DE1642950A1 - Bodenplatte fuer einen Fliessbettreaktor - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Img. R Weickmann, Dr. I-,mg. A. Weickmann

DiPt.-lNG. H. Weickmann, D1PL.-P11YS, Dr. K-FiNCKE Dipl.-Ing, R A.Weickmann, Dipl.-Chem, B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Seh/st-

BRXDISH Tli'/iß PRODUCTS GO. ϊΛΊι.,
Billignhani, 'Jtiirham, .»sifö

Bodoiiplfit ie fur einen FlioQbattreaktor.

Die £v£In<I&ig t>etrifft oLn<& Vorrichtung zur Durchführung von Fließl^i: ti reaktionen und be sieht eich insbesondere auf eine .Bodenplatte, duroh welche das fluidislerende Gas geleitet

ühtsr O.en Twgvift "-Bodannlatte" vorateht man den Bodenteil aineo J?ließbe"fet.ceektora· Hormalerifaise besteht di© Bodenplatte aus einer Stahlplatte, die olnen Überzug au® einem feuerfesten Material trägt, oder aus einer gewölbten Kon-

struktion aue einem feuerfesten Material. Öffnungen sind durch die Stahlplatte_f durch die Auskleidung oder durch die gewölbte -Konstruktion vorgesehen, durch welche Gasein-laßrohre für das" fiuidiolerende Gas geführt werden. Die Bodenplatte kann verschieden geformt sein und kann getrennt von dem Reaktor ausgebildet sein oder ein Ganzes mit diesem bilden.

BoI in der !echnik eingesetzten Fließbettreaktoren mit großem Durchmesser müssen viele Gaseinlass© in der Bodenplatte vorgesehen sein, um eine Gleichmäßigkeit der Wirbelschichtbildung der Teilchen dee Bettes oberhalb der Bodenplatte sicherzustellen. Diese Notwendigkeit wirft eine Anzahl media·* niecher und physikalischer Probleme auf. Es wurde vorgeschlagen, das Gas vertikal durch eine Anzahl von Einlaßleitungen einzuleiten, die über einer flachen Grundplatte angeordnet sind. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das Einlaßsystem nicht zugänglich ißt, wobei Einrichtungen, die Im allgemeinen anfällig sind, vorgesehen werden müssen, um das Bettmaterial daran zu hindern, in die Einlaßrohre hineinzufallen.

Es wurde ferner vorgeschlagen, das Gas duroh Rohre einzuleiten, die in das Bett von der Seite des Bodenteils dee Reaktors überstehen. Bei einer derartigen Konstruktion besteht jedoch noch die Gefahr, daß die Einlaßrohr© mit den Teileh@n

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dos Bettes «flor mit ReaktionsproduktteilcliQ)! verstopft werden.

Werden die iSxnl&ßx'ohre blockiert, dann ist es erforderlich» die ganze Reaktion abzustoppen und den Reaktor vor der Reinigung der iiMnlaßrohre abzukühlen. J3ei diesem Reinigungsverfahren tritt häufig der Pail auf,daß einige der Einlaßrohre zerbrochen worden. In diesem PalIe. muß die feuerfeste.Ausklei dung der Bodenplatte aufgebrochen werden, so daß die Eittlaßrohre aus ihr entfernt werden können. Neue Einlaßrohre werden anschließend eingesetzt, worauf eine andere feuerfeste Auskleidimg um diese Rohre gelegt werden "muß»

Siel der vorliegenden Erfindung liegt in der Überwindung des? vorstehend aufgeführten Nachteile;

Die Erfindung schafft eine Bodenplatte für einen Fließbettreaktors wobei die Bodenplatte mit Löchern v©rseh©a ist ;Jede Durchlöcherung ein Einlaßrohr zur Einleitung von S den Reaktor aufnimmt. Das Einlaßrohr ist mit einest system verbunden, das ein. Ventil-besitzt, welches JLa axialen Linie des Einlaßrohres angeordnet ist. Da© ist derart -ausgelegt, daß es sich-zur Durchführung eine®. Stabes durch das Ventil. sowie zur Einführung ia öa© Einlaßrohr zu öffnen vermag* wobei der Stab zur Snt£©mmg Ton lockeren Verstopfungen aus ä®m Rohr zu ii©n©ß ¥©2®©®« Dies

