DE1155764B - Process for the continuous cooling and drying of hot, grained ammonium nitrate - Google Patents
Process for the continuous cooling and drying of hot, grained ammonium nitrateInfo
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Description
Man gewinnt Ammonnitrat technisch im allgemeinen in Form einer wäßrigen Lösung, kurz »neutrale Lösung« genannt, durch Umsetzung von wäßriger Salpetersäure mit Ammoniak. Aus dieser Lösung erhält man dann das kristalline Produkt durch Verdampfung des Wassers bei erhöhter Temperatur, gewöhnlich um 116° C oder höher. Die anfallenden heißen, noch etwas Feuchtigkeit enthaltenden Kristalle bilden eine hygroskopische, höchst klebrige und zusammenbackende Masse. Diese neigt stark zum Agglomerieren oder zum Ansetzen, sie haftet an jeder Oberfläche fest, mit der sie in Berührung kommt. Diese Eigenschaften der Masse erschwerten ihre Verarbeitung in hohem Maße. Zum Beispiel kann man keine üblichen Wärmeaustauschapparaturen anwenden, um das auskristallisierte Produkt abzukühlen, da dieses an den Wänden der Austauscher klebenbleibt. Sehr schnell bildet sich ein dicker Kuchen von körnigem Ammonnitrat an den Apparatewänden aus, wodurch der weitere Wärmefluß verhindert wird.Ammonium nitrate is generally obtained industrially in the form of an aqueous solution, or "neutral" for short Solution «called by the reaction of aqueous nitric acid with ammonia. From this solution the crystalline product is then obtained by evaporation of the water at an elevated temperature, usually around 116 ° C or higher. The resulting hot crystals, which still contain some moisture form a hygroscopic, extremely sticky and caking mass. This tends strongly to Agglomerate or stick, it sticks to any surface it comes into contact with comes. These properties of the mass made processing very difficult. For example you can not use conventional heat exchange apparatus to the crystallized product to cool, as this sticks to the walls of the exchanger. Imagine very quickly thick cake of granular ammonium nitrate on the walls of the apparatus, which prevents further heat flow is prevented.
Eine völlig befriedigende Lösung des aufgezeigten technischen Problems ist bisher noch nicht gelungen, obgleich gewisse Fortschritte dadurch erzielt werden konnten, daß man die Wärmeaustauscher mit mechanischen Rüttelvorrichtungen ausrüstete, die einer Agglomeration und einem Zusammenbacken der Teilchen entgegenwirken sollten.A completely satisfactory solution to the identified technical problem has not yet been achieved, although some advances have been made in making the heat exchangers mechanically Equipped with vibrators capable of agglomeration and caking Particles should counteract.
Erstmalig wurde durch die Erfindung ein völlig befriedigender Weg für die Kühlung, Trocknung und Weiterförderung von heißem, frischverformtem Ammonnitrat gewiesen.For the first time a completely satisfactory way for the cooling, drying and drying was made by the invention Further conveyance of hot, freshly formed ammonium nitrate indicated.
Es wurde gefunden, daß die Kühlung und Trocknung von heißem gekörntem Ammonnitrat sich kontinuierlich mit sehr guten Ergebnissen durchführen läßt, wenn man das Ammonnitrat durch Einblasen von Kühlgasen zu einem langgestreckten, niedrigen, horizontalen Wirbelbett aufwirbelt und dabei fortlaufend an einem Ende der Wirbelschicht Feststoffe zuführt und am anderen Ende an einer tiefer gelegenen Austrittsstelle abführt. Der Erfolg des neuen Verfahrens ist um so überraschender, als bei den gegebenen Eigenschaften des frisch gekörnten Ammonnitrats eine Behandlung dieses Produktes nach dem in der Technik bekannten Wirbelschichtverfahren für die Fachwelt unmöglich erscheinen mußte, zumindest soweit günstige Ergebnisse in technischem Ausmaß erforderlich waren.It has been found that the cooling and drying of hot granular ammonium nitrate is continuous Can be carried out with very good results if the ammonium nitrate is blown in with Cooling gases are whirled up to form an elongated, low, horizontal fluidized bed and are thereby continuously at one end of the fluidized bed feeds solids and at the other end at a lower outlet point leads away. The success of the new procedure is all the more surprising than with the given one Properties of the freshly granulated ammonium nitrate a treatment of this product after in the Fluidized bed processes known from the art had to appear impossible to the professional world, at least so far favorable results on a technical scale were required.
