DE1751727A1

DE1751727A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Waerme- oder/und Stoffuebertragung

Info

Publication number: DE1751727A1
Application number: DE19681751727
Authority: DE
Inventors: Roman Rummel
Original assignee: Von Roll AG
Current assignee: Von Roll AG
Priority date: 1967-09-04
Filing date: 1968-07-18
Publication date: 1970-02-19
Also published as: US3619422A; LU56283A1; CH496628A; BE716881A; CH493790A; FR1580331A; GB1229014A; NL6810334A

Description

BE 11797

Von Roll .·■■·}, Gf.-rj.af ln-v η

Verfahren und Vorrichtung ?.wc Wanne- oder/und StoffUbertragung

Die vorliegende Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zur Wanne- oder/und Stoffübertragung, bei dem eine aus losem Schüttgut bestehende Trägermasse durch einen Raum zu ihrer Wärme- oder/und Stoff aufnahme und einen Raust zu ihrer Wärme- oder/und Stö*ffabgabe oder umgekehrt in Kreislauf geführt wird.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Torrichtung zur Ausführung dieses Verfahrene.

001808/0912

BAD ORIGINAL

Es sind Wärmeaustauscher bekannt, die mit einer Trägermaeee arbeiten, die ale loses Schüttgut im Kreislauf beweft wird. Dieser Krolelauf vollzieht eich Über Schlichte, in denen die Trftgerniaaee einerseits durch ita Gegenetrom zu ihr geführte gasförmige oder flUßeiee Medien erhitzt wird luul anderseits ihre so ^espeicherte Wärme an durch ebenfalls im Oegenetrom zu ihr geführte fliesofähige Medien abgibt. Der Vorteil dieser bekannten Vorrichtung besteht hauptsächlich darin, dass man in der Wahl der Form und des Stoffes der benutzten frägermasse einen gröesere-n Spielraum hat und sie dem jeweiligen Verwendungszweck weitgehend anpassen kann.

Dies ist so zu verstehen, dass die Trägermasse von feinkörniger oder grobkörniger Beschaffenheit sein kann, wodurch sie dem wärmeabgebenden bzw. wärmeaufnehmenden Medium eine mehr oder wenJger grosse Uebertragungsfläche bietet. Ferner kann die Tr^germasee aus einem beliebigen festen Stoff organischen oder anorganischen Ursprungs bestehen, der den jeweiligen chemischen und physikalischen Beanspruchungen standhält, z.B. Korroeionscinwlrkung, Temperatur, Temperaturwechsel, Abrieb und dgl. Weiterhin kann die Trigenrasse für chemische Prossees suglelch entweder selbst XataJysatay •sin oder nur als IfctalysatertiNlftjr dleosn. - · ''.· -^- >,K

Die bekannten rekuperativ oder regenerativ arbeitenden Wärmeaustauscher weisen Vorteile in diesem Auemaes nicht auf.

009108/0192

BAD ORIGINAL

" ■-'- 1^61727

Gegenüber IRelcuperatoren haben Wärmeaustauscher mit im Kxeißlauf bewegter TrägermaeFe zwar den Nachteil eines ständigen fCraftverbrauchs, bedingt durch den Transport der Trägermoese In Kreislauf, jedoch iat dieser Nachteil im Vergleich zu den Vorteilen solcher Wärmeaustauscher verschwindend gering. Regeneratoren erfordern grosse 3pelcherraune und ο ine koetcplelige Umschalteinrichtung. Einer der bedeutendsten Vorteile des Wärmeaustauschers mit in» Kreislauf bewegter Trägeratasee besteht, dank der groseen Oberfläche der Trägermaoee, in seiner hohen, auf den lieber- λ

auEi bezogenen spezifischen Leistung der Wäiinegung, velche die der anderen bekannten Bauarten weit übertrifft.

Trotz der zuvor erläuterten Vorteile der bekannten Wärmeaustauscher mit in Kreislauf bewegter Trägormmsee haben sich (ließe bisher in der Praxis nicht allgemein durchs·t«en können. T)er Grund hierfür liegt offenbar darin, data die in einem Schacht im Gegenstron «u den gasförmigen oder flüssigen _Λ Medien geführte TrHgermasse^elne hohe Schichthöhe aufweisen muss, damit eine gleichmäesige Verteilung der Medien über den Schachtquerschnitt und damit auch eine gltiehmässige Wärmeübertragung erreicht wird. Bo muss bei einen kreisförmigen Schachtquerschnitt die Schichthöhe mindestens so hoch sein wie der Durchmesser des Schachtes, damit eine einigermaesen glelchmässige Durchströmung der Schicht erzielt wird. Die grosse Schichthöhe bedingt naturgem&at «inen

00β·0·/0ββ2

ßAD OWGiNAt

-V-' *Π17Μ

, entsprechend hohen truckverluat der Median innerhalb dar Bohioht, der ,in dan meisten Fällen nicht tragbar iat· Daher erstreckte eloh die bieherige Anwandung dee bekannten Wäraeauetauschere alt im Kreislauf bewegter Trägermasee nur auf wenige Fälle, bei denen der Druc)cabfäll in der Sohlaht dar frägeraasse keine Rolle apialt.

Die bekannte εtoffttbertragung, die belepielewelee durch ; Abaorbtion, Adeorbtion, chemische Bindung und dgl. bewirkt

werden kann, Iat der zuvor besprochenen Wärmeübertragung

funktionell welteStgehend ähnlich. Auoh hier schränken J

häufig die durch die grossen Schichthöhen bedingten hohen '

Druckverluete den Anwendungebereich der bekannten Verfahren ·

"j sur stoffUbertragung erheblich eein. Oahar gelten dia vorstehenden Ausführungen aur bekannten Väraeitbertreguag mit einer la Kreislauf bewegten Trägermasse analog MiA fur die auf dea gleichen frinalp beruhenden bekannten Verfahren aur 8 toffttbert ragung.

Der Druokverlust dea eine 8chioht van 86httttataf|)tai etrömenden Hedluas nUsst lnnerl»alb Iat 8ofei*Jlt ij&fyMV^A M.. dem Weg und quadratieeli mit seiner Oeeelariflrfij '

Deshalb wurde sieh, tain theoretiech betraon%at₉ «ti Beibehaltung dee gleichen Schuttvolumena dureti des Burohströiiquerschnittee die Oeschwindigkalt gleichseitiger verkttraung der Wegstrecke dea Medl«ii Ui dir.

00II0I/0692

BAD ORIGINAL

* ν

Schicht und damifc auch der Druokverlur.fc an eich beliebig weit vermindern lassen. Es ist jedoch technisch kau α Möglich, eine dünne Schicht grooaer Ausdehnung im Oegenstrom zu einem flüssigen oder gasförmigen ttecUum zu führen. Dies gilb für beide Verfahren, d.h. eowobl für die '/arme- alß auch die St off Übertragung und selbstredend ebenso für di=> kombinierte Wärme- und StoffÜbertragung. Der hohe, bieher nicht zu beseitigende Druckvorluet in der 3chlcht der TrÖsermasee 1st es aJ-sü, der bis jetzt den beiden bekannten, an sich eo günstigen Verfahren ein breites Anwendungefeld vsrschlössen hat.

Zweck der Erfindung ist, den zuvor erörterten Nachteil zu beheben, d.h. unter Beibehaltung der Vorteile der bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Wärme- oder/und StoffUbertragung den bisher vorhandenen hohen Druokverlust in der Schicht der Trägermasse auf einfach« Weis· eu beseitigen und dadurch diesen Verfahren,und den ihrer Autübung dienenden Vorrichtungen ein weites Anwendungefeld su erschli«*a«n.

Demgemäßβ betrifft di« Erfindung «in Verfahren tür Wäreeoder/und Stoffübertragung, bei dem «la· au« los·*. Schüttgut bestehende Trägermasse durch einen RauM su ihrer VMr*·- oder/und Stoffaufnahm· und einen Rau« zu ihrer Wärm·- oder/und Stoffabgab« oder umgekehrt im Kreislauf geführt wird.

009808/0992

_ßAD ORIGINAL

17S1727

Dieses Vorfahren zeichnet eich erfindungEßeiräee dadirch aus, daae in den Uebertraßungsräuraen eine dünne Schicht der Trägennaaee gebildet und dieso mitor Mitwirkung dtir Schwerkraft gleichmässig und regelbar durch die Uebertragungsräume hindurchgefUhrt wird und dass dae wärweoder/und stoffabgebende und das wärme- oder/und stoffaufnehmende Medium durch die In den beiden Uebertragurv;erttumen nach unten wandernde dünne Schicht der trägermaese unter WMrmeod er/und otoffabgabe urd WH me- oder/und Stoffaufnsiune im Kreusstroio zu dieser t'chicht hindurchgnfUhrt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung eur Ausführung dießöo Verfahrens» welches sich erfindungegcmfiss dadurch auszeichnet, dass Begrenzurgswände der üebe.vtragungsräunie enge Schächte bilden und an den Seiten der dUnnen Schicht der Tre^ermoBse in beiden Räumen für das wä:meeder/imd 6ho ffabgebende und für das wärme- oder/und stoffaufnehmende Medium durchiäcelg gestaltet sind und dass mindesten· eine regelbare- Ablegeeinrichtung für die TrMgeroasse vorgesehen ist.

