DE1952491B2 - Vorrichtung für die Zufuhr des Fluidisiermediums zum Boden eines Fließbettoder Wirbelschichtreaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Zufuhr des Fiuidisiermediums zum Boden eines Fließbett- oder Wirbelschichtreaktors, die eine Vielzahl von Zufuhrleitungen mit eingebauten Ventilen aufweist.

Bekannte Fließbett- oder Wirbelschichtreaktoren (US-PS 30 57 701 und 32 38 023) besitzen einen Boden mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen für die Zufuhr von Fluidisiergas in den Arbeitsraum des Reaktors. Jede der Durchtrittsöffnungen ist mit einer einzelnen Zufuhrleitung verbunden, deren offene Enden von einem Windkasten umgeben sind, welchem das Fluidisiergas zugeführt wi^rd. Ds im Windkasten befindliche Fluidisiergas tri't über die einzelnen Gaszufuhrleitungen in den Arbeitsra; η des Reaktors ein.

Wenn die Gaszufuhrleitungen durch Ablagerungen aus dem Fluidisiergas oder durch Feststoffteilchen verstopft werden, die aus dem Wirbelbett durch die Durchtrittsöffnungen im Boden des Reaktors in die Gaszufuhrleitungen gefallen sind, muß der Betrieb des Reaktors abgestellt und der Windkasten entfernt werden, damit die Verstopfung in den Gaszufuhrleitungen beseitigt werden kann. Die Unterbrechung des Betriebes eines Reaktors bedingt einen hohen Zeitverlust und einen entsprechend hohen Produktionsausfall.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Reaktoren besteht darin, daß bei Auftreten von Verstopfungen in den einzelnen Gaszufuhrleitungen ein über die normalen Betriebsbedingungen hinausgehender Druck im Windkasten entsteht, wodurch der Boden des Reaktors erheblichen Belastungen ausgesetzt ist. Diese Belastungen gefährden die Stabilität des Bodens des Reaktors und können zu Beschädigungen führen, welche den Betrieb des Reaktors in einer untragbaren Weise beeinträchtigen. Eine mechanische Beschädigung des Reaktors durch einen im Windkasten auftretenden Überdruck kann besonders dann unangenehme Folgen haben, wenn der Reaktor zur Durchführung von Chlorierungsreaklionen verwendet wird, bei welchen das heiße Reaktionsgemisch nicht mit der Metallkonstruktion des Reaktors in Berührung kommen darf, was nach einer mechanischen Beschädigung der die Metallkonstruktion abdeckenden feuer- und säurefesten Schicht nicht mehr möglich ist.

Die übermäßige Belastung des Bodens des Reaktors durch einen die Betriebsverhältnisse überschreitenden Überdruck im Windkasten könnte gegebenenfalls dadurch beseitigt werden, daß der Windkasten entfernt und ein Verteilersystem vorgesehen wird, bei welchem jede einzelne Gaszufuhrleitung an eine vom Reaktor getrennte Speiseleitung angeschlossen wird. Wenn in diesem Fall die einzelnen Gaszufuhrleitungen verstopfen, wird zwar eine übermäßige Druckbelastung dus

ίο Reaktorbodens vermieden, aber eine Unterbrechung des Betriebes des Reaktors läßt sich nicht umgehen, um die einzelnen Gaszufuhrleitungen zu reinigen Auch hier führt die Unterbrechung des Betriebes des Reaktors zu erheblichen Ausfallzeiten und entsprechenden Produktionsrückgängen.

Der Durchtritt einer stets gleichbleibenden Menge eines Fluidisiergases durch die in den Arbeitsraum des Reaktors führenden Gaszufuhrleitungen ist zur Erzielung eines vorbestimmten, gleichmäßigen Strömungsmusters erforderlich. Zur Erzielung eines vorbestimmten Strömungsmusters ist es zweckmäßig, Drosselstellen in den Gaszufuhrleitungen vorzusehen, die einen vorbestimmten Druckabfall zwischen der Herkunftsquelle des Fluidisiergases und dem Arbeitsraum des Reaktors gewährleisten. Die Gaszufuhrieitungen können entweder Drosselstellen mit gleichen Durchmessern oder im Randbereich des Reaktors Drosselstellen mit einem anderen Durchmesser als im Mittelbereich des Reaktors haben. Hierdurch kann ein gewünschtes

jo Strömungsmuster im Arbeitsraum des Reaktors erzielt werden. Diese Drosselstellen neigen besonders leicht zu Verstopfungen, so daß in diesem Fall die Vorrichtung für die Zufuhr des Fiuidisiermediums zum Boden des Reaktors in besonderem Maße der Reinigung bedarf.

J5 Es ist daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Vorrichtung für die Zufuhr des Fiuidisiermediums zum Boden eines Fließbett- oder Wirbelschichtreaktors zu schaffen, bei welcher die einzelnen Gaszufuhrleitungen ohne eine Unterbrechung des Betriebes des Reaktors gereinigt werden können.

Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch Durchgänge in den Ventilen, die gegenüber den Ein- und Auslaßöffnungen der Ventile dnen verengten Querschnitt aufweisen, und durch Reinigungsöffnungen im Gehäuse der Ventile, die in der Schließstellung des Ventils durch den Durchgang miteinander verbunden sind.

Der gegenüber den Ein- und Auslaßöffnungen der Ventile verengte Querschnitt der durch die Ventile hindurchgehenden Durchgänge stellt eine Drosselstelle dar, mit deren Hilfe das Strömungsmuster im Arbeitsraum des Reaktors bestimmbar ist. Der eine Drosselstelle darstellende Durchgang kann bei Auftreten einer Verstopfung gedreht und mit den beiden gegenüberliegenden Reinigungsöffnungen in Verbindung gebracht werden, durch welche die Reinigung in einfacher Weise durchgeführt werden kann, indem beispielsweise ein Reinigungswerkzeug, wie eine Bürste oder ein Schabwerkzeug durch die Reinigungsöffnungen und den Durchgang hindurchgeführt oder Druckluft hindurchgeblasen wird. Während der Durchgang mit den gegenüberliegenden Reinigungsöfinungen in Verbindung steht, ist der Durchfluß des Fluidisiergases zum Arbeitsraum des Reaktors unterbrochen, Der der Drosselstelle darstellende Durchgang kann daher gereinigt werden, während der Fließbett- oder Wirbelschichtreaktor in Betrieb ist, ohne daß dabei das dem Reaktor zugeführte Fluidisiergas in die Außenatmo-

Sphäre austreten kann. iJer Reaktor braucht daher dank der Vorrichtung gemäß der Erfindung während der Reinigung eines oder mehrerer Durchgänge in den Zufuhrleitungen nicht auüer Betrieb genommen zu werden, wodurch entsprechend lange Betriebszeilen und ein hoher Produktionsumfang erzielt werden können.

Wenn die Durchgänge der Ventile eine konstante Querschnittsfläche aufweisen, wird die Reinigung der Durchgänge erheblich erleichtert.

Wenn der Durchgang eines Ventils in einem kugelförmigen Ventilkörper ausgebildet ist, wird eine betriebssichere Vrrrichtung erzielt, bei welcher der Durchgang des Ventils sicher in die Reinigungsstellung verschwenkt werden kann.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Reaktors von unten,

Fig. 2 einen senkrechten Teilquerschnitt durch den Reaktor gemäB F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen vergrößerten Teilausschnitt in F i g. 1,

Fig.4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 gezeigten Ausschnittes, und

F i g. 5 und 6 Querschnitte durch die in der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendeten Ventile in Arbeits- und Reinigungsstellung.

Der in den Zeichnungen dargestellte Reaktor eignet sich zur Verwendung bei der Chlorierung von tiianhaltigen Materialien beispielsweise miner-'.lischem Rutil, Ilmenit, titanhaltiger Schlacke oder Titankonzentrat. Der Reaktor weist ein senkrecht stehendes, zylindrisches Metallgehäuse 1 auf. das an feiner Innenseite mit einer feuerfesten Schamottewand 2 ausgekleidet ist. In der Nähe des unteren Endes des Gehäuses 1 ist eine perforierte Verteilerplatte 3 aus Stahl angeordnet, die sich waagerecht über das Innere des Reaktors erstreckt.

Die gesamte Oberfläche der Platte 3 ist durch ein feuerfestes Material abgedeckt, welches zusammen mit der Platte 3 den Fußteil des Reaktors bildet. Der Umfangsteil der Verteilerplatte ist durch die Wand 2 aus feuerfestem Material abgedeckt, während der übrige Teil der Verte..erplatte 3 durch feuerfeste Blöcke 4 überdeckt ist. Die unteren und mittleren Abschnitte der feuerfesten Blöcke 4 haben einen waagerechten sechseckigen Querschnitt. Lediglich die im Umfangsbereich liegenden Blöcke 4 weichen von der sechseckigen Querschnittsform etwas ab, da sie abgeschnitten werden mußten, um den Anschluß an die feuerieste Wand 2 zu erzielen. Die mittleren Abschnitte der Blöcke 4 haben einen etwas kleineren Querschnitt als die unteren Abschnitte. Die Spalten oder Zwischenräume zwischen den mittleren Abschnitten eier Blöcke 4 sind mit einem nicht gezeigten Verbindungsmaterial gefüllt. Die oberen Abschnitte der Blöcke 4 sind durch Dreiecksflächen begrenzt, die sich an einem gemeinsamen Scheitelpunkt oder in einer Spitze treffen.

leder Block 4 weist eine axiale Bohrung 5 auf, die sich von der unteren Fläche des Blockes zu einer Stelle im oberen Abschnitt des Blockes erstreckt, von welcher die Bohrung zu 3 seitlich verlaufenden Bohrungen 6 führt, die in jede zweite Dreieeksfläche münden. Die axialen Bohrungen 5 in den Blöcken 4 verlaufen koaxial zu den Durchtrittslöchern in der Platte 3. Die britische Patentschrift 10 47 571 beschreibt einen der vorstehenden Darstellung entsprechenden FuUteil, der eine perforierte Metallplatte aufweist, die durch sechseckige, nicht metallische feuerfeste Blöcke überdeckt ist.