Die in der Technik bekannten Verfahren für die Behandlung von feinteiligen Feststoffen mit Gasen zwecks Wärmeaustausch, Kühlung, Aufheizung, Trocknung, chemischer Umsetzung usw. erfordern im Verfahren zur kontinuierlichen KühlungThe methods known in the art for treating finely divided solids with gases for the purpose of heat exchange, cooling, heating, drying, chemical conversion, etc. require im Process for continuous cooling
und Trocknung von heißem gekörntemand drying of hot granulated
AmmonnitratAmmonium nitrate
Anmelder:Applicant:
E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)EI du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,Representative:
Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. MeyerDr.-Ing. Th. Meyer
und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,
Patentanwälte, Köln 1, Deichmannhausand Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. JF Fues,
Patent attorneys, Cologne 1, Deichmannhaus
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Mai 1960 (Nr. 29 966)Claimed priority:
V. St. v. America May 18, 1960 (No. 29,966)
Richard Edward Githens jun., Wilmington, Del.,Richard Edward Githens Jr., Wilmington, Del.,
Howard Edward Hesketh, Fleetwood, Pa.,Howard Edward Hesketh, Fleetwood, Pa.,
und David Francis Wells, Acondale, Pa. (V. St. A.),and David Francis Wells, Acondale, Pa. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
allgemeinen sehr komplizierte Apparaturen, die einen hohen Energieverbrauch voraussetzen. Im allgemeinen gelang es dabei nicht, die erfindungsgemäß erreichbare Stufenwirkung zu erzielen. Das neue Verfahren läßt sich sicher und ökonomisch bei gleichzeitig einfächer Betriebsführung durchführen.generally very complicated apparatus that require high energy consumption. In general it was not possible to achieve the step effect achievable according to the invention. The new procedure can be carried out safely and economically with simple operational management at the same time.
Es hat sich besonders bewährt, Ammonnitrat mit Teilchengrößen zwischen 0,2 und 0,7 mm zu behandeln.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung hat die aufwärts durch das Ammonnitrat-Wirbelbett
strömende Luft eine lineare Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,24 bis 0,61 m/Sec.
Zweckmäßig kühlt man das Ammonnitrat auf mindestens 38° C ab.
Im allgemeinen wird man mit den Feststoffteilchen ein Wirbelschichtbett ausbilden, das sechsmal länger
als seine Tiefe und Breite zusammengenommen ist, beispielsweise soll es 10,2 bis 30,5 cm tief sein. Es
hat sich bewährt, die Temperatur der an der Eintrittsstelle heiß hinzutretenden, durch das Wirbelbett
fließende Ammonnitratkörper stufenweise gleichmäßig vom Guteintritt in Richtung des Gutaustritts herabzusetzen.
It has proven particularly useful to treat ammonium nitrate with particle sizes between 0.2 and 0.7 mm. In one embodiment of the method of the invention, the air flowing upward through the ammonium nitrate fluidized bed has a linear flow velocity of about 0.24 to 0.61 m / sec. The ammonium nitrate is expediently cooled to at least 38 ° C.
In general, the solid particles will be used to form a fluidized bed which is six times longer than its depth and width combined, for example it should be 10.2 to 30.5 cm deep. It has proven to be useful to reduce the temperature of the ammonium nitrate bodies flowing through the fluidized bed, which are hot at the entry point, gradually and evenly from the product entry in the direction of the product exit.
309 728/226309 728/226
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung besteht zweckmäßig aus einem mit gelochtem Boden ausgestatteten, flachliegenden Behälter, an dessen einem Ende eine Zuführungsrinne und an dessen anderem Ende ein gegenüber dieser Zuführungsrinne niedriger liegendes Austrittswehr angebracht ist. Außerdem soll die Vorrichtung Aggregate zum Einblasen von Luft durch den gelochten Behälterboden aufweisen. Es hat sich besondersThe device for performing the method of the invention expediently consists of one Equipped with a perforated base, lying flat container, at one end of which a feed channel and at the other end an opposite one this feed chute is attached to a lower outlet weir. In addition, the device should Have units for blowing air through the perforated container bottom. It turned out to be special
schichtbettes zusammengenommen ausmacht. In dem Behälter sind zweckmäßig Leitbleche eingebaut, die mindestens eine Richtungsänderung des Wirbelschichtbettes um 180° bewirken.layer bed taken together. In the container baffles are expediently built into the cause at least one change in direction of the fluidized bed by 180 °.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung.The drawings illustrate the invention.
Fig. IA stellt eine Rückansicht, Fig. IB eine Seitenansicht undFig. IA shows a rear view, Fig. IB shows a side view and
Fig. IC eine Aufsicht einer Wirbelbettapparatur dar;Fig. IC is a plan view of a fluidized bed apparatus;
neten Kontakt zwischen der gleichmäßig fließenden kühlen Luft und den Einzelteilchen des heißen Ammonnitrats. Nice contact between the evenly flowing cool air and the individual particles of the hot ammonium nitrate.