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kann, beispielsweise dadurch geschehen, daß das Zuführungsrohr in dem Zuführung s sy a tem, welches zu -dem IDlniaßrohr führt, um einen Winkel gebogen wird und das Ventil derart angeordnet wird, daß es sich an der Biegungsstelle oder in einem mit der Biegungsstelle verbundenen Aufsteckrohr befindet, so daß das Ventil in axialer linie eu dem Einlaßrohr angeordnet ist»

Die Bodenplatte kann anstatt dieses VentilB oder zusätzlich au dem Ventil Jeweils ein Einlaßrohr in Porm eines länglichen Absperrorgans besitzen, das eine äußere Oberfläche auf«= weist, die gegen das Ende, aus welchem das Gas in Freiheit gesetzt werden soll, abgeschrägt ist. Das Einlaßrohr wird durch eine entsprechend abgeschrägte Öffnung in der Grundplatte eingeführt5 wobei das Einlaßrohr entfernt werden kann, überholt werden kann und in ihm enthalten© lockere Verstopfungen beseitigt werden können, ahn® daß dabei die feuerfeste Auskleidung der Grundplatt® zerbrochen

Das Gashauptrohr in dem Zuführungssystem (sowie soviel als möglich ¥qh dem Zufuhrsystem) ist in zweckmäßiger Weiß© oberhalb.des Binlaßrohrss angeordnet» ~Ee hat sieh herauege* stellt, daß diese untibllche Konstruktion das Einschleppen von Material aus dem Bett in das Zufuhrsystom lierabsetst»

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Die erfindungagemäße Bodenplatte besitzt la allgemeinen die Form eines umgekehrten Kegels (frusto-cone)».-Die Bodenplatte kann mit der Wand des Reaktors ein Ganzes bilden. Im letzteren Falle handelt es eich um einen Reaktor mit einem eich nach unten verjüngenden Ende, das die Einlaßrohre hält.

Die Einlaßrohre aind, aofern die Bodenplatte kegelförmig (frusto-conieal) ist, im wesentlichen horizontal.

Sollen die Einlaßleitungen gereinigt werden, dann kann ein Stab durch das Ventil in dae Einlaflroh3j zur Entfernung von losen Verstopfungen in dem Rohr eingesetzt werden. Der Stab kann hohl sein, wobei ein Gas unter Druck durch den Stab geblasen wird, um die Entfernung der Ablagerungen su erleichtern.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

.Figur 1 ist eine Sohnittsnsieht einer Form eiss@r getrennten Bodenplatte, die in einen Reaktor eingesetzt ist.

Figur 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher ein Stab ausgeführt wird.

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Figur 3 ist eine Schnittanaicht einer wahlweise ausgebildeten Form eines Rohreb., das entfernbar ist.

Figur 4 iat eine Schnittanaicht einer wahlweise ausgebildeten Form einer Bodenplatte, die mit dem Reaktor ein Ganzes bildet.

Pigur 5 let eine Schnittansicht einer wahlweise ausgebildeten Porm einer getrennten Bodenplatte, die in einen Reaktor eingesetst ist.

In Figur 1 besitzt ein (meist nicht gezeigter) S eine Stahlwand 2 und eine feuerfeste Auskleidung 3* Sin» getrennte konische Bodenplatte besteht aus aintr Stahlwanfi 4 alt einer feuerfesten Auskleidung 4a* Me fouerfente Aus«· kleidung 4a der Bodenplatte Ie fc mit einem var&pringenÄeji Rand 4b versehen, der um die obere Kante verläuft and aneinen entsprechenden Vorsprung in der feuarfaeten Auskleidung 3 anstößt. Auf diese Weise wird die Abdichtung irdischen der Bodenplatte und dem Hauptkörper dee Reaktors verbessert« Eine Abflußöffnung 5 iet an dem Boden der Bodenplatte mit einem Ventil 5a vorgesehen, so daß das Bettmatexial in eiafacher Weise aua dem Reaktor entfernt werden kann. M* feuerfesten horizontalen Einlaßrohre 6 sind in 2 Reihen rund um·die abgeschrägt©n Wände der Bodenplatte angeordnet.

