DE1448927C3 - Pneumatische Hebevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische Hebevorrichtung für körnige Feststoffe mittels eines Stromes heißen Gases mit einem Heberohr, in dessen oberem Teil ein Druckfühler zum Messen der Druckschwankungen in dem Heberohr und an dessen unterem Ende ein Hebebehälter angeordnet ist, mit dessen Boden eine von einer Druckpumpe und einer Heizeinrichtung kommende Leitung größeren Querschnitts verbunden ist, von der eine ebenfalls mit der Heizeinrichtung verbundene Leitung kleineren Querschnitts abzweigt, die in mehrere in den oberen Teil des Hebebehälters führende Zuleitungen mündet, wobei ein Druckregler in die Leitung kleineren Querschnitts geschaltet und von einem Druckfühler in dem Hebebehälter betätigt ist und wobei ein Strömungsregler vorgesehen ist, durch den die Gasströmung durch die Leitung größeren Querschnitts und zu der Pumpe mittels Ventilen gesteuert ist.

Die Vorrichtung kann vorzugsweise ein Fließbettverfahren für die Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoffen zu leichteren Produkten, wie Gasen und flüssigen Brennstoffen, betreffen. Bei diesem Verfahren wird ein körniger Katalysator verwendet.

Die kritischen Größen der Regelung der Katalysatorgeschwindigkeit in pneumatischen Hebevorrichtungen sind entwickelt worden und in der Literatur beschrieben. Es genügt zu bemerken, daß unter gegebenen Bedingungen ein minimaler Druckabfall während der Überführung des Katalysators durch die Hebevorrichtung hindurch einen minimalen Abrieb des Katalysators erzeugt und daß dieser Betriebspunkt dadurch gefunden werden kann, daß man die der Hebervorrichtung zugeführte Gasmenge so lange vermindert, bis der Druckabfall an der Hebevorrichtung ein Minimum erreicht und bei weiterer Gasverminderung anzusteigen beginnt. Obgleich diese Tat-Sachen allgemein bekannt sind, ist es schwierig, eine pneumatische Hebevorrichtung fortlaufend an dem Punkt des minimalen Abriebs in Betrieb zu halten, und zwar wegen der in dem Prozeß auftretenden geringen Änderungen inndem Gasstrom. Die Hebevorrichtung hat die Neigung, von dem Punkt des minimalen Abriebs abzuweichen. Diese Abweichung ist schwierig zu erkennen, was einen unnötigen Katalysatorabrieb, lange bevor die Abweichung wahrgenommen werden kann, zur Folge hat.

Die Erfindung gründet sich teilweise auf die Beobachtung, daß die Schwankung einer Hauptveränderlichen, beispielsweise des Druckes in einem pneumatischen Heberohr, häufig ein besseres Anzeichen über die Stabilität der Arbeitsbedingungen als die Hauptveränderliche selbst liefert. Beim Auftreten von Störungen nehmen die Schwankungen der Hauptveränderlichen häufig zu, ehe der absolute Wert der Veränderlichen sich merklich zu ändern beginnt.
Bei einer bekannten Vorrichtung ist zwar eine Kontrolleinrichtung der Fördergasströrhung in Abhängigkeit von den Druckunterschieden in dem oberen Teil des Heberohres vorhanden, aber dort kontrolliert der Strömungsregler den gesamten der Heizeinrichtung zufließenden Gasstrom. Es handelt sich daher um eine verhältnismäßig grobe Einstellung des insgesamt zufließenden Gases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,. die Stabilität des Arbeitsablaufes der Vorrichtung bei automatischer Steuerung durch eine genaue Kontrolle der abfließenden, d. h. der aus der Heizeinrichtung in die Hebevorrichtung eintretenden Gasmengen zu verbessern.

Für diese Aufgabe ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung in einer zweiten Leitung kleineren Quer-Schnitts zu sehen, die sich von der Heizeinrichtung zu der Leitung größeren Querschnitts unter Umgehung der in der Leitung größeren Querschnitts vorgesehenen Ventileinrichtungen erstreckt und ein Ventil enthält, welches durch den mit dem Druckfühler in dem Heberohr verbundenen Strömungsregler betätigbar ist.

