DE1442677A1 - Verfahren zum Verbessern der Arbeitsweise von Wirbelschichten - Google Patents

Description

ESSO BESBAHCH AND ENGINEERING COMPANY, Elizabeths New Jereey, V₀St.A_β

Verfahren aum Verbessern der Arbeitsweise von Wirbelschichten

für diese Anneldung wird die Priorität vom 16. Dezember 1963 aus der USA-Patentanmeldung Serial No. 330 369 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Methode zur DurobfUhrung von Wirbelschichtverfahren. Die Erfindung besieht βloh auf ein· Methode zur Verbesserung des Kontaktes awieohen Gasen und feststoffen und but Srsielung einer gleichoässigeren Gasströeung durch die Wirbelschicht. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Methode sur Verbesserung des Kontaktes zwisohtn Gasen und feststoffen und der Ausnutzung von Gasen und b&w. oder feststoffen bei Wirbelschichtverfahren. Die Verbesserung wird «reialt, indem au der Wirbelschicht frei bewegliche Kontakt-

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körper zugesetzt werden, die etwa die gleiche Sichte haben wie die Wirbelschicht. Bin besonderer Erfindangsgegenstand ist ein Verfahren zur Verbesserung des Kontaktes zwischen Gasen und Feststoffen und der Gasströmung durch die Wirbelschicht _f welches darin besteht, dass zu der Wirbelschicht frei bewegliche Kontaktkörper zugesetzt werden, deren Dichte etwa ebenso gross ist wie die scheinbare Diohte der Feststoffe in der Wirbelschicht. Die Kontaktkörper werden so ausgewählt, dass sie wesentlich grosser sind als die grossten feilchen in der Wirbelschicht ο

Es ist bekannt, Schichten aus Feststoffteilchen mit Hilfe von Gasen in den Wirbelzustand überzuführen; um Reaktionen der Gase und bzw. oder Reaktionen der Feststoffe oder beides gleichzeitig durohsufuhren. Bisher wurden Wirbelschichtverfahren in technischem Massstabe mit feilohen mit enger Korngrößenverteilung sowie auch mit Feststoffen mit weiter Korngrössenverteilung durchgeführt. Obwohl && möglich ist* Wirbelsohiohtreaktionszonen aufreohtzuerhalten und Umsetzungen darin durchzuführen, war der Kontakt zwischen Gasen und Feststoffen und die Ausnutzung von Gasen und bzw. oder Feststoffen bisher •won ungenügendem Wirkungsgrad, selbst wenn die Wirbelschichtbedingiragen innegehalten wurden. Hierdurch wurde der Wirkungsgrad der Reaktion herabgesetzt, und das Verfahren wurde in vielen Fällen unwirtschaftlich. Der unzureichende Kontakt zwischen Gasen und Flüssigkeiten wird durch grosse Gasblasen verursacht, die durch die Wirbelsehioht hindurchstreionen und erhebliche

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Schwankungen ia Druckabfall in der Wirtel schicht zur Folge haben. Diese Erscheinung wird als Stossen bezeichnet. Auch die auf das Stossen zurückzuführende Kurzsohluaeströnung des Gases und der "Golfstroneffekt* in Bezug auf die Strömung der Feststoffe in der Wirbelschicht führen zu einem Kontakt zwischen Gasen und Feststoffen von unzureiohendeiD Wirkungsgrad. Bis zu einen gewissen Grade hat nan das Wirbelschichtverfahren verbessern können, inden nan die Korngrössenverteilung sorgfältig steuerte und nur diejenigen Teilchen in den Wlrbeleustand überführte» die eine gleichnässige oder enge Korngrössenverteilung aufweisen. Nun ist es aber sehr schwierig» alle Stoffe in enger Korngröseenvertellung zu erhalten und eine solche enge Korngrößenverteilung in der Reaktionszone aufrechtzuerhalten. Sie Schwierigkeit dieser Aufgabe variiert und hängt von den jeweiligen Syβtem ab. Bei der katalytieohen Spaltung kann nan s.B. Katalysatoren nit enger Korngröseenverteilung erhalten und diese enge Komgröesenverteilung auch aufrechterhalten. Bei der Reduktion von Metalloxyden zu Metallen unterliegen jedoch die Metalloxyde den Abrieb und zerfallen in eine grosse Anzahl kleiner Teilchen, wodurch jede geplante Korngrößenverteilung für den Betrieb der Wirbelschicht vereitelt wird.

Wirbelschichtverfahren sind bekannt. Bein Wirbelschichtverfahren wird die Gasgeschwindigkeit so auf die Seilohengrösse und Dichte der Feststoffe eingestellt, dass die feinteiligen Feststoffe in einen dichten« turbulenten Zustand gehalten werden, der einer siedenden Flüssigkeit ähnelt. Die feinteiligen

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foBtatoffβ. tuhren irafsßgreioh© een&ses&te.und waagerechte Bewegungen £«3 «ad'bilden einen ashsinfearsn Flüssigkeitsspiegel. Bi© für ein" ^estimates Terfahrea sm «Eilend· £räg^rgaegeeohwindlglseit sichtet sich nach der Dislit© und $er £einteiligkeit der In asu Wirb©l8uatand überzuführenden feststoffe. Be wurde ttberxfisehenAenreie« gefunden, äaes dusoh €©ia Suaatz von frei beweglichen Kontaktkörpern ms Wirbelechioht eine erhebliche Verbeeserimg iss Wirkungegrad des Kontaktee swlßciimn Gaaea and ?estjtoffsn eowie ©ine beträchtlich® fi^rabaet^mng der Schwankungen ÜB3 Druofeabfslles in der Wirbelschicht erzielt werfen.

«äar Erfindung werden su äer Wirbelschicht zwecke ü@b Kontaktes ßwiaohsn Sas und Feststoffen groese, frei l>®wegli@he Kontaktkörper suge@etsst_s deren Dichte etwa ebenso ga?©S8 ist wie di© Wirbelsehiofetti^lite dar im Wirbel zustand befiiiSliohan feststoffe, d_oh. wie die scheinbare Dichte der festetöffwirbelsohicht unter normalen Betrisbabedingungen der Wirbelechiöht. Sie Kontaktkörper kunn@a von aerodynamisch unbeetändige^ Voxd sein, um durch ihre freie Bewegung in Suepension in der Wirbelschicht Turbulent ma erzeugen» Die Gröese und Menge der Kontaktkörper richtet eich nach deia gewünschten Grad des Kontaktes in dem jeweiligen System, in Sen sie verwendet werden. Die Anwendung von frei beweglichen Kostaktkurpern führt zu bemerkenswerten Verbesserungen in den Eigenschaften von ?eetetoffwirbelsohichten. »ie Kontaktkörper bewegen eich frei durch dl« Wirbelschicht·

