DE2333537A1 - Verfahren und vorrichtung zur einspeisung von feinverteilten feststoffen in ein druckgassystem - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur einspeisung von feinverteilten feststoffen in ein druckgassystemInfo
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Description
PATENTANWÄLTE HENKEL— KERN — FEILER — KANZEL— MÜLLER
tf.lex: es 29 802 HNKL D EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 bayerische Hypotheken- und
Γ Π
Wilburn C. Schroeder
College Park, Maryland 20740, Zo O OO O/
U.S.A.
UNSER ZEICHEN: MÜNCHEN, DEN 2 . Juli 1973
H-FT: "γerf a^? en un£ Vorrichtung zur Einspeisung von
feinverteilten Peststoffen in ein Druckgassystem"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einspeisung von feinverteilten oder pulverisierten Feststoffen
in ein Druckgas- öder Druckgas-Flüssigkeit-Feststoffsystem und
eignet sich besonders für die Verwendung bei Systemen, die mit einem Druck von mehr als etwa 35,2 atü . arbeiten.
Die Notwendigkeit für spezielle Verfahren und Vorrichtungen zum Einspeisen von feinverteilten Feststoffen in Hochdrucksysteme
ergibt sich z.B. bei der Einspeisung von pulverisierter Kohle mit Wasserstoff in Hydriersysteme, die mit Drücken
von 35,2 - 422 atü " arbeiten, bei der Einspeisung von Katalysatoren mit Reaktionsgas in katalytische Reaktoren,
bei der Einspeisung von pulverisierten Brennstoffen mit Primärluft in Hochdruck-Verbrennungsprozesse und dgl.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Einspeisung von feinverteilten Feststoffen in Hochdruckzonen angewandt
worden. Dabei wurden unter demselben Druck wie das System
stehende Fülltrichter verwendet, wobei die feinverteilten Peststoffe unter Schwerkrafteinfluß in das System eingeführt
wurden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen geschlossenen Fülltrichter zu verwenden, in welchem die feinverteilten
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•Λ
Feststoffe durch ein Gas mit höherem als dem im System herrschenden
Druck fließfähig gemacht v/erden. Der Fülltrichter wird
in das System entleert, indem die feinverteilten Feststoffe
über ein am Fülltrichter-Boden vorgesehenes Rohr abgeüasen werden. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch zahlreichen
schwerwiegenden Nachteilen unterworfen. So muß z»-B. bei leerem
Fülltrichter das seinen gesainten Raum einnehmende Hochdruckgas abgelassen werden, bevor der Fülltrichter wieder beschickt werden
kann, was einen Energieverlust und eine Vergeudung an Gas mit sich bringt. Zudem schwankt dabei häufig das Druckgefälle
zwischen dem Fülltrichter und dem System, so daß die Kengenregulierung der feinverteilten Feststoffe, die in das System ausgetragen
v/erden sollen, sehr schwierig ist.
Ein anderes Verfahren zur Einspeisung von feinverteilten Feststoffen
in ein Drucksystem besteht darin, die feinverteilten Feststoffe mit einer Flüssigkeit zu vermischen bzw. aufzuschlämmen
und diesen Schlamm in das Drucksystem einzupumpen. Dies wirft jedoch ernsthafte Probleme bezüglich zweckmäßiger
Pumpenventile zur Handhabung der Schlämme aus Feststoffen und
Flüssigkeit sowie Schwierigkeiten bezüglich Verschleiß und Korrosion infolge der die Hochdruckpumpen durchströmenden
Feststoffe auf. Außerdem wird dabei möglicherweise eine Flüssigkeit
in das System eingeführt, die ansonsten unnötig oder sogar unerwünscht wäre.
Speise- oder Fördervorrichtungen, welche diese Probleme lösen
sollen, sind in den US-PSen 3 001 652 und 3 093 420 beschrieben. Diese Vorrichtungen werfen aber Reibungs- und Abdichtungsprobleme
infolge der beweglichen Te^6 *n ^en Einspeisekammern
auf.
