DE1947099A1 - Verfahren zur Herstellung von kugelfoermigen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd enthaltenden festen Teilchen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von kugelfoermigen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd enthaltenden festen Teilchen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen Rohmaterialien, die überwiegend aus Aluminiumoxyd und, Siliciumdioxyd bestehen, nämlich von kugelförmigen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxydenthaltenden festen Teilchen, die überwiegend aus Mullit bestehen, wobei die Herstellung in einem Wirbelschichtbett mit einem erzwungenen Umlaufstrom der festen Teilchen ausgeführt wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von. kugelför-
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migen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen, die überwiegend aus Mullit bestehen, wobei man in dem vorstehend genannten Wirbelschichtbett in Gegenwart eines festen Impf- oder Keimmaterials ein pulverförmiges Rohmaterial, das' Aluminiumoxyd und SiIiciumdioxyd in einem Anteil von jeweils 4o bis 80 Gew.$ und 15 bis 58 Gew.$, sowie Magnesiumoxyd oder eine Magnesiumverbindung, die zur Bildung von Magnesiumoxyd unter Brennbedingungen fähig ist, in einer Menge von 2 bis 5 Gew.$, berechnet als MgO,enthält, brennt.
Der hier verwendete Ausdruck "Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltendes Material" bezeichnet eine Zusammensetzung, die im wesentlichen aus Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd besteht und die zusätzlich kleine Mengen von Oxyden von Alkalimetallen, wie Na2O und KpO, Oxyden von Erdalkalimetallen, wie CaO und MgO, und Oxyden von anderen Metallen, wie JPe2O,, enthalten- kann.
Zur technischen Herstellung der Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden Teilchen, .z.B. Mullitteilchen, ist ein Verfahren bekannt, bei welchem eine grosse Masse an Mullit nach einer Arbeitsweise hergestellt wird, wobei ein gemischtes Material, bestehend aus vorgeschriebenen Mengen von Aluminiumoxyd (Al2O,) und Siliciumdioxyd (SiO2) durch Erhitzen bei einer erhöhten Temperatur geschmolzen wird und die so erhaltene große Masse zu Teilchen gemahlen wird. Da die Mullitteilchen von gewünschter Teilchengröße durch Schmelzen der Ausgangsmischung von Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd bei einer Temperatur von oberhalb etwa 18oo°0 und durch an- ^ schließendes Mahlen der sich ergebenden große Masse von Mullit erhalten wurden, war die Ausbeute an Produktteil— chen sowie deren Form schlecht. Außerdem bestand dabei
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auch der Nachteil, daß eine große Menge an eMctrischer Energie für den Schmelzarbeitsgahg erforderlich war.
Obgleich die Aluminiumoxyd-Silieiumdioxyd-enthalt'enden festen Teilchen bisher hauptsächlich als Aggregat von feuerfesten Steinen verwendet wurden, besitzen sie auch ausgezeichnete Eigenschaften als Wärmeträger sowie als Katalysatorträger.
Da jedoch die Gestalt der Mullitteilchen, die durch Mahlen wie bei dem gebräuchlichen Verfahren erhalten wurden, schlecht ist, besitzen sie den Nachteil, daß, wenn sie als Wärmeträger z.B. in einem Yfirbelschichtbett verwendet werden, ein übermäßiger Abrieb der Vorrichtung erhalten wird. Außerdem sind sie nicht geeignet, um ein zufriedenstellendes Wirbelschichtbett zu bilden.
Es wurde nunmehr gefunden, daß durch die Zugabe zu einem pulverformigen Rphmaterial oder Ausgangsmaterial, vorwiegend bestehend aus Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd, von 2 bis 5 Gew.^, berechnet als MgO und bezogen auf das gesamte Rohmaterial, von Magnesiumoxyd oder einer Magnesiumverbindung, die zur Bildung von Magnesiumoxyd unter Brennbedingungen fähig ist, und durch Brennen dieses pulverförmigen Roh- oder Ausgangsmaterials bei einer Temperatur von 12oo bis 16oo°C in einem Wirbelschichtbett mit dem erzwungenen Umlauf- oder Kreislaufstrom der festen Teilchen in Gegenwart eines festen Impf- oder Keimmaterials, das im wesentlichen aus Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und Magneeiumbxyd besteht, das pulverförmige Ausgangsmaterial auf das Impf- oder Keimmaterial als Überzug oder Beschichtung so gelangt, daß kontinuierlich, und wirtschaftlich Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthal-
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tende feste Teilchen erhalten werden, die vorwiegend aus Mullit bestehen und eine nahezu kugelförmige Gestalt aufweisen. ■
So wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Aluminiumoxyd-SiIieiumdioxyd-enthalfenden festen Teilchen geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein pulverförmiges Roh- oder Ausgangsmaterial (A), das Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd in einem Anteil von 4o bis 80 Gew.^, bzw. 15 bis 58 Gew.^ sowie Magnesiumoxyd oder eine Magnesiumverbindung, die zur Bildung von Magnesiumoxyd unter Brennbedingungen fähig ist, in einer Menge von 2 bis 5 Gew.$, berechnet als MgO, enthält, einem Wir-? belschichtbett mit dem erzwungenen Umlaufstrom der festen Teilchen in Gegenwart eines festen Impf- oder Keimmaterials (B) mit einem Teilchendurchmes,ser von l/lo bis 2/3 desjenigen der Produktteilchen, das im wesentlichen aus Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd besteht, zuführt, das pulverförmige Ausgangsmaterial (A) und Keim- oder Impfmaterial (B) in dem Wirbelschichtbett bei einer Temperatur von 12oo bis 16oo°C brennt, um das pulverförmige Ausgangsmaterial (A) als Überzug auf das Keimmaterial (B) aufzubringen und anschließend die sich ergebenden festen Teilchen, die vorwiegend aus Muilit bestehen, mit einem Teilchendurchmesser von o,5 bis Io mm gewinnt.
Als Aluminiumoxydkomponente, die als Ausgangsmaterial gemäß der Erfindung verwendet werden soll, können z.B. Aluminiumoxyd, Aluminiumoxydgel und Aluminiumhydroxyd verwendet werden. Außerdem sind als Siliciumdioxydkomponente.z.B.. Kieselsäureanhydria Quarzit brauchbar. Anstelle
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der Verwendung einer Mischung von den getrennten Komponenten, nämlich Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd, ist es auch möglich, ein Ausgangsmaterial, das die beiden Komponenten enthält, zu verwenden, z.B. Sillimanit, Kaolin und Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-Gel. Vorzugsweise werden die Ausgangsmaterialien verwendet, nachdem sie so fein als möglich gemahlen wurden, "beispielsweise bis auf ein solches Ausmaß, daß der Rückstand auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa o,q88 mm (I7o mesh Tyler sieve) weniger als lo$ beträgt. .
Zur Bildung des Mullits sollen die in dem pulverförmigen Ausgangsmaterial enthaltenen Mengen von Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd in einem Anteil, bezogen auf die Gesamtmenge des pulverförmigen Ausgangsmaterials, von 4o bis 80 Gew.$, vorzugsweise 55 bis 7o Gew.#, AIgO^ und 15 bis 58 Gew.#, vorzugsweise 25 bis 43 Gew.# SiO2, vor-1 handen sein.
Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß, wenn eine Magnesiumkomponente in einer Menge von 2 bis 5 Gew.$, berechnet als MgO, dem pulverförmigen Ausgangsmaterial, das. hauptsächlich aus Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd besteht, bei der Herstellung der Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen in einem Wirbelschichtbett zugegeben wurde, die Bildung von Mullit bei einer niedrigeren Temperatur als die zur Bildung von Mullit bisher als notwendig erachtete Temperatur, nämlich bei 12oo bis 160O0C, erreicht werden konnte, und die Menge der flüssigen geschmolzenen !hase des Materials während des Brennarbeiteganges innerhalb eines Bereiches von Io bis 35# gehalten werden konnte, wodurch es möglich wurde, kugelförmige Aluminiumoxyd-Silioiumdioxyd-ent- haltende feste TeHohen, die Überwiegend aus Mullit be-
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stehen, durch Überziehen des pulverförmigen Ausgangsmaterials auf die Oberfläche des Keimmaterials zu bilden, d.h. das Wirbelschichtbett wirkt als eine Art eines bei erhöhter Temperatur arbeitenden Granulators (elevated temperature granulator) in diesem Pall, wobei die Körnung oder Granulierung 'gleichzeitig mit der Sinterreaktion mit den festen Teilchen des Wirbelschichtbettes als Keimmaterial stattfindet.
Als Magnesiumverbindung, die in dem Verfahren gemäß der Erfindung geeignet ist, können solche verwendet werden, die zur Bildung von Magnesiumoxyd unter Brennbedingungen fähig sind, z.B. Magnesiumoxyde,in Form von leicht calciniertem Magnesiumoxyd, Seewasser-Magnesiumoxyd-Klinker und natürliche Magnesiumoxydminerale sowie Magnesiumhydroxyd und Magnesiumcarbonat.
Zur Beibehaltung der vorstehend genannten Menge an flüssiger Phase, die als erwünscht angegeben wurde, genügt ein Zusatz von MgO zu dem pulverförmigen Ausgangsmaterial in dem Ausmaß, um darin in einer Menge von 2 bis 5$ enthalten zu dein. Wenn die zugesetzte Menge nicht ausreichend ist, ist die Menge an gebildeter flüssiger Phase nicht angemessen, was dazu führt, daß die Granulierungswirkung oder der Körnungseffekt abnimmt, während eine zu große Menge die Ursache für .eine Agglomerierung der Produktteilchen wird.
Das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung au verwendende Keim- oder Impfmaterial (B) ist keinerlei Beschränkungen unterworfen, solange es aus festen Seilohen besteht, die im wesentlichen aus Silicium!c-xyd, Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd ausammengesetzt sind
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und eine Teilchengröße ,von l/lo bis 2/3 des Durchmessers der Produktteilchen (α, 5 Isis Io mm) besitzen. Es wird jedoch bevorzugt, daß das Keimmaterial eine gleiche oder nahezu gleiche chemische Zusammensetzung, wie diejenige des verwendeten pulverförmigen Ausgangsmaterials besitzt. Als derartiges Keimmaterial ist ein Material brauchbar, das durch Preßformen des vorstehend beschriebenen pulverförmigen Ausgangsmaterials
(A) in eine kugelförmige oder zylindrische Gestalt unter Verwendung von z.B. einer Granuliereinrichtung der Tellerart, einer Granuliereinrichtung der Wirbelschichtart, eines Sprühtrockners oder einer Tablettenmaschine, unter anschließender Entfernung des Feuchtigkeitsgehaltes aus den Teilchen·durch Trocknen erhalten wird.
Es ist auch möglich, als das vorstehend genannte Keimmaterial (B) solche Teilchen von einer verhältnismässig-kleineren Größe zu verwenden, die in dem nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Produkt enthalten sind. Andererseits können die Klumpen von gesintertem Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyci-Magnesiumoxyd-Material, die nach gebräuchlichen Arbeitsweisen erhalten werden, oder das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Produkt, dessen Teilchendurchmesser groß sind, als Keimmaterial (B) verwendet werden, nachdem sie zerkleinert und gesiebt worden sind, um die Teilchengröße auf den vorstehend angegebenen Durchmesser zu regeln.
Obgleich die verwendete Teilmenge des Keimmaterials
(B) mit Bezug auf das pulverförmige Ausgangsmaterial (A) in Abhängigkeit von derartigen Faktoren wie dem mittleren Teilchendurchmesser des Keimmaterials, der mittleren Verweilzeit in dem Bett des pulverförmigen
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Ausgangsmaterials und dem mittleren. Teilchendurehmesser des aus dem -System abgezogenen Produkts variiert, ist es im allgemeinen erwünscht, daß 1 bis Io Gew.Teile und vorzugsweise 2 bis 7 Gew.Teile des pulverförmigen Ausgangsmaterials (A) auf 1 Gew.Teil des Keimmaterials (B) verwendet wird. ,
Das Keimmaterial (B) kann dem Wirbelschichtbett entweder getrennt von dem pulyerförmigen Ausgangsmaterial (A) oder in Form einer Mischung' mit dem letzteren zugeführt werden.
Ein Wirbelschichtbett mit dem erzwungenen TJmlaufstrom von festen Teilehen wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet. Das Wirbelschichtbett ist so angeordnet, daß ein wirbelschichtbildendes Gas in das Wirbelschichtbett durch einen in dem Bodenteil des V/irbelschiehtbettes angeordneten Gasverteiler mit einer ausreichenden Geschwindigkeit eingeführt wird, um die festen Teilchen in dem Bett in jeine Wirbelschicht überzuführen, während gleichzeitig ein Eindüsgasstrom in das genannte Wirbelschichtbett aus einer Eindüsöffnung für den Eindüsgasstrom mit einer höheren Geschwindigkeit oder einem höheren Ausmaß als die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit (üQ), bezogen auf die leere Kolonne, eingedüst wird. Auf diese Weise wird die Wirbelschi chtbildung der festen Teilchen in dem Bett und deren Zwangsumlaufstrom erreicht.
Da im Falle eines Wirbelschichtbettes sich die festen Teilehen in dem Bett etwas aktiv bewegen, ist diese Art von Bett gewöhnlich einem gepackten, festen oder sich bewegenden Bett mit Bezug auf die Gleichförmigkeit und Reglungsfähigkeit der Bettemperatur überlegen· Ee wird daher mit einer Wirksamkeit im Falle der
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Sinterreaktion von festen Substanzen und im Palle von Reaktionen, die eine Temperaturregelung erfordern, angewendet. In dem Pail, bei weichem während des Brennens eine flüssige Phase gebildet wird, wie dies bei der Sinterreaktion einer festen Substanz, beispielsweise bei der Herstellung von Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd enthaltenden festen Teilchen aus Ausgangsmaterialien mit einem überwiegenden Gehalt von Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd in einem Wirbelschichtbett zutrifft, besteht jedoch gewöhnlich die Neigung zur Agglomerierung, d.h. zum Aneinanderkleben der Teilchen in dem Bett oder zum Kleben der Teilchen an die Wand oder den Boden des Ofens, und es ist daher schwierig, ein stabiles Wirbelschichtbett zu bilden,- sowie ein gesintertes Material von praktisch kugelförmiger Gestalt zu erhalten. Anhand von Untersuchungen wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß die Bildung eines Überschusses von der flüssigen Phase an den1 Teilchenoberflächen während der Sinterreaktion eine der Hauptursachen für die Agglomerierungserscheinung war und daß es notwendig war, die Menge der flüssigen Phase der Teilchen auf Io bis 35$ und vorzugsweise 15 bis 25$ zur Verhinderung der Agglomerierung der Teilchen und für ein Y/achstum der Teilchen zu regeln.
