DE2200349A1

DE2200349A1 - Shaped packings - for fixed or moving bed reactors

Info

Publication number: DE2200349A1
Application number: DE19722200349
Authority: DE
Inventors: Otto Prof Dr-Ing Abel; Hans-Joachim Dipl-Ing Schultz
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1973-07-26
Also published as: JPS4879776A; NL7300187A

Abstract

Shaped bodies, partic. for use in stationary or moving bed reactors, having a flow resistance in all flow conditions to gaseous or liq. media not greater, and in some cases less, than that offered by spheres, the percentage voids in packed column being always greater than for spheres. The bodies exhibit a circular shape in a principal section plane which is that of minimum area, and consists of a cylinder merging into a hemisphere or a cone frustum merging into a spherical segment.

Description

Formkörper für Schüttgutsäulen in Festbett- und/oder Wanderschichtreaktoren Die Erfindung betrifft die Verwendung von Körpern mit ganz bestimmten Formen für Schüttgutsäulen in Festbett- und/oder Wand erschichtreaktoren0 Aus Formkörpern bestehende Schüttgutsäulen treten in vielen technischen Prozessen auf, beispielsweise in Festbettreaktoren als Füllkörpersäulen oder als Schüttungen von Katalysatoren so wie in Wanderschichtreaktoren als Schüttungen von geformten Brennstoffen oder Erzen bei metallurgischen oder -\shermischen Verfahren. Bei diesen Prozessen hat der Widerstand , den diese Schüttungen einem strömenden Medium, z.B. Gasen bei der Spülgas schweleng oder dem schmelzenden Roheisen sowie der Schlacke und dem Gichtgas im Hochofen entgegensetzen9 einen bedeutenden Einfluß auf die Größe der z.B. erforderlichen Gasgebläse. Aus diesem Grund muß der je Meter Schüttgutsäule resultierende Druckverlust möglichst gering sein Es ist zwar bekannt, daß die Kugelform aerodynamisch äußerst günstig ist und als Einzelkörper gegenüber gasförmigen oder flüssigen Medien nur einen gerinen Strömungswiderstandsbeiwert (Cw = 0,43) hat. Außerdem ist bekannt, daß der Strömungswiderstandsbeiwert (0w) eines Einzelkörpers in etwa proportional dem einer Schüttung (#) aus den gieichen Einzelkörpern ist.Shaped bodies for bulk material columns in fixed bed and / or moving bed reactors The invention relates to the use of bodies with very specific shapes for Bulk material columns in fixed-bed and / or wall-layer reactors0 Consisting of molded bodies Columns of bulk material occur in many technical processes, for example in fixed bed reactors as packed columns or as beds of catalysts as in moving bed reactors as piles of shaped fuels or ores in the case of metallurgical or thermal ones Procedure. In these processes, the resistance that these pouring out has one flowing medium, e.g. gases with the flushing gas or the melting pig iron as well as the slag and the furnace gas in the blast furnace9 have an important opposition Influence on the size of the gas blower required, for example. For this reason, the the resulting pressure loss per meter of bulk material column should be as low as possible It it is known that the spherical shape is extremely favorable aerodynamically and as a single body compared to gaseous or liquid media only a low flow resistance coefficient (Cw = 0.43) has. It is also known that the drag coefficient (0w) of a single body roughly proportional to that of a bulk (#) from the same Single bodies is.

Befinden sich die kugelförmigen Körper jedoch in einer Schüttung, so hat eine solche Schüttgutsäule einen hohen speziiischen Druckverlust, weil der in einer Kugelschüttung vorliegende Lückengrad (E) von etwa 38 % nur gering ist.However, if the spherical bodies are in a bed, such a bulk material column has a high specific pressure loss because of the The degree of gap (E) of about 38% present in a pebble bed is only small.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, iür Schüttgutsüulen inFestbett- und/oder Wanderschichtreaktoren Formkörper mit ganz bestimmten Formen aufzufinden, die einen geringen spezifischen Druckverlust bei strömenden gasförmigen oder flüssigen Medien besitzen.The invention is based on the object, iür bulk goods columns in fixed bed and / or moving layer reactors to find moldings with very specific shapes, which have a low specific pressure loss when flowing gaseous or liquid Own media.

