DE2320614B2

DE2320614B2 - Fließbettreaktor

Info

Publication number: DE2320614B2
Application number: DE2320614A
Authority: DE
Inventors: Vasile Anescu; Ion Dumitru; Victor Grigoras; Doina Ecaterina Stanciu; Mircea Turtureanu
Original assignee: INSTITUTUL DE PROIECTARI PENTRU INDUSTRIA CHIMICA ANORGANICA SI A INGRASAMINTELOR BUKAREST
Current assignee: INSTITUTUL DE PROIECTARI PENTRU INDUSTRIA CHIMICA ANORGANICA SI A INGRASAMINTELOR BUKAREST
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-04-24
Publication date: 1974-10-24
Also published as: RO58713A2; DE2320614C3; DE2320614A1; US3851406A; FR2182009A1

Description

blech angescfamiegten Fütergeweben, den für das Verfahren festgelegten und dem Boden gehörigen Druckverlust einhalten. Die veränderliche Anzahl von Filtergeweben, deren Gewebedichten und das Lochblech mit Öffnungen voa bestimmten Durchmessern bzw. Verteilung werden in der Weise gewählt, daß der Druckverlust des FluidisJermittels im unteren gasdurchlässigen Boden 40 bis 50% vom Gesamtdruckverlust des Fluidisiermittels im Rahmen des im Reaktor stattfindenden Fließbettverfahrens erreicht

Durch die Erstreckung der Heizelemente über die Gesamtlänge des fhiidisierten Bettes des Reaktors, in Vereinigung mit ihrer gestaffelten Aufstellung in den sukzessiven Querschnitten des Arbeitsraumes wird eine geregelte Strömung und eine erhöhte Homogenität des Fheßbettes erzielt, durch Aufbrechen der Gasblasen, welcher Umstand auch — gegenüber der normalen Wärmeübertragung zwischen den Partikeln und den Heizelementen — zu einem zusätzlichen Ansteigen der Wärmeübertragung führt

Es wurde mm experimentell und rechnungsmäßig festgestellt, daß das Vorhandensein der waagerechten und gestaffelten Röh>*enelemente innerhalb des Fließbettes die gebildeten Gasblasen tatkräftiger aufbricht bzw. beseitigt und die Homogenität des Bettes zusätzlich erhöht, so daß der Homogenisierungsindex um 50 bis 70% gegenüber einem Fließbett ohne solche Elemente oder mn 30 bis 40% gegenüber Fällen von nicht gestaffelten Elementen ansteigt Dies beruht darauf, daß die im Fließbett aufsteigenden Strömungen beim 30 beispiel Durchgang zwischen den Elementen infolg? der Staffelung einer ausgesprochen wirbeligen Strömungswirkung unterworfen sind. Die Welligkeit der Elemente, ihrer Länge nach, erhöht die Wirksamkeit der wirbeli

sich unterhalb des unteren Bodens befindet, durch Wände entsprechend aufgeteilt werden, um verschiedene Einblas- und Fluidisierbedingungen zu sichere. Je nach den Anforderungen der durchgeführten Ope-

S ration können gewisse Zonen mit Heizelementen versehen werden, jedoch ohne Anwendung des Wärmeträgers in denselben oder überhaupt ohne Heizelemente, sofern diese nicht nötig oder wenn der Wännebeitrag durch das Fhiidisiermittel geliefert wird und die Bedin-

gungen zu einem gleichmäßigen Wirbebchicht-Zustand durch letzteres gesichert werden können.

Der Fließbettreaktor mit Arbeitszonen kann ohne Zwischenüberlaufwehre arbeiten, da die Wirbelschicht sich in einem homog ~ ^x ^{L c}—*-' Infolge der

tür groücrc Diura> des »_Uw_„ _e_

so daß die Behandlung einer bestimmten Gutmasse auf einer kleineren Länge des Apparates vollzogen wird. Damit wird auch die Ausführung mehrerer verschiedener Behandlungen lings des Apparates möglich, ohne daß der Apparat zu lang wird.