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Das fluidlBi-erende Gas wird oberhalb der-Einla&rohre. δ aus GasZuführungshauptleitungen 7 über ein vertikales Rohr 8 und ein horizontales Rohr 9 zugeführt. Wie ersichtlich wird durch die Maßnahme, das Gaszuführungehauptrohr 7 oberhalb des Einlaßrohres 6, mit welchem es verbunden ist, anzuordnen, ein großer Vorteil erzielt.- Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit auf ein Minimum herabgesetzt, daß Fließbett» teilchen in das Gas zuführung esy stem gelangen, Uormalerwsitt ist jedes Gaszuführungshauptrohr mit einem Druckanzeiger und einer Iaolierröhre versehen·

Das vertikale Rohr 8 ist mit einer entfernbaren, den Gas«=» fluQ steuernden Düse 10 versehen, um die Verteilung dee Gases in dem Bett zu steuern. Das horizontale Rohr 9 1st ηΙΊ einem Ventil 11 versehen, durch welche* QB möglichIet_p das ganze in AufStromrichtung liegende Ga^auführuagisyattB tüm Qlnß Wartung zu entfernen. Das vertikale Rohr 8 ist -alt. einem axialen Aufsteckrohr 12, das ein Ventil IJ beait&t₃ ( versehen. Das horizontale Rohr 9 let mit «inoA ©siGlaa Auf« @t©ckr©fax 14 T®rsehen_s welches ein Ventil 15'äuftaeiet«

Wird äas Binlaßrohr 6 veratopft,-dann= kdnnen dl· Tisntil· 11 wnü. 15 geöffnet werden, um den JSinsäta eines Htlaägiag©« Stabes in gerader Richtung durch die Rolire 14₉ 9 mmä β zuermöglichen.'Eine bevorzugte Arbeitswela© besteht;&'&&&%

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zuerst öas Ventil 15 zu öffnen, um den Eineatz des Stabes zu ermöglichen, worauf das Ventil 11 geöffnet werden kann, um den Stab weiter vorwärts zu stoßen, Ein derartiges Vorgehen ist deshalb vorgesehen, um ein Entweichen von Gas aus dein Bett auf einem Minimum zu halten. Wird der Stab entfernt, dann kann er in ähnlicher Weise zuerst nur durch das Ventil 11 geführt werden, welches anschließend verschlossen wird. Anschließend kann der Stab vollständig entfernt werden, worauf das Ventil 15 geschlossen wird«

Wird die Düse 10 verstopft, dann kann diese in ähnlich©? Weise mittels eines durch das Ventil 13 ©ingeführten Stebes gereinigt werden.

Dl© Figur 2 zeigt eine geeignete Form tines Reinigungsetfe» bee für die Einlaßröhre 6. In diesem Falle ist der Stab 16 bofol_? wobei o©te Innere« mit einem SufühnmgssOhr 17 £ür Druckluft i& Verbindung steht. Der Stab 1$ ist him und fees' hmmghm* iaaezStelb einer Stopfbüchse 18 iovgpntimn, &4® ait dem E&d® des Rohret 14 verechraubt oder auf andere tie te® mit dissesä Ende befestigt ist und ©ins 'Abtfiohtung WeM,w®li® kmm ül<® Stopfbüchse 18 übe?-Sem B^dIe des res 14 angebracht- sain» Der Stab ist mit ®iß©s Griff.19

Di© Zutvihr. τοπ Druckluft awroh i®@"Innere dee ©iMögllcht- €as Reinigen der SialaBrote© 16 und

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schafft einen Druck, um dem Entweichen von Gasen aus dem Reaktor entgegenzuwirken.