Stossen wird durch grosse aasblastn verursacht, die duroh

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di· Feststoffwirbeleohioht hiadurohstrsionsn, und führt iu b·- träohtliohen 8ohvaakuz»een Ib Druckabfall in der Wirbelschicht und 8& tin·» uasureichenden Wirkungsgrad dee Kontaktes «wischen Gas und Ft· ti toff en. Bin·· der überraschendsten Ergebnisse des erfindungsgeaässen Zusatzes τοη frei beweglichen Kontaktkörpern sur Wirbelschicht besteht darin, dass die Kontaktkörper die grossen Blasen »erβtüren, das Stossen verhindern und eine gleichnäesigere Btröeung des frägergases duroh die Wirbelschicht verursachen. Man kann sich s.B. schon beim Zusatz von nur 9 Sohüttvolunprosent an Kontaktkörpern su der Wirbelschicht duroh Augenschein davon überzeugen, dass die Kontaktkörper duroh die grossen Gaeblasen hindurohfallen und sie au zerstören suchen, und wenn van etwa 39 SohüttVolumprozent Kontaktkörper zueetst, versohwinden die grossen Gaeblasen vollständig* Bas 8ohüttvoluSjen setst eich aus den tatsächlichen Volunen der von de» Kontaktkörper verdrängten Feststoffe und etwaigen Hohlräumen in des Kontaktkörper Susannen. Wenn die Kontaktkörper nach ihrer Dichte und Grösee richtig ausgewählt und au der Wirbelschicht sugesetst werden, kann nan beobachten, wie sie eioh in der Wirbelschicht an den Wänden auf- und abbewegen. Biese freie Bewegung der Kontaktkörper in der Wirbelschicht deutet darauf hin, dass sie den normalerweise in grossen Wirbelschichten vorhandenen golfstronartigen Unlauf der Feststoffe zerstört haben. Ton grosser Bedeutung ist die Wahl von Kontaktkörpern der rlohtigen Biohte. Die für die beste Arbeitsweise aussuwählenden Kontaktkörper besitsen eine Biohte zwischen der freien Absets-

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dichte der Teilchen, «as denen di* Wirbelschicht besteht, «rad etwa 90 i> der Dichte der Wirbelschicht, d*h. der scheinbaren Dichte.

Die bei dem erfindungegeB&ctsen Verfuhren im Wirbelzuat&nd befindliehen To Hohen können «ine «ng® oder weite Korngröaeesverteilung halsen, und die Teilohengrössen können für Jedes besondere System so gewählt werden, dass sie sich leicht in den Wirbelsustand überführen lassen. Die neuen Kontaktkörper ge-

mass der Erfindung können in jeden ?eststoffsystem verwendet werden, wslohes sich in den Wirbelsustand überführen lässt. Sie können auch in Systemen verwendet werden, die sioh bisher nioht i» tfirbel^ustand halten lieesen, sich aber durch Zuaata der frei beweglichen Kontaktkörper nunnehr im Wirbelsuctani halten Ia^»en. Die anzuwendende Trägergasgesohwindigkeit amas ausreichen, um die Feststoffe in der Wirbeleohicht im ffirbel-Buetand su halten. Das Sas kann ein inertes üürägergas, sin &'i der lealction tellnehiaendee Gas oder ein damisch aus beiden Arten von G-aetm sein. D.iü Dichte der Kontaktkörper wird so ausgewählt, dass die Kontaktkörper sich in freier Bewegung iwleohtn dem oberen und unteren Ende der Wirbolsohioht uaherbewegen. Hwsöh diese freie Bewegung der Kontaktkörper in der Wirbelschicht werden die groseen Gasblaeen (dl® das Stoseen verursachen) serstört, und auoh die Oolfstrombewegung dar Feststoffe in der Wirbele chi oh t wird unterbrochen. I» allgemeinen sind die Kontaktkörper mindestens doppelt so grose wie die grössten feilohen in der Wirbelschicht, und die Grosse und Ansahl der Kon-

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taktkttrper eowle auoh ihre lor» werden je nach de« besonderen Syete« auegewählt. Se wird eine genügende Menge an Kontaktkör- . pern su der Wirbelschicht zugesetzt, tun die groaeen uasblasen ■u zerstören und die Schwankungen ia Druckabfall in der Wirbelschicht erheblioh herabzusetzen. Die Werkstoffe, aus denen die Kontaktkörper bestehen, werden so gewählt, dass sie die richtige Sichte haben und gewöhnlich reaktionsunfähig sind} sie können jedoch auoh katalytisch wirksame oder chemisch reaktionsfähige Stoffe enthalten.

Die erfindungsgeoässe Verwendung von frei beweglichen Kontaktkörpern kann bei vielen bekannten Wirbelschichtverfahren Ton Vorteil sein. Bine solohe Anwendungsweise ist die katalytisohe Wirbelschichtspaltung. Bohon eine geringe Verbesserung im Wirkungsgrad des Kontaktes zwischen Gas und Feststoffen in einer katalytisohen Wirbelsohiohtspaltanlage, wie sie duroh die Verwendung der neuen frei beweglichen Kontaktkörper genäse der Erfindung erzielt wird, führt bu einer beträchtlichen wirtschaftlichen Verbesserung des Verfahrens. Sine der Hauptsohwierlgkelten bei der technischen Durchführung der katalytisohen Wirbelsohiohtspaltung war die Unnögliohkeit, ein wirksames Mittel but Verhinderung des Durchmessers der Trägergasblasen und der Geschwindigkeit des Hindurohstrelohens der Blasen duroh den Katalysator in der katalytisohen Spaltanlage zu finden, da der Wirkungsgrad des Verfahrene unter den bisherigen Arbeitsbedingungen geringer 1st, als er erelelbar wäre, wenn die groseen Gasblasen aus der Wirbelschicht entfernt werden könnten. Duroh

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die Anwendung der frei beweglichen Kontaktkörper von der richtigen Dichte und mindestens dem Doppelten der Grosse der Katalysatorteil'chen in der katalytisohen Spaltanlage werden die Glasblasen zerteilt, und es wird ein wesentlich besserer Kontakt zwischen Gas und Feststoffen in der katalytische» Spaltanlage erzielt.

Ein anderes Verfahren, bei dem die neuen Kontaktkörper verwendet werden können, ist die katalytische Hydroformierung. Bei derartigen Reaktionen ist sowohl der Kontakt mit dem Katalysator als auch die abgestufte Gaszufuhr (gas etaging) von Bedeutung. Die letztere Beschränkung hat in 'der Praxis dazu gezwungen, das Verfahren mit Katalysatoren in Ruhesohüttung durchzuführen. Der Zusatz von Kontaktkörpern gemäss der Erfindung ermöglicht die Durchführung des Hydroformierungsverfahrene in der Wirbelschicht, was vom Gesichtspunkt des Wärmebedarfs des Verfahrens'vorteilhaft ist» Die frei beweglichen Kontaktkörper verhindern dabei die Rückvermischung, indem sie den Golfstromeffekt in der Wirbelschicht aufheben.,

Ein anderes bekanntes Verfahren, auf das die Erfindung anwendbar ist, ist die Reduktion von Me talloxydersen zu freien Metallen. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist die unmittelbare Reduktion von Eisenoxyden zu metallischem Eisen durch direkten Kontakt in der Wirbelschicht mit reduzierenden Gasen, die aus Wasserstoff und bzw. oder Kohlenmonoxyd bestehen. Versuoht man, die Reduktion von Eisenerz nach tier direkten Reduktionsmethode in technischem Hasestabe in der Wirbelschicht durchzuführen, so ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten.