Es werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es

25 zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt, in senkrechter Ebene, durch das Ausführungsbeispiel 1 und

Fig.2 einen sciicmaäschen Längsschnitt, in senkrechter Ebene, durch den Apparat gemäß Ausführungs-

Fig. 1; Beispiel 1 Es ist ein Fließbettreaktor zur Trocknung und Hei-

ihrer Länge nach, erhöht die Wirksamkeit der wiroeu- zung auf 150⁰C von durch Fällung erhaltenen Kalziumgen Strömung sowie die Homogenität in senkrechter 35 karbonats vorgesehen, das eine Feuchtigkeit von maxi-Ebene, quer zur waagerechten Strömungsrichtung, wo- mal etwa 1% und eine Körnung von 0,16 bis 0,05 mm durch die Verweüzeit vergleichsmäßig und die Wirk- hat Das Gut stammt als Abfall aus anderen Verfahren, samkeit des Reaktors bei verschiedenen sukzessiven Der Reaktor gemäß F i g. 1 hat eine einzige Arbeits-

Operationen erleichtert und verbessert werden. zone. Er besteht aus einer waagerechten parallelepipe-

Der obere gasdurchlässige Boden ist nach oben in 40 dischen Kammer 1, gegen den unteren Teil durch einen Richtung der Bettströmung gewölbt, wobei zwischen Einblasboden 2,9 abgeteilt; am Rand dieses Bodens beden horizontalen Seitenrändern des Bodens und den Findet sich ein Oberlaufwehr 3, mittels welcher die Wänden des Apparates ein Abstand eingehalten ist Höhe des Fließbettes und damit die Verweilzeit des

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin- Materials im Reaktor geregelt wird Durch eine Decke dung besteht der gewölbte obere Boden aus Lochblech, 45 5 des Apparates ist ein Rohrbündel 4 hindurchgeführt, wobei die Fläche der gleichmäßig verteilten öffnungen welches aus parallel zur Querebene gestaffelten Heiz-30 bis 40% der Gesamtfläche des Bodens beträgt schlangen besteht Der Deckel 5 ist aufgeteilt in Einlaß-Durch diese Gestaltung des oberen Bodens wird er- bzw. Auslaßkammer für das Heizmedium. Oberhalb der reicht, daß die trotzdem mitgerissenen Partikeln des Heizschlangen im Abstand hiervon befindet sich ein pulverförmigen Gutes zum Fließbett zurückgelangen; 50 nach oben gewölbter Boden 6 aus Lochblech. Zwischen diese Partikeln sind durch den Benihigungsraum hin- den Seitenrändern des Bodens 6 und den Seitenwinden durchgegangen und konnten nach ihrem Ansetzen auf des Apparates wird ein kleiner Abstand eingehalten, der Rückseite des Bodens herabfließen. Durch einen Stutzen a wird Luft als Fhiidisiermittel ein-

Der Fließbettreaktor kann mit seinem Innenraum in geführt, die durch einen Stutzen b abgeleitet wird. Ein Zonen quer zur Richtung der Strömung des fluidisier- 55 Stutzen c für den Einlaß des Erwärmungsmittels sowie ten Gutes aufgeteilt sein; in jeder Zone ist der untere ein Stutzen d zum Auslaß des Kondenswasser bedie-Boden, die Heizelemente und der obere Boden zur nen die Heizelemente. Das pulverförmige Kalziumkar-Vornahme von verschiedenen nacheinanderfolgenden bonat wird in den Apparat durch einen Stutzen e einge-Operationen entsprechend abgestimmt wie z. B. Hei- führt mit konstanter Durchgangsinenge und wird durch zung und Trocknung, Kühlung, Mischung oder chemi- 60 einen Stutzen /abgeführt

sehe Reaktionen des pulverförmigen Gutes mit ande- Der gasdurchlässige Einblasboden 2, 9 besteht aus

~ ~ ■" · ■ " -^: » —am«·** o mit runden Öffnungen, gleichmäßig

ren gleichzeitig eingeführten Stoffen; einige der Zonen einem Locnoiecn « mn. .u.~»... „_.., „_

können der Heizelemente und/oder des oberen Bodens, verteilt, und aus drei Reihen von unter dem Lochblech wie.auch des Fließbettes der Zwischenüberlaufwehre angebrachten Filtergeweben 9, aus Glasgarn. Die Luft-

¹ " * ™^:-⁰¹-' *' strömung wird durch die Heizschlangen erwärmt und fluidisiert das Kalziumkarbonat, wonach sie den oberhalb der Heizschlangen befindlichen Benihigungsraum

■ *— ·..—Ulm·« Mnnwimsni-

ermangeln, während der Raum oberhalb des Fließbettes Scheidewinde zwischen den verschiedenen Zonen

aufweist
Bei diesen Reaktoren kann die Einblaskanuner, die

durchströmt, passiert den gasdurchlässigen Homogen·-

sierboden 6 und wird durch Stutzen b abgeführt.

Der Druckverlust im Einblasboden entspricht etwa 40 bis 50% des Totaldruckverlustes im Apparat, je nach der effektiven Körnung im erwähnten Bereich. Der Apparat erzielt thermische Belastungen, die Werte von 100 000 kcal/m² Einblasboden erreichen, im Temperaturenbereich des Apparates aus dem Beispiel.