Erfindungsgemäß werden dagegen feinverteilte Feststoffe in einen Fülltrichter eingebracht, wobei der Fülltrichter nach
dem Beschicken mit den Feststoffen verschlossen und mit Gas von einem benachbarten Hochdrucksystem druckgasbelüftet wird.
Die feinverteilten Feststoffe, die unter einem zumindest dem im Hochdrucksystem herrschenden Druck entsprechenden Gasdruck
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stehen, werden dann vom Fülltrichter aus in dieses System eingespeist,
bis der Fülltrichter geleert ist. Da"bei sind Rxak
Einrichtungen vorgesehen, um die Feststoffe im Fülltrichter mittels des Gases umzuwälzen und den Gasdruck über den im benachbarten
Hochdrucksystem herrschenden D^uck hinaus zu erhöhen. Wenn die Feststoffe aus dem Fülltrichter ausgetragen
worden sind, wird das in ihm verbleibende Gas durch Einpumpen von Flüssigkeit in den·Fülltrichter zwecks Verdrängung des Gases
in das Hochdrucksystem zurückgedrängt, worauf die Verbindung zwischen dem Fülltrichter und dem Hochdrucksystem geschlossen,
die Flüssigkeit aus dem Fülltrichter entfernt und der Fülltrichter erneut mit feinverteilten Feststoffen gefüllt und
mit Gas aus dem Drucksystem unter Druck gesetzt wird. Um dem
Hochdrucksystem einen ununterbrochenen Feststoffstrom zuzuführen, können mehrere Fülltrichter vorgesehen sein. Dabei
treten kein Gasverlust aus dem Fülltrichter und kein Energieverlust infolge der Ausdehnung und Wiederunterdrucksetzung des
Gases im Fülltrichter auf, und es sind .keine mit den eingespeisten
Feststoffen in Berührung stehenden beweglichen Teile
vorhanden.
Der Erfindung liegt damit in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung
zur Zufuhr bzw. Einspeisung von feinverteilten Feststoffen in ein Hochdrucksystem zu schaffen.
Die Erfindung bezweckt somit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verwendung von Gas von einem Hochdrucksystem
zur Erzeugung eines Anfangsdrucks in einem die feinverteilten Feststoffe enthaltenden Fülltrichter und zur
Aufrechterhaltung dieses Drucks, während die Feststoffe aus dem Fülltrichter in das Dj-ucksystem strömen.
Dabei soll eine Einrichtung zur Änderung des Gasdrucks in dem die feinverteilten Feststoffe enthaltenden, an ein Druckgassysten
angeschlossenen Fülltrichter bei der Verwendung des Gases aus dieaem System vorgesehen sein.
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Außerdem soll dabei das Gas aus dem druckgasbelüfteten Fülltrichter
ohne Gasdruckverlust aus dem D-rUcksystem entnommen
werden können.
Mit der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Einspeisung von feinverteilten Peststoffen in ein unter D-rUCk stehendes System aus einem druckgasbelüfteten
Fülltrichter und zur Rückgewinnung des Gases aus dem Fülltrichter
geschaffen, wenn letzterer von den feinverteilten Feststoffen entleert ist. Dabei wird dafür gesorgt, daß sich das
Gas im Fülltrichter nicht entspannen kann, wodurch der Energiebedarf
für die Rückführung des Gases in das Drucksystem vermindert
v/ird.
Zudem sollen dieses Verfahren und diese Vorrichtung die Rückführung
von Gas aus dem druckgasbelüfteten Fülltrichter, wenn dieser von den Feststoffen entleert worden ist, in ein Drucksystem
ermöglichen, wobei ein Mindestmaß an Energie benötigt wird und Gas- oder Druckverluste vermieden werden.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Darstellung einer Einspeisevofrichtung
und eines benachbarten Drucksystems zeigt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist ein
Fülltrichter 10 für feinverteilte Feststoffe vorgesehen, der an eine ventilgesteuerte Feststoff-Einlaßleitung 12, eine
ventilgesteuerte Gas/Feststoff-Zufuhrleitung 26 sowie an eine ventilgesteuerte Einlaß- und Auslaßleitung 28 angeschlossen
ist.