Fine bevorzugte Ausführung diester Vorrichtung kann darin bestehen, liass die Uebertragungsräume la mindteten· ewel Stufen unterteilt und diese Stufen durch Kanäle ausserhalb der mediendurchlässlgen Begrenaungsvänd· gebildet und, bezogen auf den in jeder Stufe im Kreuzetro - die Schicht

000808/0912

BAD ORtGiNAL

-7- 1761727

Trägermaßse geführten StriSmungsveg der durch dl« Sohioht geleiteten Medien, hintereinander angeordnet eind. Hierdurch wird ohne Inkaufnahme baulicher Schwierigkeiten eine Kombinat lon von Kreuz- und Gegenstrom erzielt. Die alttiere Auetrittstemperatur dee die letzte Stufe.dee betreffenden Uebertragungsraumee verlaeeenden Mediume iet dann nicht höher als beim Gegcnetrom. Bei der StoffUbertragung entspricht die Temperatur der Konzentration dee bu Übertragenden Stoffes im Medium.

Ferner können bevorzugte AuefUhrungsfomen der erfindungsgemösBen Vorrichtung darin bestehen, dass die mediendurchlässigen Begrenzungswände*der Uebertragungeräume auB porösen Stoffen gebildet sind oder aus Rohrgittern oder schräg gestellten Flatten bestehen, «wischen welch' letzteren Jalousieartig Zwischenräume gebildet sind.

Weiterhin kann eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung darin bestehen, dass die Uebertragungeräume für den Durchfluss | der Trägermaßse durch einen alt ihnen fluchtenden Schaoht miteinander verbunden sind und dieser eine der Vermeidung des Uebertritts der Medien τοη einen Rau« su andern entsprechende Länge aufweist. Dieser ·benfalle «it der TrMgermasse gefüllte Schacht bietet bei aäeel^en Üruckunterachieden zwischen den Uebertragungsräuaen dem Durchtritt der Medien einen so hohen Widerstand, dass praktisch eine dicht· Trennung der Räume erreicht wird.

000808/0992

BAD

1761727

Blue andere bevorzugte Ausführung der Vorrichtung kann

darin bestehen, daae die Uebertragungarttune fUr den Durch- ,

■■■■,.' ' "i

flues der Trägernaase durch Über den Oohachtqueraehnltt J

gleichmäaeig verteilte Kanäle miteinander verbünden Bind r

und diese Kanäle der Vermeidung dea Ocbertritta dar *

Medien von einem Raum sum andern entsprechende tttagen beeiteen. Infolge des engeren THirohetröequeraohnittea

diener Kanäle wird der Durchtritt dar Medien von einem Raum zum andern noch weitergehend eraohirart ale bei dar zuvor genannten Ausführung. ·

line bevoraugta Weiterbildung der beidaa auletat genannten AuefUhrungsformen kann darin bestehen, d*as In dar BegrenEungeirand dee Verbindungaechachtaa beif. dar ferbindungakanäla Oeffnungen für dan Kinleil aiaaa Sptrrmediuaa vorgesehen sind. Dieses Sperraeditai, daa bei höheren Druckunterachieden verwendet wird, iat a»B. ein inertes Qaa oder Dampf, daa bav. dar in geringer Mang« in einen oder in beide Uebertragungeratmw Übertritt und den Ablauf der Wärme- oder/und StoffÜbertragung nicht beeinflusst.

Ferner kann eine bevoraugte Ausführung der Vorrichtung '

darin bestehen, dass ale aur Durchfuhrung von Proaeaaan

verschiedener Art mehrere Üebertragungariume aufwelat. j

008808/0192

⁰A ORIGINAL

1*81727

Weiterhin kann eine Aueführungeform der Vorrichtung darin bestehen· dass einer der Uebertragungsräume aus einom Schacht mit dichten Begrenzungswänden besteht, der an seinem oberen und unteren Ende Oeffnungen für den Eintritt bzw. Austritt dea im Gleich- oder Gegenstrom zur Trägeraasee im Schacht geführten Mediums aufweist. Dieae Kombination des Kreuzstrom- mit dem Gleich- oder Gegenstroaprinzip in ein- und derselben Vorrichtung kam «lob In besonderen Ftillen als zweckraäesig erweisen.

Eine bevorzugte AusfUhrungsform der Vorrichtung kann darin bestehen, dass die Uebertragungsräume au« Schächten von kreisringförmig·· Querschnitt bestehen. Dies führt zu einer im wesentlichen zylindrischen Fom der Vorrichtung und damit zu einer recht kompakten und robust·» Bauweise.

Ferner kann eine bevorzugt· Ausführung der Vorrichtung darin bestehen, das· zur Vorwärmung der Verbrennungsluft in einer Dampfkesselanlage ein der Brhitzung der Trägemisse dienender, von mindestens einem Teil der Abgas· der Kesselfeuerung beaufschlagter Uebertragungaraum in einer Wand eines Kesselzugea angeordnet ist.

Ein· bevorzugt· Ausführung dee erf Indungageafcasen Verfahrene kann darin bestehen, da«· zur Troeknang von Abvaaaerschlaaeen als Trägernaeee Metallkugeln verwendet und die·« JLa oberen

. .,.,„, 009108/0911

BAD

*;■ ' "¹⁰" 1781727

Uebertragungsraum durch Verbrennungagaae erhitet unc dans la unteren Uebertragungaraun nit den zu trocknenden Sohlaon beaprUht werden, daaa dadurch das Waaaer dea Schlammes epontan verdampft und anechlieeeend .dampfförmig in den heiaaen Rauchgasstrom der Verbrennungaanlage geleitet wird, während der , ; getrocknete Schlei* au· den unteren Uebertragungsraun suaamnen mit der Tragermaaae herausgeführt und aneohlleeeend ' von der TrMgermaaae durch Sieben bzw. Sichten getrennt wird, vorauf die Trägermaese in den oberen Uebertfagungsraun zurUokgeleitet und der Trockenechlamm vorzugeweiae einer Feuerung zugeführt wird.

Hierbei kann eine bevorzugte.AuafUhrungafom dea Verfahrene darin bestehen, daen die erhitzte Trägemaaae bei vlihrend der Trocknung' eich an ihr. kruetenartig ansetzenden Schltianen In einen aua einer rotierenden Trommel gebildeten Uebertragungaraun geleitet und in diesen der zu trocknende Schiann eingeeprUht wird.

Ferner kann eine bevorzugte Ausführung dea erfindungagenässen Verfahrens darin bestehen, da*s zur Spaltung von Kdhlenwaaserstoffen eine einen Katalysator enthaltende Tragermasse verwendet und diese zunächst durch einen ersten Uebertragungsraun geführt wird, in den heiase Verbrennungsgaae aua einer Feuerung geleitet werden, daaa daraufhin die eo erhitzte TrMgemaBse durch einen zweiten Uebertragungsraun geführt wird, in den ein aus gas- oder dampfförmigen Kohlenwasserstoffen bestehendes Gemisch geleitet wird, wobei die Kohlenwaeeera^ffe erhitzt '

009808/0812

ORIGINAL

und dadurch gespalten und die dabei entstehenden Spaltprodukte aus dem zweiten Uebertragungeraua abgeführt sowie arechllessend gekühlt und weiterbehandelt werden, das? dann ' die Trägerraaese durch einen dritten Uebertragungerave gefUhrt wird, durch den Luft unter Wärmeaufnahme hindvrchgeleitet und dann der Feuerung zugeführt wird, und daee schllesslich die Trägeraaeee sue ersten Uebertragungaraum zurückgeleitet und in der vorgenannten Veiee erneut in Kreislauf geführt wird.

Eine andere bevorzugte AuefUhrungafora des erfindunfiegeraäasen Verfahrens kann darin bestehen, daee zur thermischen Krackung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere schweren Oelen, die Trägermasse zunächst durch einen ersten Uebertragungeraua geführt und in diese» durch heisa· Verbrennungegase und Ver- ·. brennung fester KrackrUckstände alt Luft erhitzt wird, dass daraufhin die so erhitzte Trägeraasae durch einen zveiten UebertracungerauB geführt wird, in den die flüssigen Kohlenwasserstoffe mit Vaeserdampf eingeaprUht und hierbei ge- krackt werden, wobei die s·. entstehenden gas- und dampfförmigen Krackprodukte aus dem zweiten üebertragungerauto abgeführt sowie anschliessend gekühlt und weiterbehandelt werden, während die festen Krackprodukte aus dta zweiten Ue&ertragungsraum zusaaoen mit der Trä&ersasee abgeführt uod sam in dem ersten Uebertraguagfsraiaia geleitet werdsi-x, : dann die irägenaaaee in der irorfenaanten Weise erneut ίτ Kreislauf geführt wird (vgl. Pig. I).