Diese AUfgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Formkörper verwendet werden, deren Strömungswiderstand in allen Anströmrichtungen nicht größer, in einigen aber kleiner als derjenige von Kugeln und derer Lückengrad in Schüttungen gleichzeitig größer ist als der von Kugeln.This task is achieved according to the invention in that molded bodies are used whose flow resistance is not greater in all directions of flow, in some, however, smaller than that of spheres and their degree of gaps in beds at the same time is larger than that of balls.

In der Regel werden bisher beispielsweise Formkokse, die als Brennstoff und Reduktionsmittel im Hochofen benötigt werden, in der Form von Eiform-Briketts oder Kissenform-Briketts hergestllt. Diese bekannten Brikettformen besitzen zwar teilweise einen geringfügig größeren Lückengrad in Schüttungen, jswest ist @hn Strömungswiderstand gegenüber gasformigen @@er flüs@@-gen Medien wesentlich größer als der von kugelförmigen B@@-ketts, so daß bei der Verwendung der bekannter Brikettformen in Schüttungen größere spezifische Drückve@luste auftreten, Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß Formkörper deren Einzelkörper-Widerstandsbeiwert demjenigen der Kugelform gleich ist, wenn sie gleichzeitig einen größeren Lückengrad in der Schüttung aufweisen, oder bei denen der Einzelkörper-Widerstandsbeiwert sogar noch beträchtlich niedriger als derjenige der Kugelform ist, während sie gleichzeitig darüberhinaus auch noch einen größeren Bückengrad in Schüttungen besitzen, sich besonders gut als Formkörper für Schüttgutsäulen in Festbett-und/oder Wanderschichtreaktoren eigenen. Erfindungsgetnäß müssen die Formkörper deshalb in einer Hauptquerschnittebene einen Kreisquerschnitt aufweisen und Zylinder mit aufgesetzten Halbkugeln oder Kreiskegelstümpfe mit aufgesetzten Kugelabschnitten darstellen. Geeignete Formkörper besitzen beispielsweise die Form von Rotationsellipsoiden. Besonders gute Ergebnisse werden aber erzielt, wenn erfindungsgemäß bei den Formkörpern das Verhältnis der Achsen a/(b=c) von 1,2 bis 1,6, vorzugsweise etwa 1,4 beträgt.As a rule, for example, molded coke has been used as fuel and reducing agents are needed in the blast furnace, in the form of egg-shaped briquettes or pillow-shaped briquettes. These known briquette forms do have partially a slightly larger degree of gaps in the bed, jswest is @hn flow resistance compared to gaseous media, it is much larger than that of spherical media B @@ - ketts, so that when using the known briquette forms in bulk larger specific pressure losses occur, It has now surprisingly been shown that molded bodies whose single-body drag coefficient is that of the spherical shape is the same if at the same time they have a larger degree of gaps in the bed, or where the single-body drag coefficient is even considerably lower than that of the spherical shape, while at the same time it is also still have a greater degree of stooping in beds, are particularly good as moldings own for bulk material columns in fixed bed and / or moving bed reactors. According to the invention the shaped bodies must therefore have a circular cross-section in a main cross-sectional plane have and cylinders with attached hemispheres or circular truncated cones with attached Represent spherical segments. Suitable moldings have, for example, the shape of ellipsoids of revolution. However, particularly good results are achieved if according to the invention in the case of the shaped bodies, the ratio of the axes a / (b = c) from 1.2 to 1.6, preferably is about 1.4.

anhand der Zeichnung sei die vorliegende Erfindung an beispielsweise aufgeführten FormSöoperformen näher erläutert. Es zeigen: Abb. 1 Längs- und Querschnitte durch zwei erfindungsgemäße Formen I und II sowie durch die bekannte Eiform und Kugelform; Abb. 2 eine Darstellung der Abhängigkeit des spezO Druckverw lustes vom Lückengrad dieser Körperformen in einem Diagramm.with reference to the drawing, the present invention is an example listed FormSöoperformen explained in more detail. They show: Fig. 1 Longitudinal and cross sections by two forms I and II according to the invention and by the known egg shape and Spherical shape; Fig. 2 shows the dependency of the specO pressure loss on the Degree of gaps in these body shapes in a diagram.