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Bine der Hauptsohwierigkeiten, die die grosetechnische Anwendung dieses Verfahrens bisher verhindert hat, ist die unzulängliche Ausnutzung der reduzierenden Gase. Die unzureichende Gasausnutsung kann duroh Stoseen und Kurzsohlussstrumung des Gases durch die Wirbelschicht aus Bisenerz verursacht werden. Sie unzureichende Gasausnutzung macht sich, besondere bei der Reduktion von Eisenerzen, durch starke Druckschwankungen in der Wirbelschicht bemerkbar.

Die Verbesserung hinsichtlich des Stossens und der Schwankungen in Druckabfall in einer Wirbelschicht aus Bisenerz ist in der Zeichnung graphisch dargestellt.

Der hauptsächliche Fortschritt, der duroh das Kontaktverfahren zwischen Gasen und Feststoffen genäse der Erfindung erzielt wird, liegt darin, dass die frei beweglichen Kontaktkörper die grossen Gasblasen zerteilen, die Kurzsohlussströmung des Gases verhindern und den Golfstreueffekt aufheben. Dies führt zu einen wirksameren Kontakt zwischen Gas und Feststoffen und zu einer wirksameren Gasausnutzung bein Setrieb der Wirbelschicht, beseitigt das Stoseen und vermindert die Schwankungen in Druckabfall in der Wirbelschicht.

Die Erfindung 1st auf alle Gas-Feststoff-Kontaktverfahren anwendbar, bei denen Feststoffe von enger oder weiter Korngrössenverteilung nit einen Trägergas behandelt werden. Die Anwendung der frei beweglichen Kontaktkörper führt zu erhebliohen Torteilen bei Wirbelschichtverfahren, bei denen die Korngröseenverteilung der in Schwebezustand gehaltenen und bzw. oder an der

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Reaktion teilnehmenden Feststoffe sich während des Verfahrene infolge cheraiseher Umsetzung, Abrieb oder leilehenzueammenballung ändern kann ο

In Kombination rait den heuen Kontaktkörpern können beliebige, in den Wirbelzustand ttberführbare Feststoffe verwendet werden« Sie Wirbelsohiohtfeststoffe können feingemahlene Metalloxyde, Koksteilchen» feste Adsorptionsmittel, wie die bekannten Molekularsiebe, Katalysatoren, wie Spaltkatalysatoren oder Hydroformierungskatalyeatoren oder zur Wärmeübertragung dienende Feststoffteilchen sein. Besondere Metalloxyde sind solche, die in Ersen vorkommen und mit reduzierenden Gasen zu Metallen umgesetzt werden.

Die Feststoffe können τοη/eager Korngrößenverteilung sein oder eine Kprngrössenverteilung aufweisen, bei der alle Teilchen etwa, die gleiohe Grosse besitzen. Die Ko'rngrössenverteilung kann regellos sein, derart, dass im ganzen Korngrössenbereioh jede Korngrösse zu etwa gleichem Prozentsatz vertreten iet, oder die Korngrössen können eine hantelartige Verteilung aufweisen, derart, dass die Konzentration der !Dellchen mit mittleren KoragrÖssen niedrig und die Teilehenkonzantration an beiden Enden des Korngrössenbereiches hooh ist. Ebenso kann die Korngrößenverteilung derart sein, dass die Korngrössen des überwiegenden Anteils der Teilchen am einen Ende des Korngrössenbereiohe liegen und nur sehr wenige Teilchen über den Rest dee Korngrössenbereiohs verteilt sind. Jede Korngrössenverteilung, bei der sich die Teilchen mittels eines Trägergaees in

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den Wirtelsustand überführen lassen und bzw. oder bei der sie eioh bei Zusatz der Kontaktkörper in den Wirbelzustand überführen lassen, liegt in Rahmen der Erfindung. Die Teilehengrösee der zu behandelnden Feststoffe kann in allgemeinen zwischen 5 μ und 10 000 μ oder zwischen etwa 10 μ und 7500 μ oder zwischen etwa 40 μ und 5000 μ variieren.

Sie lineare Oberflächengesohwindigkeit des Trägergases in der Wirbelschicht soll ausreichen, um die der Behandlung unterliegenden Feststoffteilchen in Wirbelzustand zu halten. Die Geschwindigkeit des Trägergases ist derart, dass sie ausreicht, i» die feststoffteilchen und die Kontaktkörperteliehen aufsteigen su lassen und in Schwebezustand zu halten, so dass sie in den Wirbelschichtzustand übergeführt werden und in diesen Zustand die Eigenschaften einer Flüssigkeit annehmen. Die Kontaktkörper werden innerhalb der ganzen Wirbelschicht in freier Bewegung gehalten.

Der Druck, bei den das Wirbelschichtverfahren durchgeführt wird, ist, abgesehen von Erwägungen hinsichtlich des chemischen Gleichgewichts, nicht kritisch. Die Temperatur, bei der das Wirbelschichtverfahren durchgeführt wird, wird durch die jeweils durchzuführende Reaktion bestimmt. Ale Gase können inerte Trägergase, wie Stickstoff, gasförmige Reaktionsteilneh-■er, βοB, ein dampfförmiger Stron einer chemischen Verbindung, flüssig· Kohlenwasserstoffe, die bei Berührung mit den heissen Feststoffen verdampfen, oder dampfförmige Kohlenwasserstoffe, die gespalten werden oder nlt den Feststoffen reagieren, und dergleichen verwendet werden. Ein anderes verwendbares Gas ist

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©ist vedusierentee Gaa zur Reduktion von Metalloiden zu Metal-Isn; ©in solche® Gas besteht i® wesentlichen aus Wasserstoff und bEWs ©d.®r Kohlemaonoxyd. Andere Gasström®, die asit Feststoffen In Berührung gebracht werden können, sind ausgewählte Ströme, ά®η@η durch die Feststoff© der Wirbelschicht ©in bestimmter Kohlenwasserstoff ©ntaogen werden soll. Auch das Erhitzen oder Kühlen r@n. <Yasst.rön;en kann mit Hilfe von Wirbelsohiohtfeststoffesi erfolgen.