Der feinverteilte bzw. pulverisierte Feststoff wird über die
Leitung 12 und ein Ventil 14 in den Fülltrichter 10 eingeführt,
bis das Gut den bei 16 angedeuteten oberen Füllstand erreicht. Wahrend dieses Beschickungsvorgangs werden die in
den Leitungen 24, 26 und 28 vorgesehenen Ventile 18, 20 bzw. 22 geschlossen.
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NnCh Abschluß der Beschickung wird das Ventil 14 geschlossen.
Sodann wird das Ventil 18 geöffnet, um über die Leitung 24 und ein Ventil 30 Hochdruckgas von einer Leitung 32 aus zuzuführen,
welche einem schematisch bei 34 angedeuteten Drucksystem unter
Druck stehendes Gas zuliefert. Bei diesem Drucksystem kann es sich um ein Kohlehydriersystem, ein katalytisches Reaktorsystem
o.dgl. handeln. Der Fülltrichter 10 wird dabei unter den vollen Systemdruck gesetzt. 77enn der Gasdruck im Fülltrichter 10 und im
Drucksystem ausgeglichen ist, wird das Ventil 20 geöffnet, damit
die Feststoffe aus dem Fülltrichter 10 über die Leitung 26 in die Leitung 32 und in das Drucksystem strömen können. Gewünschtenfalls
kann das Ventil 20 zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit der Feststoffe aus dem Rilltrichter 10 benutzt werden.
Ersichtlicherweise können aber auch andere Einrichtungen zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatzmenge
an Gut vorgesehen sein, beispielsweise ein nicht dargestellter Schnecken- oder Sternradförderer in der Leitung 26.
Eine mit Ventilen 38 und 40 sowie einem Kompressor 42 versehene
Umlaufleitung 36 ist vorgesehen, um das Gas von der Oberseite
zur Unterseite des Fülltrichters 10 zirkulieren zu lassen und . dabei das Gut aufzulockern bzw. umzuwälzen, falls dies gewünscht
wird. Normalerweise bewirkt der Kompressor 42 nur eine
geringe oder gar keine zusätzliche Verdichtung des Gases.
Die Umwälzung der feinverteilten Feststoffe im Fülltrichter 10 ·
kann auch dadurch erfolgen, daß ein Teü des Gases oder das
gesamte Gas, z.B. über die bei 44 angedeutete, wahlweise vorgesehene Leitung, nahe des unteren Endes des Fülltrichters 10
eingeführt wird. Bei Anwendung dieser Leitung kann auf den
Umlaufkompressor 42 verzichtet werden.
Zur Begünstigung der Feststoffeinspeisung kann der Fülltrichter
10 auch auf einem höheren Druck als demjenigen des Drucksystems
34 gehalten werden, indem das Ventil 30 in der Leitung 24 geschlossen wird und die Ventile 46 und 48 in der den Kompressor
50 enthaltenden Umgehungsleitung geöffnet werden. Sodann
kann der Kompressor 50 die erforderliche Druckerhöhung gewähr-
leisten. Wahlweise kann auch Gas vom Hochdrucksystem 34 über
die Leitung 24 und die in dieser angeordneten Ventile in den Fülltrichter 10 eingeleitet werden, wenn dieser von den Feststoffen
entleert wird.
Wenn das im Fülltrichter 10 enthaltene Gut vollständig ausgetragen
worden ist, wird das Ventil 20 geschlossen. Nunmehr enthält
der Fülltrichter 10 nur das Hochdruckgas. Sodann werden die Ventile 18 und 30 geöffnet, nachdem die Ventile 46 und
48 geschlossen worden sind, und die Ventile 38 und 40 zum Umlaufkompressor 42 werden ebenfalls geschlossen. Danach wird
das Ventil 52 in der Flüssigkeit-Umlaufleitung 54 geschlossen.