Wenn das pulverförmige Ausgangsmaterial und das Keimmaterial mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung verwendet werden und wenn diese Materialien in "einem Wirbelschichtbett mit dem Zwangsumlaufstrom der festen Teilchen gebrannt oder gesintert werden, wird das pulverförmige Ausgangsmaterial als Überzug oder Beschichtung auf die Oberfläche des Keim- öder Impfmaterials aufgebracht und gleichzeitig erlangt das gebrannte oder gesinterte,teilchenförmige Produkt eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt, während allmählich dessen Durohmesser zunimmt· Somit kann, die über-
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- Io -
mäßige Agglomerierung der -festen Teilchen oder die Erscheinung des Anhaftens der Teilchen an der Ofenwand oder dem Boden des Ofens in wirksamer Weise verhindert werden.· : ' ·
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das pulverförmige Ausgangsmaterial (A) in denrvorstehend beschriebenen Wirbelschichtbett bei einer Temperatur von 12oo bis 16oo°C in Gegenwart des Keim- oder Impfmaterials (B) gebrannt. Wenn die Brenntemperatur niedriger als 12oo°G ist, kann eine Zunahme der Größe der festen Teilchen nicht erwartet werden. Andererseits gibt die Anwendung von erhöhten Temperaturen, die l6oo°C übersteigen, keine erhöhten Effekte mit Bezug auf das Wachstum oder die Zunahme der Teilchengröße und ist daher im Hinblick auf die Wärmewirtschaftlichkeit.und die Haltbarkeit des Ofenmaterials nachteilig. Zur Aufrechterhai tung άβτ Brenntemperatur innerhalb des Bereichs von 12oo bis I6oo°0 ist das Verbrennen eines Brennstoffs in dem Wirbelschichtbett ausreichend. Als Brennstoff kann irgendeiner von derartigen, flüssigen Brennstoffen, wie Schweröl, Kerosin und Leichtöl, oder derartigen gasförmigen Brennstoffen, wie verflüssigtes Propan, verflüssigtes Butan und Erdgas,verwendet werden. Die Verwendung von flüssigen Brennstoffen ist vorteilhafter, da die Anwendung von gasförmigen Brennstoffen bisweilen zu dem Auftreten der sogenannten Durchblas-•erBcheinung in dem Wirbelschichtbett führt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Schnittansicht eines Beispiels einer Vorrichtung darstellt, die für die praktischeAusführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet wird. ,
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In der Ze leimung ;Lst ein Gasverteiler 4 mit einer umgekehrten konischen Ausbildung innerhalb eines Ofens 1 an dessen unteren Teil mit einem Abstand von dessen Boden angeordnet. An der Wand des Ofens 1 ist unterhalb des Gasverteilers 4 ein Gaseinlaß 2 für die Einführung des wirbelschichtbildenden Gases vorgesehen und eine GasabgabeÖffnung 3 ist an dem oberen Ende des Ofens 1 vorgesehen. An dem Mittelteil des Gasverteilers 4 ist eine Brennstoffeinspritzdüse 6 vorgesehen, die sich gegen daa Wirbelschichtbett (F) öffnet und die mit einem senkrechten Brennstoffzuführungsrohr 5 verr bunden iat. Ein Zuleitungsrohr 7 für den Gaseindüsstrom ist koaxial mit dem Brennstoffzuführungsrohr 5 so angeordnet, daß es dieses umgibt. Der Gaseindüsstrom wird in das Wirbelschichtbett (P) durch eine Eindüsöffnung 8 für den Gaseindüsstrom eingeleitet. Eine Zuführungsöffnung Io für das pulverförmige Ausgangsmaterial, die mit einem Zuführungsrohr 9 für das pulverförmige Ausgangsmaterial verbunden ist, und eine selective Abgabeöffnung 12 für die selektive Abgabe der Produktteilchen, die mit einem senkrechten Abgaberohr 11 für die selektive Abgabe der Produktteilchen verbunden ist, sind durch den Gasverteiler 4 hindurch an anderen Stellen als .an dessen Mittelteil vorgesehen. Das untere Ende des Rohrs 11 für die selektive Abgabe ist gegen einen Produkttrichter Γ4 geöffnet. An dem unteren Teil des Produkttrichters 14 ist ein· Ventil 15 für die Gewinnung der Produktteilchen vorgesehen. Ein Gaseinlaß 13 für die selektive Abgabe zur Zuführung des selektiven Abgabegases ist an der Seitenwand des Produkttrichters 14 angeordnet. Ein Zuführungsrohr 16 für das feste Keiinmaterial ist an der Wand des Ofens 1 an einer Stelle oberhalb des Gasverteilers 4 vorgesehen.
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Der Gasverteiler 4, der gewöhnlich, mit zahlreichen Öffnungen oder Perforationen mit einem Durchmesser von o,l bis Io mm ausgestattet ist, ist vorzugsweise ein solcher, in welchem der Druckverlust des Gases beim Durchgehen durch den Gasverteiler 4 gewöhnlich loo bis 5oo mm H2O beträgt.
Der Gasverteiler 4 kann ein solcher mit einer flachen oder ebenen Ausbildung sein, wobei jedoch ein solcher mit einer umgekehrt konischen Ausbildung, d.h. ein solcher bevorzugt wird, der sich zentripedal neigt, wobei die Mitte in der untersten Lage oder Stelle liegt. In diesem Pail wird ein Neigungswinkel von etwa 45° besonders bevorzugt.
Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird unter Anwendung der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung das sauerstoffenthaltende Gas aus dem Gaseinlaß 2 für das wirbelschichtbildende Gas in den Ofen 1 durch den Gasverteiler 4 eingeführt.
Dann wird das feste Keimmaterial in den.Ofen 1 von.dem Zuführungsrohr.16 für das feste Keimmaterial eingebracht. Die festen Teilchen bilden in dem Ofen ein Wirbelschichtbett (P).
Der Brennstoff wird dann in den Ofen 1 aus der Brennstoffeinspritzdüse 6 über das Brennstoffzuführungsrohr 5 eingeführt." Gleichzeitig wird ein säuerst off enthalt ender Eindüsgasstrom in den Ofen 1 aus der Eindüsöffnung 8 für den Eindüsgasstrom zum Verbrennen des Brennstoffs und gleichzeitig zur Bewirkung des Zwangsumlaufs tr ome e der festen Teilchen in· dem Ofen eingeführt.
