DE2263030A1

DE2263030A1 - Verfahren und vorrichtung zur abtrennung und sammlung feiner teilchen in gas mittels eines stroms fallender, geschmolzener metalltropfen

Info

Publication number: DE2263030A1
Application number: DE2263030A
Authority: DE
Inventors: Leon Michel Chaussy; Tsuneo Miyashita
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1971-12-24
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE2263030B2; DE2263030C3; US3823530A; LU66739A1; JPS4869760A; NL7217232A; AU470776B2; CA980679A; GB1381630A; FR2164892A1; AU5026572A; JPS53381B2; FR2164892B1; NL154124B; BE793278A

Description

192 n/wa

Nippon Kokan Kabushiki Kaisha, Tokyo

Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung und Sammlung feiner Teilchen in Gas mittels eines . Stroms fallender, geschmolzener Metalltropfen«,

Wird Stadtgas oder Synthesegas unter Verwendung von Rohöl oder Erdöl als Material erzeugt und dieses der thermischen Crackung unterzogen, oder bei der teilweisen Oxidation von

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Schweröl mit Sauerstoff, enthält das derart erzeugte Gas feine Teilchen wie Russ, weshalb für die Verwendung des Gases als Stadtgas die feinen Teilchen aus dem Gas abgetrennt oder entfernt werden müssen. Wird ein derartiges Gas als Stadtgas oder Synthesegas verwendet, wird das Gas abgekühlt und bei Raumtemperatur angewandt. Deshalb können d ie feinen Teilchen, wie Russ, in dem Gas wirksam durch Durchführung des Gases durch einen WassersprUhturm oder einen Waschturm entfernt werden. Wenn es jedoch erwünscht ist, das Gas mit der höchstmöglichen Temperatur zu verwenden, beispielsweise wenn es in einem Reduktionsofen zum Schmelzen von Erzen verwendet wird, reduziert die Entfernung der feinen Teilchen durch die Verwendung von Wasser unvermeidlich die Temperatur des Gases bis zu einem derartigen Ausmass, dass das Gas vor der Einführung in den Ofen wieder erhitzt werden muss.

Wenn Russ oder ähnliche in einem heissen Gas enthaltene Stoffe abgetrennt und ohne Reduktion der Temperatur des Gases gesammelt werden sollen, wird, sofern das Gas in Berührung mit Luft gebracht wird, der Kochtemperaturruss augenblicklich mit dem Ergebnis verbrennen, dass nloht nur der Russ und ähnliche Stoffe nicht gesammelt und für beliebige Zwecke verwendet werden können, sondern es tritt auch ein erheblicher Energieverlust auf. Darüberhinaus ist es äusserst gefährlich, ein derartiges Gas in Berührung mit Luft zu bringen.

Es besteht deshalb ein Bedürfnis für ein verbessertes Verfahren, durch welches feine Teilchen wie Russ, die in heissen Gasen enthalten sind ohne Abkühlung des Gases abgetrennt

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und entfernt werden können, ohne dass das-Gas mit Luft in Berührung kommt. Bis dato ist jedoch kein wirksames' · Verfahren vorgeschlagen worden.

Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgäbe gestellt, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung für die Entfernung feiner Teilchen wie Russ, die in heissen Gasen enthalten sind, bereitzustellen, durch welches die feinen-Teilchen wie Russ ohne Verringerung der Gastemperatur und ohne Berührung des Gases mit Luft wirksam abgetrennt und gesammelt werden können. ■

Durch die nachstehende Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf das Beispiel und -die Zeichnungen veranschaulicht.

Fig. 1 stellt einen Längsschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2 dar, wobei eine Ausführungsform der erfindungsgeraässen Vorrichtung gezeigt ist.

'Fig. 2 stellt eine QuerSchnittsansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1 dar.

Die Vorrichtung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt umfasst im allgemeinen in Kombination einen Russauffangturm 1, eine statische Badkammer 2, die mit dem Russauffangturm verbunden ist, in den geschmolzenes Metall in Tropfen injiziert wird und welcher die feinen Teilchen in heissen Gasen wie Rüss auffängt, stationär bleibt und eine Vorrichtung 3 die aus einer Vorrichtung 6 besteht, durch welche das geschmolzene Metall in

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der statischen Badkammer zu dem oberen Teil des Turmes ' übermittelt wird und eine ringförmige Röhre 5, worin das von der Kammer übermittelte geschmolzene Metall innerhalb des Turmes- freigesetzt wird.

