DE1156353B - Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus Gasen - Google Patents

Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus Gasen

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DE1156353B
DE1156353B DEB65839A DEB0065839A DE1156353B DE 1156353 B DE1156353 B DE 1156353B DE B65839 A DEB65839 A DE B65839A DE B0065839 A DEB0065839 A DE B0065839A DE 1156353 B DE1156353 B DE 1156353B
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DE
Germany
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collecting
container
plates
particles
annular
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Application number
DEB65839A
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English (en)
Inventor
Dr Helmut Nonnenmacher
Dr Wolfgang Rall
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Publication of DE1156353B publication Critical patent/DE1156353B/de
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/02Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising gravity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus Gasen In der Technik sind zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen körnige Feststoffe wie Schüttgut, Staub usw. zu Reaktionsgefäßen transportiert bzw. im Kreis geführt werden. Die Feststoffe können dabei als Wärmeträger zur Einbringung der notwendigen Reaktionswärme oder als Katalysatoren dienen. Bei vielen dieser Verfahren, beispielsweise bei der thermischen oder katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen, durchlaufen die Feststoffe die Reaktionszone gewöhnlich unter der Wirkung der Schwerkraft in kompakter Schüttung. Hier findet die gewünschte Reaktion statt. Danach gelangen die Teilchen an einen Regenerator, wo sie erneut aufgeheizt und vor allen bei der Reaktion entstandenen Koksbelägen durch Abbrennen befreit werden.
  • Gewöhnlich sind die Reaktionsapparate vertikal übereinander angeordnet. Werden die Feststoffe im Kreis geführt, so müssen sie hierbei oft über eine große Höhe mittels eines Trägergases senkrecht nach oben befördert werden. Dies geschieht in der Regel auf pneumatischem Wege durch sogenannte Gaslifte.
  • Das Liftrohr endet in einem Auffangbehälter. Hier werden die Feststoffe vom Trägergas getrennt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Auffangbehälter einen größeren Durchmesser aufweist als das in ihn von unten hineinragende Liftrohr. Dadurch sinkt die Gasgeschwindigkeit im Behälter weit unter die Schwebegeschwindigkeit der Feststoffteilchen. Die Teilchen werden daher nicht mehr vom Gas getragen und fallen nach unten auf eine zusammenhängende Schüttung von abwärts wanderndem Feststoff. Das Gas wird am oberen Ende des Auffangbehälters abgezogen und gelangt von dort in einen Zyklonabscheider, wo durch Abrieb gebildetes Feinkorn abgeschieden wird.
  • Die Feststoffteilchen steigen mit dem Gasstrom im Auffangbehälter infolge ihrer kinetischen Energie über das obere Ende des Liftrohres hinaus nach oben, erreichen den Scheitelpunkt ihrer Bahn und gelangen dann im freien Fall auf die Schüttung. In technischen Anlagen erreichen die Teilchen Scheitelhöhen von einigen Metern über dem Liftrohrende.
  • Nachteilig hierbei ist, daß die Teilchen beim Aufprall auf die Schüttung leicht zerbrechen. Oft haben sie eine regelmäßige Form, z. B. eine Kugelform mit einem Durchmesser bis zu mehreren Millimetern. Zerbrochene Teilchen stören aber den Ablauf der Produktion vor allem dann, wenn ihr Anteil hoch ist.
  • Eine solche Störung kann sich etwa dadurch ergeben, daß sie die zerbrochenen Teilchen in der Reaktionszone an bestimmten, durch die Strömung vorgegebenen Stellen anreichern. Die Anreicherung bewirkt unterschiedliche Verweilzeiten der gasförmigen Reaktionsprodukte und damit eine schlechte Ausbeute.
  • Daher muß der Anteil an zerbrochenem Feststoff häufig durch frisches Material ersetzt werden, wodurch aber die Wirtschaftlichkeit derartiger Fließbettanlagen beeinträchtigt wird.
  • Es sind zahlreiche Maßnahmen und Vorrichtungen bekannt, die zur Behebung dieser Schwierigkeiten dienen sollen. Allen diesen Vorrichtungen ist gemeinsam, daß die Strecke, die die Teilchen im freien Fall durchlaufen, erheblich vermindert wird. Bei den weitaus meisten Vorrichtungen geschieht das dadurch. daß der Fallweg im Auffangbehälter durch geeignete Auffangbleche unterteilt wird. Es zeigte sich nämlich. daß der Bruch mit abnehmender Fallhöhe stark zurückgeht und bei Fallhöhen unter 0,5 mm nur noch geringfügig ist.
