DE1667058A1

DE1667058A1 - Verteiler

Info

Publication number: DE1667058A1
Application number: DE19671667058
Authority: DE
Inventors: Brian Thompson
Original assignee: Gas Council
Current assignee: Gas Council
Priority date: 1966-03-31
Filing date: 1967-03-30
Publication date: 1971-06-03
Also published as: US3527575A; FR1517268A; ES338633A1; DE1667058B2; GB1187567A; NL6704543A; BE696345A

Description

Pat entanmeldung

der

The Gas Council, 4~5 Grosvenor Place, London, S.W.1, England

betreffend

Verteiler

Die Erfindung "betrifft Verteiler, durch die ein Verwirbelungsmedium einem Fließbett zugeführt wird (unter Fließbett versteht man ein Bett aus Teilchen zum Verwirbeln), sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Fließbettes.

Zur Zuleitung eines Verwirbelungsmediums an das untere Ende eines Fließbettes wurde bereits eine große Anzahl von Vorrichtungen konstruiert und verwendet. Hierbei handelt es sich um Versuche, die Nachteile der einfachsten Vorrichtungen, z.B. der umgekehrten Eegelteile oder einer ebenen perforierten Platte, die als Siebplatte bezeichnet werden kann, auszuschalten. '(Fan kann auch eine durch Sintern eines groben Metall- oder

eines anderen Pulvers hergestellte poröse Platte verwenden. Die Platten können zusammen mit konischen Zuleitungen ver-■ wendet werden.

Diese Vorrichtungen sind mit mehr oder weniger großen Nachteilen behaftet.

Siebplatten, die einen wesentlichen Teil des Querschnitts des Bettes einnehmen, müssen eine große Anzahl von Löchern haben, die, wenn sie nicht sehr klein' sind, eine zu geringe Druckdifferenz quer zur Platte ergehen. Die Gasverteilung wird dann leicht ungleichmäßigJ in dem Bett der festen Teilchen dicht oberhalb der Platte können sich statische Zonen bilden, in denen nur eine geringe oder überhaupt keine Verwirbelung stattfindet, so daß die Gasströmung behindert und die Verteilung noch weiter verschlechtert wird. Sehr kleine L'dcher verstopfen dagegen leicht und können an ihren Rändern erodiert werden, so daß sie sich vergrößern. Besonders sind Siebplatten der Gefahr der Verstopfung ausgesetzt, ,da die Teilchen in die löcher fallen, wenn die Gasströmung durch die Löcher unzureichend ist oder wenn das Bett bei einer sehr ungleichmäßigen Verwirbelung stark stößt.

Siebplatten sind unbequem, wenn man die Verwirbelung unterbrechen will, indem man das Bett auf die !Platte absacken, d.h. statisch werden läßt. Hierbei wird ein Verstopfen und ein Hindurchfallen der Teilchen durch die Löcher sehr er-

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-leichtert. Es kann dann schwierig sein, die Verwirbelung in ausreichendem Maße wieder in Gang zu setzen, und es ist im allgemeinen "besonders unbequem und störend, daß sich feste, verwirbelbare Teilchen in 'der Zone unterhalb der Siebplatte befinden.

Poröse Sinterplatten bereiten in einigen dieser Fälle weniger Schwiengkeiten} sie haben jedoch den Nachteil, daß sie durch zufällig im Verwirbelungsmedium vorhandene kleine Teilchen, die leicht durch die Löcher einer Siebplatte·hindurchgehen können, leicht verstopft werden.

Konische Zuleitungen ohne Siebplatten haben den Nachteil, daß große Blasen in das Bett eintreten, wodurch eine schlechte Vermischung des Verwirbelungsmediums mit den festen Teilchen erzielt wird. Sie sind sehr anfällig gegen ein Rückströmen der Peststoffe gegen den Gasstrom und füllen sich bzw. verstopfen leicht, wenn die Verwirbelung aufhört. Sie können auch die Bildung einer "Fontäne", d.h. den Durchgang eines Strahls des Verwirbelungsmediums durch das Bett, hervorrufen, was zu einer schlechten Berührung zwischen dem strömenden Kedium und den Feststoffen führt. In die Konusse eingebaute Siebplat.ten haben die bereits geschilderten Nachteile.