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Die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit TJ , bezogen auf die leere Kolonne, in dein "bei 'dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Wirbelschichtbett, variiert in diesem Fall in Abhängigkeit von dem mitt- · leren Teilchendurchmesser und der Durchmesserverteilung der festen Teilchen in dem Bett, wobei es jedoch im allgemeinen erwünscht ist, 'daß der mittlere Teilchendurchmesser derartig ist, daß ein Bereich von 2 bis m/sek,insbesondere 3 bis 8 m/sek,erhalten wird. Überdies ist gewöhnlich das Verhältnis der Menge Vf Nm /Std. des durch denGasverteiler strömenden wirbelschichtbildenden Gases zu der Menge V Nm /Std. der gesamten Gaszuführung in das Wirbelschichtbett, d.h. der Wert von V«/V vorzugsweise innerhalb des Bereiches von o,3 bis o,6, obgleich es in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen beträchtlich variiert. Die Geschwindigkeit IT. des Gaseindüsströmes an der Eindüsöffnung soll größer gehalten werden als die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit U , bezogen auf die leere Kolonne, und liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 15 bis 3o m/sek. Überdies liegt das Verhältnis der Menge V.
des Stromes des Eindüsgasstroms zu dem vorstehend genannten Wert VQ, d.h. der Wert von V^/V vorzugsweise innerhalb des Bereichs von o,2 bis o,4.
. Durch die Verbrennung des Brennstoffes wird die Temperatur des WirBelschichtbettes (i1) bei der vorstehend angegebenen Brenntemperatur gehalten, die für die Herstellung der Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen erforderlich ist. Die Brenntemperatur kann in gewünschter Weise geregelt werden, indem man entweder das Verhältnis der Menge des zugeführten Ausgangsmaterials zu der Menge des zugeführten Brennstoffs, oder die Menge eines sauerstoffenthaltenden Gases variiert.
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Dann wird das pulverförmigθ Aüsgangsmaterial mit· einem überwiegenden Gehalt an- Aluminiumoxyd und SiIiciumdioxyd, das eine Magnesiumverbindung enthält, . über das Zuführungsrohr 9 für das pulverförmige Aüsgangsmaterial in den Ofen 1 aus einer Zuführungsöffnung Io für das pulverförmige'Ausgangsmaterial zusammen mit einem sauerstoffenthaltenden Gas eingeführt und das Brennen des Ausgangsmaterials wird ausgeführt.
Die Geschwindigkeit U des Gases für die Zuführung des pulverförmigen Ausgangsmaterials, die grosser ist als die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit U , bezogen auf die leere Kolonne, jedoch kleiner sein muß als die Geschwindigkeit U. des Eindüsgasstromes, liegt zweckmäßig in einem Bereich von gewöhnlich Io bis 2ο m/sek.
Das zugeführte Ausgangsmaterial klebt, während es eine Sinterreaktion eingeht, an die Oberfläche der in Wirbelschicht befindlichen festen Teilchen und bildet darauf einen Überzug.
Lediglich diejenigen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden Teilchen mit einem Anwachsen oder einer Zunahme entsprechend der Bildung des Überzugs von dem Ausgangsmaterial an den, festen Keim- oder Impfteilchen, die eine größere Teilchengröße als die vorgeschriebene erhalten haben, läßt man durch ein· selektives Abgaberohr 11 über eine selektive Abgabeöffnung 12 in einen Produk'ttrichter 14 mit Hilfe eines selektiven Abgabegases, das aus einem Gaseinlaß 13 für das selektive Abgabegas eingeführt wird, herunterfallen. Auf diese Weise werden die gebildeten Aluminium-
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-Ip-
oxyd-Siliciumdioxyd-ervthartenden Teilchen von praktisch kugelförmiger Gestalt und von nahezu gleichförmiger Größe in dem Produkt trichter 14- gelagert. Die so erzeugten Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd-enthaltenden -Teilchen werden aus dem System durch Öffnen eines Ventils 15 entfernt.
Wenn die Arbeitsweise kontinuierlich ausgeführt werden soll, werden das pulverförmige .Ausgangsmaterial und das feste Keim- oder Impfmaterial· kontinuierlich dem Ofen 1 zugeführt·
Überdies kann der mittlere Teilchendurchmesser" der erzeugten Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden Teilchen auf den gewünschten Teilchendurchmesser, d.h. einen Teilchendurchmesser von o,5 "bis Io mm und vorzugsweise 1 "bis 5 mm, geregelt werden, indem man die Geschwindigkeit des selektiven Äbgabegases regelt, das nach der Einführung aus dem selektiven Abgabegaseinlaß 13 über das selektive Abgabe - rohr 11 geführt wird und in den Ofen 1 aus der Öffnung 12 für das selektive Abgabegas eingedüst wird.
Obgleich die Geschwindigkeit U des selektiven Abgabegases von dem mittleren Teilchendurchmesser der fest.en Teilchen in dem Bett und dem Zustand der Wirbelschichtbildung abhängt, wird die Betriebsweise gewöhnlich so ausgeführt, daß diese Geschwindigkeit im Bereich von 3 bis 18 m/sek liegt. In diesem Fall ist es natürlich notwendig, daß die Geschwindigkeit Un
des selektiven Abgabegases kleiner ist als die Geschwindigkeit TJ. des Eindüsgasstromes aus der Eindüsöffnung θ' für den Eindüsgasstrom und die Geschwindigkeit U3, des Sindüsgasstroms aus der öffnung Io für die pulverförmi-
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ge Ausgangsmaterialbeschickung, jedoch größer ist als die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit U , bezogen
auf die leere Kolonne (d.h. U. > U- >· U0 > U).
3 r s ο
Andererseits ist es für die Gasgeschwindigkeit U für die Zuführung des festen Keimmaterials in das Bett aus dem Zuführungsrohr 16 für das feste Keimmaterial ausreichend, wenn diese Geschwindigkeit Un im Bereich von Io bis 2o m/sek liegt.
Bei demjVerfahren gemäß der Erfindung wird für das durch den perforierten Gasverteiler zugeführte Gas zur Beibehaltung des T/irbelschichtzustandes der festen Teilchen in dem Bett und für das Gas für andere Zwecke ein sauerstoffenthaltendes Gas, z.B. Luft, zum Verbrennen des Brennstoffes verwendet.
Die von dem Ofen abgehende Wärme kann zum Vorheizen des pulverförmig en Ausgangsmaterials verwendet · v/erden oder sie kann auch als Wärmequelle für einen Wasserdampferzeuger od.dgl. in der chemischen-Industrie verwendet werden.
Wenn nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ein pulverförmiges Ausgangsmaterial, das vorwiegend aus Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd besteht und MgO im Bereich von 2 bis 5 Gew.$ enthält, in Gegenwart eines besonderen Keimmaterials in einem Wirbelschichtbett unter Zwangsumlauf der festen Teilchen gebrannt wird, werden auf diese Yfeise derartige Störungen, wie übermäßige Agglomerierung der festen Teilchen und das Anhaften der festen Teilchen an die Reaktorwand beseitigt., und es wird die kontinuierliche Herstellung von praktisch kugelförmigen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-ent- · haltenden Teilchen, die Mullit enthalten, ermöglicht,
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BAD ORIGINAL
"was nach den. gebräuchlichen Arbeitsweisen schwierig zu erreichen war.