G@sii@e der Erfindung werden au der Wirbelschicht frei be» Wiglio&e Kontaktkörper sugesetst, die mach GrÖsse, Form und Dichte 00 ausgewählt sind» dass sie in der Feststoffwirbeleoteioht frei schweben, so Sase ein wirksamerer Kontakt zwischen das und Feststoffen in übt Wirbelschicht ereielt wird und die Pruckeöhwankiangen in der Wirbelschicht beträchtlich herabgesetzt werden. Me G@schwindigkeit dee Xrägergases wird so gewählt 9 Jas ο es Si© Feststoffe in der Wirbelschicht im Sohwebemist&iad hiltf je nach dem betreffenden Gas und den betreffenden Feststoffen kann die lineare Gasgeschwindigkeit im Bereich von 15 eis bis 3 Bj/Sek«, insbesondere im Bereich von 30 cm bis 1,5 α je Sskim?o, liegen.

Pie Wahl der in der Jeweiligen Wirbelschicht anzuwendenden Kontaktkörper 1st kritisch. Me Kontaktkörper müssen die richtig® Pioiitii aufweisen, damit sie sich in der jeweiligen Wirbelschicht frei bewegen können« Sie Werkstoffe, aus deft#n die Kontaktkörper bestehen, sind gewöhnlich solche, di· nioht an der Wirbeleohiohtreaktion teilnehnta» Jodooh kann »en auoh *le

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talyeatoren wirksame und ohe.mlsch reaktionsfähige Kontaktkörper verwenden. Die Dichte der Kontaktkörper wird so gewählt_f dass dl· Kontaktkörper frei durch die Wirbelschicht hinduroh schweben. Die Dichte der Kontaktkörper kann von dar Wirbelschicht« dichte der Teilchen, d.h. von der scheinbaren Dichte der Wirbele ohioht te Hohen, um 20 i»_f im allgemeinen um 10 ft, nach oben oder unten hin abweichen. Vorzugsweise liegt die Dichte der Kontaktkörper innerhalb einer Abweiohungsbre'ite von -5 5& von der Dichte der Wirbelschicht. Die Kontaktkörper können so geformt sein, dass sie aerodynamisch unbeständig sind, damit sie in der Wirbelschicht Turbulenz erzeugen oder die Turbulenz verbessern, wenn sie sich frei in Suspension umherbewegen ο

Die Grosse der Kontaktkörper riohtet sich nach der Grosse und Korngrössenverteilung der Wirbelschichtteilohen. Je nach den gewünschten Grad des Kontaktes können kleine Kontaktkörper von nur 6,35 mm Grosse, aber auch grosse Kontaktkörper von 30 cm Grosse verwendet werden. Der Wirbelschicht können auch gleichseitig Kontaktkörper von mehreren verschiedenen Grossen, Formen oder Dichten augesetzt werden. Im allgemeinen wird man in einer bestimmten Wlrbelsohioht-Heaktlonszone Kontaktkörper von nur einer einzigen, gleiohmässigen Grosse, Form und Dichte verwenden. Je nach der Art der Wirbelsohlohtteilohen kann der Durchmesser der Kontaktkörper 1 bis 200, im allgemeinen 2 bis 20 und insbesondere 3 bis 10 mal so gross sein wie die grössten Teilohen in der Wirbelschicht. Die Kontaktkörper sollen eine solche GrOsse haben, dass die mittlere !Peilohengrösse der in der Wir-

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feeleohloht enthaltenen Stoilohen üa&vaeoh weeeatlioli erA9fe Di® ZJon-fea&tfeerper können als Rigelsi» Basefeigving®, Bigig©, Quadrate» la©lst@©k@₉ K@tt©mfli©ior₉ usw·

per von niedriger volume teigstor Ί)±ΦΛ® föraige odar kettanglieäfS^iBig© B»sölilga?isag(S· 2)i@s® infolg® dea? in den Bangen befändllohsn LuoSier ®in© nisärige

Koks, Metallen^

beständigen Stoffen, wi© Alu!fliaii«!!©s:jdg walefeee bis üu wünsohten ^iolit© TOreohäumt - i@t» ©d@r auefe aus katalytlsob wirksamen Stoffen hergestellt warden, di® nlohi nw? sl@ körper» sondern gleichzeitig ©Is latp.ljsatörsii wirken. In gewissen Systemen können aus Kunststoff geformt® Kontaktkörper verwendet werden» In anderen Systems« können aus Aluminium gefonäte Kontaktkörper verwendet werden. Die Wahl des jeweiligen Werkstoffs hängt von dem in Bstr&cht kommenden f@£wendungs2weck₉ der Dioht€, der voluiaetrisohen Blähte _e der Schüttdichte und den Widerstand gegen die H®aktionsfählgkolt der Wirbelschicht usw. dem Beitrag su derselben abc

Die tfenge der zu einer bestimmten Wirbelschicht abzusetzenden Kontaktkörper richtet sioh nach deis jeweiligen System. Bs soll eine genügende Menge an Kontaktkörpern zugesetzt werden, ua das Stossen zu verhindern, die Schwankungen Im Druckabfall in der Wirbelschicht zu vermindern und den GolfStromeffekt der feststoffe in der Wirbelschicht aufzuheben. Die Kontaktkörper können in Mengen von 5 bis 90» Im allgemeinen 10 bis 60 und ine-

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besondere etwa 15 bis 40 SohttttvolumproBent der gesamten feststoffe in der Wirbelschicht sugesetet werden. Venn Kontaktkör·« per mit grossem Hohlraumvolumen, b.B. mit 50 bis 80 £ Hohlraum, verwendet werden, kann das tatsächliche Volumen der Kontaktkörper 5 bis 25» im allgemeinen 5 bis 20, insbesondere 5 fels 15 Vol.-^, besogen auf das Gesamtvolumen der feststoffe, betragen·

Wenn es in erster Linie darauf ankommt, das Stossen eu vermindern, eetet man 5 bis 50 Schttttvolumprosent Kontaktkörper BU. Venn das Problem in erster Linie in der Büokvermisohung der feststoffe besteht, werden vorsugsweise 20 bis 90 Vol.-£ Kontaktkörper eugeeetet.

Bis Schüttdichte der Kontaktkörper wird durch das Gewioht der Kontaktkörper bestimmt, das erforderlioh ist, einen Behälter BU füllen, wenn die Kontaktkörper in einen Behälter von bekanntem Volumen in regelloser Art und Weise so eingesohüttet werden, dass sie eine abgesetBte, looker gepackte Schicht bilden. Bie Schüttdichte variiert mit der form der Kontaktkörper( so können b.B. ovale Raschigringe mit einem Hohlraumvolumen von 80 Jt und Kugeln mit einem Hohlraumvolumen von etwa 40 £ aufgeschüttet werden. Bine Wirbelsohioht aus feinkörnigen feststoffen, die B.Bo 100 Sohttttvolumprosent Kugeln enthält, enthält etwa 60 Gew.-it Kugeln und 40 Gew.-Jt feinkörnige feststoffe. Bas Sohttttvolumen der bu der feststoffwirbeleohioht BUgesetsten Kontaktkörper wird berechnet, indem man das tatsächliche Gewioht der Kontaktkörper duroh ihre Schüttdichte dividiert.

