DE2202539C3 - Bodeneinheit für Wirbelschichtreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodeneinheit für Wirbelschichtreaktoren, die vom Wirbelgut abwärts und vom Wirbelmedium aufwärts durchströmt werden, mit über die Bodenflächc verteilten Öffnungen für Wirbclgut und Wirbelmedium, bestehend aus zwei mit Abstand übereinander angeordneten gelochten Platten, deren Öffnungen mit kurzen Rohren mit gasundurchlässiger Wandung verbunden sind und von denen die obere Platte gasdurchlässig ist und wobei der die Rohre umgebene Hohlraum mit einem oder mehreren Anschlüssen zum Einleiten von Gas versehen ist.

Es ist bekannt, zur Behandlung von Feststoffen mit aufwärts strömendem Gas Wirbelschichtrcaktoren, d. h. Behälter mit waagerecht angeordneten Rosten oder Lochböden, zu verwenden, bei denen die Böden von dem Wirbelgul abwärts und von dem Wirbelmedium aufwärts durchströmt werden. Bei einem Wirbelschichtreaktor mit einer Mehrzahl übereinander angeordneter Wirbelböden, die viele über die Bodenfläehe verteilte, gemeinsame Duchlässe für das Wirbelmedium und für das Wirbelgut besitzen, bei denen sich auf den einzelnen Böden gesonderte, stabile Wirbelschichten ausbilden, einem sogenannten Mehrstufen-Rieselboden-Reaktor gemäß deutscher Patentanmeldung P 17 67 972, werden die einzelnen Böden des Reaktors aus Lochplatten gebildet, wobei die öffnungen in den Lochplatten gemäß deutscher Patentanmeldung P 20 30 049 bestimmte Abmessungs- und Gestaltungsmerkmale aufweisen.

Bei der Behandlung von staubförmigen, schlecht fließenden oder schwer fluidisierbaren Feststoffen in derartigen Wirbelschichtreaktoren hat es sich gezeigt, daß mit Hilfe der bekannten gelochten Böden nicht mit Sicherheit eine stabile Wirbelschicht aufgebaut werden kann. Das Wirbelgut wird in diesem Fall lediglich von einzelnen, von den öffnungen in den Lochplattcn ausgehenden oder sich oberhalb der Löcher vereinigenden Strähnen des Wirbelmediums durchströmt. Der erwünschte Wärme- bzw. Stoffauslausch an alle Teilchen des Wirbelguts findet nur unvollkommen statt. Außerdem kann das mangelnde Fließverhallen der Feststoffe zu Verstopfungen der Öffnungen im Wiibelboden Anlaß geben. Eine besondere Ausbildung der öffnungen der Böden, wie sie bei einem bekannten Wirbclschichtreaktor beispielsweise durch trichter lörmi«e Erweiterung dieser Öffnungen vorgeschlagen wurde hat sich zwar bei rieselfähigem Feststoff gut bewihri jedoch kann es bei Behandlung von staubförmig und schlecht fließenden Feststoffen auch hier und auf den Flächenbereichen zwischen den Oflnungen infolge der Reibung zwischen den Feststoffteilchen /u *Vblagcrungen kommen. Diese Ablagerungen nehmen danniin der Wirbelschichtbewcgung nicht teil.

Es ist ein Anströmboden für Hochlemperaiurlließbeiten (DT-AS 12 49 828) bekannt, der aus zwei porösen Sintermetallplatten besteht, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und die Bohrungen zur Aufnahme von poTösen Rohren für den Durchtritt eines Reaktionsgases aufweisen. In den Bereich zwischen den Platten kann ein Kühlmittel eingeleitet werden. Dieser Anströmboden soll gegenüber hohen Temperaturen standhalten.

Es ist grundsätzlich bekannt, bei einer Rostkonstruktion für Hochtemperatur- Wirbelschicht reaktoi en (OE-PS 2 82 538) zwei oder mehr übereinanderliegende. voneinander getrennte Verteilkammern für zwei oder mehr verschiedene Gase anzuordnen. Die Gase werden aus diesen Kammern über mit Verteilköpfen versehene Rohre in den Raum oberhalb des Rostes geführt, um dort gezündet und verbrannt zu v.erden. Es soll mit dieser* Rosiausbildung erreicht werden, daß die einzelnen Gase erst oberhalb des Rostes vermischt weiden.