Außerdem ist es nach dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich, zu jeder Zeit ein im wesentlichen konstantes Ausmaß der flüssige'n Phase in den festen Teilchen in dem Wirbelschichtbett zu. bilden, selbst wenn eine gewisse Änderung in der Brenntemperatur und in dem Verhältnis von dem in dem Ausgangsmaterial enthaltenen Aluminiumoxyd und SiliciumdiQxyd vorhanden ist. Es besteht daher auch der Vorteil, daß die Sinterreaktion des Ausgangsmaterials über einen sehr großen Bereich der Temperatur von 12oo bis 16oo°C ausgeführt werden kann, wobei zu jeder Zeit ein stabiles Wirbelschichtbett ohne Auftreten einer Agglomerierung der Teilchen gebildet wird.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden Teilchen können z.B. als Wärmeträger, Katalysatorträger oder als feuerfestes Material verwendet werden. Da sie eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt besitzen, weisen sie überdies eine Überlegenheit hinsichtlich derartiger Eigenschaften, wie Beständigkeit gegenüber Abrieb und Fließfähigkeit (fluidity), insbesondere in solchen Fällen auf, bei welchen sie als Medien verwendet werden, die sich in einer Vorrichtung stark bewegen, beispielsweise im Falle von festen Teilchen in einem Wirbelschichtbett bei der Herstellung von Olefinen durch Kracken von Kohlenwasserstoffen unter Verwendung eines Wirbelschichtbettes-.·
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen in Verbindung mit Kontroll- und Vergleichsversuchen näher erläutert.
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Wenn nichts anderes angegeben ist, sind die in den nachstehenden Beispielen, Kontroll- und Vergleichsversuchen angegebenen Prozentsätze auf Gewicht bezogen.
Beispiel 1 ,
Auf 45o°C vorerhitzte Luft wurde in einem Ofen der gleichen Art wie der in der Zeichnung dargestellte mit einem Durchmesser von 3oo mm und einer Höhe von 15oo mm eingeleitet, wobei die Luft aus dem Gasverteiler mit 5o Öffnungen mit einem Innendurchmesser von 4 mm bei einem Ausmaß von 99,8 Nm /Std. eingeführt wurde. Außerdem wurden 3o kg eines festen Keimmaterials, bestehend aus Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von o,5 bis 1,5 mm und mit der in der nachstehenden Tabelle I angegebenen chemischen Zusammensetzung in dem Ofen von dem Zuführungsrohr für das feste Keimmaterial, mit einem Innendurchmesser von 21,7 mm eingeführt, während Schweröl A (gemäß Japanese Industrial Standard) aus der Brennstoffeinspritzdüse mit einem Innendurchmesser von 21,7 11111Iina.^ &em Vermischen im Inneren mit Luft von Raumtemperatur bei einem Ausmaß von 2o l/Std. des Schweröls A'auf 17,5 Nnr/Std. der Luft eingesprüht wurde. Auf diese Weise wurde ein Wirbelschichtbett" von etv/a 158o°0 gebildet.
Danach wurde eine Ausgangsmaterialmischung mit einer derartigen Teilchengröße, daß der Rückstand auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa o,o88 mm (17o mesh Tyler sieve) weniger als lo$ betrug, die aus einem Gemisch von 33,3$ Quarzit, ,61,.
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6AD ORIGINAL -
Aluminiumoxyd und 5,3$ Hagnesiumhydroxyd bestand und die in der nachstehenden Tabelle I angegebene Gesamtzusammensetzung besaß, in den Ofen zusammen mit dem nachfolgend beschriebenen ungesinterten Ausgangsmaterial, das von dem Abgas mitgerissen und aus dem oberen Ende des Ofens übergeführt,wird, bei einem Ausmaß von 26,6 kg/Sia, des gemischten Ausgangsmaterials auf 8,5 kg/Std. des ungesinterten Ausgangsmaterials ein.r
.... , 1 . ,. _. des Auseanssinaterials von der Öffnung gefuhrt, wobei die Siniunrung°,xur aas pulverformige Ausgangsmaterial mit einem Innendurchmesser von Jo,2 mm zusammen mit Luft von Raumtemperatur, die mit einem Ausmaß von 13,3 Hnr/Std. zugeführt wird, .. bei einer Geschwindigkeit von 18 m/sek ausgeführt wird. Außerdem wurden als Keimmaterial die vorstehend beschriebene Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen mit einem Durchmesser von o,5 bis 1,5 mm aus dem vorstehend beschriebenen Zuführungsrohr' für das feste Keimmaterial in einem Ausmaß von 6,5 kg/Std. zusammen mit Io Nm /Std. Luft von Raumtemperatur eingeleitet, während als Eindüsgasstrom auf 45o°C vorerhitzte Luft in den Ofen in einem Ausmaß von 7„o,2 Nnr/Std. ^ei einer Geschwindigkeit von 19,5 m/sek aus der Eindüsöffnung für den Eindüsgasstrom mit einem Innendurchmesser von 65,6 mm, die die vorstehend beschriebene Brennstoffeinspritzdüse umgibt, eingeführt wurde. Auf diese Weise würde der Brennarbeitsgang unter Beibehaltung der Temperatur des Wirbelschichtbettes bei etwa 138o°0 ausgeführt. Gleichzeitig wurde auf 45o°C vorerhitzte Luft in den Ofen aus der selektiven Abgabeöffnung für das teilchenförmige Produkt (die nachstehend abgekürzt als "selektive Abgabeöffnung" bezeichnet wird), mit einem Innendurchmesser von 47,4 mm als selektives Abgabegas in einem Ausmaß von 531,2 Hm /Stde< und mit einer Geschwindigkeit von 13,ο m/sek eingeleitet, worauf
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- 2o -
die erzeugten Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen von praktisch kugelförmiger Gestalt, mit einem Teilchendurchmesser von 2,ο Ms 4,ο mm und mit. der in der nachstehenden Tabelle I angegebenen chemischen Zusammensetzung kontinuierlich aus der selektiven Abgabeöffnung selektiv in einem Ausmaß von 32,o kg/Std. abgezogen wurden.'
Die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit U , bezogen auf die leere Kolonne, betrug 6,1 m/sek und der Luftüberschußfaktor (zugeführte Luft/erforderliche theoretische Luftmenge) betrug 1,3.
Außerdem wurde das zusammen mit dem Abgas aus dem oberen Ende des Ofens übergeführte ungesinterte Ausgangsmaterial in einer Menge von 9,1 kg/Std. erhalten, wovon 8,5 kg/Std. mit Hilfe eines Cyclons (in der Zeichnung nicht gezeigt) zurückgewonnen wurden. Das so gewonnene ungesinterte Ausgangsmaterial wurde im Kreislauf zurückgeführt und erneut verwendet. Der Betrieb . wurde kontinuierlich während 72 Stunden ohne jegliche Störung ausgeführt.
pulverf ör mige s· Ausgangsmaterial 2,3
festes Keim-, material
Produkt *)
Tabelle Al 1 SiO2 Zusammensetzung Rück
stand		 Ge
samt
6o 32, MgO o,7 loo
Glüh
ver
lust		 61 33, 3,4 o,7 lpo*
2,3 62 Chemische 33, 4,o o,4 loo .
o,5 2°3 ,8 3,8
o,3 ,8 >o
,8 ,5
»o
009818/16-63 bad original
Anmerkung zu Tabelle I:
*) Aliiminiumoxyd-Siliciumdioxyd enthaltende feste Teilchen.