Die in die Leitung 28 eingeschaltete Flüssigkeitspumpe 56 wird
in Betrieb gesetzt, wodurch Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 58 mit dem erforderlichen Druck durch das offene Ventil 22
in den Fülltrichter 10 hineingefördert wird, um das Gas über die Gasleitung 24 in das Drucksystem zurückzudrücken. Ersichtlicherweise
erfolgt dieser Rückführzyklus in der Weise, daß
das Gas mit Systemdruck in das Drucksystem zurück verdrängt wird. Dabei geht keine Energie dadurch verloren, daß sich das
Gas ausdehnen kann und erneut verdichtet werden muß. Ebenso tritt auch kein Gasverlust aus dem System auf.
Für den genannten Zweck kann jede beliebige, pumpfähige Flüssigkeit
für das Hydrauliksystem verwendet werden, z.B. V/asser oder öl. Im Hydrauliksystem ist ein Sieb 60 vorgesehen, das
einen Eintritt von Feststoffen in die Flüssigkeitspumpe 56 verhindert.
Wenn die Gasaustreibung aus dem Fülltrichter 10 beendet ist,
d.h. wenn die Flüssigkeit ungefähr den bei 16 angedeuteten Füllstand erreicht hat, wird die Flüssigkeitspumpe 56 abgestellt,
das Ventil 18 geschlossen und das Ventil 52 geöffnet. Infolgedessen kann die Flüssigkeit aus dem Fülltrichter 10 in
den Flüssigkeit-Vorratsbehälter 58 zurückfließen. Gewünschtenfalls kann zur Beschleunigung dieser Entleerung eine
kleine Gasmenge aus dem.Hochdrucksystem 34 über die Ventile 18 und 30 in den Fülltrichter 10 zügelassen werden.
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Ersichtlicherweise wird die im System verwendete Flüssigkeit
aus dem Vorratsbehälter herausgefördert und in ihn zurückge- '
führt. Hierdurch wird die Verwendung großer Flüssigkeitsmengen und der Austrag von Flüssigkeit, die Feststoffe enthalten
kann, aus dem System vermieden»
Wenn die Flüssigkeit in den Vorratsbehälter 58 zurückgefördert
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x das Ventil 22 geschlossen. Wenn sich das Ventil 18
etwas geöffnet hat, wird es ebenfalls geschlossen. Sodann wird der Fülltrichter 10 durch Öffnen des Ventils 14 mit einer neuen
Charge an feinverteilten Feststoffen beschickt. Anschließend wird das Ventil 14 geschlossen, und die Ventile 18 und 30 werden
geöffnet, um den Fülltrichter 10 wieder mit dem Systemdruck zu beaufschlagen. Das Einspeisesystem ist sodann wiederum
für die Einspeisung von feinverteilten Feststoffen in das
Drucksystem 34 bereit.
Zur Gewährleistung eines ununterbrochenen FeststoffStroms zum
Drucksystem können mindestens zwei Fülltrichter verwendet
werden, die mit den erforderlichen Regel- und Fördereinrichtungen verbunden sind. Selbstverständlich können aber auch
mehr als zwei Fülltrichter vorgesehen werden.
Selbstverständlich sind dem Fachmann weitere Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen
wird.
Erfindungsgemäß werden somit feinverteilte Feststoffe aus einem gasdruckbelüfteten Fülltrichter in ein Druckgässystera
eingeführt, wobei das nach dem Austragen des Guts im Fülltrichter verbleibende Gas in das Drucksystem zurückgedrängt
wird, indem Flüssigkeit zum Verdrängen des Gases in den Fülltrichter hineingepumpt wird. Sodann wird der Fülltrichter
erneut mit dem Gut gefüllt und durch Gas aus dem Dpucksystem wieder unter D1-UCk gesetzt. Dabei sind entsprechende
Einrichtungen zur Durchführung dieser Schritte vorgesehen. Hierbei tritt weder ein Verlust an Druckgas noch
ein Energieverlust infolge einer Ausdehnung und Wiederverdichtung des Gases für den Fülltrichter auf.