Ein Wirbclschichtreaktor (DT-AS Ib 07 648). der zur Durchführung eines Verfahrens zum Abtrennen grober und/oder schwerer Partikeln aus einem mittels eines Trägergases im Wirbelzustand gehaltenen Festsioff-Gemischcs unterschiedlicher Korngröße in zwei übereinanderliegenden Wirbelschichten dienen soll, weist eine Bodeneinheit auf, die aus zwei gelochten Böden besteht und deren Öffnungen durch kurze Rohre ve:bunden sind. Der obere Boden besitzt Bohrungen, in die über das Niveau des oberen Bodens hinausreichende Rohre mit Abschirmdächern eingesetzt sind. In den Zwischenraum zwischen den beiden Böden soll zusätzliches Trägergas eingeführt werden, das durch die abgeschirmten Rohre in die obere Wirbelschicht gelangt, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeiten in den beiden Wirbelschichten und auch im Grenzbereich zwischen beiden Schichten zu variieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. eine Bodeneinheit für Wirbelschichtreaktoren, insbesondere Mehrstufen-Rieselboden-Wirbelschichtreaktorcn zu schaffen, bei der gewährleistet ist, daß das Wirbclmedium sich über die Gesamtfläche jeder Stufe des Reaktors verteilt, so daß der gesamte Feststoff an den Bewegungen in den einzelnen Wirbelschichtsiufen teilnehmen kann und eine gleichmäßige Fluidisierung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bodeneinheit des Wirbelschichlreaktors. die aus zwei mit Abstand übereinander angeordneten gelochten Platten besteht, deren öffnungen mit kurzen Rohren mit gasundurchlässiger Wandung verbunden sind und bei dem der die Rohre umgebene Hohlraum mil einem oder mehreren Anschlüssen zum Einleiten von Gas versehen ist, sich dadurch auszeichnet, daß die obere gasdurchlässige Platte der Bodeneinheit ajs porösem Material besteht und die untere Bodenplatte gasundurchlässig ist. Die obere Platte des Bodens kann in

bekannter Weise ;ius Sintermetall. Sinterkeramik oder einem anderen porösen Werkstoff bestehen.

Die ober;: gasdurchlässige Platte der erlindungsgemäßen Bodeneinheil unterscheide; sich von der oberen gelochten I¹IaIIe des Wirbelschichireaktors nach der DT-AS i b 07 648 durch ganz spezifische Konstruktionsmerkmale. Wahrend der Gasaustriti bei der bekannten Bodcncinheil nur an die mit Abschiimdäch?rn versehenen Rohre und somit auch an ganz spezifische Gassirönnmgen gebunden ist, kommt die erlindungsgeniiiße obere Platte der Bodenciniieit ohne zusätzliche Konstruktionselemente, wie Rohre, aus. da sie für sich aus gasdurchlässigem Werkstoff besteht. Mil I IiIIe dieser Bodeneinheit gelingt daher die Verteilung des zusätzlich eingeführten Wirbelmediums über die Gesamil'lüclK· des oberen Bodens der Bodeneinheit.

Wahrend die ilauptmenge des Wirbelmediums im Gegcnsiiom /um Wirbelgut durch die mit kurzen Röhrchen verbundenen Öffnungen der unteren und oberen Platten strömt, bewirkt das in den Hohlraum /wischen beiden Platten eingeführte Wirbelmedium, das durch die Vielzahl der Poren der oberen Platte nach oben strömt, die restlose Beteiligung des gesamten auf dem Wirbclboden befindlichen Feststoffes an den Wirbelbewegungen. Es werden auf diese Weise selbst solche Partikeln erfaßt und in eine Fließbewegung versetzt, die sich in den Bereichen zwischen den Bodenöffnungen befinden, an die sich nach unten die Verbindungsröhrchen anschließen. Ils finde» eine Abscherung der vorgenannten Strähnen und eine Querschnitt verteilung des G as-Feststoff-Gemisches statt, eine Voraussetzung für die Ausbildung eines Wirbelbcttes. Infolgedessen ist es möglich, auch Feststoffe in dem bekannten Mehrstufen-Rieselboden-Reaktor zu behandeln, die staubförmig anfallen oder schlechte Fhiidisiereigensehaften haben.

Das in den Hohlraum zwischen den Platten der Bodeneinheit eingeführte Gas kann über einen oder mehrere Gasauslrittstutzen, die jeweils in tier Behälterwundung des Reaktors zwischen zwei Bodeneinheiten angeordnet sein können, ganz oder teilweise abgführt werden.