Yfenn die Mineralzusammensetzung der erzeugten Aluminiumoxyd-Silieiumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen mittels Röntgenbeugungsanalyse bestimmt wurde, wurde gefunden, daß die Mineralzusammensetzung hauptsächlich aus 3Alo0,.2Si0o und Al0O,.SiO0 bestarid und der Pe-
C-J C. 4} C. J C.
stigkeitswert P/VTr" des Produktes aus den Aluminiumoxyd-Silieiumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen (P: Belastung in kg zum Zeitpunkt des Brechens des Teilchens mit einem Radius r in cm) betrug 45o kg/cm . Außerdem wurde gefunden, daß der spezifische Oberflächenbereich der erzeugten Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen," gemessen nach der B.E.T.-Methode (J. Am. Ohem. Soc, 60,"Seite 3o9 (1938)) '
unterhalb 1 m /g war.
Beispiele 2 bis 7
Der gleiche Ofen wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde mit der Abänderung verwendet, daß in Beispiel 2 die selektive Abgabeöffnung einen Innendurchmesser von ,58,1 mm besaß und daß in Beispiel 4 die selektive Abgabeöffnung einen Innendurchmesser von 43,5 mm aufwies. Pulverförmige Ausgangsmaterialien mit einer solchen Teilchengröße, daß der Rückstand auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,088 mm (17o mesh Tyler sieve) weniger als lo$ betrug, die in der nach stehenden Tabelle II angegeben sind, wurden in den • Ofen in Vermischung mit Keimmaterialien., die durch
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Körnung oder Granulierung der vorstehend angegebenen Ausgangsmaterialien mit einer Granuliervorrichtung der Wir be Is c nicht art erhalten wurden, und mit zurückgewonnenen ungesinterten Ausgangsmaterialien eingeführt. Diese Materialien wurden in dem Ofen unter den in der nachstehenden Tabelle III zusammen mit den Ergebnissen angegebenen Arbeitsbedingungen gebrannt. Die Temperaturen der in den Ofen eingeführten Luft waren mit denjenigen von Beispiel 1 identisch.
Die Arbeitsweise wurde kontinuierlich während 72 Stunden ohne jegliche Störung ausgeführt.
Die mineralische Zusammensetzung der erzeugten Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen, die in den verschiedenen Beispielen erhalten wurden, war vorwiegend 3AIpOx^SiOp und AIpO,.SiO2 und der Oberflächenbereich gemäß der B.E.T.-Methode war
ty
unterhalb 1 m /g.
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Klasse und Anteil von jeder Quelle des verwendeten pulverisierten Ausgangsmaterials
Chemische Zusammensetzung der pulverisierten Ausgangsmaterial
•mischung (%)
Bei
spiel:		 Al2O,-Quelle SiO2-Quelle 27,9% MgO-Quelle Glüh
verlust		 Al2O3 SiO2 MgO Rück
stand		 Gesamt
2 Aluminiumoxyd
65,3 %		 Quarzit 34,4% Magnesiumhy
droxyd 6,8 %		 2,8 64,7 27,5 4,3 0,7 100
3 dito ■ 59,8 % dito 40,0% dito 5,8 % 2,5 59,2 33,9 3,7 0,7 100
ο 4 dito 55,4 % dito 25,2% dito 4,6 % 2,1 54,9 39,4 2,9 0,7 100
.860 5 Aluminiumhydro
xyd 70,8 %		 dito 33,8% dito 4,o % 26,1 46,1 24,8 2,5 0,5
<* 		100
13/155 6 Aluminiumoxyd
62,4 *		 dito leicht calci-
niertes Mag
nesiumoxyd
3,8 %		 0,7 61,8 33,3 3,5 0,7 100
7 Kaolinit 94,1 % Magnesiumhy
droxyd 5,9 %		 16,1 37,7 * 40,4 3,8 2,0 100
O CD CD
2 3 4 5 6 7
0,5-1 1-2 2-4 1-2 1-2 = 1-2
19,8 34,6
y		 38,3 43,1 34,1 37,8
7,7 t
9,9		 11,2 9,4 9,6 9,4
er
10,6		 6,2 5,7 . 7,6 6,0 6,7
1250 1360 1500 1360 1360 1360'
20,5 23,0 24,8 23,0 23,0 23,0
1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
Tabelle III Beispiel Arbeitsbedingungen:
Te innendurchmesser des festen·Keimmaterials (mm)
Zugeführte Menge an pulverisiertem Ausgangsmaterial (kg/Std.)
Im Umlauf geführte Menge von ungesintertem Ausgangsmaterial (kg/Std.)
Zugeführte Menge an festem ^; Keimmaterial (auf ungeglühter Basis) (kg/Std.)
Brenntemperatur (0C)
Zugeführte Menge an Brennstoff (Schweröl A) (l/Std.)
Luftüberschußfaktor
Menge an eingeführter Luft:
Luft von dem Gasverteiler
(Nm3/Std.) 98,0 108,-5 124,3 .108,5 108,5 108,5
Luft aus der Eindüsöffnung für_den Eindüsg-asstrom (NmVstd.) 65,0
Luft aus der selektiven . Abgabeöffnung (Nm5/Std.) 25,2
) Luft aus der Düse für den
Eindüsbrennstoff (NmVstd.)17,5
Luft aus der Öffnung für die pulverisierte Ausgangsmaterialbeschickung ' (NmVstd.) 11,9
Luft aus der Zuführungsleitung für das feBte Keimmaterial (Nm3/Std.) 0,0
Geschwindigkeit der einge- ·
führten Lufti .
Luft aus der Eindüsöffnung für äen Eindüsgasstrom (m/sec.) 18,0 20,0 21,7 20,0 20,0 20,0
Luft aus der selektiven ·
Abgabeöffnung (m/sec.) 7,ö 12,0 12,9 12*,0 12,0 12,0
009813/1553 n&fi Λη
BAß ORIGINAL
72,2 78,3 72,2 72,2 72,2
28,8 26,0 28,8 28,8 28,8
17,5 17,5 17,5. . 17,5 17,5
11,9- 11,9 11,9 11,9: 11,9
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Tabelle in (Forts.)
Beispiel Arbeitsbedingungen:
Geschwindigkeit der eingeführten Luft:
Luft aus der Öffnung für die pulverisierte Ausgangsmaterialbeschickung (m/sec.)
18,0
Durchschnittliche Gasgeschwindigkeit U , bezogen auf die leere Kolonne (m/sec.) 5,0
18,0 18,0 18,0 18,0 18,0 6,0 7,0 6,0 6,0 6,0
Ergebnisse:
Selektives Abgabeausmaß der Produktteilchen (kg/Std.)