Als ein wichtiges Merkmal umfaßt die Erfindung die Umwandlung einer aus einer Arbeitsprozeßzone erhaltenen in ihrem Wert schwankenden Funktion,

z. B. einer Druckschwankung, in ein ausreichend ste-' tiges Signal, welches mit der durchschnittlichen Größe der Schwankung vergleichbar oder auf diese bezogen ist. Dieses ausreichend stetige Signal kann dann zur Steuerung des Prozesses benutzt werden, um die schwankende Funktion unter Kontrolle zu halten. In einer pneumatischen Hebevorrichtung kann der schwankende statische Druck in ein ziemlich stetiges Signal umgewandelt werden, welches den Gasstrom zu der Hebelvorrichtung regelt, um dadurch die Hebevorrichtung mit maximaler Wirksamkeit bei minimaler Abnutzung zu betreiben. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden zwei Ströme von Hubgas, die zu der Hebevorrichtung zum

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Heben körniger Feststoffe strömen, zur Stabilisie- besonderen Arbeitsbedingungen in der gasförmigen rung von Temperatur und Druck zusammengeführt, Phase vorliegen, bestimmt ist, unabhängig davon, wobei der eine Gasstrom auf die Strömungsgeschwin- welche Phase ein solches Material unter gewöhnlidigkeitsregelung und der andere Gasstrom auf die chen atmosphärischen Bedingungen aufweist. Der Hubgasdruckschwankungsregelung anspricht. Die 5 Reaktor 10 kann bei einem Druck nahe oder oberzusammengeführten Ströme werden ausreichend er- halb oder unterhalb von demjenigen in dem Ofen 15 hitzt, um in dem oberen Teil der Hebevorrichtung betrieben werden. Wenn der Reaktordruck bedeueine im wesentlichen konstante Temperatur aufrecht- tend oberhalb desjenigen in dem Ofen 15 liegt, kann zuerhalten. es erwünscht sein, in den Leitungen 12 und 13 eine

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der io Druckerniedrigungszone vorzusehen.

Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es Der Ofen 15 ist von ringförmiger Gestalt und bil-

zeigt det einen senkrechten Hohlzylinder, durch welchen

F i g. Γ eine schematische Darstellung einer An- sich eine pneumatische "Hebevorrichtung, ein Hebelage, in der eine Vorrichtung gemäß der Erfindung rohr 25, erstreckt. Der Ofen 15 weist in,seinem mittangeordnet ist, 15 leren Bereich einen Lufteinlaß 26 und Rauchgasab-

F i g. 2 im senkrechten Schnitt eine Ventilvorrich- zugseinrichtungen 16 und 19 auf, die etwa an den

tung, beiden Enden des Ofens 15 anschließen.

F i g. 3 schematisch eine Vorrichtung zum Anzei- Eine Reihe von Kühlrohren ist in dem unteren

gen der Durchschnittsdruckamplitude, Abschnitt des Ofens 15 vorgesehen, welche mit einer

Fig.4 ein vereinfachtes elektronisches Schema 20 geeigneten Kühlflüssigkeit oder einem -gas über ein

einer schwankenden, Meßwerte feststellenden und um- Rohr 27 versorgt werden. Die Kühlflüssigkeit verläßt

wandelnden Vorrichtung, diese Rohre durch ein Rohr 28. Die Verunreinigung,

F i g. 5 die Wiedergabe eines Versuchs, die Druck- welche sich auf dem Katalysator in dem Reaktor 10

Schwankung in einer Anlage im Verlauf von 12 Tag- ansammelt, wird durch Verbrennung in dem Ofen 15

und 12 Nachtstunden aufzuzeichnen, 25 entfernt. Der Katalysator wird deshalb vor seinem

F i g. 6 eine schematische Darstellung des gesam- Wiedereinsatz in dem Reaktor 10 reaktiviert und

ten Steuersystems zum Herabsetzen des Abriebs des seine Temperatur auf 595° C erhöht.

Katalysators in einer pneumatischen Hebevorrich- Der Katalysator gelangt aus dem Ofen 15 über