00SÜS/0Si2.

In der Zeichnung Bind mehrere AuBfUhrungsbeispiele der Vor« richtung nach der Erfindung, die auch das mit Ihr ausgeführte erflndungegemäese Verfahren veranschaulichen, eohamatleoh dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit zwei Uebertragungsräume), In

einem Vertikalschnitt,
Pig. 2 eine ähnliche Vorrichtung wie PIg. 1, Jedoch alt einer

Unterteilung jedes Uebertragungaraumes in je drei

Stufen, in einem Vertikalschnitt,
FiC. 3 einen Ausschnitt aus einem Schacht der Pig. 1 bsw.

Fig. 2, der durch poröse Wände begrenzt let, in einem Horizontaleohnitt nach der Linie III-III der Pig. I

bzw. 2,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus einen 8chaoht der Flg. 1 bsv. 2, .

der durch Gitterroste begrenst let, In eine« Horlsontalschnitt wie In Flg. 3,

Flg. 5 einen Ausschnitt aus eine« ßchaoht, der durch jalousleer Ur angeordnete Stahlplatten begrenst 1st, In eines

Vertlkalschnltt,
Flg. 6 einen Ausschnitt aus einem Schacht, der durch daohzlegelartlg angeordnete keramische Platten begrenst 1st,

in einem Vertikalschnltt,
Fig. 7 eine Variante der Ausführung nach Flg. 6, in einem

vertikalen Halbsohnitt, . . . .....;

Flg. θ eine Vorrichtung mit Schächten von krelsringftfmige« , Querschnitt, in eine· Vertlkalsohtiltt,

009101/0992

BAD ORIGINAL.

. 9 eine Müllverbrennungsanlage mit Dampfkessel und eingebauter Vorrichtung sur Vorwärmung der VerfcrennungB-luft, in- einem vertikalen Längsschnitt,

Fig. 10 eine Trocknungeanlage für Abwasserschlämm, mit

stationärem Trockenraun, in einem vertikalen TeIl-'schnitt,

Fig. Il eine Trocknungsanlage für Abwasserschlamm, mit rotierendem Trockenraum, in einem vertikalen Teilschnitt, imd

Fig. 12 eine Vorrichtung zur Spaltung von Leichtbenzin, in ^

einem Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in ihrer einfachsten Ausführung mit einem oberen und einem unteren Uebertragungsraun 1 bzw. Die beiden Begrenzungewände 3 bsw. 4 dieser beiden als enge Schächte ausgebildeten Uebertragungeräuae 1 und 2 sind durchlässig für die wärme- oder atoffabgebenden bzw. wann·- oder stoffaufnehmenden Medien. Diese Medien werden In Pfeilrichtung durch Kanäle 5 bzw. 6 der Vorrichtung zugeführt und nach |

Durchströmen der Uebertragun#eräume 1 bsw. 2 durch Kanäle 7 bzw. 3 aus ihr abgeführt. In den beiden Uefcertragungaräumen 1 und 2 befindet sich in Vox» einer diiimwi Bohlcht die Trägermaese, die durch einen linlftuftrieater 9 und eine« Kanal IO zugeführt wird und dann die beiden Raue» 1 und 3 naohelnaader durchwandert. Bin Kanal 11 dient für die Zuführung der trHyprmasae vom oberen Uebertragungeraum 1 zum unteren Ueb^rtregunga- raun 2, Durch einen Kanal 12, dessen unteres lade in ein»

001101/0992

Zellenwalze 13 mündet, wird die Trägeroasse gleichmftselg und regelbar abgeführt. Bin· Fördervorrichtung 14 btiwegt die Trägermaeee in Pfeilrichtung Über ein· RUckfUhrleitung wieder zum Einlauftrichter 9 zurück, ao dass die Träge: in einem in sich geschlossenen Kreislauf uagewälzt wird.

Richtungspfeile in Pig. 1 veranschaulichen, dass die w«i oder stoffabgebenden bzw. wäree- oder etoff auf nehmenden Medien jeweils im Kreuzstroa die dünne Schicht der vertikal abwärts Bk wandernden Trägennaeee durchqueren.

Bei Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung als Väraeaustauecher zur Lufterhitzung werden heisse Verbrennungsgase

durch den Kanal 5 der Vorrichtung zugeführt. Diese Verbrennung«-' gase etrHmen dann unter Abgabe ihrer fühlbaren Wärse durch die Schicht der Trägeraasse im UebertragungerauM 1 und «erden dann durch den Kanal 7 abgeführt. Die so erhltste Trägeraasse wandert durch den Verblndungskanal U Ib den unteren Uebertx-agungeraua | 2, durch den die über den lanal 6 zugeführt· luft unter Wäraeaufnahee quer hindiirohstrftet und dann durch des lanal β abgeführt wird. Bnteereobend der Drehsahl der lellenvals· wandert die Trägenaieee alt »latr bMiterttm iipitmlpillDiatt nacheinander durch die seiden TTitn 111 sgsais ι jsjsi 1 WaS 2» Bin Uebertritt der Loft aas de» tttteren app ί% am Ram 1 wird praktledi durch dl· lange te· XX verhindert. Bs sind also mir sehr geringe Loft bei Ueberdruck der Luft durch die la Kanal Il fceflcdllehe,

BAD ORIGJNAl

entsprechend lange Schicht der Trägennaeee in den oberen Uebertragungsraum 1 übertreten. Prinsipiell das Gleiche gilt auch für die Kanäle 10 und 12.

Die Kanäle 10, 11 und 12 Bind mich Pig. 1 als Schächte ausge-

bildet, die mit den beiden Uebertragungsräumtn 1 und 2 fluchten. Bei höheren Ueberdruck, beispielsweise im UebertragimgBXKme 2, kann der Querschnitt der Kanäle 10, 11 und 12 durch in glelchmässiger Verteilung angeordnete Zwischenwände verkleinert und dadurch der Uebertritt eines f-ediume a von einem Räume zum anderen erschwert werden.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die ebenfalls «wei übereinandergeordnete Uebertragungsräume 1 und 2 aufweist_t bei tier aber die Schicht der Trägermaeee innerhalb jedes der beiden UebertragungsräuiDe 1 und 2 für den Durchtritt <?.sr Medien in je drei Zonen 21, 22 und 23 bzw. 24, 25 und «£& unterteilt ist. Da?, dem Uebertragungsraum 1 in Pfeilrichtung über einen Kanal 27 zügeführte Medium durchquert im Kreusstrom die Zone 21 f

und wird dann über einen Kanal 28 durch die Zone 22 und

anechllessend über einen Kanal 29 duroh die Zone 23 hindurch·* geführt. Dieses Medium wird schlieeslioh ttb«r einen Kanal aus der Torrichtung abgeführt. ' ν .

Das andere Medium wird analog über drei Kanals 31» 32 und 33 In drei Stufen durch den unteren Oebertragungeraum 2 geführt unfl verlässt echlle&sllch die Vorrichtung über einen Kanal 34.

009808/0992

BAD

""' 1781727

Die mittels einer Fördervorrichtung 35 im Kreislauf geführte Trägeraasse tritt durch einen Einlauftrichter 36 oben in die Vorrichtung ein und wandert dann über einen Kanal 57 nacheinander durch den Raun 1, Kanäle 38 und 39ι den Raum 2 und einen Kanal 40 zu einer AustragevorrJchtung hin.

Diese Austragsvorrichtung besteht Im wesentlichen aus einem horizontalen Konal 41« In welchem Schieber 42 regelbar hydraulisch Hin- und herbewegt werden und dadurch ™ · die Trägermaeee in einen vertikalen Kanal 43 bewegen, der sie zur Fördervorrichtung 35 leitet. Der Uebertritt eines Mediums von einem der beiden Uebertragungerttume 1 und 2 zum anderen wird durch ein Spernnedium verhindert, das in Pfeilrichtung durch eine Leitung 44 In einen zwinchen den Kanälen 38 und 39 angeordneten Raun 45 eintritt.

Die für die Medien durchläeelgen Begrencungsvände, die in Fig. 2, wie In Fig. 1, mit gestrichelten Linien einge-" zeichnet sind, können den jeweiligen Verwendungszweck entsprechend verschieden beschaffen sein. Diese Begrenzungewände sollen den Medien aber IaMr S)0|gllahst ungehinderten Durchtritt gewähren und tlnaa g1itrtlM|MsHiili Fluss der dünnen Schicht der Trägeraaase sicherfWlltn.