In der Abb. 1 sind die bekannte Eiform und Kugelform den erfindungsgemäßen Formen I und II gegenübergestellt0 Bei Formkoks-Schüttungen haben sich die beiden letzteren Formen als günstig herausgestellt. Es handelt sich dabei um Körper, deren Einzelkörperwiderstandsbeiwert (Cw) gegen strömende Medien in keiner Anströmrichtung größer als derjenige der Kugelform (CwKugel = 0,43) ist, aber in einigen Richtungen darunter liegt.In Fig. 1, the known egg shape and spherical shape are those according to the invention Forms I and II juxtaposed the latter forms shown to be favorable. These are bodies whose Single body drag coefficient (Cw) against flowing media in any direction of flow larger than that of the spherical shape (Cwsphere = 0.43), but in some directions is below.

Diese Bedingung erfüllen nur sogenannte "ballige" Körper, das sind Körper, die in einer Hauptschnittebene einen Kreisquerschnitt besitzen, beispielsweise Rotationsellipsoide, Kreiszylinder mit aufgesetzten Halbkugeln oder Kreiskegelstümpfe mit aufgesetzten Kugelabschnitten.This condition is only fulfilled by so-called "spherical" bodies, that is Bodies that have a circular cross-section in a main cutting plane, for example Ellipsoids of revolution, circular cylinders with attached hemispheres or circular truncated cones with attached spherical sections.

In der Abb. 2 sind die für die Körper der Formen I und II in Schüttungen verschiedener Lückengrade autgenommenen DruckverlustKurven Nr. 3 - 6 dargestellt und mit den Werten von Schüttungen aus Eiform- (Kurve Nr. 2) und Kugelformkörpern (Kurve Nr. 1) verglichen worden, Der für die Kugelsehüttung gemessene Lückengrad stimmt mit dem von Jeschar im Archiv für Eisenhüttenwesen 35, 91 - 10u (1964) an Steinzeugkugeln ermittelten Werten sehr gut überein. Die Messungen für die Formen I und II wurden mehrfach wiederholt.In Fig. 2, those for the bodies of forms I and II are in bulk Pressure loss curves no. 3 - 6 recorded for various degrees of gaps and with the values of beds made of egg-shaped (curve no. 2) and spherical shaped bodies (Curve no. 1), the degree of vacancy measured for the spherical heap agrees with that of Jeschar in the Ironworks Archives 35, 91-10u (1964) Stoneware balls match the values determined very well. The measurements for the shapes I and II were repeated several times.

Dabei zeigten sich geringfügige Unterschiede in den Bückengraden und dementsprechend auch in den Druckverlustkurven, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist. Alle Druckverlustkurven der Abb. 2 sind auf ein Einzelkörpervolumen von 50 cm3 bezogen.There were slight differences in the degrees of stoop and accordingly also in the pressure loss curves, as can be seen from Fig. 2. All pressure loss curves in Fig. 2 are based on a single body volume of 50 cm3.

Die Abb. 2 zeigt, daß die erfindungsgemäße Form I einen Druckverlust hat, der um 5 unter demjenigen der Kugelschüttung liegt, bei der erfindungsgemäßen Form II ist er sogar um 20 % geringer als für die Kugelschüttung, während die Eiform-Schüttung beträchtlich höhere Druckverluste als die Kugeischüttung aufweist.Fig. 2 shows that Form I according to the invention has a pressure loss which is 5 below that of the pebble bed, in the case of the invention Form II it is even 20% lower than for the ball bed, while the egg-shaped bed has considerably higher pressure losses than the ball bed.

Die Vorteile der Erfindung sind demnach in dem äußerst geringen spez. Druckverlust bei Formkörpern für Schüttgutsäulen in Festbett- und/oder Wanderschichtreaktoren zu sehen.The advantages of the invention are therefore in the extremely low spec. Pressure loss in molded bodies for bulk material columns in fixed bed and / or moving bed reactors to see.

Patentansprüche Claims

Claims

Claims 1) The use of molded bodies, their flow resistance in the case of gaseous or liquid media in all directions of flow not greater, in but some smaller than that of spheres and their degree of gaps in beds at the same time is larger than that of balls for bulk material columns in fixed bed and / or Moving bed reactors.

2) Use according to claim 1, characterized in that the shaped body have a circular cross-section in a main cross-sectional plane and a cylinder with attached hemispheres or circular truncated cones with attached spherical segments represent.

5) Use according to claim 1 and 2, characterized in that at the moldings the ratio of the axes a / (B = c) from 1.2 to 1.6, preferably Is 1.4.