tung auf ein Minimum. zwei oder mehrere Rohre 30 und 31 in Form von

In F i g. 1 ist eine typische Anwendung der Erfin- 3° dichten Strömen, durch die Schwerkraft in Rohre 32 dung bei einem zyklischen, kontinuierlich arbeiten- und 33, die an ihren oberen Enden zur Atmosphäre den katalytischen Krackverfahren mit sich bewegen- hin mit Luftlöchern versehen sind und die mit geeigdem Katalysatorbett veranschaulicht. Mit 10 ist ein neten Strömungsmeßeinrichtungen ausgerüstet sind.
Reaktor bezeichnet, der ein sich bewegendes dichtes Durch Gasabzugsrohre 29 und 50 werden zwei Katalysatorbett aufnimmt und in seinem Inneren mit 35 Ströme von Hebegas abgezogen, wobei der durch das Mitteln versehen ist, die ein gleichmäßiges Strömen Abzugsrohr 29 geführte Strom geringer ist als der und ein In- und Außenkontaktbringen des Katalysa- durch das Abzugsrohr 50 geleitete Strom. Das Strötors und des Reaktionspartners bewirken. Der Kata- men des Gases durch das Abzugsrohr 29 wird mittels lysator gelangt in den Reaktor 10 durch einen Be- eines Ventils 35 gesteuert. Diese Ströme werden zuschickungskanal 11 auf Grund der Schwerkraft, und 40 sammengegeben und durch eine Druckpumpe 51 geder Katalysator wird aus dem Reaktor 10 über zwei führt, welche durch einen Motor 57 betrieben wird, oder mehrere Leitungen 12 und 13 abgezogen, aus Ein Druckregler 57' ist vorgesehen, um den Motor welchen er durch Zweigleitungen 14 zu dem oberen 57 so zu regeln, daß der Abgabedruck im wesentli-Ende eines Katalysatorregenerators oder Ofens 15 chen konstant bleibt. Die vereinigten Luftströme fließt. Verdampfter Kohlenwasserstoff, z. B. ein 45 werden in einer Heizeinrichtung 52 erhitzt, wobei der Gasöl von 260 bis 480° C, gelangt in den oberen Brennstoff durch eine Leitung 37 mit einer durch ein Abschnitt des Reaktors über ein Rohr 17. Der Koh- Ventil 39 geregelten Geschwindigkeit zugeführt wird, lenwasserstoff wird in einem Vorerhitzer (nicht ge- Das Ventil 39 wird automatisch durch einen Regler zeigt) auf eine Temperatur in der Größenordnung 40 gesteuert, welcher mit einem Temperaturfühler 41 von 370 bis 48° C vorerhitzt. Ein geeigneter hoch- 5° verbunden ist, der in der Nähe des oberen Endes des siedender flüssiger Kohlenwasserstoff wird in den Heberohres 25 angeordnet ist. Die Gastemperatur in Reaktor über eine Leitung 18 sowohl kalt als auch. dem obersten Teil des Heberohres 25 wird«_c!deshalb im vorerhitzten Zustand eingebracht. Die gekrackten, im wesentlichen konstant gehalten. Das_iTheiße Gas niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffprodukte wer- wird aus der Heizeinrichtung 52 durch eine Leitung den aus dem unteren Abschnitt des Reaktors 10 über 55 52' abgegeben und noch einmal in zwei Ströme, ein Rohr 20 abgezogen. Ein geeignetes inertes Dich- einen größeren und einen kleineren Strom, aufgeteilt, tungsgas, wie Dampf oder Rauchgas, wird einer obe- Der Hauptstrom wird in eine erste Leitung 38 und ren Dichtungszone in dem Reaktor 10 über ein Rohr zum Teil in eine weitere Leitung 54 geführt. Der 21 zugeführt. Die Zufuhrgeschwindigkeit des Dich- kleinere Strom wird durch eine zweite Leitung 42 mit tungsgases wird durch einen Differentialdruckregler 60 einer durch ein Ventil 44 geregelten Strömungsge-23 so geregelt, daß der Druck in der Dichtungszone schwindigkeit geführt. In dem pneumatischen Hebeetwas über dem in der eigentlichen Reaktionszone rohr 25 endet die erste Leitung 38 am Boden des Heliegt. In ähnlicher Weise wird ein Dichtungs- und bebehälters 34 unterhalb des Heberohres. Die Lei-Spülgas in den unteren Abschnitt des Reaktors über tung 54 ist in mehrere Leitungen 43 aufgeteilt, ein Rohr 22 zugeführt, um die gasförmigen Kohlen- 65 welche über die Wandung des Hebebehälters 34 so Wasserstoffe aus dem Katalysatorausfluß fortzuspü- verteilt sind, daß das Gas durch das Katalysatorbett len. Es ist ersichtlich, daß der hier verwendete Aus- in den Hebebehälter 34 gelangt, bevor es in das Hedruck »gasförmig« für Materialien, welche unter den berohr 25 strömt. Die vereinigten Gasströme heben

die Teilchen in dem Heberohr 25 bis zu einer Trenneinrichtung 36. Das Gas wird dann aus der Trenneinrichtung 36 durch eine Leitung 63 abgezogen, und die Feststoffe werden durch den Beschickungskanal 11 einem Verschlußbehälter und dann dem Reaktor

10 zugeführt. Der Differentialdruckregler 23 ist zur Steuerung des Ventils in dem Rohr 21 für das inerte Gas vorgesehen. Durch ihn soll der Druck in dem Verschlußbehälter etwas höher als der Druck in dem Reaktor gehalten werden, wodurch das Entweichen der Reaktionsprodukte über den Beschickungskanal

11 vermieden wird.