Fig. 3 zeigt einen Autschnitt aus eine» Schaoht im schnitt, pieeer Schacht besitzt zwei für staubfreie Oa»t

OOMöl/ÖHl

geeignete grob-poröse Begronzun^awände 51» zwischen denen eine mit 52 bezeichnete, grobkörnige Trägeramsee, z.B. Pebbles aus keramischen Stoffen oder Metallkugeln, ebwärts geführt wird, und die dem Durchtritt der Gase nur geringen Widerstand entgegensetzen.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schacht, der durch

zwei Gitterroste 53 begrenzt ist, die ebenfalls fUr eine grobkörnige, mit 54 bezeichnete Trägermasse geeignet 1st*

Je nach der auftretenden Temperatur und den chemischen μ Einflüssen werden für die Gitterroste 53 und die Trfiger-

maeee 54 keramische oder metallische Baustoffe mit den entspreohenden Materialeigenschaften gewählt.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus eines Schacht in einem Vertikalschnitt. Hier wird der Schacht von zwei Wänden

begrenzt, die aus übereinander angeordneten Platten 55 gebildet sind, welche nach Art einer Jalousie schräg gestellt

sind. Die Platten 55 bestehen aus Stahl und sind zu ihrer -

Versteifung und Kühlung auf Rohren 56 festgeschweisst. Die Platten 55 der sich gegenüberliegenden beiden VKnde sind

zueinander versetst angeordnet, u» ein« möglichst gleiohmäesige Schicht der Mit 57 bezeichneten Tragereasee su erreichen. Die Rohre 56 und die Platten 55 können tufltioji

Heisflächen eines Dampfkessels sein, «.B. Verdampfer- oder Uebtrhitzerheieflichen. Diese Ausführung ^mit Jalousiewaaden

BAD ORiGINAL

ist besonders für fein- und grobkörnige TrMgermasseri geeignet.

Flg. 6 zeigt in gleicher Darstellungswelse wie Flg. 5 einen Ausschnitt aus einem Schacht, dessen beiden Begrenzungswände aus keramischen Platten 58 gebildet sind, welche auf Rohren 59 ähnlich wie Dachziegel aufgesetzt sind. An den unteren Enden der Platten 58 befinden sich seitlich vorspringende Nasen 60, die einen glelchmässlgen Abstand jeweils benachbarter Platten 58 voneinander gewährleisten. Auch hier können die Rohre 59 als Heizflächen dienen. Diese Ausführung mit keramischen Platten 58 1st fUr höhere Temperaturen geeignet.

Flg. 7 zeigt eine ähnliche Ausführung, wie die Pig. 6, jedoch sind hier die mit 61 bezeichneten Bohre mit Flossen 62 versehen, die in entsprechend ausgebildete und angeordnete Rillen von Platten 63 eingreifen und diesen so einen festen Halt gewähren. Selbstverständlich kennen die Schachtwände für hohe Temperaturen auch vollständig aus keramischen Baustoffen gebildet «erden» und »war besonders dann, wenn eine Wärmeabgabe duroh Kihlrohre vermieden werden soll.

Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung zttr Erhitzung von Oase», κ.B.

>■*'/" ■·'■'' soiioi/tlii ^

Luft, ale selbständiges Aggregat nit Schächten von Irreieringförmigem Querschnitt. In einem gasdichten, mit feuerfesten Steinen ausgekleideten zylindrischen Stmhlbluchgehäuee 101 befinden sich swei übereinander angeordnete. Uebertragungsräue», von denen jeder in *wei Stufen 102 und 103 bzw. 104 und 105 unterteilt ist. Diese vier Stufen 102. bis 104 haben einen kreisrlngförmigen Querschnitt und werden beiderseits von je swei jalousieartigen Wänden 106 bzw. 107 begrenzt, zwischen denen die Trägermasse von Stufe zu Stufe abwärts wandert. Die Trägermasse wird in einer Körnung von ca. 4 bis 8 am durch einen Stutzen 108 in die Vorrichtung eingeführt und besteht aus einem hitzebestfindigen keramischen Stoff, wie z.B. Korund, Siliziumkarbid oder dgl. Ein kegelförmiger Aufsatz 109 bewirkt die Verteilung der Trägermaese auf ainen ringförmigen Sohaoht eint ritt HO₁

He j see Verbrennpngsgase werden durch einc-,η Xanaj^ Hi zugeführt,

verteilen sich in einen Ringraum 112 und durchströmen in

Kreuzstrom die Schicht der Trägermasse in der Stufe 102. Die Verbrennungegaee strömen dann in einem sentralen Kanal

113 aufwärts und durchqueren im Kreusstro* die Schiebt der Trägermasse in der oberen Stuf· "103, wonach Me in «inen '"

Ringraum 114 eintreten, von dem sie echlieeÄieK durch eiJmim Kanal 115 aus der Vorrichtung abgeführt werden» nachdem eie ihre fühlbare Wärme an die Trägermasse in den beiden Stufen 102 und 103 abgegeben haben.

009*08/0992

BAD ORIGINAL

"²⁰" i 751727

Die zu erhitzende Luft wird durch einen Kanal 115 In einen Ringraum 117 gefuhrt und durchströmt die Schicht der TrMgerniasee in der untersten Stuf« 104 ie Kreuzetroe. Diese Luft

• *

tritt dann in einen zentralen Kanal 118 ein, etrttat in dieet« aufwärts, durchquert die Schicht der Trägenaasee Ir. der derüberllegenden Stufe 105 im Xreusetrom und gelangt, nunmehr erhitzt, in einen Ringraun 119, von den sie schließslloh durch einen Kanal 120 aus der Vorrichtung abgeführt wird.

Die Trägermasee, dio zunächst den oberen Uebertragungsraum unter Wärmeaufnahme in den beiden Stufen 103 und 102 und daraufhin den unteren Uebertragungsraum unter Wärmeabgabe in den beiden Stufen 105 urifl 104 vertikal τοη oben naoh unten durchwandert, wird durch über den krelerlngfuralgen Schaohtquerschnitt glelchnässig verteilte Kanüle 121 gleicheiesig abgezogen. Die Verbindung wischen den beiden Uebertrflgtugeräumen fur den ungehinderten, gleiahattselgen Uebertritt der Tragemaeae aus dem oberen in fteft unteren Oeberfrägungfraum lot durch ebenfalle über den Sehachtquerechnitt gleich-

r e .. : maesig verteilte Kanäle 122 hergestellt. Ia entsprechender Weise sind auch die beiden Stufen 102 und 103 de« oberen Uebertragungsrauvee einerseits sowie die beiden Stufe» IO4

und 105 des unteren Uebertragungerauaea aniereelt· feiteinander verbunden. '. . . ^:.. .";«5,-

Wie Flg. 8 deutlich zeigt, kann die SchiohtetäAe in 4en beiden UebertragungerHuBien je naeh Bedarf verschieden sein.

009100/0902

Die Schichtstärke betrfigt im oberen Uebertragungeraura, d.h. zwischen den Jalcaieiewänden 106 in den beiden oberen Stufen 102 und 103, ca. 50 nun und im unteren Üebert^agungeraum, d.h. zwischen den Jaloueiewänden 107 in den beiden unteren Stufen 104 und 105, ca. 100 nun.

Zusätzlich könnte die Schichtstärke gegebenenfalls auch

innerhalb des oberen bzw. unteren UebertragungsraumaB in den jeweils zugehörigen Stufen 102 und. 103 b*w. 104

und 105 etwas voneinander abweichen. * λ

Fig. 9 zeigt eine Bampfkesselanlage mit Müllfeuerung, bei der die Verbrennungsluft durch eine eingebaut« Värmeaus-

ψ.

tauchvorrichtung vorgewärmt wird» Dl* Tertrennunfga— treten aus den alt 131 b««eichneten mm Ia einen ersten Kesselsug 132 über, deeeen rechte gelegen· Wand als WänneübertragungBrauo 133 ausgebildet ist. Di· beiden mit 134 bezeichneten gasdurchlässigen Winde, die den

wärmeübertragungsraum 133 begrenzen, sind etwa so i

ausgeführt, wie dice in Fi^ 3t 4 oder 5 dargestellt und zuvor schon beschrieben ist. Die Rohre als Träger der

Platten «erden von Dampf durchströmt und dienen sogleich

der Dampfüberhitzung. Oberhalb des ifebertraeunesrataMe 133 ist ein Bunker 135 für die Trägermaae· vorgesehen. KIn enger Verbindungskanal verbindet den Uebertragungsraum mit einesi darunterliegenden anreiten Ueb«rtraea&gsraia 137,

OOMOe/0011

SAD

- ²² - 1761727

dessen Wände 138 für den Durchtritt der vorzuwärmenden Verbrennungsluft ähnlich ausgeführt sind wie die Wände 134. Ein Gebläse 139 fördert die Verbrennungsluft Uter eine Leitung 140 in einen Raun 141, von den sie in Kreuzstrora durch die Schicht der Trägemacse in Uebcrtragungcraum IT·? hindurch in einen Raun 142 strömt, von dem sie dann durch Kanäle 143 unter die Roste der NUIlfeuerung der Dampfkesselanlage geführt wird. Bin Kanal führt die Trägermasse vom unteren Oebertragungeraun 137 in einen Zwischenbunker 145, von den sie durch ein Becherwerk 146 nach oben in den Bunker 135 zurückgeführt wird.