In Figur 3 let das JEinlaßrohr 6 mit einer leicht abgeschrägten äußeren Oberfläche versehen, um seinen Einsatz in eine entsprechend geformte öffnung in der Bodenplatte sowie seine Herausnahme zu erleichtern. Der Abs chrägungswinlce 1 liegt in zweckmäßiger Weise zwischen 2 und 15°.

In Figur 4 bildet die Bodenplatte ein Ganzes mit dem Hauptkörper des Reaktors. Dies vereinfacht natürlich die Konstruktion und setzt das Erfordernis, Versteifungen anzubringen, hQrab. Es ist natürlich nur dann möglich» eine ein Ganzes bildende Bodenplatte auszubilden, wenn die Einlaßrohre 6 gewartet und vorzugsweise auch entfernt werden können, ohne daß dabei die Bodenplatte entfernt wird. Dias ist ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung. Polglich ist es bei der durch Figur 4 wiedergegebenen Konstruktion, for- | zuziehen, daß dae gizil&Srohr entfernbar igt, « ¥iö d.i*· beispielsweise in Figur 3 geneigt wird.

Figur 4 zeigt einen großen Reaktor. Die Bod©np2.a,tte iet mit 4- Reihen von Einlaßrohren 6 versehen, die einen größeren Gasfluß ermöglichen. Der Bodenteil des Reaktors ist in diesem Falle mit einem ersten konischen Teil 20

conical portion) versehen, unterhalb dessen ein weiterer zylindrischer !Feil 21 vorgesehen ist, unter welchem eich ein konischer Teil 22 erstreckt. Das den konischen Teil 20 verlassende Gas wird auf die für das Fließbett erforder-■' liehe Geschwindigkeit abgebremst.- Daher ermöglicht die Konstruktion die Verwendung eines konischen Teiles 22» der einen geringeren Durchmesser als der Hauptköreper des Reak- ^ tors besitzt.

Dor Scheitel der konischen Bodenplatte 1st mit einem entfarnberen Teil 23 versehen, run eine gründliche Wartung, wie beispielsweise ein Entfernen von durch das Bettmaterial verstopften Teilen, au erleichtern. Die Entnahmeöffnung 5 let in diesem Pail in dem entfernbaren Teil 23 vorgesehen,

Die durch Figur 5 wiedergegebene Apparatur ähnelt im allgemeinen der durch Figur 1 wiedergegebenen Apparatur. Die Be- W zugsseichen besitzen in beiden Figuren die gleiche Bedeutung. Die Konstruktion der Bodenplatte ist Jedoch insofern vereinfacht, als die durch Figur 5 wiadergegeDana Apparatur nicht den vorspringenden Rand 4b gemäß Figur 1 besitzt.

Der einbeachriebene Winkel des Scheitels der konischen. Bodenplatte, die erfiudungßgeiiiäß verwendet wird₅ liegt normalerweise zwischen 36 und 120°, vorzugsweise jedoch zwischen

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45 und 75°« Normalerweise sind zwischen 0,2 und 5 Einlasse

pro'0,09 m²-^square foot) "des-Bettquerschnittee· vorgesehen.'

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Vorzugsweise sollen Jedoch 1 oder 2 Einlasse pro 0,09 m (■equare foot) des Querschnittes ausgebildet sein. Die Gaas trom-Regul ie rungs düsen 10 besitzen vorzugsweise einen festen Durchmesser, der den Normen entspricht. "3er"Durchmesser kann beispielsweise zwischen ungefähr 6_S3 und 38 wa (1/4 inch bis. 1 1/2 inch) liegen«'

Die Sinlaßrohre in den Reaktor sind normalerweise in glei~ eher Entfernung um die Bodenplatte angeordnet. Ee kann Jede Anzahl von Reihen "vorgesehen sein, beispielsweise 1 - 4 Reihen, die beispielsweise 4 - 12 Einlaßrohre pro Reihe enthalten (mit dem Querschnitt steigt die Anzahl der Elnl&ßrohre)»

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vielzahl von PlItS-bettreaktionen anwendbar. Sie ist besondere geeignet für die Chlorierung von Metallen oder Metallerzen zur Gewinnwag von Metallchloriden, insbesondere für die ChlorieMBg titenh&ltigeü Materialien, wie aus den nachfolgenden spielen hervorgeht.