Bei gewissen bekannten Ausführungen von Verteilern 3ind Ringplatten vorgesehen, die durch kreisförmige Spalten zum Durchtritt von Gas voneinander getrennt sind, wobei diese Platten '

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gegebenenfalls in verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Einrichtungen von der Art der Glockenboden wurden bereits speziell zur Verhinderung einer Rückströmung von feststoffen verwendet.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Fließbettes aus festen Teilchen, mit einer Kammer für die zu verwirbelnden Teilchen? die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen mehrstufig ausgebildeten Boden mit öffnungen zum Durchtritt des Verwirbelungsmediums in den aufsteigenden Teilen der Stufen aufweist. Der Boden oder der mehrstufig ausgebildete Teil des Bodens stellt den Verteiler dar.

Im Betrieb geht das Verwirbelungsmedium durch die Öffnungen in den aufsteigenden Teilen (risers) der Stufen und quer zu den "Trittflächen" (treads), so daß feste Teilchen von den Trittflächen in die Verwirbelungszone hinaufgeblasen werden.

Vorzugsweise gehen die Stufen radial von einem gemeinsamen Zentrum aus? in diesem Pail kann der Verteiler zweckmäßig kreis- oder ringförmig sein. Durch die allgemein kreis- oder ringförmige Gestalt des Verteilers und das seitliche Einblasen des Verwirbelungsmediums wird der untere ^φβϋ des Fließbettes in eine wirbelnde Bewegung versetzt. Die aufsteigenden Teile mit den öffnungen zum Durchtritt des Verwirbelungs-.mediums zeigen am Umfang um ein gemeinsames Zentrum vorzugsweise

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in die gleiche "Richtung. Die Stufen können sägezahnförmig ausgebildet sein und praktisch in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen.

Die aufsteigenden Teile der Stufen sind mindestens steil ansteigend, vorzugsweise vertikal oder sogar unterschnitten, um zu verhindern, daß Teilchen aus dem Fließbett durch die öffnungen in den aufsteigenden Teilen hindurchgehen, wenn man das Bett auf den Verteiler absacken läßt. In den Trittflächen, die horizontal oder leicht ansteigend sein können, können Öffnungen zum Durchtritt des Yerwirbelungsmediums vorgesehen sein, jedoch wird vorgezogen, daß sich der Großteil der Öffnungen zum Durchtritt des Verwirbelungsmediums in den aufsteigenden Teilen der Stufen befinden.

Palis gewünscht, kann man die Neigung der festen Teilchen, in Vertiefungen zu nahe an den Öffnungen der aufsteigenden Teile zu fallen, dadurch vermindern, daß man die Trittflächen so konstruiert, daß sie etwas über den darunterliegenden aufsteigenden Teil hinausragen, d.h. über diesen vorspringen. Vorteilhafterweise können zum gleichen Zweck die Wände der aufsteigenden Teile, durch die die Löcher für das Verwirbe~ lungsmedium hindurchgehen, so dick sein, daß die Löcher die Form von Tunnels einnehmen, deren Länge größer als ihr Durchmesser, z.B. zwei- bis viermal so groß, ist. Der Verteiler ist vorzugsweise im allgemeinen kreisförmig, wenn er für ein zylindrisches Reaktionsgefäß verwendet wird? er kann jedoch

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auch andere Formen einnehmen, z.B. kann er elliptisch sein. Andere Anordnungen eines stufenförmigen Verteilers sind mb'g- " lieh, jedoch weniger vorteilhaft. Beispielsweise k'b'nnen gerade Streifen des Verteilers Seite an Seite am Boden eines Gefäßes mit einem rechteckigen oder einem geeigneten anderen Querschnitt aneinandergelegt werden. Werden diese Streifen so gelegt, daß sie alle in die gleiche Richtung zeigen, so wird das Verwirbelungsmedium ungleichmäßig verteilt zwischen den im allgemeinen vor und den im allgemeinen hinter den löchern "befindlichen Zonen, wobei die Zonen auf der Rückseite der löcher eine unzureichende Menge an Yerwirbelungsmedium erhalten. Diese Schwierigkeit kann dadurch umgangen werden, daß man die Streifen in abwechselnder Richtung anordnet J in diesem Pail stören sich jedoch die aus den benachbarten löcherreihen diagonal zueinander ausströmenden Gase gegenseitig. Durch kurze vertikale Trennwände zwischen den Streifen werden diese Störungen jedoch vermindert.