Ein Strömungsfühler 60 ist in dem Abzugsrohr 50 angebracht, wo er den Hauptstrom des Hebegases mißt. Ein die Strömung steuernder Regler 61 ist antreibbar mit dem Strömungsfühler 60 und dem Ventil 62 in der ersten Leitung 38 verbunden, um den Gasstrom durch das Ventil 62 im wesentlichen konstant auf einem vorbestimmten Wert zu halten. Die Strömung des Katalysators durch das Heberohr 25 wird ao durch die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms durch die Leitung 54 bestimmt. Es wurde gefunden, daß das Fließen der Feststoffe im wesentlichen dem Druck am Boden des Heberohres 25 proportional ist. Deshalb ist ein drucksteuernder Regler 58 antreibbar mit einer Druckleitung 24 am Boden des Hebebehälters 34 und mit dem Ventil 59 in der Leitung 54 verbunden, um die Führung des Katalysators im Kreislauf im wesentlichen konstant zu halten. Das Heberohr 25 arbeitet optimal, wenn die Katalysatorgeschwindigkeit beim Durchgang durch das Heberohr gerade oberhalb derjenigen Geschwindigkeit liegt, welche zu Schwankungen im Druck führt. Diese optimale Geschwindigkeit entspricht dem Zustand, bei dem der Katalysator zurückzufließen beginnt bzw. Druckschwankungen sich einstellen. Eine genaue Anzeige schwachen Rückfließens bzw. Beginn der Druckschwankungen kann aus statischen Druckablesungen erhalten werden, welche in mittlerer Höhe des Heberohres und vorzugsweise in den oberen zwei Dritteln des Heberohres vorgenommen werden.

Wenn der Gasstrom durch das Heberohr allmählich vermindert wird, wobei die Messung des statischen Druckes in den oberen zwei Dritteln des Heberohrs vorgenommen wird, steigt der Druck allmählieh an, obwohl der Druck in dem Hebebehälter konstant gehalten wird. Der statische Druck steigt nicht nur an, sondern zeigt ebenfalls Schwankungen in großem Ausmaß, und wenn die Strömung auf den Punkt des beginnenden Rückfließens der Feststoffe vermindert wird, zeigt der Druck an einer Meßstelle in den oberen zwei Dritteln des Heberohrs plötzliche Zunahmen im Wert bis zu 100% des angezeigten Drucks. Eine geringe weitere Verminderung in dem Gesamtgasstrom verursacht bestimmte meßbare Schwankungen in dem Heberohr. Das Rückfließen des Katalysators ergibt sich bei einem Punkt in dem Heberohr, bei dem eine Einschnürung des Querschnitts und eine plötzliche Zunahme des statischen Drucks an allen Punkten in dem Heberohr unterhalb der suspendierten Katalysatormasse eintritt. Wenn der Druckaufbau ausreichend ist, um einen Teil der suspendierten Katalysatormasse aus· der Einschnürung fortzublasen, findet eine Abnahme in dem statischen Druck statt, bis der anfängliche Zustand von ungenügender Hebeluft wiedererreicht ist, worauf der Kreislauf wieder mit einem anderen Aufbau an riiekfließendem Katalysator beginnt. Die plötzlichen Zunahmen und Abnahmen des statischen Drucks bewirken eine Zunahme in den statischen Druckschwankungen längs des Heberohrs, welche das 4-bis 5fache des normalen Werts betragen können. Bei starken Schwankungen wird die Lage allmählich schlechter, wenn bei einer neuen Ansammlung des Katalysators in dem Heberohr die Mengen für das Hebegas völlig untragbar sind, so daß der Kreislauf abbricht und die Druckpumpe abgestellt werden muß, um das Heberohr zu entleeren.

Ein Druckfühler 70 ist an einer Stelle in den beiden oberen Dritteln des Heberohrs 25 angebracht und mit dem Umformer 79 verbunden. Es wurde gefunden, daß diese Druckmessung herangezogen werden kann, um die dem minimalen Abrieb entsprechende Gasströmungsgeschwindigkeit festzusetzen. Die Gasströmung wird oberhalb der Rückflußgeschwindigkeit, d. h. oberhalb der Geschwindigkeit, eingestellt, bei welcher ein heftiges Schwanken oder Rückfließen in dem Heberohr mit plötzlichen Änderungen des Druckes und einer raschen Zunahme des Katalysatorabriebs auftritt. Der Gasstrom wird dann allmählich durch den die Strömung regulierenden ₍ Regler 61 vermindert, bis der Druck Schwankungswerte von etwa 100 % zeigt. Diese Geschwindigkeit ist als Schwellenwert anzusehen. Jede weitere Abnahme in der Gesamtgasströmungsgeschwindigkeit würde bewirken, daß der Druck in dem Heberohr, wie er durch den Druckfühler angegeben wird, um das 3- bis 4fache seines Normalwertes -ansteigt, und Katalysator zurückfließt. Die Druckschwankungen werden von dem Druckfühler 70 zu dem Umformer 79 übertragen und dort in ein stetiges Signal umgewandelt, welches der durchschnittlichen Druckschwankung, die in dem Heberohr auftritt, äquivalent ist. Dieses Signal wird zur Betätigung eines Reglers 45 verwendet. Der Regler 45 öffnet oder schließt gleichzeitig die Ventile 44 und 35. Durch das öffnen des Ventils 44 kann ein Teilgasstrom das Ventil 62 umgehen. Dieser Teilgasstrom verbindet sich mit dem in der ersten Leitung 38 vorhandenen Strom, bevor diese Ströme in das Heberohr eintreten, wodurch ein zusätzlicher Gasstrom in das Heberohr eingeführt wird, um die Gesamtmenge an Hebegas über die dem Schwankungspunkt entsprechende Menge zu bringen, um in den Bereich minimalem Abriebs des Katalysators zu gelangen. Dieser zusätzliche Teilgasstrom hat den gleichen Druck und die gleiche Temperatur wie der Hauptstrom. Durch gleichen Druck und Temperatur werden in dem Heberohr Wirbelströme und andere örtliche Störungen vermieden, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades bzw. zu einer Zunahme des Abriebs führen würde.