In Fig. 1 ist der untere Teil des Russauffangturmes 1 mit der statischen Badkammer 2 durch ein Rohr 4 verbunden, während der obere Teil des Russauffangturmes 1 mit einem ringförmigen Rohr 5 versehen ist und ein Ende einer elektromagnetischen Pumpe 6, das mit der statischen Badkammer 2 verbunden ist, ist in die Seitenwand der ringförmigen Röhre 5 hinein geöffnet. Die elektromagnetische Pumpe 6 und das ringförmige Rohr 5 bilden die Vorrichtung 3 für die Übermittlung und Freisetzung des geschmolzenen Metalls in Tropfen. Die ringförmige Röhre 5 enthält zwei Röhrenteile 8 und 9* die auf dem Inneren und Äuseeren einer Turmwand 7 in dem oberen Teil des Russauffangturmes ausgebildet sind, und einen verbindenden Röhrenteil der sich durch die Turmwand 7 unter Verbindung der Röhrenteile 8 und 9 erstreckt. In der unteren Seite dee Röhrenteils 8 ist eine vorgegebene Zahl von Düsenöffnungen 11 ausgebildet, wodurch das durch eine öffnung 12 eingeführte geschmolzene Metall (A) in die Röhrentelle 8 und 9 eingefüllt wird, woraus das geschmolzene Metall In Tropfen durch die Düsenöffnungen 11 freigelassen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass das ringförmige Rohr 5 nicht auf die veranschaulichte Form festgelegt oder eingeschränkt ist. Es kann jegliche andere Form und Konstruktion unter der Voraussetzung aufweisen, dass das zu dem oberen Teil des Russauffangturmes 1 übermittelte geschmolzene Metall in geeigneter V/eise zerteilt und gleichaässig innerhalb des Turmes fallen gelassen werden kann.

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Die das geschmolzene Metall (A) aus der statischen Badkammer 2 in das ringförmige Rohr 5 transferierende elektromagnetische Pumpe 6 ist von einem bekannten Typus und wird deshalb nicht weiter im Detail erklärt. Sie ist in den Zeichnungen nur schematisch wiedergegeben. Wenngleich beliebige andere Übermittlungsvorrichtungen anstelle der elektromagnetischen Pumpe verwendet werden können, kann doch die elektromagnetische Pumpe als am besten für die Zwecke der ' vorliegenden Erfindung geeignet angesehen werden, da die elektromagnetische Pumpe aus einer grossen Zahl von die Röhre umgebenden Magneten besteht, so dass durch einfache aufeinanderfolgende Magnetisierung der Magneten das geschmolzene Metall (A)von einem Ort zu dem anderen unter Verwendung seiner Eigenschaften als Metall transportiert werden kann und somit die elektromagnetische Pumpe im Betrieb einfach und in der Übermittlungskapazität verlässlich ist.

Praktisch werden im Mittelteil des Russauffangturmes 1 Raschig -Ringe 13 aus feuerfestem Material in mehreren Reihen -aufgefüllt und in dieser Weise wird Gas von einem Heissgaszufuhrainlass14 eingeführt und die Tropfen des geschmolzenen Metalls kommen miteinander in vollkommene Berührung. Die vereinten Tropfen des geschmolzenen Metalls (A) sammeln sich in dem unteren Teil des Turmes 1 an, aus dem das geschmolzene Metall (A) in eine statische Badkammer 2 unter dem Druck in dem Turm fliesst.

Andererseits stellt die öffnung auf der Spitze der statischen Badkammer 2 einen Russauslass 15 dar, an dem eine Abtrennungs- und Gewinnungseinheit für die russigen feinen Teilchen in dem geschmolzenen Metall angebracht ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist ein Behälter 16