  • Eine Schwierigkeit bei dem Entwurf einer derartigen Vorrichtung stellt die richtige Bemessung der Auffangbleche in Abhängigkeit von der jeweiligen Höhe über dem Liftrohr dar. Die Auffangbleche dürfen einerseits nicht in den aufsteigenden Teilchenstrom hineinragen, da die Teilchen sonst mit großer Wucht von unten her gegen die Auffangbleche prallen.
  • Andererseits darf man diese nicht zu weit zurückziehen, da sonst ein zu großer Prozentsatz der Teilchen zurückfällt, ohne auf ein Auffangblech zu gelangen. Vielmehr sollten die Auffangbleche gerade den aufsteigenden Teilchenstrom umhüllen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen wie körnigem Schüttgut oder Staub aus Gasen, bestehend aus einem zylindrischen Auffangbehälter, in dessen unterer Öffnung ein zentrales Zuführungsrohr für das Gut-Gas- Gemisch in Achsenrichtung angeordnet ist, und aus mehreren übereinander befestigten, ringförmigen, in der Mitte mit kreisförmigen Löchern ausgestatteten, mit Zwischenraum von der Innenwand des Auffangbehälters endenden und nach außen konisch verlaufenden Auffangblechen mit zwischen diesen liegenden, mit dem Mantel des Auffangbehälters verbundenen, horizontalen Kreisringblechen zur Aufnahme der nach unten fallenden Feststoffteilchen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten bei der Abscheidung der Feststoffe aus dem Gas zu beseitigen, indem der aufsteigende Teilchenstrom von den Auffangblechen gerade umhüllt wird. Hierfür ist die erfindungsgemäße Ausbildung darin zu sehen, daß die inneren Durchmesser der ringförmigen Auffangbleche im Axialschnitt eine nach oben hin geöffnete, symmetrisch zur Mittelachse verlaufende Parabel bilden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll die Parabel, auf der die inneren Durchmesser der ringförmigen Auffangbleche liegen, nachstehender Gleichung genügen: x = i (A s B ity -t d/4).
  • In dieser Gleichung bedeutet x den senkrechten Abstand von der Achse des Behälters in m, A eine Konstante von der Dimension einer Geschwindigkeit (m/s), deren Wert zwischen 0,2 und 0,4, bevorzugt bei 0,3 liegen soll, B eine weitere Konstante vom Wert 112g, wobei g die Erdbeschleunigung im Wert von 9,81m/sec2 darstellt, y den Abstand der Mittelöffnung des jeweiligen Auffangbleches über dem oberen Ende des Zuführungsrohres (Gaslift) in m und d den Durchmesser des Zuführungsrohres in m.
  • Der innere Durchmesser D eines Auffangbleches beträgt 2x und steht somit in Abhängigkeit von der Höhe y über dem Ende des Zuführungsrohres.
  • Es ist vorteilhaft, den senkrechten Abstand zweier Auffangbleche sowie den senkrechten Abstand des untersten Auffangbleches vom Ende des Zuführungsrohres nicht größer als 0,5 m zu machen.
  • Die kompakte Schüttung der Feststoffteilchen soll möglichst bis in die Nähe des oberen Endes des Zuführungsrohres reichen. Die maximale Höhe y über dem Zuführungsrohr, bis zu der die Auffangbleche angebracht werden sollen, wird aus der Gleichung y max = 1,69 CXV2 g bestimmt.
  • Hierin bedeutet Cx die mittlere Geschwindigkeit (als), mit der die Teilchen sich längs des Zuführungsrohres aufwärts bewegen.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein Brechen der Feststoffteilchen im Auffangbehälter besonders wirksam verhindert. Dies wird - wie bereits erwähnt - dadurch erreicht, daß die Auffangbleche dem Bewegungsvorgang des aus dem Zuführungsrohr austretenden Teilchenstroms angepaßt sind. Die Auffangbleche sind so angeordnet und ausgebildet, daß die Weitergabe der Teilchen von Auffangblech zu Auffangblech nach unten auf die Schüttung vom aufsteigenden Teilchenstrom getrennt ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ausbildung dargestellt. Die Abbildung zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung. Sie besteht aus einem zylindrischen Auffangbehälter 1, in dessen unteren kegeligen Boden ein Zuführungsrohr 2 zentral eingesteckt ist. Durch das Zuführungsrohr 2 werden die Schüttgutteilchen zusammen mit dem Gas zugeführt. Die Teilchen steigen infolge ihrer kinetischen Energie nach dem Austritt aus dem Zuführungsrohr 2 noch eine kurze Strecke, wonach sie frei herunterfallen. Gas und Abrieb, deren Fallgeschwindigkeit kleiner ist als die Gasgeschwindigkeit im Behälter, werden durch ein Abgangsrohr 3 abgezogen. Dieses Abgangsrohr ist im oberen Deckel des Behälters 1 angeordnet.