Fig.2; Beispiel 2

IO

Der Fließbettreaktor ist vorgesehen zur Trocknung und Abkühlung von durch Zentrifugieren erhaltenen Amthoniumsulphatkristallen, mit einer Feuchtigkeit von 2% und einer Durchschnittskörnung von 0,8 mm. Der Apparat umfaßt zwei Betriebszonen, entsprechend den zwei Trocknungs- und Kühlungsoperationen.

Vom Standpunkt der Bauart betrachtet, ist der Apparat ahnlich demjenigen aus Beispiel 1 aufgebaut, in allen Teilen, die den Kennziffern 1 bis 6 und 9 und den

20

Kennbuchstaben a bis /"entsprechen.

Die Trocknung erfolgt in der ersten Zone durch die mit Dampf beheizten röhrenförmigen Heizschlangen 40. Die röhrenförmigen Heizschlangen 7 in der Kühlzone sind in Fortsetzung des Röhrenbündels 4 angeordnet und verfügen über getrennten Stutzen zum Einlaß des Kühlmittels g und zum Auslaß des auf der gegenüberliegenden Seite des Reaktors. Eine Querwand 8 trennt den Beruhigungsraum in zwei Zonen. Der Homogenisierboden ist in einer Zone der Trocknungszone in dem Boden 6 fortgelassen; es wird dabei ein Rücklauf des aus dem Reaktor mitgerissenen Gutes über den Stutzen e vorgenommen. Die Atnmoniumsulphatkristalle werden durch Stutzen /bei einer Temperatur von etwa 40° C abgelassen.

Infolge der Verwendung der röhrenförmigen Heizschlangen in den beiden Zonen des FlieBbettes wird die Fläche des Einblasbodens und dementsprechend die Aufstellfläche des Apparates um etwa 40% herabgesetzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

stelhmgsniQgiichkeiten zur Sicherung eines guten Wir-Patentansprüche: odsdücbt-Zustandes. Bei den Füeßbettreaktoren nut offenem System, gewöhnlich vertikal, ermangelt das

1. FHeßbettreaktor mit gasdurchlässigem Boden. Fließbett gewöhnlich der Zirkulation; das behandelte der v^SSSoTtaiuWSSrten Gutes 5 Gut überfließt fortwährend «^ an semem oberen durchflossen wird, wobei über innerhalb des FHeß- Tea. während das FhndraennUtel »J^etzung :„ bettes angeordnete Heizelemente eine indirekte Äbfuhnmg«noberenTefldesiR^toreztfkubertD,_e-BeheiWerfolgt, der oberhalb eines sich über de* se Reaktoren haben^oberhalb des FheBbettes emen Be-FBeßbett befindlichen Beruhigungsraumes einen ruhigungsraum, oberhalb dessen ebene gasdurchlässige weiteren gasdurchlässigen Boden enthalt und Gas- io Böden zur »o^fT^?^ Strömung der abzuabteitungsstutoTo^halb dieses Bodens, da- führenden Gase a?^rachtsmdAn der Rückseitejdiedurch gekennzeichnet, daß der untere gas- ser Böden bleibt jedoch noch inrtgenssenes pulverfördurchlässige Boden des Ffießbettreaktors aus einem miges Gut haften, welches die Offnungen verstopft und Lochblech (2) besteht, unter dem eine Mehrzahl von den Arbeitsvorgang stört

Faserschichten (9) angebracht ist, daß die Heizele- .5 Bei Schachtffießbettreaktoren zirkuliert das vertikale mente (4,7) als rohrförmige Heizschlangen in meh- Fließbett aufwärts, wie das Fluidisermittel, indem sie reren Reihen sich durch das gesamte Fließbett er- am oberen TeU des Reaktors ^raunen abgeführt werstrecken und daß der obere gasdurchlässige Boden den. Eine erhöhte Üiermische Wirksamkeit und breitere (6) nach oben in Richtung der Bettströmung ge- Anwendungsgebiete, wie z. B. bet chemischen Reaktiowölbt ist, wobei zwischen den horizontalen Seiten- 20 nen. wurden in mehrstufigen Schachtreaktoren erzielt, rändern des Bodens (6) und den Wänden des Appa- bei denen das Gut von oben nach unten strömt rates ein Abstand eingehalten ist Bekannt sind auch Fheßbettreaktoren mit waage-

2. Füeßbettreaktor nach Anspruch 1. dadurch ge- rechter Zirkulation des pulverformigen Gutes, bei welkennzeichnet daß die Filterschichten (9) aus Glas- chen das Fluidisiermittel schräg von unten nach oben oder Kunststoffgamgeweben bestehen. 25 strömt Bei diesen Reaktoren wurden auch Elemente