Die Neigung der aufgewirbelten Körner, durch das 5 Wirbelbett zu fließen und sich dabei kaum oder praktisch gar nicht zurückzumischen, erhöht die Kühl- und Trockenwirkung des Verfahrens der Erfindung. Der Durchfluß durch den Reaktor erfolgt nämlich gleichmäßig, ohne daß ein fließendes Teilchen ein bewährt, wenn die Länge des Behälters mindestens io anderes überholt. Praktisch halten sich alle Elemente das 5fache seiner Breite und der Tiefe des Wirbel- des strömenden Mediums die gleiche Zeit im ReaktorThe tendency of the fluidized grains to flow through the fluidized bed and thereby hardly or practically not mixing back at all increases the cooling and drying effects of the process of the invention. This is because the flow through the reactor takes place evenly without any flowing particles proven when the length of the container overtakes at least another. Practically all elements hold together 5 times its width and the depth of the eddy of the flowing medium the same time in the reactor
auf (vgl. Octave Levenspiel: Chemical Reaction Engineering [New York, Wiley & Sons, Inc., 1962]). Die nachstehenden Beispiele 1 und 2 veranschauliehen die erfindungsgemäße Kühlung und Trocknung von heißem, frisch gekörntem Ammonnitrat. Benutzt wurde die in den Fig. IIA und IIB abgebildete Anlage. Bei der Inbetriebnahme wurde zunächst das Luftzuführungsgebläse eingeschaltet und die Luftdurchflußmenge niedrig eingestellt, jedoch so bemessen,(see Octave Levenspiel: Chemical Reaction Engineering [New York, Wiley & Sons, Inc., 1962]). Examples 1 and 2 below illustrate the cooling and drying according to the invention of hot, freshly grained ammonium nitrate. The system shown in FIGS. IIA and IIB was used. During commissioning, the air supply fan and the air flow rate were first switched on set low, but dimensioned so that
Fig. HA gibt eine Seitenansicht und daß keine Feststoffkörner durch dieBohrungen der Luft-Fig. HA gives a side view and that no solid grains through the bores of the air
Fig. IIB eine Aufsicht einer technischen Anlage verteilerplatte fallen konnten. Dann wurde ein Teil wieder. der Abdeckung entfernt und eine zur AusbildungFig. IIB a plan view of a technical system could fall distributor plate. Then became a part again. the cover removed and one for training
In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen eines 5 bis 10 cm tiefen Wirbelbettes längs des Begleiche Apparaturteile. Entsprechend den Fig. IA, 25 hälters ausreichende Feststoffmenge in die Apparatur IB und IC wird Feststoffkorn durch eine Zulauf- eingefüllt und mit einem Rechen von Hand nivelliert, rinne 15 dem Einlaßende eines offenen Behälters 11 Anschließend wurde die Abdeckung wieder aufgelegt, zugeführt. Durch Leitung 13 in eine Kammer 12 ein- das Absaugegebläse eingeschaltet und mit der Zufühgeblasenes Gas strömt durch Bohrungen 14 einer rung von heißem Ammonnitrat begonnen. Die Menge Gasverteilungsplatte 17, wirbelt die Feststoffkörner 30 an zuströmender Luft wurde absatzweise erhöht, bis auf (10) und entweicht aus dem offenen Behälter. Die eine zur Aufwirbelung der Teilchen unter AusbildungIn all the figures, the same reference symbols designate a 5 to 10 cm deep fluidized bed along the surface of the apparatus. Corresponding to FIGS. 1A, 25 a sufficient amount of solids is poured into the apparatus IB and IC, and solid grains are poured in through an inlet and leveled by hand with a rake, channel 15 to the inlet end of an open container 11 . The suction fan is switched on through line 13 into a chamber 12 and the gas blown in is started to flow through bores 14 of hot ammonium nitrate. The amount of gas distribution plate 17, swirls the solid grains 30 in the inflowing air was increased step by step, except for (10) and escapes from the open container. One for whirling up the particles with training
eines Wirbelbettes ausreichende Menge zuströmte, die jedoch so bemessen war, daß außer Staubteilchen keine Ammonnitratkörner mitgerissen wurden. Die Oberkante des Abflußwehrs lag etwa 21 cm oberhalb der Luftverteilerplatte. Das Wehr war damit etwas tiefer gelagert als die Eintrittsöffnung. Das Wirbelbett erhöhte sich so lange, bis Feststoffe über das Wehr abflössen. Wurde dann Feststoffkorn fortlaufend ama fluidized bed sufficient amount flowed in, but it was dimensioned so that besides dust particles no grains of ammonium nitrate were entrained. The upper edge of the weir was about 21 cm above the air distribution plate. The weir was thus located a little deeper than the inlet opening. The fluidized bed increased until solids drained over the weir. Then became solid grain continuously on
zu vermeiden, ist die Kapazität des Absaugegebläses 40 Emtrittsende des Behälters zugeführt, so floß die etwas größer gewählt als die des Einlaßgebläses vor Feststoffmasse wie Wasser weiter und an dem am dem Wirbelbehälter. gegenüberliegenden Behälterende liegenden Überfluß-to avoid, the capacity of the suction blower 40 is fed to the outlet end of the container, so the flowed Chosen slightly larger than that of the inlet fan in front of solid matter such as water further and on that on the vortex tank. opposite end of the tank lying overflow
Die aufgewirbelten Feststoffe fließen entsprechend wehr ab.The whirled up solids flow off accordingly.