Im Rahmen der Brfindung kann jedes geeignete Behandlungegefäes verwendet werden, welches die in den Wirbelbustand tiber-

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BADORtGINAt *

Featetöffe fassen kam, und in welohen ein Gas so die feststoffe geleitet werdest kann, dass die Feststoffe in dass Gefäas im Schwebezustand gehalten werden. Sie defässe müssen βαβ Werkstoffen bestehen, die die Temperatur und den Brück «nabelten, bei denen die Jeweilige üaeetrimg durchgeführt wird. Sie Gefäese besitzen Einrichtungen zur Binführung der Kontaktkörper in die Wirbelschicht und eur Steuerung der Koneentration der Kontaktkörper in der Wirbelschicht. Die Kontaktkörper können zsieaaamen mit ά®η Peststoffen, mit denen sie sioh Im Wirbelzuatasid befinden» abgezogen oier gesondert, während sie ei@h im Eeaktionsgefäes befinden, von den Feststoffen abgesiebt werden, bevor die Feststoffe aus der Wirbelschicht eb-

wevä&n» @8gaben@nfalls kann die Vorriohtung so gebaut dass die Bewegung der Kontaktkörper in einea in mehreren

durchgeführten Verfahren auf ein def&se besohränkt werden "kesn_t oder dass si® in einen in einen einsigen Gefäee dnrohgeftihrten Verfahren auf einen Seil des Gefässes beschränkt werden kann, indem Hoste und baw. oder Prallplatten verwendet werden, um den Kontakt und bzw. oder die abgestuften Kontakt (staging) in dem jeweiligen SefSss su Verbessern. In gewiesen Systeaen kann es sweokn&ssig sein, die frei beweglichen Kontaktkörper in den Feststoffen su belassen, s.B. beia Betrieb eines Brenners in For» einer Übertragungeleitung, und die Feststoffe und die Kontaktkörper in den Brenner su erhitzen und dann in die Wirbelschicht surüoksufuhren· Bsi ketelytieohen Uesetiungen können die Kentaktkörper susamen alt de« Katalysator abgesogen und iusaaaen alt des regenerierten Katalysator

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BADORIGtNAU

wieder in das Reaktionagefäss zurückgeführt werden· In Bahnen der Erfindung liegen auch verschiedene weitere Abänderungen, die de« Taohmann geläufig sind« Vorrichtungen und Methoden sub Bau der Vorrichtung und but Verbindung der verschiedenen Vorriohtungsteile Miteinander, um das erfindungsgemässe Verfahren durohsuftihren, sind dem Fachmann ebenfalls geläufig und brauchen hier nicht im einaelnen erörtert au werden.

Beispiel 1

!fach einer bevorzugten Ausftihrungsform der Erfindung werden Eisenerze eu metallischem Eisen reduziert. Hier wird nur die lerro-Reduktionsstufe beschrieben» in der das PeO su Eisen reduziert wird, da gerade in dieser Verfahrensstufe das Stossen und die Schwankungen im Druckabfall in der Wirbelschicht am entscheidendsten eind und die nachteiligste Wirkung auf die Auenutsung des Reduktionsgases und den Wirkungsgrad der Reduktion des Bisenoxydes zu Eisen haben. In diesem Beispiel wird ein aus 40 Vol.~£ Stickstoff, 60 Vol.-£ Wasserstoff und 0 bis 60 Vol.-Jt Kohlenmonoxyd, bezogen auf die Menge an Stickstoff und Wasserstoff, bestehendes Reduktionsgas unmittelbar «it dem aus JeO und Pe bestehenden, teilweise reduzierten Eiseners in Berührung gebraoht. Die Reduktion erfolgt bei 593 bis 760° 0 und 0,35 bis 1,4 ata. Die Beschickung der ΡβΟ/ϊβ-Reduktionesone Mlgt bei der Analyse die folgende Korngrößenverteilung!

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Korn&rSssenvtr	teilung der Baso!	•	stoffe auf di	»B> Sieb
Maeeh®iiwe£i@ ie® MtMEt3JI	tJSSUt
4699		21
1168		16
589		14
• 295		14
147		13
74		12
44		to
tfnierkorn

Der !torngrSssenbsreich der Beschickung reioht tos itehr nie 4699 μ bis weniger ©1s 44 μ» wobei 90 Qew«-$l d®r Seilen®» lorngröseen siiisohen 4699 unS 44 μ a^f^@ls@n« Bi@ aittlere Komgrusee ά©5.· WlrbelEchichttöilohen beträgt etwa 208 bis 293 μ· Diese BiaensE'stailciien w©rösn einer Uirlielaöhioli'ii τοη 6,1 Ma 7f6 ob DvocohmesaeT und 4_e6 bis 7₉6 m Höhe sugefülirt, und die Höhe der Wirbelschicht wird duroh ständige Zufuhr von teilweise redueierteis Biaenerz und etgndigen Absug einer entsprechenden Menge von zu 85 $> zxaa MvKaIl reduzier tem Elsen innegehalten. Die Wirbelschicht befindet eich auf einer Ütaiaperatur von 593. bis 760° 0. Sie wird duroh Zufuhr des Reduktionsgas^ sit einer linearen Oberflächengeschwindigkeit von etwa 60 bis 107 on/Sek. la Yirbeisusitand gehalten. Zu etwa 85 £ sum Metall redueiertee Produkt wird aus der Wirbelschicht mit einer geschwindigkeit ▼on 1 t/Zag abgezogen. In der Wirbelschicht treten trots des Wirbelsustandes erhebliche Schwankungen im Druckabfall auf. Die duroh die Wirbelschicht hindurohetreiohenden grossen Geblasen ▼•rursaohtn beträchtliches Stossen und Mitrelssen von felnkont

BM ÖMQINAL·

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■It de» frägergas. Die scheinbare Dichte der Wirbelschicht von teilweise reduBiertem Bieen beträgt 1,76 g/om⁵· Zu dieser Wirbelschicht werden nun 35 Sohttttvoluaproeent kugelfurnige Teilchen au· reaktlonstrager Kohle »it einer Verdrängungedichte Ton etwa 1,70 g/oar sugesetet. Bein Zusats der Kohlekontaktkörper glättet eioh der Wirbelaustand der Schloßt ailmahlioh aus» da« Stoeeen hurt praktieoh auf und die Schwankungen dee Druokabfalles in der Wirbelsohioht nennen einen viel niedrigeren Wert an und werden gleiohnässig. Sie (IseausnutBung und der Wirkungegrad dee Kontaktee zwisohen Gaa und Feststoffen werden duroh den Zusate der Kontaktkörper su der Wirbeleohioht wesentlich verbessert. Die geringe Reaktionsfähigkeit der Kohlekontaktkörper bietet den Vorteil, dass sie ait des Bre oder ■it den Metallischen Eisen nicht leicht reagieren und das netallisohe Bisen an den Kontaktkörpern nicht anhaftet·

Beispiel 2

In eines anderen Versuch werden feste Strangpresslinge aus reaktioneträger Kohle mit einer Länge von 2»5 bis 3,8 ca, eines Durohaeaeer von 16 na» und einer Verdrängungsdiohte von 1,36 g/oa* au einer Wirbeleohioht aus Bisenera sugesetst, die •ine eoheinbare Diohte von 1,44 g/oa' hat und sich auf einer feeperatur von 427° 0 befindet. Als Trägergas wird Stickstoff ■it einer linearen Oberflaohengesohwindigkeit von 30 oa/Sek· angeführt· Bs werden 3 Vol.-?t Kontaktkörper eugesetst. Di· festen Kohlekontaktkörper sind in der Wirbeleohioht deutlioh •iohtbar, bewegen eich frei duroh die Wirbeleohioht und sind

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hO ' H42677

■ton Z©it su 2eit am oberen Ende der S©hioht au sehen. 3)urch ■Beobachtung d©r Kontaktkörper dwroh Augensoheiä wird festgestellt» dass sie sich frei durch die Wirbe'leoliiünt bewegen.