3. Fließbettreaktor gemäß Anspruch 1, dadurch zur thermischen Übertragung im Fluidisierraum vorgegekennzeichnet daß der gewölbte obere Boden (6) schlagen, innerhalb des Fließbettes Es sind ferner aus aus Lochblech besteht wobei die Fläche der Off- der US-PS 3 166 383 solche Reaktoren bekannt die mit nungen 30 bis 40% des Bodens (6) beträgt einer einzigen waagerechten Röhrenreihe, in der Strö-

4. Fließbettreaktor nach einem der Ansprüche 1 30 mungsrichtung des Fließbettes verteilt ausgerüstet bis 3, dadurch gekennzeichnet daß dessen Innen- sind.

raum in Zonen quer in Richtung der Strömung des Aus der US-PS 3 609 874 sind noch Reaktoren mit

fhiktisierten Gutes aufgeteilt ist wobei mindestens Horizontalströmung des Fließbettes bekannt bei denen eine Zone den unteren Boden (2), die Heizelemente der Innenraum durch senkrechte Oberlaufrohre in par-(4,7) und den oberen Boden (6), die anderen Zonen 35 allele Zonen aufgeteilt ist die jeweils über Rohrschlanmindestens den unteren Boden (2) aufweist und daß gen beheizt werden.

der Raum oberhalb des Fließbettes Scheidewände Aufgabe der Erfindung ist es, in solchen Reaktoren

(8) zwischen den verschiedenen Zonen aufweist zuverlässig und mit einfachen Mitteln einen gleichför

migen Wirbelschichtzustand zu erzielen, sowohl auf der

40 senkrechten, als auch in der Strömungsrichtung des

Bettes, eine höhere thermische Übertragung zu bewirken und die Ausführung während des Verlaufs des Ar-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fließbettreak- beitsprozesses von mehreren physikalischen, mechanitor mit gasdurchlässigem Boden, der von einem Hori- sehen Operationen, wie z. B. Mischung und eventuelle zontalstrom fluidisierten Gutes durchflossen wird, wo- 45 chemische Reaktionen zu gestatten, bei über innerhalb des FUeßbettes angeordnete Heiz- Die Lösung besteht darin, daß der untere gasdurch-

elemente eine indirekte Beheizung erfolgt der ober- lässige Boden des Fließreaktors aus einem Lochblech halb eines sich über dem Fließbett befindlichen Beruhi- besteht unter dem eine Mehrzahl von Filterschichten gungsraumes einen weiteren gasdurchlässigen Boden angebracht ist Die Heizelemente erstrecken sich in enthält und Gasableitungsstutzen oberhalb dieses Bo- so mehreren Reihen durch das gesamte Fließbett Der dens. obere gasdurchlässige Boden ist nach oben in Richtung

Die in letzter Zeit entwickelten Fließbettreaktoren der Bettströmung gewölbt und zwischen den horizonergaben höhere Leistungen, namentlich infolge der er- talen Seitenrändern des Bodens und den Wänden des höhten thermischen Übertragung, ihrer Wirtschaftlich- Apparates ist ein Abstand eingehalten, keit und Einfachheit In den Fällen, wo der thermische 55 Bei einer Ausführungsform der Erfindung bestehen Beitrag seitens der Luft oder einem anderen Gas — als die Filtrierschichten aus Glas- oder Kunststoffgarnge-Fluidisiermittel — nicht in ausreichendem Maß gelie- weben. Die Glas- oder Kunststoffgarne der als Gewebe fert werden konnte, wurden Apparate mit Elementen ausgebildeten Filterschicht sind wegen ihrer zufriedenzur indirekten thermischen Übertragung ausgestattet stellenden Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Ardie im Fluidisierraum untergebracht wurden. Die Fließ- 60 beitsmedium und dessen Temperatur bekannt Die bettreaktoren sind am unteren Teil mit einem gas- Schicht und das Blech sind durch einen gemeinsamen durchlässigen Boden versehen, durch welchen das Fiui- Rahmen gehalten, der durch Verschiebung aus dem disiermittel des pulverförmigen Gutes eingeblasen Apparat entfernt werden kann. Das der Filterschicht wird, das durch eine Seitenöffnung oberhalb desselben angeschmiegte Lochblech hat die öffnungen glekhmäeingeführt wird. Diese Böden sind gewöhnlich als porö- 65 ßig verteilt durch die die aufgeteilten Strömungen des se Platten oder aus Lochblech ausgeführt die jedem Fluidisiermittels passieren. Die Größen der öffnungen Reaktor und den Fließbettbedingungen nur schwer an- des Lochblechs sind derart daß sie, zu den Bedingungepaßt werden; sie bieten auch keine bequemen Ein- gen des gasdurchlässigen Bodens, mit den dem Loch-