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auf dem Auslass 15 mit einem dazwischengesehalteten Ventil 17 angebracht. Der Behälter 16 wird zuvor hermetisch mit einem Inertgas wie Stickstoff gefüllt. Die Bezugsziffer 18 bezeichnet ein Sicherheitsventil zur Einstellung des Gasdrucks in dem Behälter 16.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Abtrennung und Wiedergewinnung der russigen feinen Teilchen in dem geschmolzenen Metall mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung beschrieben. Anfänglich tritt heisses Gas (G + S), das durch Cräckung oder Umwandlung von Asphalt bzw. Bitumen oder Rohöl erzeugt wurde» in den Russauffangturm 1 ein und wird entlang der Richtungen, die duroh die gebrochenen Pfeile gezeigt sind, geführt. In diesem Fall wird..., da das geschmolzene Metall (A) aus einem niedrig schmelzenden Metall, wie Blei, Zink, Kupfer und Zinn besteht, das nicht mit dem Hues und den Raschig -Hingen 13 reagiert,/mT^Spfen aus den DUsenöffnungen 11 in das ringförmige Rohr 5 Innerhalb des Russ» auffangturmes !,wie durch die durchgezogenen Pfeile veranschaulicht ist, injiziert ,und , werden Heissgasströme in Richtung des unteren Teils des Turmes, wobei sie mit den fallenden Tropfen des geschmolzenen Metalls in Berührung kommen, weggeführt. Anschliessend schwimmen die feinen Teilchen, wie Russ, auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der statischen Badkammer 2, da das untere Ende des Turmes direkt mit der statischen Badkammer 2 verbunden ist. Das geschmolzene Metall in der statischen Badkammer 2 dient als eine Gasdiohtung und gleichzeitig schwimmt der in dem geschmolzenen Metall enthaltene Russ auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und somit wird der Russ von dem Metall abgetrennt. Beim Ansteigen der Ebene, bzw·.Hüne <

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der geschmolzenen Metalloberfläche (in diesem Fall kann, sofern ein Inertgas in den Russauffangturm 1 durch eine geeignete Vorrichtung eingespeist wird., um das Innere des Turmes in eine Art Druckkammer überzuführen, die Ebene *der geschmolzenen Metalloberfläche in der statischen Badkammer 2 leichter erhöht werden) ₉ werden die russigen feinen Teilchen, die auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schwimmen und angehäuft werden, in den Behälter 16 gezwungen,weshalb auf diese Weise die massigen feinen Teil- chen sicher abgetrennt und wieder gesammelt werden können. Der Russ (S) in dem Behälter 16 kann leicht mittels eines Schraubenförderers oder durch Einspeisung eines Inertgases aus einem System 19, um den Behälter 16 unter Druck zu setzen, gesammelt werden.

Andererseits wird das geschmolzene Metall, das innerhalb des Turmes 1 von dessen oberem Teil herabfallen soll, durch die elektromagnetische Pumpe 6 an einen Ort 20 gezogen, der sich ausreichend unterhalb der geschmolzenen Metalloberfläche befindet, wonach das geschmolzene Metall unter Druck in den Turm aus dem ringförmigen Rohr 5 in den oberen Teil des Turmes 1 eingeführt wird.

Das Gas, aus dem feine Teilehen wie Russ, in der vorstehend beschriebenen Weise entfernt worden waren, wird nunmehr dem Xusseren des Turmes 1 durch einen Auslass 21 zugeführt und wird anschliessend,in einen Reduktionsofen beispielsweise, eingespeist.' -

Darüberhinaus kann das in der statischen Badkammer befindliche geschmolzene Metall, das durch die als.Ergebnis der Berührung zwischen dem Heissgas und den geschmolzenen Metall/-

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tropfen in seinem geschmolzenen Zustand aufrecht erhalten wird, mittels eines Hilfsbrenners 22 zur Aufrechterhaltung oder Einstellung der Temperatur des geschmolzen Metalls erhitzt werden.

Der auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schwimmende Russ wird durch den Auslass 15,durch Anhebung der Höhe der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Bad ausgelassen.

Hieraus geht hervor, dass gemäss der Erfindung feine Teilchen wie Russ, die in dem Gas enthalten sind, abgetrennt und entfernt werden können, während das Gas auf seiner erhöhten Temperatur aufrechterhalten oder alternativ die Temperatur des Gases erhöht oder eingestellt wird* Darilberhinaus können, da die feinen Teilchen wie Russ, mit dein geschmolzenen Metall nicht chemisch reagieren und auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der statischen Badkammer schwimmen, die entfernten feinen Teilchen leicht wiedergewonnen und gleichzeitig das Bad des geschmolzenen Metalls und das herabgefallene Metall frei von jeglicher Verunreinigung gehalten werden, weshalb sie für einen langen Zeitraum verwendbar sind.