Es ist ferner ein Temperaturfühler 41 vorgesehen, welcher an einer Stelle in den beiden oberen Dritteln des Heberohrs 25 angebracht ist. Bei früheren Systemen wurde eine Temperaturfühlung in der Nähe der Heizeinrichtung 52 vorgenommen. Es zeigte sich jedoch, daß bei Abfall der Lufttemperatur während der Nacht veränderte Betriebswerte sich einstellten. Das Heberohr, welches etwa 30 bis 75 m lang sein kann, wirkte als Kühler, wodurch sich die Dichte des Gases änderte. Durch die Ermittlung der Temperaturschwankung durch den Fühler 41 in dem oberen Teil des Heberohres wird eine schnellere Aussage über die Temperaturänderung ermöglicht. Diese Temperaturänderung wird auf einen Umformer 46

übertragen, welcher sie in ein stetiges Signal umwandelt. Dieses Signal steuert den Regler 40, welcher das Ventil 39 betätigt, wodurch die dem Gasstrom zugeführte Wärmemenge eingestellt wird, um die Gastemperatur im Heberohr im wesentlichen konstant zu halten.

Durch die Vorrichtung gemäß F i g. 3 können die Druckschwankungen zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert im wesentlichen konstant gehalten werden. Eine Kammer 65, welche z. B. ein Heberohr 25 gemäß F i g. 1 aufweisen kann, ist mit einer Leitung 66 verbunden. Eine Leitung 67 ist über ein Rückschlagventil 69 mit einer Anzeigekammer

68 verbunden, so daß ein Medium nur von der Kammer 65 zu der Anzeigekämmer 68 strömen kann.

Eine geeignete Ausbildung des Rückschlagventils

69 ist in F i g. 2 gezeigt. Gemäß F i g. 2 weist das Rückschlagventil 69 eine Zuleitung auf und enthält eine Düse 53 zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums. Eine Ventilplatte 55 kann das Ende der Düse 53 verschließen. Eine Feder 56 zwischen der Ventilplatte 55 und einem fest angebrachten Träger erzeugt eine Schließkraft. Ein Verbindungsstab 58 ist an der Ventilplatte 55 befestigt und erstreckt sich durch eine Wandung 59' des Rückschlagventils 69. Eine Verschlußkappe 60' ist auf dem Ende des Verbindungsstabes 58 verstellbar angeordnet, um die Spannung einer Feder 61' ändern zu können. Diese Anordnung ermöglicht eine Feineinstellung des Druckes auf die Ventilplatte 55.

Bei geeigneter Einstellung der Ventilfedern 56 und 61 des Rückschlagventils 69 strömt Gas aus der Kammer 65 zur Anzeigekammer 68, wenn der Druck in der Kammer 65 ausreichend ist, um das Rückschlagventil 69 zu öffnen. Wenn jedoch der Druck in der Kammer 65 fällt, schließt sich das Rückschlagventil 69. Durch geeignete Einstellung kann der Druck in der Anzeigekammer 68 im wesentlichen auf den maximalen, in der Kammer 65 auftretenden Druck eingestellt werden. Treten zeitweise ungewöhnlich hohe Druckschwankungen auf, so kann vermieden werden, daß die Anzeigekammer 68 nur diese ungewöhnlich hohen Druckschwankungen anzeigt. Dazu sind in der Düse 53 eine Ablaßbohrung 62' und ein regelbarer Nadelventilteil 63' vorgesehen, um nur einen sehr geringen Gasstrom aus der Anzeigekammer 68 in die Kammer 65 zurückströmen zu lassen. So kann die Anzeigekammer 68 ungewöhnliche hohe Druckschwankungen ausgleichen, so daß die Anzeigekammer 68 im allgemeinen den maximalen Druck, welcher in der Kammer 65 auftritt, anzeigt.