  • Die Feststoffteilchen fallen auf Auffangbleche 4 bis 9, die die Form von nach außen verlaufenden Kegelstümpfen aufweisen. Der Winkel der Kegelstümpfe entspricht dem Schüttwinkel der Feststoffteilchen. Jedes Auffangblech weist eine innere Öffnung auf und ist hier mit einem inneren zylindrischen Randblech 4i versehen. Am äußeren Rand weist jedes Auffangblech ein äußeres zylindrisches Randblech 4a auf. Die äußeren Randbleche haben die Aufgabe, daß sich trotz der Neigung der Auffangbleche 4 bis 9 auf denselben eine Schüttung von Feststoffteilchen aufbauen kann. Unter jedem Auffangblech befindet sich eine Ringplatte. Diese Ringplatten 10 bis 15 berühren praktisch die Wand des Behälters 1, während sich zwischen den Randblechen der Auffangbleche 4 bis 9 und der Wand des Behälters 1 ein größerer Zwischenraum befindet.
  • Die Auffangbleche 4 bis 9 und die Ringplatten 10 bis 15 sind mittels Rohre 16 verbunden, die ihrerseits wieder mit der Wand des Behälters 1 verschweißt sind. Die Feststoffteilchen bauen auf den Auffangblechen 4 bis 9 und den Ringplatten 10 bis 15 eine Schüttung von Feststoff auf.
  • Die Teilchen mit der größten Austrittsgeschwindigkeit gelangen nach dem Austritt aus dem Zuführungsrohr2 auf das oberste Auffangblech 4, gleiten über dasselbe nach außen und fallen auf die Schüttung der obersten Ringplatte 10. Von hier aus gleiten sie nach innen und fallen auf die Schüttung des darunterliegenden Auffangbleches 5. Auf diese Weise gelangen sie der Reihe nach über sämtliche Auffangbleche und Ringplatten nach unten auf die Schüttung im konischen Unterteil des Behälters 1. Demnach gelangen Materialteilchen sowohl aus dem aufsteigenden Gasstrom als auch von dem nächsthöheren Auffangblech, z. B. Teil 4, auf die Auffangbleche 5 bis 9.
  • Durch diese Art und Anordnung der Auffangbleche und Ringplatten werden die fallenden Teilchen ohne Schädigung oder starken Aufprall vom Strom der aufsteigenden Teilchen abgetrennt. Schließlich werden sie durch ein Abzugsrohr 17 aus dem Behälterl abgeführt. Zum Konstanthalten der Schüttguthöhe im unteren Bereich des Behälters 1 dient ein Vorratsbehälter 18, der über ein Rohr 19 mit dem Unterteil des Behälters 1 verbunden ist.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE.
1. Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen wie körnigem Schüttgut oder Staub aus Gasen, bestehend aus einem zylindrischen Auffangbehälter, in dessen unterer Öffnung ein zentrales Zuführungsrohr für das Gut-Gas-Gemisch in Achsearichtung angeordnet ist, und aus mehreren übereinander befestigten, ringförmigen, in der Mitte mit kreisförmigen Löchern ausgestatteten, mit Zwischenraum von der Innenwand des Auffangbehälters endenden und nach außen konisch verlaufenden Auffangblechen mit zwischen diesen liegenden, mit dem Mantel des Auffangbehälters verbundenen. horizontalen Kreisringblechen zur Aufnahme der nach unten fallenden Feststoffteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Durchmesser der ringförmigen Auffangbleche (4 bis 9) im Axialschnitt eine nach oben hin geöffnete symmetrisch zur Mittelachse verlaufende Parabel bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parabel, auf der die inneren Durchmesser der ringförmigen Auffangbleche liegen, nachstehender Gleichung genügt: x = # (A . B .#y + d/4); hierin bedeutet: x = senkrechter Abstand von der Achse des Bch.illers in m: A = eine Konstante in der Größenordnung von 0,2 bis 0,4, vorzugsweise von 0,3 m!s; B = #2 g; g - 9.81 m 'sec2; v = Abstand der Mittelöffnung des Auffangbleches über dem oberen Ende des Zuführungsrohres (Gaslift) in m; d = Durchmesser des Zuführungsrohres in m.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 278 858.
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