Darüberhinaus ist es möglich, das geschmolzene Metallbad und die geschmolzenen Metalltropfen im geschmolzenen Zustand mittels eines Wärmeaustausches zwischen dem HelSS-gas und den geschmolzenen Metalltropfen aufrechtzuerhalten. Darüberhinaus ist es möglich, die Temperatur des Gases duröh zusätzliche Verwendung einer Hilfsheizung zu erhöhet! Oder einzustellen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Abtrennung.und Gewinnung feiner Teilchen in Heissgas mit einem Strom fallender geschmolzener Metalitropfen, gekennzeichnet durch die Verfahrensstufen, dass man ein feine Teilchen wie Russ enthaltendes Heissgas in Gegenstromberührung mit einem Strom fallender geschmolzener Metalltropfen führt, die feinen Teilchen aus dem Heissgas durch Beifügung der feinen Teilchen zu den geschmolzenen Metalltropfen entfernt, bewirkt, dass die geschmolzenen Metalltropfen mit den-feinen Teilchen in ein statisches Bad des geschmolzenen Metalls fliessen und bewirkt, dass der entfernte Russ auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem statischen Bad schwimmt, wodurch der Russ -aus dem, geschmolzenen Metall abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das geschmolzene Metall in dem statischen Bad übermittelt und erneut in Be- ■ rührung mit einem Gegenstrpm von Heissgas fallen lässt und dieses Verfahren kontinuierlich wiederholt.

J5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Berührung zwischen den Strömen der. geschmolzenen Moftalltropfen und den Gegenströmen des Heissgases durchführt, während

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man den auf der Oberfläche des statischen Bades abgetrennten Russ durch geeignete Massnahmen entfernt.

4. Verfahren nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Inertgas zur Anwendung von Druck und zur Anhebung der Höhe der Oberfläche des statischen Bades Injiziert, wodurch der auf der Oberfläche des statischen Bades schwimmende und abgetrennte Russ leicht gewonnen werden kann.

5. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet ,dass man das geschmolzene Metall des statischen Bades mittels eines Brenners zu dessen Temperaturregelung erhitzt.

6. Vorrichtung zur Abtrennung und Gewinnung feiner, in einem Gas enthaltener Teilchen mittels eines Stroms fallender geschmolzener Metalltropfen, g e k β η η zeichnet durch einen Turm für die Kontaktierung eines Stroms fallender geschmolzener Metalltropfen mit einem heissen Gas im Gegenstrom, einer mit dem Turm verbundenen statischen Badkammer, die fähig ist, die in dem Turm fallenden geschmolzenen Metalltropfen aufzunehmen und -zubewahren, an denen in dem Heissgas enthaltene feine Teilchen wie Russ anhaften, und Vorrichtungen für die Verbindung des Turms und der etatischen Badkammer, wodurch das geschmolzene Metall, in der statischen Badkammer zu dem oberen Teil des Turms transferiert und in dem Turm fallengelassen werden kann.

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7» Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm einen Heissgaseinlass in seinem unteren Teil enthält und in dem Turm Raschig-Ringe eingefüllt sind, wodurch das Heis'sgas im Gegenstrom für die Vollkommene Berührung mit den geschmolzenen Metalltropfen, die aus dem oberen Teil des Turmes fallen, geführt .wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzei chnet, dass die statische Badkammer an ihrem oberen Ende eine Auslassöffnung für die russigen feinen Teilchen und einen

. Brenner zum Erhitzen des geschmolzenen Metalls in der statischen Badkammer enthält.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6& 7* oder 8, dadurch gekennzei chnet, dass ein Russammerbehälter, in den ein Inertgas hermetisch eingefüllt ist, auf der Auslassöffnung der statischen Badkammer durch die Zwischenschaltung eines Ventils angebracht ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzei chnet, dass die Vorrichtungen für die Verbindung des Turmes und der statischen Bädkammer und für den Transfer des geschmolzenen Metalls zu dem oberen Teil des Turmes, um hierdurch das geschmolzene Metall in dem -Türm herabfallen zu lassen, ein ringförmiges Rohr, das in dem oberen

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Teil des Turmes vorgesehen ist, darstellen, wobei das ringförmige Rohr einen inneren Rohrteil mit einer Vielzahl von DUsenöffnungen und einen äusseren Rohrteil, der mit dem inneren Rohrteil verbunden ist, aufweisen, und eine elektromagnetische Pumpe, die mit dem ringförmigen Rohr und der statischen Badkammer in Verbindung steht.

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