In F i g. 3 ist eine weitere Leitung 70' mit der Leitung 66 und mit einer Anzeigekammer 71 verbunden. In der Leitung 70' ist ein Rückschlagventil 72 untergebracht, welches nur eine Strömung aus der Anzeigekammer 71 zu der Kammer 65 gestattet. Durch diese Anordnung wird der in der Kammer 65 auftretende maximale Druck in der Anzeigekämmer 68 aufrechterhalten, wohingegen der in der Kammer 65 auftretende minimale Druck in der Anzeigekammer 71 aufrechterhalten wird. Die Leitungen 67 und

70 können direkt mit der Kammer 65 verbunden werden, wenn diese genügend dicht beieinanderliegend angeordnet werden. Eine Ablaßleitung 73 mit einem Ventil 74 ist vorgesehen, um einen sehr geringen Gasstrom zwischen den Anzeigekammern 68 und

71 beizubehalten. Die Ablaßleitung 73 ersetzt dann

die Ablaßnadelventile 62', 63' in den Rückschlagventilen 69 und 72 (wie in F i g. 2 gezeigt). Der Gasstrom durch die Ablaßleitung 73 kann so gering gehalten werden, daß er normalerweise keine wesentliehe Wirkung auf den zwischen der ersten Anzeigekammer 68 und der zweiten Anzeigekammer 71 vorhandenen Druckunterschied hat. Die erste Anzeigekammer 68 ist durch eine Verbindung 76 und die zweite Anzeigekammer 71 durch eine Verbindung 77

ίο mit einem Differentialdruckübertrager 75 verbunden. Der im wesentlichen konstante Druckunterschied, welcher ein Maß für die Amplitude der Druckschwankung in der Kammer 65 darstellt, kann direkt an eine Druckaufzeichnungseinrichtung 78 zur AbIesung übermittelt werden. Andererseits kann dieser Druckunterschied zum Einstellen von Verfahrensbedingungen für die Kammer 65 herangezogen werden, um einen im wesentlichen konstanten Druckunterschied zu erreichen. Wie in Fig. 1 gezeigt, betätigt der Umformer 79 den Regler 45, welcher die Ventile 44 und 35 steuert, die wiederum die Strömungsgeschwindigkeit zugehöriger Gasströme regeln.

Zwecks Umwandlung des Druckschwankungssignals in ein elektronisches Signal wird die Druckes Schwankung in dem Heberohr 25 zuerst in eine Spannungsschwankung umgewandelt. Für Regelzwecke ist es sehr erwünscht, die Spannungsschwankung als einen im wesentlichen konstanten Wert zwischen der maximalen und der minimalen Grenze zu halten, was durch den in F i g. 4 gezeigten Schwankungsanzeiger erreicht wird. Mit 80 und 81 sind' zwei Dioden bezeichnet. 82 und 83 sind Kondensatoren und 84 ist ein Strombegrenzungswiderstand. Schließlich ist 85 ein Voltmeter, welches den Spannungsunterschied zwischen den Kondensatoren 82 und 83 anzeigt.

Eine Gleichspannung, welche innerhalb einer Minute dreimal zwischen etwa 100 bis 110 Volt schwankt, stellt die Druckschwankung im Heberohr 25 dar und wird zwischen Leiter 86 und 87 angelegt, ein Strom fließt durch die Diode 80 zu dem Kondensator 82. Der Kondensator 82 lädt sich rasch bis zu dem maximalen, zwischen den Leitern 86 und 87 vorhandenen Potential, d.h. auf 110 Volt, auf. Wenn sich die Spannung zwischen den Leitern 86 und 87 auf 100 Volt vermindert, verhütet die Diode 80, daß sich der Kondensator 82 entlädt. Die Diode 81 ist in Reihe mit dem Kondensator 83 zwischen den Leitern 86 und 87 jedoch gegensinnig zur Diode 80 geschaltet, so daß bei den vorgenannten Verhältnissen kein Strom zu dem Kondensator 83 fließen kann. Durch diese Anordnung wird die maximale, zwischen den Leitern 86 und 87 angelegte Spannung, z.B. 110 Volt, im Kondensator 82 gespeichert, wohingegen die minimale Spannung, z.B. 100 Volt, im Kondensator 83 gespeichert wird. Der Kondensator 83 wird über die Diode 80 und den Widerstand 84 aufgeladen. Der Strombegrenzungswiderstand 84 begrenzt den Stromfluß zwischen den Kondensatoren 82 und·

83. Es ist ersichtlich, daß ohne den Widerstand 84 der Kondensator 82 die höchste Spannung beibehalten würde, welche irgendwann vorher aufgetreten ist. Ebenso würde der Kondensator 83 die niedrigste Spannung beibehalten, welche irgendwann vorher angetreten ist. Die Schaltungsanordnung würde dann nicht den vorhandenen Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Spannung anzeigen. Der geringe Stromfluß zwischen dem Kondensator

