von
0,2 bis 0,5 m/sec ist im allgemeinen schon ausreichend.
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Durch die Lage der Trennwand 3 und die damit verbundene Aufteilung
der gesamten Abscheidevorrichtung in den eigentlichen Abscheideraum 2 und den kleineren
Nebenraum 4 kann zugleich mit der Abscheidung der pneumatisch geförderten, hocherhitzten
Wärmeträger auch die für den jeweiligen thermischen Prozeß erforderliche Sichtung
des Wärmeträgergutes und die Ausscheidung von Abrieb oder Unterkorn bestimmter Größe
vorgenommen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat sich bei der thermischen
Spaltung von Kohlenwasserstoffen zur bevorzugten Erzeugung von Olefinen mit Sand
als Wärmeträger außerordentlich bewährt.
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PATENTANSPR8CHE 1. Vorrichtung zum Abscheiden und Sichten hocherhitzter,
feinkörniger, pneumatisch geförderter Wärmeträger unter Umleitung des Förderstromes
mit erweitertem Abscheideraum am oberen Ende der Förderleitung, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem am oberen Ende der Förderleitung (1) befindlichen erweiterten Abscheideraum
(2), in dem der Fördergasstrom umgelenkt wird, durch eine Trennwand (3) ein Nebenraum
(4) abgeteilt ist, in dem der Gas strom wieder aufwärts geführt wird.