Die Verbrennungsgase, die von ereten Keeeelsug 132 durch den oberen Uebertragungsraun 133 JUs Sreuietron durch die Schicht der Tragemaeee hindurchetronen und hierbei einen Teil ihrer fühlbaren Wärme an die Tragemaeee" abgeben, gelangen in einen sweiten Keeeelsug 147, in welchen sie ihre Restwärme an die Heisflächen 148 der dort vorgesehenen Verdampfer und Speisewaaservorwämer abgeben. Die Verbrennungsgas verden dann'* in der üblichen Welse über eine Entetaubungeeinrichtung 149 und ein Saugsuggebläae in einen Kamin 151 abgeführt.

Ale Tragemaeee kann granulierte Schlacke, belsplelswelee in einer Körnung von 3 bis 6 sei verwendet werden, die bei einer Schmelafeuerung kostenloa anfüllt. Diese Schlacke

QOMOft/0902

-2j- 1761727

let auch für hohe Vorwärmtemperatüren der Verbrennungsluft geeignet und unempfindlich gegen chemische Angriffe der Verbrennungegase wie auch gegen Ueberhitzung, wie sie bei einem etwaigen Stilletand des Umlaufe der Trägermaeee, etwa bedingt durch eine Störung der Maesenförderung, auftreten könnte. Gtaubhaltige Verbrennungegaee haben keinen tingünstigen Einfluss auf die Temperatur der Verbrennungsluft. Der sich etwa im der Trtigennasse absetzende Plugstaub stört den Betrieb der Vorrichtung nicht und kann zudem auch leicht ausserhalb Λον Vorrichtung durch Sieben oder Sichten aus der TrSgeroiaese wieder entfernt werden. Haturgemäss können hier auch Trägermassen aus Mineralien, wie z.B. Sand, oder aus metallischen oder keramischen Stoffen verwendet werden.

Die Stärke der von den Verbrennungsgasen durchströmten Schicht der Trägennasse int infolge den grossen Durchströmquerschnitte nur ca. *0 bis 40 mm. Laher beträgt der Druckverlust der Verbrennungsgase nur wenige mm VS.

Die Verbrennungegaee weieen bei ihr«· Auetritt aus dar Schicht der Trägermaeee eine in deren Abfluaerichtung ansteigende Temperatur auf. Diee 1st jedooh im vorliegenden Fall ohne Belang, veil die Verbrennungegaee den ihnen noch verbliebenen Wanneinhalt an die In den Nachechaltheizflachen des Dampfkessels nutzbringend abgeben.

SAD OWGlNAU

Eine Anordnung ähnlicher Art kann getroffen werden» wenn aggressive oder giftig« Stoff« aus den rert>renmmgag«aen . oder anderen Oasen entfernt vetdtn «ollen, HiersjQ verd«iL_v \ dann Trägermassen verwendet, dl« diese Stoffe Absorbieren bzw. chemisch binden. Solche Stoffe sind beispielsweise nitroee Gase, Chlor-, Fluor- und Phosphorverbindungen.

Für die Trocknung von Abwaeserschläomen werden als Trtigermasse Metallkugeln, z.B. Stahlkugeln von ca. 25 mm T)urchmesoer, benutzt. Hierbei kann.der Uebertragungsraum für die Erhitzung der Stahlkugeln in ähnlicher Welse, wie dies zuvor an Hand der Flg. 9 beschrieben wurde, in eine Dampfkesselanlage eingebaut werden.

In Fig. 10, die eine solche Trocknungsanlage für Abwasserschlamm zeigt, ist der hler nur angedeutete Uebertragungsraum 133 für die Erhitzung der aus 3tahlkugeln bestehenden Trfigermaese wieder durch die Vttnde 134 begrenzt und «wischen den beiden KesselzUtfen 132 und., 147 angeordnet· Die erhitste Trägermasse wird mittels einer Zellenwaise 161 aus de« Uebertragungsraum 133 abgesogen und in einen swelten UebertragvngerauB 162 geleitet« in tJebertre*u^sr«aa 16?

■*■-,· ■·*..· befindet sich eine echrtige Rutsche 163» tfber welone die Tragemaese geführt und zugleich mit Sohlaan besprunt wird. Hierfür sind SprühdUsen 164 vorgesehen, denen der Sohlasa

, 009808/0992

17S1727

Über eine Leitung 169 augefuhrt wird. Der Schlamm wird auf der heiaeen Trtigermasse spontan getrocknet und zusammen mit dieser durch eine Zeilenweise 166 aus dem Uebertragungaraum 162 abgesogen, wonach er mittels eines nachgeor&neten Vibrationssiebene 167 von der Trägermasse getrennt wird. Der getrocknete Schlamm sammelt sich in einen Behälter 168, von welches er pneumatisch zur Feuerung gefördert und dort verbrannt werden kann.

Die bei der Trocknung des Schlammes anfallenden, aus Wasserdampf bestehenden BrUden werden aus dem Uebertragungeraua 162 durch eine Leitung 169 abgeführt und in die helssen Abgase der Feuerung geleitet, «si Oerucheetoffe zu vernichten. Bin durch eine Leitung 170 eingeführter und aus Abgasen der Dampfkeeselanlag· bestehender Gaestrom sorgt für eine standige Spülung des Uebertragungsräumes 162.

Die über das Vibratiomsieb 167 laufend« TrägermasEe gelangt in einen Elevator 171» der ei· wieder sun Uebertragungsraum 133 «urückbefordert.

Manche Abwasserschlamm« bilden bei ihrer Trooknung eine feste Kruste auf den 3tahlkugeln und platten dann teilweise bei ihrem Transport und auf dem Vibrationssieb

BAD ORIGINAL

von den Stahlkugeln als feete Schalen ab. Diese Schalen, die zusammen mit den Stahlkugeln In den Elevator 171 gelangen, etören an eich den Betrieb nicht und werden bei ihrem ttalauf zusammen mit den Stahlkugeln allmählich zerkleinert, wonach sie echlleeellch durch das Vibrations-

sieb 167 hindurchfallen.

Bei sehr harten Schlammschalen 1st es jedoch zweckmPseiger, zur Trocknung des Schlammes eine andere Vorrichtung zu benutzen, die im folgenden beschrieben werden soll.

Fig. 11 aejtft eine derartige Vorrichtung. Hier wird die von der Zellenwalze 161 abgesogene heisse Tragermasse durch eine Leitung 181 in eine rotierende Trowel 182 geführt, in die der Schlamm Über eine leitung 183 und durch eine DUse 184 βIngesprüht wird. Schraubenlinienförmig verlaufende Leisten 185, die aa der inneren Wandung der Trommel 182 befestigt sind, sorgen für einen geregelten Transport der Trägervasee durch die Trowel 182. Infolg· der durch die rotierende Trowel 182 bewirkten Bewegung der Trägermasse werden die eich auf den Haeeekörpern bildenden, aus Trockenschlam bestehenden Schalen bereite wahrend ihrer Entstehung durch die gegenseitig· Reibung dar MaeeekBrper sowie durch die Reibung zwischen den Maesektfrpern der Trflgermasee und der Wand der Trommel 182 zu Staub vermählen, der dann nach eeiner Separation in die Feuerung geleitet

009101/0992

⁶⁴⁰ «""G/AM,.

werden kann. Spülgase können durch eine Leitung 186 eingeführt werden, um die bei der Trocknung des Schlammes entstehenden Brüden beschleunigt abzuleiten.

Die beiden Ausführungsformen nach Fig. IO und 11 zeigen

deutlich, daee es zweckmässig sein kann, den einen Uebertragungeraum entsprechend den Jeweiligen Gegebenheiten andere auszubilden als den bzw. die anderen Oebertragungsräume. Auch 1st en möglich, einen Uebertragungsrauin derart zu gestalten, dass zugleich mit der Wärmeübertragung auch noch andere physikalische oder chemische Prozesse durchgeführt werden, wie dies s.B. bei der zuletzt beschriebenen Ausführung nach Flg. 11 zutrifft, bei welcher der Vorgang des Trocknens mit den des Mahlens verbunden ist.