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82 und 83 durch den Widerstand 84 gibt diese hohen und niedrigen Spannungen im Laufe der Zeit bis zu einer solchen Höhe ab, bei welcher die vorhandenen Spannungen beim Durchströmen durch die Dioden 80 und 81 die Spannung an den Kondensatoren 82 und 83 bestimmen. Dieser Stromfluß kann so gering gehalten werden, daß er normalerweise keine wesentliche unmittelbare Wirkung auf den zwischen dem Kondensator 82 und dem Kondensator 83 aufrechterhaltenen Spannungsunterschied hat. Die im wesentlichen konstante Spannungsdifferenz, welche ein Maß für die Druckschwankung ist, wird durch das Voltmeter 85 angezeigt. Die Spannungsdifferenz wird für die Einstellung der Verfahrensbedingungen in dem Heberohr 25 verwendet. Andererseits kann auch die Temperaturschwankung in eine sich verändernde Spannung überführt werden. Der Umformer 46 wird eingesetzt, um eine Spannung zu erzeugen, welche der Temperaturschwankung in dem Heberohr 25 entspricht. Diese Spannung wird an den Regler 40 angelegt, um das Ventil 39 zu betätigen, damit die Gastemperatur in dem Heberohr 25 im wesentlichen konstant gehalten wird.
Die nun beschriebene Vorrichtung dient zur Regelung eines pneumatischen Heberohres, durch das ein körniger Katalysator mit Hilfe eines Luftstroms gefördert wird. Diese Vorrichtung weist die nachstehenden Merkmale auf:
5

Höhe des Heberohres etwa 35 m

Unterer Durchmesser des Heberohres etwa 74 cm

Oberer Durchmesser des Hebe-

rohres etwa 92 cm

Katalysatornennströmungsgeschwindigkeit .. .„ 400 T/Std.

Druckübertrager — Eingangsgrö-

ßenbereich 0 tts 0,07 atü

Druckübertrager — Ausgangsgrößenbereich 0 bis 0,5 Volt

Die Vorrichtung wurde unter Bedingungen betrieben, die den minimalen Katalysatorabrieb ergaben. Bei einer zu hohen und einer zu niedrigen Förderluftgeschwindigkeit stellte sich ein übermäßiger Katalysatorabrieb ein. Dabei wurden die nachstehenden Betriebswerte erhalten:

Förderluftgeschwindigkeit in °/o der optimalen

Geschwindigkeit
Hohe
Geschwindigkeit Optimum Schwankend

110 100 95

Mittlerer Druck in etwa 25 m Höhe des Heberohres in mm — Wassersäule

Abweichung vom optimalen Druck in %

Mittlere Druckschwankung in etwa 25 m Höhe des Heberohres in mm — Wassersäule

Abweichung von der optimalen Druckschwankung in %

Durchschnittlicher Ausgangswert des Umformers in Volt

Strombereich des Umwandlers bei 0 bis 254 mm — Wassersäule mit einem Ausgangswert von 12 bis 60VinmA

163
40

56
50
22,5

1,87

267
0

112
0
33,1

2,75

343
30

171
50
44,2

3,68

Es ist ersichtlich, daß die Druckschwankung gegenüber leichten Änderungen der Verfahrensbedingungen empfindlicher ist als der Druck selbst. Die Druckschwankung kann, nachdem sie in ein der Druckübertragung und der Verstärkung entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt und verstärkt worden ist, in getrennte hohe und niedrige Gleichspannungen überführt werden, welche der Amplitude der Druckschwankung proportional sind. Die Differenz zwischen den hohen und niedrigen Spannungen wird für die optimale Einstellung der Förderluftgeschwindigkeit verwendet. Die Vorrichtung kann auch angewendet werden, um die Fördervorrichtung bei ' einem bestimmten Ausmaß an Abrieb zu betreiben. In einigen Fällen ist es erforderlich, ein bestimmtes Ausmaß an Abrieb zuzulassen, um verunreinigende Metalle von der Oberfläche des Katalysators zwecks Regenerierung zu entfernen.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Druckschwankungen in dem Heberohr, welches pro Tag 1734 rn^Material fördert. Eine Kurve 112 zeigt die in dem Heberohr auftretende Druckschwankung an, welche den Eingang für den Umwandler bildet..Eine Kurve 113 zeigt den Ausgang des Umwandlers. Diese bedeutend höheren Schwankungswerte werden zu Regelzwecken verwendet. Die Druckschwankung gemäß der Kurve 112 würde keine Nachstellung erfordern, wohingegen die Kurve 113 anzeigt, daß eine beträchtliche Regelung erforderlich ist. Natürlich kann die Druckschwankung, welche in dem Heberohr auftritt, in jede beliebige Form elektrischer Signale umgewandelt und zur Regelung herangezogen werden. Vorzugsweise wird die Druckschwankung in eine sich entsprechend ändernde Spannung umgewandelt.