©inen anderen jQT®n@h wird ei»© Wirbeisobieh't aas 158,8 kg teilweise reduziertem liseners ron 30 am Wk& 1,2 as Höhe verwendet ο Das 2*räg@rga@ hat eine lineare Oberlläohß&geaoawimligköit Tom 91 eia/B®k_e Tos? der "Redükt'ioa ist da® Bri da d©r Ilblionen Weise auf ein© für die' Wlrbelaoliicsht- 'in ä'iw ersten Reduktiojiasttif© geeignete

¥©rjs@hlea worden« Pan nonuais fermahl^iä des ÜS.B Zerspringen und der Äbri@b he± der norisalen fererbeitimg fesb©ss jedoon- em einer KomgruseenVerteiliüig geXtiavt_f die öν'.?;■; @@liwi@rig lü Wirbelzustand halten läeetc Mee^ Schwierigksit wird düroh die hohe Dicht® des Blaenm^m® nooh veretärkt. Die £©£i3g:LiS8g@werteilun& des der Wirbelsehioht angeführten, reduzierten Bieenersses ergibt sich aus fabeile II.

Tabelle II	Kuaulailve Menge,
Zurückgehalten von Sieb	Gew.~?t
mit Maschenweite	17,7
1168 μ	33,9
589 μ	47,9
295 μ	62,7
147 μ	76,7
74 μ	84,8
44 μ	15*2
Unterkom	91,92
Qesantea Bisen, ßewc-96	11,3 tt
&ewi ob teverholtniβ Feι Ο

. 20 *-

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%4 -14A2677

Sie scheinbare Diohte der Wirbelschicht aus teilweise redu-Biertee Eieenerz beträgt 1,76 g/cm⁵. Tor dem Zusatz iron Kontaktkörpern betragen die Schwankungen des Druckabfallee in der Wirbeleohioht 0,28 bis 0,32 kg/cm² (vgl. die Zeichnung). Dies führt su erheblichen Stoesen und Mltreieeen von Feinkorn mit des frägergae sowie in» allgemeinen zu einer verhältniemässig ungleioheäesigen Wirbelschicht.

Die Wirbeleohioht besitzt einen Durchmesser von 30,5 on und eine Höhe von 1,2 n. Zu dieser Wirbeleohioht werden Raeohigrlnge aus Kohle zugesetzt. Sie Rasohigringe besitzen •inen Aussendurohaesser von 31,75 mm, einen Innendurchmesser von 22,2 ma und eine Höhe von 51t75 mm. Sie Plüssigkeitsverdrängungsdichte der Raechigringe beträgt 1,70 g/om . Sie Schüttdichte der Basohigringe beträgt 0,48 g/cm⁵ (bein Aufeinandereohütten beträgt das Hohlraumvolumen etwa 70 £)» Be werden vier gesonderte Versuche durchgeführt. Ser erste Versuch wird ohne Kontaktkörper, der zweite mit 9 Sohüttvolumprozent, der dritte mit 21 Schüttvolumprozent und der letzte mit 39 Schutt-Volumprozent an Kontaktkörpern durchgeführt. Sie Wirkung des Zueataee der Kontaktkörper gemäss der Erfindung ist sehr ausgesprochen. Sas Stoesen wird beseitigt und die Schwankungen in Druckabfall in der Wirbelschicht werden beträohtlioh vermindert, wie sich aus der folgenden Tabelle ergibt.

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frosentualex* Anteil dee t&tsäsh·

Soltiitrfrrolunprosent* Hch von -den
i

ausgeftilltess el&gen'eisiaenen feder Wirbel» ■ lumens der Wir«·

fcslsohieht eohiefet»

0 0 0,28 bis 0,52

9 3 0/14 Ms 0₉21

21 6 0,035 bis O₉O?

39 12 O₉OOT bis 0,028

* b©s©g@2i auf die Sofeüttäio&t® der

Hhii mit 70 ^ Bbl

Beim Susats von nur*9 8ohüttveluiapros?®at lässt sioh diär©h Augenseheia beobachten» wie di® I©ntaktk8irper sich änvQh die groseen @a@blasext hindurohbeweg@n₀ Bei Zmsats γόη 39 Sohüttvoluisprojsent verschwinden die Gasblasen· Bs wird durch Augenschein festgestellt, daas die Kontaktkörper eich an den senkrechten Wänden ö@r Wirbelaohiclit auf- und abwarte bewegen. Dies ist ein Beweis dafür, dass sie den normalerweise in Wirbelschichten auftretenden golfstromartigen Umlauf der Feststoffe aerstört haben* Das in diesem 3?alle verwendete WirbelsohiohtgefSss ist ein durohsiohtiges Kunststoffgefäss, als Trägergas dient Luft, und die Behandlung wird bei Raumtemperatur durchgeführt, um die Beobachtung durch Augeneohein zu eraögliohen.

Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind in der Zeichnung dargestellt. Hieraus ergibt iioh» dass sowohl die Häufigkeit als auch die Gröee« der Schwankung ia Druckabfall in

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der Wirbeleohioht mit zunehmender Menge von Raachigringen abnehmen. Der Zusata von 39 Sohüttvolunprozent an Eontaktkörpern vernindert die Grosse der Druokschwankungen von 0,28 auf 0,028 kg/on².