den in Fig. IIB gezeichneten Pfeilen entlang der ge- Obgleich im Wirbelbett eine intensive Bewegungthe arrows drawn in FIG. IIB along the path
wundenen, im Behälter durch die vertikalen äußeren 45 stattfand, wirkte sich die Durchmischung weitgehend Wände und die Leitbleche 203 und 218 ausgebildete in senkrechter Richtung und nicht etwa in horizon-Bahn. Sie fließen dann über ein einstellbares Aus- taler Richtung aus. Dementsprechend flössen die trittswehr 219 ab, das in vertikaler Richtung niedriger Feststoffkörner ganz überwiegend bei sehr geringer angeordnet ist als die Einlaßöffnung 201. Rückmischung. Auf diese Weise kam eine ausge-sinuous, took place in the container through the vertical outer 45, the mixing worked largely walls and the baffles 203 and 218 formed in a vertical direction and not approximately in a horizontal path. They then flow out via an adjustable Aushaler direction. Correspondingly, the weir 219 flow off, which in the vertical direction of low solid grains is predominantly arranged at a very low level than the inlet opening 201. Backmixing. In this way an excellent
Eine Auslaßöffnung 220 ist vorgesehen, um das 50 zeichnete Stufenwirkung zustande, wie sich diese in Wirbelbett bei Stillegung ablassen zu können. Das dem längs der Bahn und berechnet für hohe Kühl-An outlet opening 220 is provided in order to achieve the stepped effect shown in how this can be drained in the fluidized bed during shutdown. That along the track and calculated for high cooling
Feststoffkörner fließen quer zur Gasströmung und laufen über Austrittswehr 16 in einen Behälter 18. Die Öffnung der Zulaufrinne 15 liegt in vertikaler Richtung höher als das Austrittswehr 16.Solid grains flow transversely to the gas flow and run over the outlet weir 16 into a container 18. The opening of the inlet channel 15 is higher in the vertical direction than the outlet weir 16.
In der Betriebsanlage ist der Wirbelbehälter zweckmäßig abgedeckt, und der abzuführende Heißluftstrom passiert dann einen Staubabscheiderzyklon und ein Absaugegebläse. Um Staubverluste nach außenIn the plant, the vortex container is expediently covered, and the hot air flow to be discharged then passes through a cyclone dust collector and an exhaust fan. About dust losses to the outside
Reinigen der Kammer ermöglichen Reinigungsöffnungen 222 und 223. Besondere Versteifungen sind bei 224 gezeigt. 207, 208, 209, 210 sind Kanäle zur Luftverteilung in die Kammer 211. Cleaning of the chamber enables cleaning ports 222 and 223. Particular stiffeners are shown at 224. 207, 208, 209, 210 are channels for air distribution into the chamber 211.
Das Wirbelbett läßt sich bekanntlich wie eine echte Flüssigkeit behandeln. Sorgt man für einen geringen hydraulischen Gradienten, so fließen die aufgewirbelten Feststoffteilchen des Bettes wie Wasser. Dement-As is well known, the fluidized bed can be treated like a real liquid. One cares for a small one hydraulic gradients, the suspended solid particles of the bed flow like water. Demented
wirkung gemessenen Temperaturprofil nachweisen ließ.effect measured temperature profile was demonstrated.
Frisch gekörntes Ammoniumnitrat wurde fortlaufend über 24 Stunden mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 1290 kg/Std. in einer Wirbelbettvorrichtung entsprechend den Fig. IIA und IIB von sprechend verdrängt die Zuführung von heißem kör- 60 128 auf 19° C abgekühlt. Luftdurchflußmenge: nigem Ammonnitrat an der Eintrittsstelle jeweils 153,2 mVMin. Eintrittstemperatur der Luft: 140C. etwas aufgewirbeltes Material des Fließbettes, wobei Im anfallenden Ammoniumnitrat lagen die Teilchen die verdrängte Masse an einer gegenüber der Ein- in solcher Verteilung vor, daß 95% einem Bereich trittssteile niedriger gelegenen Austrittsstelle abfließt. von Sieben mit Maschenweiten von 4,7 und 0,2 mm Eine Agglomeration der Wirbelbetteilchen findet 65 entsprachen. Die Schüttdichte lag zwischen 0,8 und nicht statt, auch backen keine festen Teilchen an der 1,1 g/cm3. Ursprünglicher Feuchtigkeitsgehalt des Apparatewänd an. Kühlung und Trocknung erfolgen Ammoniumnitrats: 0,5 Gewichtsprozent; Feuchtigschnell und wirksam, bedingt durch den ausgezeich- keitsgehalt des gekühlten Produktes: 0,05 Gewichts-Freshly granulated ammonium nitrate was continuously over 24 hours with a throughput rate of 1290 kg / hour. In a fluidized bed device according to FIGS. IIA and IIB of speaking, the supply of hot granules is displaced by 60 128 cooled to 19 ° C. Air flow rate: low ammonium nitrate at the point of entry in each case 153.2 mVmin. Inlet temperature of the air: 14 0 C. Somewhat whirled up material of the fluidized bed, whereby in the resulting ammonium nitrate the particles were the displaced mass at an outlet in such a way that 95% of an area at the lower outlet flows off. of sieves with mesh sizes of 4.7 and 0.2 mm. An agglomeration of the fluidized bed particles found 65 corresponded. The bulk density was between 0.8 and not, and no solid particles bake at the 1.1 g / cm 3 . Original moisture content of the apparatus wall. Ammonium nitrate is cooled and dried: 0.5 percent by weight; Quickly moist and effective, due to the excellent content of the chilled product: 0.05% by weight
prozent. Durchschnittliche Tiefe des Wirbelbetts: 20 cm.percent. Average depth of the fluidized bed: 20 cm.