Durch jedes Durchtrittsloch der Verteilerplaite 3 ■> führt eine Gaszufuhrleitung 7, die an ihrem oberen Ende in der Ebene der oberen Fläche der Platte endet. Unterhalb der Verteilerplatte 3 verläuft jede Gaszufuhrleitung 7 zunächst über eine bestimmte Strecke senkrecht nach unten und anschließend waagerecht

ίο radial nach außen zu einer Stelle in der Umgebung des Umfangs des Reaktors. An dieser Stelle knickt die Gaszufuhrleitung 7 nach oben um und mündet in eine öffnung an der Unterseite eines der zahlreichen, bogenförmigen Verteilerkästen 8.

Die Verteilerkasten 8 sind jeweils mit durchbrochenen Armen 9 ausgestattet, die mit Anschlägen 10 verbunden sind. Die Anschläge 10 hängen von einem von zwei am Fußteil befestigten Bauteilen 11 herab, die auch zum Abstützen des Mittelteiles der Verteilerplatte 3 und zur Herstellung einer Abdichtung zwischen dem Mittelteil und dem Umfangsteil der Platts dienen.

Um die Verteilerkästen 8 herum oder etwas darunter sind jeweils zwei um den halben Umfang verlaufende Hauptspeiseleitungen 2 angeordnet, der^n Zuführenden

2~> nahe beieinariderüegen, während die anderen Enden geschlossen sind. Die Verbindung zwischen den Speiseleitungen 12 und den Verteilerkästen 8 wird durch kurze Zwischenleitungen 13 hergestellt, wobei für jeoon Verteilerkasten 8 eine Zwischenleitung 13 vorgesehen ist. Die Zwischenleitungen 13 verlaufen von den Speiseleitungen 12 radial nach innen und gehen dann nach oben und münden in öffnungen an der Unterseite der Verteilerkästen 8.

Die radial außen liegenden, nach oben verlaufenden Enden der Zufuhrleitungen 7 sind jeweils mit einem Ventil Hausgestattet.

Wie aus den F i g. 5 und 6 hervorgeht, weist jedes Ventil 14 einen kugelförmigen Ventilkörper 115 und ein den Ventilkörper umgebendes Gehäuse auf. Der kugelförmige Ventilkörper 15 besitzt einen diametral hindurchgehenden Durchgang 16 mit einem gleichbleibenden Kreisquerschnitt. Der Ventilkörper 15 ist mittels eines äußeren Handgriffes 17 (siehe Fig. 4) innerhalb des Gehäuses drehbar. Das Gehäuse weist eine Einlaßöffnung 18. eine Auslaßöffnung 19 und zwei Reinigungsöffnungen 20 auf. Wenn sich das Ventil 14 in der in F i g. 5 gezeigten Betriebsstellung befindet, stellt der Durchgang 16 die Verbindung zwischen dor Ein- und Auslaßöffnung her, während gleichzeitig aufgrund der relativ kleinen Querschnittsfläche des Durchganges 16 ein ausreichender Druckabfall erzielt wird, der die gewünschte gleichmäßige Verteilung des Fluidisiergases zwischen den verschiedenen Zufuhrleitungen 7 sicherstellt.

Wenn der Durchgang 16 eines Ventils 14 verstopfen sollte, wird der Ventilkörper 15 mittels des Handgriffes 7 von der in F i g. 5 gezeigten Betriebsstellung in die in F i g. 6 gezeigte Reinigungsstellung gedreht, in welcher der Durchgang 16 mit den beiden Reinigungsöffnung^ 20 fluchtet. In dieser Reinigungsstellung ist der Durchtritt des Fluidisiergases in der Zufuhrleitung 7 unterbrochen. Durch da:s Einführen eines Riinigungswerkzeuges in die R. inigungsöffnung und den mit den Reinigungsöffnungen fluchtenden Durchgang ist es möglich, sämtliches störendes Material aus dem Durchgang zu entfernen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für die Zufuhr des Fluidisiermediums zum Boden eines Fließbett- oder Wirbelschichtreaktors, die eine Vielzahl von Zufuhrleitungen mit eingebauten Ventilen aufweist, gekennzeichnet durch Durchgänge (16) in den Ventilen (14), die gegenüber den Ein- und Auslaßöffnungen (18,19) der Ventile (14) einen verengten Querschnitt aufweisen, und durch Reinigungsöffnungen (20) im Gehäuse der Ventile (14), die in der Schließstellung des Ventils durch den Durchgang (16) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (16) der Ventile (14) eine konstante Querschnittsfläche aufweisen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (16) eines Ventils (14) in einem kugelförmigen Ventilkörper ausgebildet ist.