Beispiel 4

Bei einen anderen Versuch wird eine Glasaäul© mit 7»62 on liohter Weite mit teilweise reduzierten Eisenerz von einen Gewiohtsverhaltnie Pe:O von etwa 11,2 t 1 bis zu einer Höhe von 30,5 on gefüllt. Die als Trägergae dienende Luft wird nit einer linearen Oberfläohengesohwindigkeit von 30 bis 76 oa/Sek. zugeführt. Es werden die auf Stoseen zurückzuführenden Schwankungen in Druckabfall in der Wirbelschicht gemessen. Dann werden Rasohigringe aus Kohle nit einen Aussendurohineseer von 31 »75 nn> einen Innendurohnesser von 22,2 nn und einer Höhe von 31»75 mn Bugeeetet. Die berechnete Sohüttdiohte der Raschigringe beträgt 0,48 g/oB , ihre Verdrängungsdiohte 1,70 g/cn^. Die Wirbelsohiohtbildung erfolgt bei Trägergasgesohwindigkeiten von 30 bis 76 oin/Sek. Die Versuohe werden unter Zusatz von 0 bis 50 Sohüttvoluaprozent an Kontaktkörpern durchgeführt. Die Ergebnisse sind die folgenden:

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5	,08	15,	24	53	»56	35,	56
	s08	15,	24	20	,5	20,	5
2	,54	10,	16	12	,7	22,	86

gazelle IY
Wirbelsohichtversuche mit Bisenerg und Luft als fgägergas

Schtittvolumprozent

Basoaigringe ^ j^P-Sehwankungen, mm Hg

0 25

Jrigergaege eohwin»
digkeit, era/Sek₀ 30,5 4§₉7 60,9 76,2

Hieraus ergibt sich, fiasa duröi San Susatss der Kontaktkörper eine bedeutende Verbesserung der Wirbelscliioht erzielt ^furde. Der Zusatz von 25 VoI.-Jß bewirkt ©in© Verbesserung bei aOherea Geeehwissdigkeiten,- bei denen normalerweis® änseerst starkes Stossen auftritt» Dusroh Zusatz von 50 VoI_o=# wird unter allen Bedingungen ©it Ausnahme der höchsten deeohwiadlgkelt eine Verbesserung ersielt α Dies beruht wahrscheinlich darauf_e dass die 31»75 EHD grossen Kontaktkörper bei dieser Geschwinäigkeit für eine Slassäule ait einer lichten Weite von 7,62 oa etwa,© au gross sind.

Beispiel 5

Eines der ans weitesten verbreiteten Verfahren, wel@h@s von der tfirbelschichtiuethode Gebrauch macht, ist äi© katalytisohe Wirbelschichtspaltungo In Anbetracht der gewaltigen installierten Kapazität würde die Anwendung der Erfindung auf dieses Verfahren, _wenn sie nur eine verhältnismässig gering® Erhöhung des Wirkungsgrades des Wirbelschichtkontaktes sur Folge hat, eine wesentliche Verbesserung ia der Wirtsohsftliohkeit ·

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des Verfahrene ergeben. Es ist bekannt, daae der Wirkungsgrad des Kontaktes zwischen Gas und Katalysator bei der katalytieohen Virbelschichtspaltung durch die Geschwindigkeit und den Durchmesser der Gasblasen in der Wirbelschicht des Spaltkatalysators begrenzt wird. Bine Möglichkeit, diese Blasen zu verkleinern oder ganz zum Verschwinden zu bringen und den GoIfstromeffekt in der Strömung der feststoffteilchen zu unterdrücken» würde den Kontakt zwischen Gas und Peetatoffen und den Geaaatwirkungsgrad des katalytischen Spaltverfahrene stark erhöhenk In diesem Beispiel ist das Reaktionsgefäss für die katalytleohe Wirbelschichtspaltung 9»15 m weit und 7»6 η hoch. Der Katalysator besteht aus Kieselsäure-Xonerde und enthält 25 Gew.-Jt Al₂O,. Dieser Spaltkatalysator herkömmlicher Art besitzt verhältnismässig gleichmässige Korngrösse. Die Korngröseenverteilung ergibt sich aus Tabelle V.

Tabelle V	Vi XSf ^w β ^^^^
Sellohendurohmesser, μ	6
O bis 20	27
20 bis 40	47
40 bis 60	18
60 bis 80	2
>80

Dieser Katalysator besitzt eine lockere Schüttdichte von

0,8 g/oar und bei der zur Wirbelschichtbildung geringetmögllohen

Geschwindigkeit des Trägergases eine soheinbare Dichte von O₉67 g/oa . Als Trägergase dienen die Spaltprodukte eines aus Kohlenwasserstoffen im Siedebereioh von 232 bis 538° C bestehen-

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den Auegangsgutes. Durch die Spaltung und Verdampfung dieser Kohlenwasserstoffe wird ein Trägergas erzeugt, welches eine mittlere lineare Oberflächengeschwindigköit iron 61 oa/Sek. hat. Es wird ein Kontaktkörper mit 7,62 oüi Durchmesser und einer VerdrSngungsdiohte von 0,625 g/onr gewählt. Der Kontaktkörper besteht aus hochwertigem, veraohäumtes Aluminiumoacyd und besitzt die Form eines Rohrabsohnitteβ von 7,62 ca Ausoendurohmesser, 6,35 om lichter Weite und 7,62 em Länge. Sie katcilytlsohe Spaltung erfolgt bei 482 bis 515° C. Me Kontaktkörper werden der Wirbelschicht fortlaufend zugesetzt, und die Schwenkungen des Druckabfalles in der Wirbelschicht werden fortlaufend gemessen. Hierbei stellt sich heraus, dass nach Zusatz von etwa 20 bis 40 Schttttvolumprozent an Kontaktkörpern zu der Katalysator-Wirbelschicht die Drucksohwankungen wesentlich ver~ mindert sind und der Wirkungsgrad dee Kontaktes zwischen Sas und Feststoffen ms etwa 20 £ verbessert 1st.

Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht in erster Linie in dem Zusatz von Kontaktkörpern von der riohtlgen Dichte und Fora zu der Wirbelschicht aus Feststoffteilchen. Bs wird eine genügende Ifenge von Kontaktkbrpern zu der Wirbelschicht zugesetzt, um das Stossen praktisch zu beseitigen und die Schwankungen im Druckabfall in der Wirbelschicht zu vermindern. Dies führt zu einer wirksameren Wirbelsohiohtbildung, zu einem wirksameren Kontakt zwischen Gas und Feststoffen und zu einer besseren Ausnutzung von Gas und Katalysator. Diese Methode kann zur Behandlung beliebiger Feststoffe mit beliebigen Gasen verwendet werden und ist besonders auf diejenigen Wirbelaohioht-

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verfahren anwendbar, bei denen sich die Korngrössenverteilung der Wirbeleohiohtfeststoffe schwer unter Kontrolle halten läset. Venn nan die Schwankungen des Druckabfalles in der Wirbelschicht niest, kann nan die in der Wirbelschicht erforderliche Menge an Kontaktkörpern von Zeit zu Zeit durch ZusatB oder Absug von Kontaktkörpern ändern, um die Schwankungen dea Druckabfälleβ in der Wirbelschicht möglichst gering zu halten. Dieses Verfahren ist auf Wirbelschichtteilchen mit enger oder weiter Korngruesenverteilung anwendbar.