Das Wirbelbett hatte eine Grundfläche von 18,3 m2. Die Leitblechanordnung bedingt einen Weg der Feststoffe vom Eintritt zum Austritt in der Horizontale von 13,4 m. Breite des Behälters: 40,6 cm. Das Temperaturprofil des Wirbelbettes wird durch folgende Daten gekennzeichnet:The fluidized bed had a base area of 18.3 m 2 . The baffle arrangement requires a path for the solids from the inlet to the outlet in the horizontal of 13.4 m. Width of the container: 40.6 cm. The temperature profile of the fluidized bed is characterized by the following data:
Die Luftverteilungsplatte war mit 2160 Löchern von 0,31 cm Durchmesser auf 5,1 cm abständigen Mittelinien ausgestattet. Das Abflußwehr befand sich 15,2 cm oberhalb der Luftverteilungsplatte und lag etwas niedriger als die Eintrittsöffnung.The air distribution plate was spaced with 2160 holes 0.31 cm in diameter by 5.1 cm Center lines fitted. The drain weir was located 15.2 cm above the air distribution plate and lay slightly lower than the entrance opening.
In der Luftzuführungskammer herrschte ein Überdruck von 18,8 cm Wassersäule; der Druckabfall wurde etwa zu gleichen Teilen durch die Verteilerplatte und durch das Wirbelbett hervorgerufen.In the air supply chamber there was an overpressure of 18.8 cm water column; the pressure drop was caused in approximately equal parts by the distributor plate and by the fluidized bed.
Durch Kontrolle über in den Luftleitungen liegende Drosselstellen wurde die Luftströmung durch das Eintritts- und Austrittsgebläse derart ausgeglichen, daßBy controlling the throttling points in the air lines, the air flow through the inlet and exhaust fan balanced such that
ein Saugdruck von etwa 1,3 bis 2,5 cm Wassersäule über dem Wirbelbett vorherrschte, so daß ein größerer Staubverlust vermieden wurde. Durch Analyse von Proben des aus dem Zyklonseparator ausgetragenen Staubes konnte festgestellt werden, daß 90 bis 98 °/o des Staubes durch ein Sieb mit Maschenweiten von 147 Mikron ging und daß die Schüttdichte des Staubes zwischen 0,80 und 0,92 g/cm3 lag.a suction pressure of about 1.3 to 2.5 cm water column prevailed above the fluidized bed, so that a major loss of dust was avoided. By analyzing samples of the dust discharged from the cyclone separator, it was found that 90 to 98% of the dust passed through a sieve with mesh sizes of 147 microns and that the bulk density of the dust was between 0.80 and 0.92 g / cm 3 lay.
Nach dem Verfahren und unter Verwendung der Vorrichtung entsprechend Beispiel 1 wurden weitere Versuche zur Kühlung von Ammonnitrat vorgenommen. Einzelheiten über die Betriebsbedingungen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tafel I wiedergegeben. Following the procedure and using the apparatus according to Example 1, further Attempts made to cool ammonium nitrate. Details of the operating conditions and the results obtained are given in Table I.
Das als Ammonnitrat, Sorte 2, bezeichnete Produkt entspricht einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß 100 °/o durch ein 3,32-mm-Maschenweite-Sieb gingen, während 95% von einem 208-Mikron-Maschenweite-Sieb zurückgehalten wurden. Von Ammonnitrat, Sorte 3, wurden 15 % von einem 417-Mikron-Maschenweite-Sieb zurückgehalten und 75% von einem 147-Mikron-Maschenweite-Sieb, während 25 % durch ein 147-Mikron-Maschenweite-Sieb hindurchgingen.The product designated as ammonium nitrate, type 2, corresponds to a particle size distribution such that 100% passed through a 3.32 mm mesh screen while 95% passed through a 208 micron mesh screen were withheld. Of ammonium nitrate, grade 3, 15% was removed from a 417 micron mesh screen retained and 75% by a 147 micron mesh screen while 25% through a 147 micron mesh screen passed through.
Einige der in der folgenden Tafel charakterisiertenSome of the characterized in the following table
Versuche wurden bei fortlaufendem Betrieb über einen Zeitraum von 48 Stunden erhalten. Es wurden keine Schwierigkeiten durch Zusammenbacken oder Ansatz von Ammonnitrat festgestellt. Mechanischer Abrieb der Ammonnitratkörner trat nur in sehr geringem Umfang ein.Attempts were made with continuous operation on a 48 hours period received. There were no caking or sticking issues determined by ammonium nitrate. Mechanical abrasion of the ammonium nitrate grains occurred only very slightly Scope a.
Kühlung von AmmoniumnitratCooling of ammonium nitrate
Versuchs-Nr.