Durchmesser der Produkt-, teilchen (mm)
Ungesintertes Ausgangsmaterial zurückgewonnen durch Cyclon (kg/Std.)
29,4
0,5' 2,0
7,7
Aus dem Abzugskanal entwichenes Ausgangsmaterial 0,2 (kg/Std.)
Chemische Zusammensetzung des Produkts von Aluminiumoxyd-Silic iumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen:
39,1 42,3 37, 0 39,3 36,8
1,5"
3,4		 3,3^
5,0		 3! 4" 3',4
9,9 11,2 - 9, 4 9,6 9,4
0,6 0,8 O, 6 0,6 0,6
Glühverlust (%) 0,4 0,2 - 0,2 0,3 0,1 0,3
Al2O5 (%) 66,0 60,8 56,2 62,9 62,4 45,3
SiOg (%) 28,7 34,8 40,3 33,2 33,5 48,8
MgO (96) 4,5 3,8 3,0 3,3 3,6 4,6
Rückstand (Jf) ■ 0,4 0,4 * 0,3 0,3 ' 0,4 1,0
Gesamt (Jf) 100 100 100 100 ,100 100
Festigkeit des Produkts
von AluTnJniumoxyd-Silicium-
dioxyd-enthaltenden festen
feilchen:
P/*r2-Wert (kg/cm2) 550
350 390 550 715.
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Kontrollversuche 1 bis 3
Es wurde der gleiche Ofen wie in Beispiel 1 verwendet und pulverförmige Ausgangsmaterialien mit einer solchen !Teilchengröße, daß der Rückstand auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa o,o88 mm (17o mesh Tyler sieve') weniger als Io5» betrug (in der nachstehenden Tabelle IV angegeben), im Kreislauf geführtes ungesintertes Ausgangsmaterial und Keimmaterial, das dem in Beispiel. 1 verwendeten Material gleich war, wurden.wie in Beispiel 1 mit der Abänderung gebrannt, daß die vorstehend angegebenen Materialien in gemischtem Zustand -in den Ofen eingebracht wurden, wobei die in der nachstehenden Tabelle V angegebenen Arbeitsbedingungen angewendet wurden. Wenn kein MgO zugesetzt wurde (Kontrolle- 1) und wenn l,o Gew.$6 MgO zugesetzt wurden (Kontrolle 2)
- ■
fand in dem Bett praktisch kein Wachstum der Teilchen statt. Andererseits", wenn 7,6$£ MgO zugegeben wurden (Kontrolle 3) trat eine Agglomerierung der festen Teilchen in dem Bett innerhalb etwa 1 Stunde nach der Einleitung des Betriebes auf. Es war daher unmöglich, den Betrieb fortzusetzen,und die Produktteilchen konnten nicht entnommen werden. Der Betrieb im Falle der Kontrolle 1 oder der Kontrolle 2 wurde während 24- Stunden ausgeführt-. Sie Arbeitsbedingungen und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind, in der nachstehenden Tabelle T angegeben.
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Tabelle ΊΓ
Klasse und Anteil von jeder Quelle Chemische Zusammensetzung der pulverides verwendeten pulverisierten Aus- sierten Ausgangsmaterialmischung (%) pangsmaterials .__-«-«--»—«_-_-»««___»-»»__»_»__»^^
Kontrolle Al«O~-Quelle SiO«~ Quelle MgO-Quelle Glüh - Al9O- SiO9 MgO Rück« Gesamt ' * 7 verlust * ° f stand
Aluminium-
oatyd 64,996 Quarzit 35,19^ nicht züge- 0,6 64,3 34,6 O 0,5 100
setzt
dito 63,796 dito 34,796 Magnesium- 1,1 63,1 34,2 1,0 0,6 100
hydroxyd
.1,696
dito 57,1*6 dito 31,0# dito ' 4,5 56,5 30,5 7,6 0,9 100
11,996 .
1
2
0098' 3
I3/
1 5 5 3
•8
O CO (D
Tabelle V
Kontrolle
Arbeitsbedingungen;
Teilchendurchmesser des festen Keimmaterials (mm)
ZugefUhrte Menge des pulverisierten Ausgangsmaterials (kg/Std.)
Im Umlauf geführte Menge von ungesintertem Ausgangsmaterial(kgOtd.)
Zugeführte Menge des festen Keimmaterials (auf ungeglühter Basis)
(kg/Std.) ι
Brenntemperatur (0C)
Menge an zugeführtem Brennstoff (Schweröl A) (l/Std.) JEJ Luftüberschußfaktor *° Menge an eingeführter Luft: -» Luft aus dem Gasverteiler (Nm /Std.) ü Luft aus der Eindüsöffnung für den Eindüsgasstrom (Nnr/Std.)
Luft aus der selektiven Abgabe-Öffnung (Nnr/Std.) <* Luft aus der Düse für den Eindüsbrennstoff (Nm5/Std.)
Luft aus der Öffnung für die pulverisierte Ausgangsmaterialbeschickuiqg
(Nm3/Std.)
Luft aus der Zuführungsleitung für das Keimmaterial (Nnr/Std.) Geschwindigkeit der eingeführten Luft:
Luft aus der Eindüsöffnung für den Eindüsgasstrom (m/sec.) Luft aus der selektiven Abgabeöffnung (m/sec.)
Imft aus der Öffnung für die pulverisierte Ausgangsmaterialbe- cd
Schickung (m/sec.) . ■ 180 180 180
Durchschnittliche Gasgeschwindigkeit LL, bezogen auf die leere
Kolonne (m/sec.) ' ° g
cn cn co
0,5-1,5 o,5-1,5 o,5-1,5
39,5 39,5 39,5
14,0 13,9 5,0
6,9 6,9 6,9
1360 1360 1360
23,0 23,0 23,0
1,1 1,1 1,1
108,5 108,5 108,5
72,2 72,2 72,2
28,8 28,8 •28,8
17,5 J7,5 17,5
11,9 11,9 11,9
0,0 .0,0 0,0
20,0 20,0 20,0
12,0 12,0 12,0
18,0 18,0 18,0
6,0 6,0 6,0
Tabelle Y (Forts.) Eontrolle
Ergebnisse:
Selektives Abgabeausmaß der Pro.duktteilchen (kg/Std.) 7,0 9,2 Eine Agglomeration
entstand und Produkt-' teilchen konnten nicht entnommen werden.
Durchmesser der Produktteilchen (mm) üngesintertes Ausgangsmaterial, entwichen aus dem Abzugskanal (zurückgewonnen durch Cyclone) (kg/Std.)
ο Chemische Zusammensetzung der sich ergebenden festen Teilchen: ^ Glühverlust {%)
Rückstand
Festigkeit der sich ergebenden festen Teilchen: P/X*r^-¥ert (kg/cm2)
0,5-1,5 0,5-1,7
53,4 50,9
0,4 0,4
61,9 61,9
33,0
4,0 3,8
0,7 0,7.