F i g. 6 zeigt die Steuerung eines pneumatischen Heberohres für einen Katalysator. Zwei Fördergas-

ströme werden durch die Leitungen 50 und 29 geführt. Die beiden Ströme werden zusammengegeben und durch eine Druckpumpe 51 auf einen konstanten Druck gebracht. Die vereinigten Ströme werden in der Heizeinrichtung 52 erhitzt und dann in den getrennten Leitungen 42 und 38 weitergeführt. Der Hauptstrom wird durch den Strömungsfühler 60 überwacht und verwendet, um den Regler 61 zu betätigen, welcher das Ventil 62 in der Leitung 38 auf einen konstanten Gasstrom einstellt. Die Ströme werden wieder vereinigt und in den Hebelbehälter 34 eingeführt, in welchen Katalysator durch die Rohre 32 und 33 gelangt.

Der schwankende Druck in dem Heberohr 25 wird von dem Druckfühler 70 abgenommen und dem Umformer 79 zugeführt, wo die Druckschwankung in ein Signal umgewandelt wird. Dieses Signal wird für den Betrieb des Reglers 45 verwendet, welcher die Ventile 35 und 44 einstellt, um eine konstante Druckschwankung im Heberohr 25 aufrechtzuerhalten. Eine Temperaturschwankung im Heberohr wird von dem Fühler 41 abgenommen und dem Umformer 45 zugeführt, wo die Schwankung in ein Signal umgewandelt wird. Dieses Signal wird für den Betrieb des Reglers 40 verwendet, welcher das Ventil 39 einstellt, um die Heizeinrichtung 52 so einzuregeln, daß die Gastemperatur in dem Heberohr 25 konstant gehalten wird. Dieses System ermöglicht den minimalen Katalysatorabrieb. Dies ist bei bestimmten neueren Katalysatoren besonders wichtig, da diese teuer sind und Abriebsausmaße, die bisher zugelassen wurden, jetzt als zu hoch erscheinen. Daher ist dieses System des automatischen Betriebs von pneumatischen Förderanlagen zur Verwendung in Fließbettsystemen besonders für neuere Katalysatoren geeignet. Gemäß der Erfindung werden zunächst die verbundenen Gasströme auf eine höhere Temperatur entsprechend der Temperatur in dem oberen Teil des Heberohrs unter Druck gesetzt und erhitzt, bevor das Gas in einen Haupt- und einen Nebenstrom aufgetrennt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Hauptstroms wird anschließend gemessen und der Messung

ίο entsprechend geregelt, um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit des Hauptstroms aufrechtzuerhalten, welche etwas über derjenigen Strömungsgeschwindigkeit liegt, die heftige Schwankungen in dem Heberohr hervorrufen würde. Der Nebenstrom wird dann automatisch entsprechend der Druckschwankungsangabe geregelt, die aus dem oberen Teil des Heberohrs erhalten und in ein stetiges Signal übergeführt wird, welches zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Nebenstroms verwendet wird. Der Nebenstrom wird zusammen mit dem Hauptstrom in den Hebebehälter eingeführt, um das Fördern des Katalysators oder eines anderen körnigen Kontaktmaterials zu bewirken. Der Nebenstrom hebt den gesamten Gasfluß durch das Heberohr ausreichend über den Rückfluß an, um den minimalen Abrieb zu erzielen. Jegliche Abweichung im Gasfluß über die dem minimalen Abrieb entsprechende Höhe hinaus wird automatisch durch eine Abnahme in dem Nebenstrom ausgeglichen.. Jegliche Abweichung im Gasfluß unter die dem minimalen Abrieb entsprechende Höhe wird automatisch durch eine Steigerung in dem Nebenstrom ausgeglichen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Pneumatische Hebevorrichtung für körnige Feststoffe mittels eines Stromes heißen Gases mit einem Heberohr, in dessen oberen Teil ein Druckfühler zum Messen der Druckschwankungen in dem Heberohr und an dessen unterem Ende ein Hebebehälter angeordnet ist, mit dessen Boden eine von einer Druckpumpe und einer Heizeinrichtung kommende Leitung größeren Querschnitts verbunden ist, von der eine ebenfalls mit der Heizeinrichtung verbundene Leitung kleineren Querschnitts abzweigt, die in mehrere in den oberen Teil des Hebebehälters führende Zuleitungen mündet, wobei ein Druckregler in die Leitung kleineren Querschnitts geschaltet und von einem Druckfühler in dem Hebebehälter betätigt ist, und wobei ein Strömungsregler vorgesehen ist, durch den die Gasströmung durch die Leitung größeren Querschnitts und zu der Pumpe mittels Ventilen gesteuert ist, gekennzeichnet durch eine zweite Leitung (42) kleineren Querschnitts, die sich von der Heizeinrichtung (52) zu der Leitung (38) größeren Querschnitts unter Umgehung der in der Leitung (38) größeren Querschnitts vorgesehenen Ventileinrichtung (62) erstreckt und ein Ventil (44) enthält, wel-. ches durch den mit dem Druckfühler (70) in dem Heberohr (25) verbundenen Strömungsregler (45) betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsregler (45) auch ein Ventil (35) in einer zur Druckpumpe (51) führenden Gaszuleitung (29) kleineren Querschnitts betätigt.