3 I 4Trial no.
3 I 4
A. AmmoniumnitratA. Ammonium nitrate
1. Zugeführte Menge (kg/Std.) 1. Amount supplied (kg / hour)
2. Temperatur des Korns beim Eintritt (° C) 2. Temperature of the grain at the inlet (° C)
3. Ammoniumnitratsorte 3. Type of ammonium nitrate
B. LuftB. Air
1. Durchflußmenge (Nm3/Min.) 1. Flow rate (Nm 3 / min.)
2. Eintrittstemperatur (° C) 2. Inlet temperature (° C)
3. Druck in Zentimeter Wassersäule 3. Pressure in centimeters of water column
C. WirbelbettC. fluidized bed
1. Höhe des Austragswehrs (cm) 1. Height of the discharge weir (cm)
2. Temperaturgradient (° C)
Entfernung vom Eintritt (m)2. temperature gradient (° C)
Distance from entrance (m)
0,15 0.15
0,91 0.91
3,96 3.96
5,90 5.90
9,88 9.88
11,28 11.28
13,26 13.26
Temperaturunterschied zwischen eintretender Luft und abfließendem Feststoff Temperature difference between incoming air and outflowing solid
11551155
113113
99,5
20,0
14,799.5
20.0
14.7
15,215.2
94
70
46
36
30
29
2894
70
46
36
30th
29
28
Das für die Beispiele 1 und 2 eingesetzte körnige Ammonnitrat war wie folgt hergestellt worden: Eine neutrale, in einem Verdampfer auf 96 bis 99% aufkonzentrierte Lösung wurde einer Granulierpfanne zugeführt, aus der dann körniges Ammonnitrat bei Temperaturen von 116 bis 144° C fortlaufend auf eine horizontal gelagerte Schüttelrinne üblicher Bauart ausgetragen wurde. Nach einer Verweilzeit von 5 Sekunden bis 5 Minuten auf der Schüttelrinne, wäh-104 Mikron, insbesondere zwischen 4,70 und 0,2 mm entspricht.The granular ammonium nitrate used for Examples 1 and 2 was prepared as follows: One neutral solution, concentrated to 96 to 99% in an evaporator, became a granulating pan fed, from which then granular ammonium nitrate at temperatures of 116 to 144 ° C continuously a horizontally mounted vibrating chute of the usual design was discharged. After a dwell time of 5 seconds to 5 minutes on the vibrating chute, at -104 microns, especially between 4.70 and 0.2 mm is equivalent to.
Die Beziehung zwischen der Verteilung der Teilchengröße, der Dichte der Teilchen und der Gasgeschwindigkeit liegt auf der Hand. Es kommt sehr darauf an, daß die Gasgeschwindigkeit ausreicht, ein Wirbelschichtbett aus den größten und dichtesten Teilchen zu erzeugen, daß diese horizontal bewegt und über das Austrittswehr ausgetragen werden.The relationship between the distribution of the particle size, the density of the particles and the gas velocity is obvious. It is very important that the gas velocity is sufficient To create a fluidized bed from the largest and densest particles that move them horizontally and discharged via the exit weir.
rend welcher Zeit eine geringfügige Abkühlung und io Andererseits darf die Gasgeschwindigkeit nicht sorend which time a slight cooling and io on the other hand, the gas velocity must not be so
Verfestigung an der Kornoberfläche eintrat, wurde das Ammonnitrat zwecks Entfernung von Klumpen durch ein auf der Rinne angebrachtes Sieb mit 4,70 oder 3,33 mm Maschenweite geführt. Die zerkleinerten hoch sein, daß die kleinsten und leichtesten Teilchen mitgerissen werden, da diese gleichfalls horizontal bewegt und stufenweise mit dem Behandlungsgas in Berührung gebracht werden sollen. Diese BedingungenWhen solidification occurred on the grain surface, the ammonium nitrate was used to remove lumps a sieve with a mesh size of 4.70 or 3.33 mm attached to the channel. The crushed ones be high so that the smallest and lightest particles are carried away, as these also move horizontally and to be gradually brought into contact with the treatment gas. These conditions
Körner liefen dann über eine Rinne dem Wirbel- 15 begrenzen in gewissem Umfang das in Frage kombett zu. mende Teilchengrößenverhältnis. Bei der untersten, Die üblichen in der Technik im Betrieb befind- für die Ausbildung eines Wirbelschichtbettes mit den liehen Wirbelbettreaktoren stellen gewöhnlich ein- größten Teilchen erforderlichen Gasgeschwindigkeit stufig arbeitende Fließbetten von kreisförmigem Quer- werden die unterhalb einer gewissen Teilchengröße schnitt dar, oder es handelt sich um mehrstufige Ein- 20 liegenden Teilchen mit dem Gas fortgerissen und heiten, bei denen die Wirbelbetten etwa nach Art der pneumatisch nach oben abgeführt. Bei diesem pneu-Fraktionierkolonnen aufeinandergestellt sind. Wird matischen Transport bewegen sich Feststoff und Gas ein einstufiger Wirbelbettreaktor von kreisförmi- in einer Richtung, so daß die Vorteile einer stufengem Querschnitt fortlaufend betrieben, so entsprechen weisen Berührung entfallen. Arbeitet man mit jener die ausgetragenen Feststoffe in jeder Hinsicht 25 untersten Gasgeschwindigkeit, bei welcher eine Auseinschließlich Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt usw. tragung sehr kleiner Teilchen aus dem Bett unmöglichGrains then ran over a gutter to the vertebrae to some extent limit the kombett in question to. mende particle size ratio. With the lowest, the usual in the technology in operation for the formation of a fluidized bed with the Borrowed fluidized bed reactors usually provide a gas velocity required for the largest particles staged fluidized beds of circular cross-section are those below a certain particle size cut, or it is a question of multi-stage, embedded particles carried away by the gas and units in which the fluidized beds are discharged upwards, roughly in the manner of pneumatically. In this pneumatic fractionation column are stacked. If there is matic transport, solid matter and gas move a one-stage fluidized bed reactor of circular in one direction, so that the advantages of a stufengem Cross-section operated continuously, so corresponding wise contact is omitted. Do you work with that the discharged solids in all respects 25 lowest gas velocity at which an exclusive Temperature, humidity, etc. Very small particles cannot be carried out of the bed
der Beschaffenheit des Reaktorinhalts. Dadurch wird die Wirksamkeit des Betriebes wesentlich herabgesetzt. the nature of the reactor contents. This significantly reduces the effectiveness of the operation.