In Fig. 12, die eine Anlage zur Spaltung τοη Leichtbenzin zeigt, sind drei übereinander angeordnete Uebertragungsräume vorgesehen. Im ersten, oberen Uebertragungsraum findet die Erhitzung der Trögermaese in zwei Stufen 201 und 202 statt. In einer Feuerung 203 wird mittels eines Brenners 204 Heizöl verbrannt, das dem Brenner 204 über eine Leitung 205 zugeführt wird, während die au dieser Verbrennung erforderliche Verbrennungeluft dem Brenner 204 durch eine Leitung 206 zugeleitet wird,- Die so in der Feuerung 203 entstehenden Verbrennungsgas, deren

009808/0992

_BAD O

-ze- 1761727

Temperatur durch über eine Leitung 207 zurückgeführte relativ kühle Abgase geregelt wird, Btrtimen zunächst durch die untere Stufe 201 und dann über einen Kanal 208 durch die obere Stufe 202 dee Uebertragungeraunee in einen Kanal 209₁ von dem sie Über eine Leitung 210 zu einem Dampfüberhitzer und Leicht benzlnverdaapfer 211 geleitet werden, in welchen Leichtbenzin und wasserdampf durch je eine Leitung 212 und 213 eintreten. Benzindämpfe und Waeaerdampf werden hier gemiecht und durch eine Leitung 214 zum zweiten, mittleren Uebertragungeraum geführt, welch' letzterer drei Stufen 216, 217 und aufweist. Das Benzin-Waseerdampfgemlech wird von einem !Canal 215 zunächst durch die Stufe 216, dann über einen Kanal 219 durch die Stufe 217 und echlleeelich Über einen Kanal 220 durch die Stufe 218 tu eine« Kanal 221 geführt, wobei eine Erhitzung und Spaltung In niedriger molekulare Kohlenwasserstoffe stattfindet. Hierbei kttanen, je nach der Temperaturlage und dem verwendeten Katalysator, vorwiegend gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe entstehen.

Bei vorwiegend ungesättigten Kohlenwasserstoffen, vie z.B. Olefinen, wird das Spaltgas vom Kanal 221 durch eine Leitung 222 unmittelbar einem Kühler 223 zugeleitet, in welchem das Spaltgas durch direkte Wassereinspritzung an einer Stelle 224 gekühlt wird, um ein Nachreagieren

009808/0992

ORIGINAL

-29- 1761727

der Spaltprodukte untereinander zu verhindern.

Hingegen wird bei gesättigten Kohlenwasserstoffen oder Synthesegasen, welch¹ letetere Im ve β ent Hohen n*r Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthalten, vor des Kühler 223 ein in Flg. 12 nicht dargestellter Wärmeaustauscher vorgesehen, welcher die fühlbare Wärme der Spaltgase zur Dampferzeugung oder dgl. ausnutzt.

Die Spaltgase verlassen den Kühler 223 durch eine Leitung 225 und werden dann ihrer weiteren Behandlung zugeführt.

Das das Benain-Waseerdampf-Qemiech bereit· vorerhitet in den zweiten, mittleren üebertragungeraum eintritt, weist die Trägermasse bei ihre« Austritt aus diesem Ueber* tragungsraum noch eine dementsprechend hohe Temperatur auf. Deshalb wird die Trägeraasee durch einen Kanal 226 in den dritten, unteren Uebertragungsraua geführt, in welchem sie gekühlt wird. Bin Teil der Abgase aus dem Leichtbenzinverdampfer 211 wird über eine Leitung 227» ein Gebläse 228 und eine Leitung 229 in einen Kanal 230 geführt. Diese Abgase durchqueren dann tob Kanal 230 aus den dritten Uebertr*gungerau» la Kreiuatroe In swel Stufen 231 und 233, indem sie von der unteren Stufe 251 über einen Kanal 232 sur oberen Stufe 233 geführt werden.

009108/0892

_ßA0

Schliesslich gelangen diese Abgase in einen Kanal 234, von dem sie, wie schon erwähnt, Über die Leitung 207 In die Peuerung 203 zurückgeführt werden. Der andere ?eil der Abgase aus dem Leichtbenzinverdampfer 211 wird durch einen Kanin 235 ine Freie abgeführt.

Wenn aber in der Feuerung 203 besondere hohe Temperaturen erreicht werden sollen, oo wird der dritte, untere Uebertragungsraum als Luftvorwärmer benutzt.

Die Trägermasse verlässt den dritten Uebertragungs:*aue durch einen Kanal 236, geregelt durch eine Zellenwalze 2*57. Ein Becherwerk 230 fördert die Trägermaeee in einen Bunker 239» von dem sie über einen Kanal 240 wieder in den ersten, oberen Uebertragungsraum zurückkehrt. Durch eine, £;anz unten im Bereich dee Fusees des Becherwerkes 238 vorgesehene Leitung 241 kann Trögermasse, z.B. zu ihrer Regenerierung, dem KreiBlauf entnommen und durch eine oberhalb dec Bunkers 239 angeordnete Speiseleitung 242 frische bzw« regenerierte Trägermasse dem Kreislauf zugeführt werden.

Die Kanäle 240, 243. 226 und 236, dlt sich als Ein- bzw. Austritte- bzw. als Verblndungskanftle zwischen benachbarten Uebertragungsräusen an die letzteren anschliessen, sind ausreichend lang bemessen, um den Austritt bzw. Durchtritt von Gasen zu verhindern. Bei grösseren Druck-

009808/0992

BAD ORIGINAL

1781727

unterschieden zwischen den Uebertragungarttanen wird, schon erwähnt, zur Dichtung ein Sperrmeditm eingeführt. Bei entsprechender Ausbildung kann die Vorrichtung auch bei über- oder unteratmosphärischeia Druck arbeiten.

Für gasförmige Kohlerwascerstoffe, z.B. Erdgas oder Raffineriegase, kann die Vorrichtung zu deren Spaltung und Herstellung von Synthecegasen oder Stadtgasen ähnlich ausgebildet werden.

Auch schwere KohlenwesserEtofj*e, wie z.B. Schweröle, können mittels dor zuvor beschriebenen Vonrichtung gekrack; werden, und zwar auf thermische oder thermisch-katalytische Weise. Dementsprechend werden als Trägermasse entweder keramische oder als Katalysatorträger dienende Pebbles verwendet. Hier wird die TrSgennasee zunächst in einen ersten Uebertragungsraum geleitet, in dem ßie erhitzt wird. In einem nachgeordneten zweiten Uebertragungsraum werden dann die flüssigen Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf eingesprüht und entsprechend der Temperatur der TrägermaBse mehr oder weniger gekrackt.

•ι

Die hierbei entstehenden gas- und dampfförmigen Krackprodukte werden abgeführt und in bekannter Weise gekühlt und weiterbehandelt. Die verbleibenden festen Krackprodukte verlassen gemeinsam mit der Tragermasse den zweiten Uebertragungeraun und werden zweckmässig in den ersten Uebertragungsraaei zurückgeführt, in welchem unter Einführung von Luft die festen' Krackzustände bei gleichzeitiger Erhitzung der Trägermaeee verbrennen.

009808/0992

BAD

Wenn es si oh darum handelt, den 81edebereloh der Koilvn* waeseratoffe duroh «ine «Lide Kraokung au Te rindern, können die Kohlenwasserstoffe euch in flüssiger Pona ·. durch die entsprechend erhltete Schloht der Trügen***·* geleitet werden. Hierbei sind auch eetaUischs Trigermassen verwendbar. Der an der Trägeraaee· anhaftende Oelkoks wird im ersten Uebertragungsraua abgebrannt.

Die beschrieben· Vorrichtung ist auch für oheaieohe Pro«·*·· verwendbar, die exotherm verlaufen und* bei denen sur Einhaltung einer bestimmten Reaktion·temperatur Warne durch die Trägermasse abgeführt werden nuss.

Beispiel;

Zur weiteren Erläuterung dee suvor an Bind der in der Zeichnung dargestellten AuefUhrungsbeispiele b#eohrl«1>sn«n Verfahrene samt eugehtSrigen Vorrichttmfen soll ta folgenden die Trocknung von Abwaaeerschi W—η in Verbindung alt dÄ Müllverbrennung aueh sahlenaäeslg näher betraohtet werden.

Jn einer Müllverbrennungsanlage, wie si· etwa in tig, veranschaulicht 1st, soll eine Vorrichtung sur ΠπΜ*— trocknung» wls sie Flg. IO seigt, eingebaut werden.