100 100
400· 400
- 3ο -
Vergleichsversuch
Die Beständigkeit gegenüber Abrieb der in Beispiel 1 erhaltenen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen sowi,e diejenige der Teilchen von Zementklinker und der Teilchen von Magnesia-Klinker wurden untersucht, wobei eine thermische Krackung von Rohöl während 72 Stunden in einem Wärmekrackofen der Wirbelschichtbettart mit" einem Zwangsumlauf 3 trom der festen Teilchen unter'Verwendung von. jeder der vorstehend genannten Teilchenarten als Wärmeträger (feste Teilchen in dem Bett) ausgeführt wurde.
Die Betriebsbedingungen und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VT angegeben. < ...
Tabelle VI
Art des verwendeten Wärmekrackofens:
Verfahren zur Lieferung der Wärme -für die Reaktion:
•Durchmesser des Ofens (cm) Kracktemperatur (0G)
Zuführungsmenge von Rohöl (l/Std.)
Zuführungsmenge von Wasserdampf (kg/Std.)
Betriebsdauer (Std.)
Ofen mit einem Wirbelschichtbett mit Zwangsumlaufstrom der festen Teilchen (wie in der britischen Patentschrift 1 146 ol6 beschrieben)
Teilweise Verbrennungswärme von Rohöl
Io
840
8o ,
23
72 *
0 0 9 0 13/ 1553
BAD
Fortsetzung von Tabelle
Verwendete
dem Bett:
"este Teilchen in
Menge von Teilchen, gehalten in dem Bett (kg)
And(3rung im Durchmesser der festen Teilchen:
Durchmesser bei Beginn des Betriebs (mm)
Durchmesser bei Beendigung des Betriebs (mm)
LIenge an Teilchen mit einem Durchmesser unterhalb 1,5 mia bei Beendigung des Betriebs (L/o)
(D (2) (3)
Zement Magnesia- Teil
klinker klinker chen
gem.
Erfin
dung *)
2-4
o,5-3,4
35
3,o
3o
3,o
2-4 2-4 l,o-3,4 1,2-4
o,2
Aus den Ergebnissen der vorstehenden Tabelle VI ist ersichtlich, daß im Falle der Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd enthaltenden festen Teilchen, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wurden, die Teilchen mit einem Durchmesser von unterhalb 1,5 mm sich lediglich' auf o,2$,selbst nach einer Betriebsdauer von 72 Stunden belaufen. Es ist daher ersichtlich, daß die Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen gemäß der Erfindung bei Verwendung als Wärmeträger ausgezeichnete Eigenschaften besitzen.
♦): Aluminiumoxyd-Sxliciumdioxyd-enthaltende feste Teilchen
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ßAD ORIGlNAl.

Claims (7)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen, dadurch gekennzeichnet,'daß man ein pulverförmiges Ausgangsmaterial (A), das Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd in einem Anteil von jeweils 4o bis 8o Gew.io bzw. 15 bis 58 Gew.fo enthält, sowie eine Verbindung, bestehend aus Magnesiumoxyd oder einer Mag-
. ' nesiumverbindung, die zur Bildung von Magnesiumoxyd unter Brennbedingungen fähig ist, in einer Menge von 2 bis 5 Gew.fo, berechnet als MgO, einschließt, einem Wirbelschichtbett mit einem Zwangsumlaufstrom der festen Teilchen in Gegenwart eines festen Keimmaterials (B) mit einem Teilchendurchmesser von l/lo bis 2/3 desjenigen der Produktteilchen, das im wesentlichen aus Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd . besteht, zuführt, das pulverförmige Ausgangsmaterial
(A) und das Keimmaterial (B) in dem Wirbelschicht-■ . bett bei einer Temperatur von 12oo bis 16oo°C brennt, um das pulverförmige Ausgangsmaterial (A) als Überzug oder Beschichtung auf das Keimmaterial (B) aufzu-
) . bringen, und anschließend die sich ergebenden festen Teilchen mit einem überwiegenden Mullitgehalt, die einen Teilchendurchmesser von o,5 bis Io mm besitzen, gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das pulverförmige Ausgangsmaterial (A) in einem Ausmaß von 1 bis Io Gew.Teilen auf
1 Gew.Teil des Keimmaterials (B) 'einführt.
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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen flüssigen Brennstoff durch Einführen des Brennstoffs in das Wirbelschichtbett zusammen mit einem sauerstoffenthaltenden Gas verbrennt und dabei das Brennen des pulverförmigen Ausgangsmaterials (A) und des Keimmaterials (B) bei einer Temperatur von 12oo bis 16oo°C bewirkt.
4. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-enthaltenden festen Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß man einem Wirbelschichtbett ein festes Keimmaterial mit einem Teilchendurchmesser von l/lo bis 2/3 desjenigen der Produktteilchen, das im wesentlichen aus Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und Magnesiumoxyd besteht, und ein pulverförmiges Ausgangsmaterial mit einem Gehalt von Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd in einem ,Anteil von 4o bis 8o Gew.$ bzw. 15 bis 58 Gew.$, sowie eine Verbindung, bestehend aus Magnesiumoxyd oder einer Magnesiumverbindung, die zur Bildung von Magnesiumoxyd unter Brennbedingungen fähig ist, in einer Menge von 2 bis' 5 Gew.$, berechnet als MgO, umfaßt, zuführt, ein sauerstoffenthaltendes Gas als wirbelschichtbildendes
• Gas durch einen amBodenteil des Wirbelschichtbettes, angeordneten, mit Öffnungen oder Löchern versehenen Gasverteiler bei einer ausreichenden Geschwindigkeit, um die festen Teilchen in eine Wirbelschicht überzuführen, zuführt, den Zwangsumlaufstrom der festen Teilchen in dem Wirbelschichtbett durch die Einführung eines sauerstoffenthaltenden Eindüsgasströmeβ aus einer in dem Mittelteil des Verteilers vorgesehenen Öffnung bei einer linearen Geschwindigkeit U., die größer als die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit U0,
j bezogen auf die leere Kolonne ist, bewirkt, einen flüs-
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eigen Brennstoff in das Y/irbelschichtbett einführt und verbrennt, um die festen Teilchen bei einer Temperatur von 12oo bis 16oo°C zu "arennen. und dabei das Keimmaterial mit dem pulverförmigen Ausgangsmaterial zu überziehen, und anschließend die sich ergebenden festen Teilchen, die 'überwiegend aus Mullit bestehen, mit einem Teilchendurchmesser von ο,5 bis Io mm gewinnt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4f dadurch ψ gekennzeichnet, daß man als sauerstoffenthaltendes Gas Luft verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit TJ , bezogen auf die leere Kolonne, im Bereich von 2 bis Io m/sek liegt und die lineare Geschwindigkeit U. des Gaseindüsströmes im Bereich von 15 bis
3o m/sek liegt.
"·
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Menge Vf des Stroms des wirbelschichtbildenden Gases zu der Menge -V des Stroms des .zugeführten gesamten Gases zu dem Wirbelschichtbett, d.h. Vf/VQ, imBereich zwischen o,3 und o,6 liegt und das Verhältnis der Menge V. des Stromes" des Gaseindüsströmes zu VQ, d.h.. V-s/Vo» im Bereich' zwischen o,2 und o,4 liegt.
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