ist, so liegt kein Wirbelschichtbett vor. Zum Kühlen des körnigen Ammonnitrats wurde in den Beispielen 1 und 2 mit linearen Luftströmungsgeschwindigkeitenis, there is no fluidized bed. To cool the granular ammonium nitrate, in Examples 1 and 2 with linear air flow rates
Die durch die erfindungsgemäß bei stufenweiser 30 von etwa 0,30 bis 052 m/Sek. gearbeitet.The according to the invention at stepwise 30 from about 0.30 to 052 m / sec. worked.
gggg
Berührung der Einzelteilchen mit Gas erreichbaren Vorzüge werden durch den folgenden Vergleich veranschaulicht: Im Beispiel 1 wurde körniges Ammonnitrat bei einer Durchflußmenge von 1285kg/Std.The advantages that can be achieved when the individual particles come into contact with gas are illustrated by the following comparison: In Example 1, granular ammonium nitrate was used at a flow rate of 1285 kg / hour.
/Mi Diese Werte wurden erhalten, indem die für die Durchflußmenge der Eintrittsluft geltende Zahl, umgerechnet in Einheiten von 28,31/Sek., durch die Grundfläche des Wirbelschichtbettes dividiert wurde./ Mi These values were obtained by converting the figure applicable to the flow rate of the inlet air in units of 28.31 / sec., divided by the area of the fluidized bed.
unter stufenweiser Berührung mit 153,2 Nm3/Min. 35 Lineare Strömungsgeschwindigkeiten von etwa 0,24
Luft, einer Eintrittstemperatur von 14° C abgekühlt bis 0,61 m/Sek. reichen aus.
von 128 auf 19° C. Würde aber das Ammonnitrat mit
derselben Menge Luft in einer Einstufenvorrichtungwith gradual contact at 153.2 Nm 3 / min. 35 Linear flow velocities of about 0.24 air, an inlet temperature of 14 ° C, cooled to 0.61 m / sec. be enough. from 128 to 19 ° C. But the ammonium nitrate would with
the same amount of air in a single stage device
behandelt, wobei die Feststoffe des Wirbelbettes ein-treated, whereby the solids of the fluidized bed
Für eine intensive Berührung zwischen Feststoff und Gas ist nur eine überraschend geringe Tiefe des
Wirbelbetts erforderlich. Wurde bei der Kühlung von heitlich miteinander durchmischt wurden, so würde 40 körnigem Ammonnitrat eine Fließbettiefe von 10,2 cm
das Ammonnitrat nur auf 41° C abgekühlt worden und mehr eingestellt, so näherte sich an jedem Punkt
sein. Letztere Temperatur konnte auf Grund einer
Wärme- und Stoffbilanz errechnet werden, wobei vorausgesetzt wurde, daß die austretende Luft auf die
Temperatur der Feststoffteilchen erhitzt wurde. Um 45
die Feststoffe ohne stufenweises Arbeiten gleichfalls
auf 19° C abzukühlen, hätte man mit einer LuftströOnly a surprisingly shallow depth of the fluidized bed is required for intensive contact between solid and gas. If uniformly mixed with each other during the cooling, then 40 granular ammonium nitrate would be a fluidized bed depth of 10.2 cm, the ammonium nitrate had only been cooled to 41 ° C and more, so approached at every point. The latter temperature could be due to a
Heat and material balance are calculated, assuming that the exiting air on the
Temperature of the solid particles was heated. At 45
so do the solids without working in stages
Cooling down to 19 ° C would have been done with an air stream
mung arbeiten müssen, die 6,8 mal größer war als die tatsächlich im Beispiel 1 benutzte. Der durch den längs der Fließbettstrecke die Lufttemperatur um 0,5 bis 1° C der Ammonnitrattemperatur. Fließbettiefen von 7,5 bis 61 cm und mehr sind möglich, solche von 10,2 bis 30,5 cm jedoch besonders zweckmäßig, um eine wirksame Berührung zwischen Gas und Feststoff, einheitliche Durchwirbelung und wirksamen Transport sicherzustellen. Nimmt man allerdings einen erhöhten Energieverbrauch und verminderte Stufenwir-mung that was 6.8 times larger than that actually used in example 1. The through the along the fluidized bed section, the air temperature is around 0.5 to 1 ° C of the ammonium nitrate temperature. Fluid bed depths from 7.5 to 61 cm and more are possible, but those from 10.2 to 30.5 cm are particularly useful an effective contact between gas and solid, uniform turbulence and effective transport to ensure. However, if one assumes increased energy consumption and reduced step efficiency
stufenweisen Betrieb im Sinne der Erfindung höhere 50 kung bei gegebener Fließbettlänge in Kauf, so kannstepwise operation within the meaning of the invention higher 50 kung for a given fluidized bed length in purchase, so can
Effekt ermöglicht eine Einsparung an Material durch Verkleinerung der Apparaturabmessungen und damit eine wesentliche Kostenersparnis, die mit einer erheblichen Energieersparnis parallel geht.Effect enables a saving in material by reducing the dimensions of the apparatus and thus a substantial cost saving that goes in parallel with a considerable saving in energy.