Beispiel 1

Ein zylindrischer Reaktor mit einem inneren.. Du?@23m@©aer 145 cm'(4 feet 10 inch), der mit einem

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feuerfesten Ziegelinaterial ausgekleidet ist und eine Beschickungsöffnung für das Bettmaterial oberhalb des Bettes sowie eine Auslaßleitung in dem oberen Teil des Reaktors" zum Abziehen von Titantetrachloriddämpfen besitst, wird hergestellt.

Der untere Teil des Reaktors ist wie in Figur 1 konstruiert und besteht aus einem umgekehrten Kegel mit einer Tiefe von 105 cm (5*6") (bis zu dem oberen Teil des vorspringenden Randes 4b).

Der einbeschriebene Winkel an dem Scheitelpunkt des Kegele beträgt 60°. Durch dl e_s Wand ragen 2 Reihen von Einlaßrohren hindurch, wobei die untere Reihe aus 4 Einlaßrohren besteht₉ di@ in einer Entfernung von 15,2 cm (6^M) oberhalb des Scheitelpunktes des Kegels und in gleicher Entfernung um den inneren Umfang des Kegeis angeordnet sind. Die obere Reihe besteht aus 8 Blalaßrohren, die in einer Entfernung von 5O₉3 era (1'8¹O oberhalb dee Scheitelpunktes öts Keg®l© aage- orteet aind. . . " „__

Die Sinlaßrote© 6 ©©wie. die Rohre 8 und "9 lb@eitsen~ @In®n Inneren Durchmesser von ungefähr 2_S5 ©m (1")· ^i® Gaszuführungshamptieitung 7 besitzt einen inneren !Durchmesser von 5fl em (2¹·)-. = .

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Die fixierte DUsenplatte 10 besitzt einen inneren Durchvon 9,5 mm (3/8"). " . -

Das Sett wird gebildet, indem eine Mischung aus 80 56 Rutil und 20 ^cß> Koks in den Reaktor in ainer solchen Menge eingeführt wird, daß ein Bett (nichtfluidieiert) in einer Höhe von 120 cm (4¹) oberhalb der oberen Reihe vo;i Einlaßrohren gebildet wird.

Das Bett wird mittels eines Gasbrenners auf 700⁰C erhitzt und mittels Luft in fluid!ölertera Zustand gehalten. Der Luftstrom wird anschließend auf 2832 l/Min. (100 eu.ft./min.) eingestellt, worauf der Koke solange verbrannt wird, bis die Temperatur des Bettes ungefähr 900°C erreicht.

Der Luftstrom wird anschließend abgestoppt und durch Chlor in einer Menge von ungefähr 1340 kg/Std. (2300 lbs/hour) unter einem Druck von 1,05 atti (15 paig) in den Gaszuführungsleitungen ersetzt.

Bei Einhaltung di@e@r Maßnahmen erfolgt ©ine ausgezeichnete Pluldisierung und fermischung des Bettes, wobei das Chlor praktisch zu 100 $ verbraucht v/ird« ·

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Beispiel 2

Der verwendete Reaktor ähnelt dem in Bespiel 1 beschriebenen Reaktor.

Das Bett wird gebildet, indem eine Mischung aus 81 $ Rutil und 19 $ Koko in don Reaktor in einer derartigen Menge eingeführt wird, daß ein Bett (nlchtfluidisiert) bis au einer Höhe von 165 cm (5'6") oberhalb der oberen Reihe von Einlaßrohren gebildet wird.