In den beigefügten Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Erfindung erläutert. In den Zeichnungen bedeuten:

Figur 1 und 3 seitliche Aufrisse im Schnitt durch die Achse von zylindrischen Gefäßen mit Fließbetten und

Figur 2 und 4 Perspektivansichten des Verteilers, der in den Gefäßen nach Figur 1 bzw. 3 verwendet wird.

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Figur 2 zeigt einen ringförmigen Verteiler mit 16 Stufen um den Ring, der in der Aufsieht kreisförmig ist. Die Stufen test ehen aus vertikalen, aufsteigenden Teilen 10, die in Gegenrichtung -zum ührz.eigersinn zeigen, und leicht geneigten Trittflächen 11. Jeder aufsteigende Teil enthält drei durch den Yerteiler gehende Löcher, durch die das Verwirbelungsmedium hindurchtritt.

In Figur 1 sind zwei diametral einander gegenüberliegende aufsteigende ^meile 10 mit durchgehenden Löchern 12 erkennbar. Das Teilchenbett 13 wird im Fließzustand gehalten, indem ein Yerwirbelungsmedium durch die Löcher 12 geleitet wird? das Bett befindet sich in einem vertikalen Zylinder 14, dessen geneigte 7/ände 15 und 16 auf den am unteren Ende angeordneten Yerteiler zulaufen. Ein zentrales Rohr 17 ist als Leitung zum ^mransport der verwirbelten Feststoffe in das Bett bzw. aus dem vorgesehen.

Das Rohr 17 ist ein nicht unbedingt notwendiges Merkmal. Wird es verwendet, so braucht es nicht koaxial zu dem Gefäß mit dem Fließbett zu verlaufen. Wird eine Anzahl von übereinanderliegenden Verteilern verwendet, z.B. in Gegenstromsystemen zum Zusammenbringen von verwirbelten Feststoffen mit Gas, so sind die Leitungen gestaffelt. Soll aber das Rohr 17 ■zentral durch die Ringanordnung hindurchgehen, so kann der untere Teil des Rohres unterhalb der Verbindung mit der Ringanordnung von der Mittellinie weggebogen sein, so daß die

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nach unten gehenden Feststoffe auf eine Seite des Bettes unterhalt der Ringanordnung gelangen.

In Figur 4 ist der Verteiler kreisförmig anstatt ringförmig, und die 16 Stufen gehen radial vom Zentrum aus. Jeder senkrechte, aufsteigende Teil 10 enthält eine Anzahl Löcher 12, "beispielsweise 12 Löcher, obgleich in den beiden aufsteigenden Teilen 10 von Pigur 3 der Einfachheit halber nur 7 eingezeichnet sind. Die geneigten Wände 15 und 16 und das Rohr 17 fehlen bei der Ausführungsform nach Figur 3·

Die im allgemeinen konische Anordnung von Figur 1 wird der im allgemeinen ebenen Anordnung von Figur 3 vorgezogen, wenn man das Rohr 17 verwenden will, da infolge der höheren Geschwindigkeiten im konischen Teil im Vergleich zu der Geschwindigkeit im darüberliegenden Bett ein Stau in der Nähe des Rohres 17 leichter verhindert wird.

Es ist leicht zu erkennen, wie mit Hilfe der angegebenen Verteiler die bei dem Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten überwunden werden. Die Löcher befinden sich in einer vertikalen oder fast vertikalen Fläche, die unterschnitten sein kann, so daß die Neigung der Teilchen, in die Löcher einzutreten,

stark vermindert ist. Das Verwirbelungsmedium bläst die Feststoffe von den Trittflächen und verhindert weiterhin, daß die ^meilchen in die Vertiefung fallen, die durch den anschließenden aufsteigenden Teil und die Trittfläche gebildet wird. Ist das

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Bett abgesackt, so kann die Verwirbelung leicht wieder aufgenommen werden.

Die Vorrichtung und die Betriebsweise können bei jedem geeigneten Fließbettsystem angewendet werden. Die Verwendung der Vorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn man ein Zusammenbacken des Bettes vermeiden will, da insbesondere die Ausbildung von statischen Zonen verhindert werden soll, Beispiele für Verfahren, bei denen diese Gefahr besteht, die mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung überwunden werden kann, sind die Druckhydrierung von gepulverter Kohle und die Druckhydrierung von Rohpetroleum in Gegenwart eines Fließbettes aus Koks.

Es wurde eine Vorrichtung konstruiert, wie sie im allgemeinen in Figur 1 beschrieben ist, bei der der Verteiler aus Metall und der Rest aus "Perspex" bestand.