Die Verwendung einer verhältnismäßig langen und 55 halten, wie z. B. solchen, die ein Zusammenbacken schmalen Rinne, durch welche die aufgewirbelten verhindern, solchen, die die Wasserbeständigkeit erThe use of a relatively long and 55 hold, such as. B. those that have caking narrow channel, through which the whirled up prevent, those that he water resistance
g gg
man auch mit tieferen Fließbetten arbeiten.g gg
one can also work with deeper fluidized beds.
Das zu kühlende körnige Ammonnitrat kann im wesentlichen rein sein, darf aber auch geringe Mengen, z. B. bis 10%, an bekannten Zusatzstoffen enth i lh di i ZbkThe granular ammonium nitrate to be cooled can be essentially pure, but may also be small amounts, z. B. up to 10%, of known additives contains i Zbk
Feststoffe die Strömungsrichtung des Gases durchqueren, ist für die Erfindung von entscheidender Bedeutung. Rinne bzw. Behälter können gerade ausgebildet sein, aber auch kurvenförmig in einer Ebene liegen. Wie in Fig. IIB veranschaulicht, können Kehrtwendungen um 180° vorliegen. Der Behälter kann eine einheitliche Breite aufweisen, jedoch können auch beispielsweise durch Einbau von Leitblechen in ihrer Breite unterschiedlich gestaltete Behälter verwendet werden.Solids traversing the direction of flow of the gas is of critical importance to the invention. The channel or container can be straight, but also curved in one plane lie. As illustrated in FIG. IIB, U-turns by 180 ° can exist. The container can have a uniform width, but can also, for example, by installing baffles Containers of different widths can be used.
Vorzugsweise setzt man körnige Feststoffe ein, deren Teilchengröße Siebweiten zwischen 9,4 mm undGranular solids are preferably used whose particle size is between 9.4 mm and
höhen sowie solchen, die das Sauerstoffgleichgewicht verlagern, z. B. Zinkoxyd, Kieselgur, verschiedene Wachse und Harze.heights as well as those that shift the oxygen balance, e.g. B. zinc oxide, diatomaceous earth, various Waxes and resins.
Die perforierte Bodenplatte kann mit Löchern einer zum Aufwirbeln der Feststoffteilchen ausreichenden Weite ausgerüstet sein. Im allgemeinen kommen Löcher mit 0,8 mm bis 1,27 cm Durchmesser, insbesondere 0,48 bis 0,95 cm Durchmesser in Frage, wobei man Anzahl und Durchmesser so auswählt, daß der beim Durchströmen der Bohrungen entstehende Druckabfall im Gas ausreicht, um eine Verteilung des strömenden Gases unter den BetriebsbedingungenThe perforated bottom plate can be provided with holes of a sufficient size for swirling up the solid particles Be well equipped. Generally, holes 0.8 mm to 1.27 cm in diameter come, especially 0.48 to 0.95 cm in diameter in question, the number and diameter being selected so that the pressure drop in the gas when flowing through the bores is sufficient to distribute the flowing gas under the operating conditions
sicherzustellen. Ein Druckabfall zwischen 5,08 und 25,4 cm Wassersäule reicht hierbei im allgemeinen aus, um befriedigendes Aufwirbeln und wirksame Förderung sicherzustellen.to ensure. A pressure drop between 5.08 and 25.4 cm water column is generally sufficient here to ensure satisfactory stirring and effective conveyance.
Claims (4)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1063 579;
USA.-Patentschrift Nr. 2 656 258.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1063 579;
U.S. Patent No. 2,656,258.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2996660A | 1960-05-18 | 1960-05-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (1)
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Citations (2)
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| US2656258A (en) * | 1945-04-18 | 1953-10-20 | Standard Oil Co | Reaction furnace for contacting a gas and fluidized solids |
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1961
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-
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Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| MY6400090A (en) | 1964-12-31 |
| GB940625A (en) | 1963-10-30 |
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