Das erfindungsgeoässe Verfahren des Zusatzes von Kontaktkörpern BU Wirbelschichten kann zu einem verbesserten Kontakt und su verbesserter Abstufung der Feststoffe (solids staging) bei Adsorptions- und Desorptionsverfahren führen. Die Kontaktkörper können auch aus katalytisch wirksamen Stoffen bestehen und in einer inerten Wirbelschicht von geeigneter Dichte suspendiert werden, um einen wirksameren Kontakt in der Wirbelschicht BU erzielen. Nach dem gleichen Prinzip können auch allgemeine Verfahrenemassnanmen durchgeführt werden, wie die Wärmebehandlung oder Trooknung von ungewöhnlich geformtem Material, indem dieses Material einer Wirbelschicht von der richtigen Dichte zugesetzt wird.

Bei der' Verwendung der Kontaktkörper gemäss der Erfindung zur Ausgiftttung der Arbeitsweise von Wirbelschichten können grobkörnigere Spaltkatalysatoren, als sie bisher verwendet werden konnten, in den Wirbelschichtzustand übergeführt und zusammen mit den frei beweglichen Kontaktkörpern angewandt werden. Bisher war es erforderlich, Spaltkatalyeatoren von sehr enger

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Koragrössenverteilung zu verwenden. Grobkörnigere Katalysatoren nit Teilchendurohmessera von 100 bis 1000 μ wurden in allgemeinen wegen ihrer sohleohten Wirbelschichteigensohaften vermieden.

Bei der hydrierenden Bn t Schwefelung, bei der si oh das Ausgangegut in der Dampfphase befindet, bestehen zwei Möglichkeiten· Entweder kann man einen Wirbelschichtkatalysator und aueeerdem Kontaktkörper verwenden, oder man kann einen Trägerkatalysator zu Kontaktkörpern verformen und als Wirbelschicht ein dichteres, feinkörnigeres Material verwenden, um den Katalysator-Kontaktkörper zu tragen. Durch geeignete Wahl der Methode zur Herstellung des Trägers und bzw. oder der Katalysator-Imprägnierung gelingt es, sowohl die Kontaktkörper als auch das dichtere, feinkörnigere Material mit katalytischer Aktivität auszustattenο

Bei der hydrierenden Spaltung können die Kontaktkörper vorwiegend aus einem Hydrierungskatalysator bestehen, während die dichteren, feinkörnigen Stoffe vorwiegend aus einem Spaltkatalysator bestehen können. In diesem Falle lassen sich die relativen Ausmasse der Hydrierung und der Spaltung unabhängig voneinander steuern, indem die relative Menge und bzw. oder die Uelauf geschwindigkeit eines jeden der katalytischen Stoffe entsprechend bemessen wird. Beide oben genannte Verfahren erfordern eine gute Temperatursteuerung, die bei Wirbelschichtverfahren leioht erzielt werden kann.

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Claims (1)

1. K42677

   Εββο Research and Eng. Co.

   Patentansprüche

   Patentansprüche

   Verfahren sub Verbessern der Arbeitsweise von Wirbelschicht en, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Wirbelschicht frei bewegliche Kontaktkörper, deren Dichte etwa gleich der soheinbaren Dichte der Feststoffe unter normalen Wirbelschichtbedingungen ist, in ausreichender Menge zugesetzt werden, un die Schwankungen des Druokabfalles in der Wirbelschicht wesentlich herabzusetzen.

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktkörper zugesetzt werden, deren Dichte zwischen der Absetzdiohte der Feststoffe und etwa 90 £ der scheinbaren Dichte der Wirbelschiohtfest8toffe unter nomalen Arbeitsbedingungen der Wirbelschicht liegt und vorzugsweise um nicht aenr als 20 £ von der scheinbaren Dichte der Wirbelsohiohtfeststoffe unter noraalen Betriebsbedingungen der Wirbelschicht nach oben oder unten abweicht.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* dass Kontaktkörper zugesetzt werden, deren Grosse mindestens das 10~faohe der »ittiereη Korngrösse der Wirbeleohiohtteilohen betragt.

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   4« Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktkörper zugesetzt werden, deren Grosse mindestens das Doppelte des grossteil Durchmessers der Wirbelschichtteilchen beträgt.

   5. . Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper in Mengen von 5 bis 90 Schutt Volumprozent, -bezogen auf das Wirbelschichtvolumen aus Feststoffen und Kontaktkörpern, zugesetzt werden.

   6. Verfahren zum unmittelbaren Reduzieren von Bisenerzen in einer Wirbelschicht aus Sisenerzfeststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Wirbelschicht frei bewegliche Kontaktkörper, deren Dichte von der scheinbaren Dichte der Wirbeleohichtfeetstoffe unter normalen Arbeitsbedingungen der Wirbelschicht um nicht mehr als 20 £ nach oben oder unten abweicht, und deren Grosse mindestens das Doppelte der mittleren Teilchengröaee der Eisenerzteilchen beträgt, In genügender Menge zugesetzt werden, um die Schwankungen des Druckabfalles in der Wirbelschicht wesentlich herabzusetzen«»

   7* Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkörper in Mengen von 5 bis 90 Schüttvolumprozent, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Wirbelschlohtteilohen und Kontaktkörpern, zugesetzt werden·

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es nit eines Eisenerz durchgeführt wird, welches im wesentlichen aus eines Gemisch aus Pe und PeO besteht, und bei dea die Korn-

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   grössen Ton 80 Gew.-^ der Bisenerzteilchen Im Bereich von 44 bl8 4699 μ liegen.

   9· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daee Kontaktkörper zugesetzt werden, die 2 bis 20 mal grosser sind als der grösste Durchmesser der Wirbelsohichtfeststoffteilohen·

   10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» dass die Kontaktkörper in Mengen von 3 bis 25 VoIo -#, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Wirbelschichtteilchen und Kontaktkörpern, zugesetzt werden.

   11. Verfahren zur Wirbelschichtspaltung von Kohlenwasserstoffen, bei des die Kohlenwasserstoffe verdampft und gespalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Wlrbelschiohtkatalysator frei bewegliche Kontaktkörper, deren Dichte von der scheinbaren Sichte des Wirbelsohlohtkatalysators unter normalen Arbeitsbedingungen der Wirbelschicht um nicht mehr als 20 j6 nach oben oder unten abweicht, und deren Grosse mindestens das Doppelte der mittleren Korngrösse der Katalysatorteilohen betragt, in ausreichender Menge zugesetzt werden, um den Wirkungsgrad des Kontaktes zwischen Katalysator und Dämpfen bedeutend sn verbessern und die Schwankungen des Druckabfälleβ in der Wirbelschicht herabzusetzen.

   12. Verfahren naoh Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass •β ait Katalysatorteilohen im Bereich von 100 bis 1000 μ durchgeführt wird, deren Teilchengröeaen zu 90 Gew.-£ im Bereich von 20 bis 80 μ liegen.

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   13« Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dia Kontaktkörper in Mengen von 5 bis 90 Schüttvoliunprozent, besogen auf das Geeamtvoluioen aus Wirlselsohiohtteilohen und Kontaktkörpern, zugesetzt werden.

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