In einer Stadt mit 14O¹OOO Einwohnern fallen täglich

ca. 95 m Gchlamm mit eint« Waseergehalt von 80Jl an. Soait

00II0I/0II1

enthält dieser Schlamm ca. 19 t wasserfrei· Feststoff·· Die Trocknung dieses Schlammes auf einen Rest-Wassergehalt ▼on einigen Prozent erfordert eine Wärmemenge von 2,2 . 10 koal/h, die durch die Trägermasee zuzuführen ist. Die Trägermasee besteht auo Stahlkugeln von 25 mm T'urchmeeser und wird in dem in der Müllverbrennungsanlage vorgesehenen Uebertragungsraum auf 45O⁰C erhitzt. Die heiese Trägermasse gibt dann .im Trockenraum die zur Schlarimtrocknung erforderliche Wärme nn den in diesen Raun eingeapr'ihten Schlamm ab ui'cl wird öann aus dienern Ilaum cusaiucen mit ca. 800 kg/h Trockenschlanim mit einer Temperatur vcn ca. 15O⁰C abgezogen. Hierbei sind insgesamt 5,3 ΐ Trägerräasee im Umlauf, die stündlich 10-mal umgewälzt wird. Der Trckenschlamm wird nach seiner Abtrennung von der Trägermaaee in die Feuerung geführt und dort verbrannt. Di· Brüden aus der Schlammtrocknung werden in den Strom der heissen VerbrennungBgase der Feuerung geleitet. Bin· Meng· von ca. 23/000 Nur Abgase aus der Müll--und Trockenschlaaenrerbrennung sowie Brüden strömen stündlich mit einer ße-

>
schwindigkelt von ca. 1 m/s durch den ersten Ueberfcragungaraum, wobei ihre Eintrittstemperatur von ca. 750 C auf eine mittlere Auetrittstemperatur von ca. 50O⁰C absinkt. Der Druckverlust dieser Abgase In der ca. 50 mi starken Schicht der Trägermasse beträgt nur 2 mm VS. Dl· Restwärme der Abgase wird von den nachgeschalteten Kesselheizflächen aufgenommen.

001108/0992

1761727

Dem' üiuvor be sehr !ebenen Verfahren bzw. der Vorrichtung zu seiner Ausführung liegen die folgenden auf physikalischen Geaetzmäaslgkelten beruhenden Ueberlegungen zu Grunde;

Die Wärmeübertragung auf eine Schicht von loaen Schiittatoff en ist abhängig von der WärneUbergangasehl· de:? spezifischen Oberfläche und dem Volumen der Schicht. Die spezifische Oberfläche von SchUttatoffen tat seiir groeβ und in weiten Orenzen durch deren Koragröeee ->eeinflueebar. Deshalb ist bei einer aus SchUttatoffen gebildeten Schicht eine groaee WürmcUbertraguneaflri^he bei kleinatem Raune erreichbar, wie eiiken enlnenten Vorteil, dieser Wanneubertragungeart darstellt. Entsprechende bzw. ähnliche Verhältnisse herrechen euch bei der StoffÜbertragung.

Nun mute ober die im Oegenetrom tu den casfSnalgen oder f-tüBsißen Medien geführte Trägereaaae ein· recht grosae Schichthöhe aufweisen, wenn die für dl· gleichmäesige Wärmeübertragung erforderliche Verteilung des Medluae Über den gaasen schnitt der Schicht gewährleistet sein eoll. Diese groaee Schlchhöhe bedingt anderseits »aber einen hohen Druckverluat bei den durch die Schicht hindurchgefuhrten Medien, der meiat gar nloht tragbar ist.

009101/0991

ORIGINAL

17S1727

Da aer Pruckverluet eines gasförmigen oder flUseigen Mediums, velches eine von Schuttstoffen gebildete Schicht durchströmt, innerhalb diener Schicht einerseits linear mit seinem Durchströmveg und anderseits quadratisch mit seiner Durchströmgeschvindigkeit zunimmt, lässt eich unter Beibehaltung des gleichen SchUttstoff-Voluaetsa die Durchatrömgeachvindigkelt und damit auch der Druokverluat durch eine Vergrößerung des Durchetrdnquereohnltti der Schicht und eine entsprechende Verkürzung des Durchetrömveges innerhalb der Schicht an flieh beliebig voit verringern.

Nun laßst es sich aber praktisch kaum realieleren, eine dünne Schicht bei grosses Durchströmquereohnitt, d.h. von grosser Ausdehnung la Gegenstrom zu einem flüssigen oder gasförmigen Medium zu führen, vas also letalleh offenbar dem Grund dafür liefert, daea sich Wärmeaustauscher mit Trägerroasee trotz ihrer eingangs genannten Vorteile in der Praxis bisher nicht allgemein durchsetzen konnten. Beide, die hohe schlank· "SchicUtsäule" vegen des beim Gegenstrom durch die Schichthöhe bedingten Druokverlustes und die flache breite "Schichtacheibe" vegen der Unmöglichkeit, »it ihr den Gegenrtrombatrieb zu reali- _r aleren, haben offenbar dazu geführt, dass Vä^meauetaueoKacr mit im Gegenstrora geführter Trägermasse bisher in dar Praxis keinen nennenswerten Eingang gefunden haben.

009808/0993

-36- 1761727

Dxecee Problem wird aber nun bei dem neuen Verfahren

auf einfache Weise dadurch gelöst, dass die Madien durch die 3chicht der Tregerma*ae im Kreuzstroa zu dieser geführt werden. Unter iugrundelegung dleeee

Prinzips wird der Bau von Vorrichtungen ermöglicht,

in denen die Trägermasee in einer extrem dünnen Schacht bei groQsem Durchstroflquerschnltt gefUhrt werden kejin, so daao, abgesehen von den Vorteilen e_ainer glelchnttHtlgen '

Wärmeübertragung bei grosser WürmeUbertragungsflHohe und

kleinstem Raum nun auch der D.-uckverluat des durch die

Schicht hindurch ttrttmenden Mediums sehr klein, d.h.

praktisch bedeutungslos wird. Hierdurch wird solchen

Vorrichtungen nunmehr ein breites Anwendungefeld ernchlosoen.

Zwar hat der Kreuzstrom bei der Väraattbartragunf gegenüber dem Gegenstrom den Nachteil» dass dia unmittelbar aus der Schicht austretenden Medien eine in Vorachubrichtung der Trägertnasse veränderliche, d.h. ansteigende Teaperatur aufweißen, jedoch 1st dieser Nachtall In vielen Füllen bedeutungslos, wie in der Besclfreibung de· AuefUhrungabeispieles nach Fig. 9 schon dargelegt wurde. Ih anderen Fällen beeinflusst er jedoch die Wirtschaftlichkeit infolge

des Verlustes an Wttrme durch höhere Abgaateaperaturen. Das kann aber begegnet werden durch die Unterteilung dar Uebertragungsrävne in zwei oder aehrere Stufen» dl· durch Kanäle auaaerhalb der nediendurchläseigen Begransungswinda

gebildet werden und ao gefUhrt sind, dass dia In dio Schicht eingeleiteten Medien nacheinander jade Stufe der

001109/0992

Schicht der Trägermasse im Kreuzatrom durchqueren.

Die daraus resultierende Kombination von Kreuz- urd Gofrenstrom gewährleistet, dasn die mittlere Tempeiatur dee Mediums bei Austritt aus der letzten Stufe nicht höher_#int als beim Gegenstrom. Mose Kombination von Kreuz- und Gegenotrom lässt eich auf einfachste Weiee, d.h. ohne Inkaufnahme irgendwelcher baulicher Schwierigkeiten bzw. erheblicher Kosten realisieren.

Beachtlich Ist, daß?, die Anwendung des Kreuzstroraprinzips es keineswegs aucechliesst, mehrere Uebertraßun#sriume vorzusehen, in denen Prozesse verschiedener Art durchgeführt werden.

Die medisnduichläsBigen Begrenzungsv&nde der liebertragungsräume In der Vorrichtung können entsprechend der Beschaffenheit der Trägemasse, der auftretenden Temperaturen und den chemiechen und physikalischen Bigenschaften der iiuroh dlenTrüeeraasee otrumenden Medien ausgebildet sein. Als Baustoff· kommen hierfür metallische, keramisohe, mineralische sowie auch organische Stoffe in Betracht, so dass also auch bei der Gestaltung der Uebertragungsraumwände, wie schon bei der Wahl der Trägeroasse, die vorteilhafte Möglichkeit be-

009808/0992

etebt, sich den jeweiligen Verhältnis pen bzv. Anforderungen optimal anpassen ?u körmer.

FUr den zeitlich und örtlich glelchmäseigen Abzug der Trägermasee aus dem letzten Uebertragungsraum kann jede geeignte Einrichtung bekannter Bauart vorgesehen eeln. Je nach Fons dee Schachtquerechnittee und auch Je nach den Betriebsbedingungen können hierfür Zellenräder, Zellenwalzen, Abstreifer oder Verdränger-Vorrichtungen und dgl. benutzt werden. Auch für die Förderung der Trägarroaase im Kreislauf let jede geeignete Fördervorrichtung bekannter Bauart, z.B. Becherwerk, verwendbar.

Auch die in der Zeichnung dargestellten Beispiele sind keineswegs erschöpfend. Die Vorrichtung ist beispielsweise auch benutzbar für chemische Prozesse, die nicht endotherm, sondern exotherm verlaufen und bei denen zur Einhaltung einer bestimmten Reaktionßtemperatur Wärme durch die Trägermasße abgeführt werden muse.

Die Erfindung ist aleo nicht an die gezeigten bzw. beschriebenen Auefilhrungsformen gebunden, sondern die baulichen und verfahrenstechnischen Einzelheiten der Aus* führung können im Rahmen der Erfindung variiert werden.