Das Bett wird mittels eines Gasbrenners auf 70O⁰C erhitzt und unter Verwendung von Luft fluidisiert» ler Koke wird durch eine entsprechende Einregulierung des Lußstromes derart verbrennen gelassen, daß die Temperatur des Bettes ungefähr 1000⁰C erreicht.

Dar Luftstrom wird abgestoppt und durch einen Chloretrom in einer Menge von ungefähr 1130 kg/Std. (2500 Ibs/Std.) unter einem Druok von 0,98 atü (14 psig) in den Gaszuführungele1-tungen ersetzt.

Eine Mischung aue Rutil und Koks wird während des Versuchs dem Bett in einer solchen Menge zugeführt, daß 680 kg/Std„ (1500 Iba/Std.) Rutil und 132 kg/Stä. (290 Ibs/Std.) Koks

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sugesetat werden» Während der Fluidisierung beträgt die Höhe des Bettes über dem Boden'f lausch 200 cm (6¹S").

Eo erfolgt eins ausgezeichnete Pluidisierung sovrie ein Vermiechen des Bettes, wobei der Verbrauch an Chlor ungefähr 100 % beträgt.'

Claims (1)

1. Patentansprüche t

   1. Bodenplatte für einen Fließbettreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte mit Löchern versehen iet, wobei jedes Loch' ein Einlaßrohr für die Zuführung von Gas in den Reaktor enthält und das Einlaßrohr mit einem Gaszufuhrsystem verbunden ist, v/elches ein Ventil auf- . weist, das" in der axialen Linie des Einlaßrohres angeordnet ist, wobei daB Ventil derart ausgelegt iet_s daS es zur Durchführung eines Stabes durch das Ventil und in das Einlaßrohr zur Wartung des Einlaßrohres sowie sur Entfernung von losen Verstopfungen in dem Einlaßrohr geöffnet werden kann.

   2... Bodenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungssystem aus einem Euführungsrohr besteht, .welches zu dem Einlaßrohr führt, das Zuführungen rohr zu einem Winkel verbogen ist, Mud das Ventil zur Zuführung dee Stabes an der Biegestelle oder in einem Auf* eteckrohr, welcheβ-mit.der Biegestelle verbunden ist, angebracht ist, so daß das Ventil in axialer Linie mit dem Einlaßronr-steht.

   3* Bodenplatte nach Anspruch 1 oder 2_f dadurch gekennzeichnet _g daß anstelle des Ventils., oder susätslieh zu dem

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   Ventil das Einlaßrohr In Form einer länglichen gebohrten Absperrvorrichtung mit einer äußeren Oberfläche, die gegen dag Ende., aus welchem.das Gas in Freiheit gesetzt wird, abgeschrägt ist, ausgebildet ist und das Einlaßrohr durch eine entsprechend abgeschrägte öffnung in der Grundplatte eingesetzt ist, wobei das Einlaßrohr zur Wartung und zur Entfernung von lockeren Verstopfungen abgezogen werden kann,- ohne daö dabei ein Aufbrechen einer feuerfesten Auskleidung der Bodenplatte erfolgt. ° |

   4« Bodenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrsystem-aus einer Gashauptleitung besteht, die oberhalb des Einlaßrohree angeordnet ist.

   ο Bodenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine umgekehrte, im allgemeinen konische Form (frusto· conical ahape.) besitzt.

   6. Bodenplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d&3 der einbeachriebene Winkel des Kegels zwischen $6 und 120° liegt.

   T. Bodenplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eingebeehriebene Winkel des Kegels swisshen 45 und 75° liegt. ,

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   8« Bodenplatte nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßrohre in Reihen angeordnet sind, welche sich in gleicher Entfeinung um die Boden-

   platte befinden, wobei 0,2 - 5 Einlaßrohre pro 0,09 m (1 square foot) des horizontalen Querschnittea des Fließbettea oberhalb der Bodenplatte angeordnet sind.

   9« Bodenplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, άε sie 1 - 4 Reihen aufweist, die jeweils 4-12 Einlaßrohre enthalten.

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