Der Abstand der beiden gelochten !'Unten, die jeweils eine Bodeneinheit bilden, sollte möglichst klein gehalten werden, damit Verstopfungen in den Rohren, ciic die Öffnungen der Platten verbinden, vermieden werden. Auch die Wandstärke der Verbindungsrohre zwischen jeweils zwei Platten sollte insbesondere im Bereich des oberen Plattendurchtritts sehr dünn gehalten werden, damit der gasundurchlässige Bereich der oberen Platte gering gehalten wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Verbindungsrohre nach unten konisch erweitert sein. Diese konische Rohrerweiterung verhindert bei zur Anlagerung neigendem Wirbelgut das Zusetzen der Rohre.

Eine vorzugsweise Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Bodeneinheit für Wirbelschichtreaktoren ist in der Zeichnung schematiseh dargestellt. Es zeigt

ίο Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine aus zu ei gelochten Platten bestehende Bodeneinheit.

I i g. 2 eine Teildraufsicht auf eine Bodeneinheit gemäß F i g. 1 und

F i g. 3 einen vergrößerten Teilquerschnitt durch eine Bodeneinheil mit konischen Rohren.

Mit 1 ist die ßehalterwandung eines Wirbelschichtreaktors angedeutet. Die Wirbelbodeneinheil in Form von Lochplatter, besteht aus einer unteren gelochten Platte 2 mit einem Rand 3. Diese Lochplatte mit ihrem Randbereich wird aus gasundurchlässigem Werkstoff hergestellt. Die obere gelochte Platte 4 besteht aus gasdurchlässigem Werkstoff, beispielsweise Sintermetall. Sinterkeramik oder einem anderen porösen Material. Die Öffnungen 5 der gasundurchlässigen und der gasdurchlässigen Platte sind durch kurze Rohre 6 mit gasundurchlässiger Wandung verbunden. Die Wandstärke dieser Rohre wird insbesondere im Bereich der oberen Lochplatte 4 klein dimensioniert, damit die gasdurchlässige Fläche zwischen den Rohren möglichst groß bleibt. Der Abstand der beiden eine Bodeneinheil bildenden Platten wird möglichst gering gehalten, um Verstopfungen in den Rohren 6 zu vermeiden.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, sind die die Öffnungen der beiden Platten verbindenden Rohre 6 nach unten konisch erweitert. Über einen oder mehrere Anschluß-Stutzen 7 am Rand der Bodeneinheit kann Gas in den Hohlraum 8 zwischen den Platten 2 und 4 eingeleitet werden. Falls erforderlich, können in dem Beieich zwischen zwei Bodeneinheiten an der Behälterwandung des Reaktors in der Zeichnung nicht dargestellte Stutzen zum Abziehen von Gas angeordnet sein.

Das über den bzw. die Anschlüsse 7 in ilen Hohlraum 8 der Bodeneinheit eingeleitete Gas kann durch die gasdurchlässige Platte 4 gelangen und dient der Fluidisierung des Feststoffes auf dem Wirbelboden.

Es versteht sich, daß ein Wirbelschichireakior. insbesondere ein Mehrsiufen-Ricselboden-Reakior. aus mehreren Bodencinheitcn der beschriebenen Art bestehen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bodeneinheit für Wirbelschiehtreaklorcn. die vom Wirbelgut abwärts und vom Wirbelmedium aufwärts durchströmt werden, mit über die Bodenfläche verteilten gemeinsamen Öffnungen für Wirbelgut und Wirbelmedium, bestehend aus zwei mit Abstand übereinander angeordneten gelochten Platten, deren Öffnungen mit kurzen Rohren mit gasundurchlässiger Wandung verbunden sind und von denen die obere Platte gasdurchlässig ist und wobei der die Rohre umgebende Hohlraum mit einem oder mehreren Anschlüssen zum Einleiten von Gas versehen ist, dadurch gckenn/.cichnet. daß die obere gasdurchlässige Platte (4) der Bodeneinheit aus porösem Material besteht und die untere Bodenplatte (2) gasundurchlässig ist.

2. Bodeneinheit für Wirbelschichireakiore/i nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die die Öffnungen der Platten (2 und 4) verbindenden kurzen Rohre (6) nach unten konisch erweitert sein können.