009808/0992

Claims

~³⁹~ 1761727

l'Qtontaneprilche

1.!Vorfahren zur Wärme- oder/und Stoffuburtragung, bai dem eine aus losem Schüttgut bestehende Trttgennaeee durch einen Raum zu ihrer Wärme- oder/und Stoffaufnahme und einen Raum zu ihrer Wanne- oder/und Stoffabgabe oder umgekehrt Im Kreislauf geführt wird, dadurchgekenn^ fceichnet, dass in den Uebertrafungeräumen eine dUnne Schicht der frägermeee gebildet und dieee unter Mitwirkung der Schwerkraft gleichmäerig und regelbar durch die Uebertragungerlteie hindurohgefUhrt wird und dass das warne- oder/und stoff abgebende und da« wttmeoder/und stoffaufnehmende ftedlun durch die In den beiden Uebertragungsräumen nach unten wandernde dünne Schicht der TrSecrmaese unter Wärme- oder/und Stoffabgabe und Wärme- oder/und Stoffaufnahme In Xreuzetron eu dieser Schicht hindurengeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennselohnet, dass sui' Trocknung von Abwa6eerechiämmen ale Trttgemasse Metallkugeln verwendet und diese im oberen Uebertragungeraum (133) durch Verbrennungegaee erhltst und dann la unteren Uebertragungeraum (162) nlt den su trooknenden Schlamm beaprUht werden, dasei dadurch das Wasser des TV7*A*i SchlameeB spontan verdampft) und anschliessend dampfförmig

009808/0992

In den heieeen Rauchgaßstrom der VerbrennungeanlKge geleitet wird, während der getrocknete Schlanm· aus den unteren Uebertragungsrauo (162) zusammen mit der TrMgermasae herausgeführt und anechlieeeend von der Trägermaese durch Sieben bzw. dichten getrennt wird, vorauf die Trttgermasse in den oberen Uebertragungeraum (133) «urttokgeleitet und der Trockenschlamm vorzugtweiee einer* Feuerung Bugeführt wird (vgl. Fig. 10)*

3. Verfaliren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erhitzte Trägermasse bei während der Trocknung nicb en ihr krustenartig anoetzenden Schlämmen in einen aue einer rotierenden Trommel gebildeten Uebertragungsraum (182) geleitet und in diesen der £U trocknende Schlamm eingeeprUht wird (vgl. Pig. 11).

A. Verfehren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daso zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen eine einen Katalysator enthaltende Trägerroasse verwendet und diese zunächst durch einen ersten Uebertragungeraum geführt wird, in den heiese Verbrennungagase aua einer Feuerung geleitet werden, dass daraufhin die flo erhitzte Trmgermasse durch einen zweiten Uebertragungeraum geführt vird_v in den ein aus gas- oder dampffurmlgen Kohlenwaseeretofftik beetendes Gemisch geleitet wird, wobei die Kohlenwaeaeretoffe erhitzt und dadurch gespalten und dl« dabei ent-

00980β/0β92

BAD ORIGINAL

stehenden .-paltprodukte auß dem zweiten Ucbertrafvingsrau/n abgeführt sowie anffchliesser.fi ^elriihlt und weitertehandelt werden, dass r'ann die Trägeiuasße durch einen dritten Uebertraguiigsrauin geführt wird, durch den Luft unter Wärmeaufnahme hindurchgeleitet und dann der Feuerung zugeführt wird, und daao schlieeelich die Trägermasεe zum ersten Uebertragungsraum surückgeleitet und in der vorgenannten Weise erneut im Kreislauf geführt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur thermischen Krackung von Xohlenwasserstoffen, insbesondere schweren Oelen die Trägermasββ zunächst durch einen ersten Uebertragungsraun geführt und in diesem durch heisse Verbrennungegase und Verbrennung fester KrackrUckstände mit Luft erhitzt wird, dass daraufhin die so erhitzte Trägermaese durch einen zweiten üebertragungsraum geführt wird, in den die flüssigen Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf eingesprüht und hierbei gekrackt werden, wobei die so'entstehenden gas- und dampfförmigen Krackprodukte aus de* zweiten Uebertragungsraua abgeführt sowie anBchliessend gekühlt und weiterbehandelt werden, während die festen Kraokprodukrte aue den. zweiten liebertragungsraum Eusammen mit der Trägeruasae abgei'ührt un3 gemeinsam in den ernten Uebertragungera'i'. geleitet werden, und Λβ??: ti min Aiu Tragermacr3e in der

009808/099?

BAD

-«- 1761727

vorgenannt«! Wei·· erneut im Kreislauf geführt wird.

6. Vorrichtung sur Ausführung des Verfahrene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzungswände. (3, 4) der Uebertragungaraume (1, 2) enge Schächte bilden und an den Seiten der dünnen "Schicht der Trmgermasse* in beiden Räumen fur das wärme- oder/und stoff abgebende und für das wärme- oder/und etoffaufnehmendβ Medium durchlässig gestaltet sind und dass mindestens eine regelbare Abaugseinrichtung (13) für die Trägermaose vorgeeehen ist (Tgl. Pig. I)

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennselohnet, dass die Uebertragungsräuae (1, 2) in mindestens svei Stufen (21, 22, 23 bsv. 24, 25, 26) unterteilt und dies· Stufen durch Kanal· (27, 28, 29, 30 tow. 31, 32, 33, 34) ausserhalb der mediendurchläesigen Begrenzungsvände gebildet und, bezogen auf den in jeder Stufe la Kreuzstrom zur Schicht der TrägermaeBe*geführten Strösnmgsweg der durch die Schicht geleiteten Medien, hintereinander angeordnet sind (vgl. Flg. 2).

Θ. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die medlendurchlässlgen BegrenzungevMnde (31) der Uebertratfungsräume (52) aus porösen Stoffen gebildet

Bind (rgl. VIg. 3).

009808/0992

ORIGINAL

9. Vorrichtung nach Ancpruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die medlendurchläseigen Begreneungewände der Uebertragungsr&ume (54) aue Rostgittern (52) btetehen (vgl. Fig. 4).

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7· dadurch gekennzeichnet, daeo die mediendurchläsBlgen Begrenrungsv&nde der Uebertre/jungBrftume (57) aus schräg gestellten Platten (55 bsw. 56 bzw. C3) bestehen, zwischen denen Jaloueieartige Zwischenräume gebildet sind (vgl. Pig. 5. 6 und 7).

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das· die Uebertragun&srttuae (1 und 2) für den Durchfluss der Trtigermaeee durch einen alt Urnen fluchtenden Schacht (11) miteinander verbunden sind und dieser eine der Vermeidung des Uebertritts der Medien von einem Raum sum anderen entsprechende Länge aufweist (vgl. Fig. 1).

12. Vorrichtung nach Anepruch 6^dadurch gekennzeichnet, das· die Uebertragungsräume (102, 103 und 104, 105) fur den Durchfluss der Trügermasee durch Über den Schaohtquerschnitt glelchmässlg verteilte Kanäle (122) miteinander verbunden oind und diese Kanäle der Vermeidung des Uebertritts der Medien von einen Raun sum andern entsprechende Längen besitzen (vgl. Fig. Θ).

009808/0992

bad owe«»*-

Vorrichtung nach einem der AneprUche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daee in der Begrenzungmrand dee Ver-Mndungeochachteo (3B, ?9) bzw. der Verbindungekanäle
ücfinun/ion (44) fur den Einlass elnee nperrmedlume voroind (vpl. Fig. ?).

l'i. Vorrichtung nacli Annpruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet . duciB oio zui· iJurchfUhrung von Prozessen verschiedener Ait acilirtre Uobcrtrogungoraume aufweist.

]',;. Vori'ichtung nach Aunpruch 6 odor 7, dadurch gekennzeichnet, (Inoa einer der Uebertregungerttume aue einem Schacht mit (Mcl)ton DegrenKun^tivänden beeteht, der an eelnen oberen und unteren KndP Oeffnungen fUr den Eintritt
Auntrjtt dee Im Gl©ich- oder Gegenetron zur
Ijm iichacht goiUhrten Mediums aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder T, dadurch gekennzeichnet, dauo die UebertraguagQräume (102, 103 uni 104, 105) auß Schlichten von krelerlngftJnnigetn Querecholtt bestehen (vgl. Fig. Q).

17. Vorrichtung naoh Anepruch 6 oder 7, dadunih gekMBBMieh» net, daee tür VonrMmung der Terbrexinungsluft in einer Dampfkeoaelanlf^e ein der Brhltzung der Trfigernejuiee

009808/0992

BAO ORIGINAL

dienender, von mLii(loBt».-nr> einem Teil tier Abgase der Keseelfeuerung (131) beauf; chlagter Uebertragungnraum (153) in einer Waml nines Keeüelzugen (132) angeortfnot 1st. (vgl. Fig. 9).

Ρΰ/lO. Juni 196Θ

009808/099)