Gesamtdurchmesser

des Gefäßes I4i	28,	.6	cm
Tiefe der kegel förmigen ^eile 15,16»	28		cm
Durchmesser des Rohres I7i	10,	5	cm
Trittflächen und aufsteigende Teile:
Anzahl	ie	16
Breite	2,	5	cm
Höhe der aufstei genden Teile»	9,	5	mm

(11 1/4 inch) (11 inch) (33/8 inch)

( 1 inch) (3/8 inch)

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Lochen

Anzahl je aufsteigender Teil» 3

Anstand der Mittelpunkte! ^ 6,4 mm (1/4 inch)

Durchmesser 2,5 mm (0,1 incli)

Der Abstand des Innenkreises der aufsteigenden Teile und der Trittfrächen von der Achse der Einheiten betrug etwa 8,9 cm (3 1/2 inch).

Die Vorrichtung wurde zur Verwirbelung von Halbkoks (coalite) in einem Bett mit einer statischen Tiefe von insgesamt etwa 4,9 m (16 ft.), die sich bei der Verwirbelung auf etwa 6,4 m (21 ft») vergrößerte, verwendet. Der Halbkoks hatte folgende Korngrößeverteilung (Gewichtsprozent)t größer-als 0,422 mm (auf 36 B,S.-Sieb) 1,85

kleiner als 0,422 mm (durch 36 B.S.-Sieb) und*größer als

0,211 mm (auf 72 B.S.-Sieb) 22,65

kleiner als 0,211 mm (durch 72 B.S.-Sieb) und größer als

0,152 mm (auf 100 B.S.-Sieb) 22,3

kleiner als 0,152 mm (durch 100 B.S.-Siebjund größe» als

0,104 mm (auf 150 B.S.-Sieb) 14,5

kleiner als 0,104 mm (durch 150 B,S.-Sieb)und größer als

0,076 mm (auf 200 B.S.-Sieb) 11,95

kleiner als 0,076 mm (durch 200 B.S.-Sieb) und größer als

0,053 mm (auf 300 B.S.-Sieb 11,95

kleiner als 0,053 mm (durch 300 B.S.-Sieb) 14,8.

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_ 11 »

Das Bett wurde mit Luft von Atmosphärendruck "bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 5,95 his 17,7 m^/Std. (210 his 625 s.c.f.h) in den Fließzustand versetzt. Sas Sett war gleichmäßig verwirhelt und enthielt keine statische Zonen. Die Verwirbelung war mit einem Minimum an Blasen ausgezeichnet.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Pließbettes aus festen Teilchen mit einer Kammer für die zu verwirbelnden Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen mehrstufig ausgebildeten Boden mit Öffnungen zum Durchtritt des Verwirbelungsmediums in den aufsteigenden Teilen der Stufen aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen zum Durchtritt des Verwirbelungsmediums auch in den Trittflächen der Stufen vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der größte Teil der Öffnungen zum Durchtritt des Verwirb elungsmediums in den aufsteigenden Teilen der Stufen befindet .

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen radial von einem gemeinsamen Zentrum ausgehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

, die aufsteigenden Teile der Stufe am Umfang um ein gemeinsames Zentrum in die gleiche "Richtung zeigen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen um einen Ring angeordnet sind.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 1 Ms 3» dadurch gekennzeichnet,
daß die Stufen linear in Sätzen angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufensätze in abwechselnden Richtungen angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufensätze durch vertikale Trennwände voneinander getrennt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 Ms 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen sägezahnförmig sind und praktisch alle in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 Ms 1O₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen der Stufen über die aufsteigenden Teile hinausragen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aufsteigenden Teile der Stufen steil ansteigen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen der Stufen ausgehend von der Basis der aufsteigenden Teile leicht nach oben ansteigen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen in den aufsteigenden Teilen der Stufen Tunnels .,

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darstellen, deren Längen drei- Ms viermal größer sind als ihre Durchmesser,

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 "bis 14» weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zum Einleiten eines Verwirbelungsmediums durch die öffnungen in die Kammer aufweisen«

16. Verteiler, der als Boden oder Teil des Bodens einer ein Fließbett enthaltenden Kammer verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß er eine sinfen- und·sägezahnförmige Platte darstellt und öffnungen sum Durchtritt eines Verwirbelungsmediums in den aufsteigenden Teilen der Stufen aufweist.

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