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Claims (10)
- -s-Patentaneprüche\]J Verfahren zur Einspeisung von feinverteilten Feststoffen in ein Druckgassystem, dadurch gekennze ichn e t, daß zunächst ein Fülltrichter mit den feinverteilten Feststoffen beschickt wird, daß der Fülltrichter geschlossen wird, daß sodann Gas aus dem Druckgassyatem in den Fülltrichter eingeleitet wird, bis der im Fülltrichter herrschende Gasdruck zumindest praktisch dem Gasdruck im Druckgassystem entspricht, daß danach die feinverteilten Feststoffe aus dem Fülltrichter bis zu dessen völliger Entleerung in das Druckgassystem eingespeist v/erden, daß anschließend das im Fülltrichter verbleibende Gas durch Verdrängung desselben im Fülltrichter mittels einer Flüssigkeit in-das Druckgassystem zurückgedrückt wird, daß hierauf die Flüssigkeit aus dem Fülltrichter abgelassen wird und daß die Beschickungs-, Druckbelüftungs- und ■Einspeisungsvorgange wiederholt werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Fülltrichter herrschende Gasdruck zur Spleichterung des Einspeisungsvorgangs auf einen Wert über dem Gasdruck im Druckgassystem erhöht wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gas aus dem Druckgassystem zum Auflockern bzw. Umwälzen der feinverteilten Feststoffe im Fülltrichter benutzt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im druckgasbelüfteten Fülltrichter enthaltene Gas abgezweigt, weiter verdichtet und wieder in den Fülltrichter eingeführt wird, um die in ihm· enthaltenen feinverteilten Feststoffe aufzulockern bzw. umzuwälzen.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß-9-3 0 9 8 8 3/1184nach Beendigung jedes Einspeisezyklus und vor jedem Beschickungsvorgang erneut Flüssigkeit in den Fülltrichter eingeleitet wird, um das Gas in das Druckgassystem zurückzudrücken.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus dem Druckgas sy s.t em während der Einspeisung der feinverteilten Feststoffe in den Fülltrichter eingeleitet wird, um den Gasdruck im Fülltrichter aufrechtzuerhalten.
- 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen unter einen Gasdruck setzbaren Fülltrichter, der keine inneren beweglichen Teile aufweist, eine ventilgesteuerte Einlaßeinrichtung zur Einführung von teilchenförmigen Feststoffen in den Fülltrichter, eine ventilgesteuerte Einlaßeinrichtung zur Einführung von Hochdruckgas vom Hochdrucksystem in den Fülltrichter, eine ventilgesteuerte Auslaßeinrichtung zur Einspeisung von Gas und Feststoffen aus dem Fülltrichter in das Hochdrucksystem und eine Einrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit in den Fülltrichter, um das in ihm enthaltene Hochdruckgas in das Hochdrucksystem zurückzudrängen.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung von Hochdruckgas aus dem Hochdrucksystem in den Fülltrichter Mittel zur Erhöhung des Drucks des in den Fülltrichter eingeleiteten Gases auf einen über dem Druck des Hochdrucksystems liegenden Wert aufweist.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erhöhung des Drucks des in den Fülltrichter eingeleiteten Gases eine ventilgesteuerte Umgehungsleitung mit einem Gaskompressor aufweisen.-10-'3 09883/1164
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fülltrichter mit einer Einrichtung zum Umleiten des Gases von der Oberseite zur Unterseite des Fülltrichters versehen ist, um die im Fülltrichter enthaltenen Feststoffe aufzulockern bzw. umzuwälzen.11, Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumleiteinrichtung eine ventilgesteuerte Gasleitung mit einem Gaskompressor aufweist.309883/116
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