DE2343810C3 - Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Schüttgutes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Schüttgutes, die einen Behandlungsraum enthält, dessen Boden als gasdurchlässiges Gitter ausgebildet ist und der in aufeinanderfolgende Einzelräume mittels Zwischenwänden unterteilt ist, die an die Seitenwände und an den Boden des Behandlungsraumes angrenzen und längs des Behandlungsraumes verschiebbar sind, wodurch die Verschiebung des Schüttgutes hauptsächlich in Horizontalrichtung gewährleistet wird, die ferner Einrichtungen zur Gaszuführung unter das gasdurchlässige Gitter sowie zur Gasabführung aus der Vorrichtung sowie Stutzen zum Eintrag des Schüttgutes in den Behandlungsraum und zum Austrag des Schüttgutes avs demselben enthält.

Es ist eine Vorrichtung zur Durchführung von physikalischer: und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Schüttgutes bekannt (s. DT-PS 12 69 597), die einen Behandlungsraum mit einem in Form eines gasdurchlässigen Gitters gestalteten Bodens und Einrichtungen zur Zuführung von Gas unter das gasdurchlässige Gitter sowie zur Abführung von Gas aus der Vorrichtung, einen an einem Ende des Behandlungsraumes angebrachten Stutzen für den Eintrag des Schüttgutes sowie einen an dem entgegengesetzten Ende des Behandlungsraumes angeordneten S'utzen für den Austrag des Schüttgutes enthält.

Im Behandlungsraum sind Zwischenwände vorhanden, die an die vertikalen Seitenwände des Behandlungsraumes sowie an dessen Boden angrenzen und den Behandlungsraum in aufeinanderfolgende Einzelräume unterteilen. Die Zwischenwände sind an einem in dem Behandlungsraum aufgestellten endlosen Rollenkettenförderer befestigt, der mit Hilfe von Kettenrädern angetrieben wird, die ebenfalls im Behandlungsraum angebracht sind. Der Rollenförderer verschiebt die Zwischenwände längs des Behandlungsraumes, wobei die Bewegungsbahn der Zwischenwände in der vertikalen Ebene liegt, so daß während der Bewegung des Förderers jede Zwischenwand das ganze Innere des Behandlungsraumes vom Stutzen für den Eintrag des Schüttgutes bis zum Stutzen für den Austrag des Schüttgutes auf dem unteren Fördertrum durchläuft, wobei sie mit ihrer Kante den Boden des Behandlungsraumes streift, am Kettenrad umgelenkt wird und sich auf dem oberen Förderertrum in der umgekehrten Richtung auf den Stutzen für den Eintrag des Schüttgutes zu bewegt.

Im Betrieb der bekannten Vorrichtung füllt das Schüttgut, das durch den Eintragsstutzen im oberen Teil des Behandlungsraumes eingegeben wird, als dichte Masse den Zwischenraum zwischen zwei nahegelegenen Zwischenwänden und vertikalen Wänden der Vorrichtung.

Das Schüttgut wird von den sich bewegenden Zwischenwänden gefördert und gelangt auf das gasdurchlässige Gitter, das den Boden des Behandlungsraumes der Vorrichtung darstellt, und wird mit Hilfe des unter das gasdurchlässige Gitter eingeführten Gases in einen Wirbelzustand überführt. Der zwischen den beweglichen Zwischenwänden und dem gasdurchlässigen Gitter sowie den Seitenwänden des Behandlungsraumes befindliche Spalt muß bei der bekannten Vorrichtung zur Verhinderung eines Überflicßens von Schüttgutteilchen aus einer von den Zwischenwänden, dem Boden und den Seitenwänden des Behandlungsraumes begrenzten, abgeschlossenen Wirbelzone in die andere minimal sein. Indem das in Wirbelzustand beförderte Schüttgut sich zusammen mit den bewegli-

chen Zwischenwänden in Richtung auf den Austragsstutzen zu fortbewegt, steht es über die erforderliche Zeit mit dem Gas in Kontakt. Es wird dann in der Zone des Behandlungsraumes, in der kein gasdurchlässiges Gitter vorhanden ist, vor,i Gas abgetrennt und aus der Vorrichtung abgeführt.

Das Gas steigt in den oberen Teil des Behandlungsraumes und wird gleichfalls aus der Vo-richtung abgeführt.

Jedoch ist der Füllungsgrad des Behandlungsraumes mit dem zu behandelnden Schüttgut nur sehr niedrig, weil die Bewegungsbahn der das Schüttgut befördernden Zwischenwände in der vertikalen Ebene liegt. Da sich die fördernden Zwischenwände in dieser Vorrichtung in verschiedenen Medien (bald im gasförmigen Medium, bald im fluidisierten Schüttgut, bald im dichten Schüttgut) bewegen, die einen unterschiedlichen Widerstand aufweisen, ist die Belastung der Zwischenwände veränderlich und die Belastung ihres Antriebes asymmetrisch, was die Lebensdauer der Zwischenwände und des Förderers beeinträchtigt.

Auch wird die Gleichmäßigkeit des fluidisierten Schüttgutes über die ganze Breite des Behandlungsraumes dadurch beeinträchtigt, daß der zentrale Teil des Behandlungsraumes der bekannten Vorrichtung vom Förderer verdeckt ist, weswegen das in dem Behandlungsraum durch das gasdurchlässige Gitter gelangende Gas leichter an den Vorrichtungswänden, als im zentralen Teil aufsteigt.

Bei der Behandlung eines großstückigen Materiales mit Teilchen von unregelmäßiger Form ist es unter Umständen möglich, daß Materialteilchen zwischen den sich bewegenden Zwischenwänden und den Seitenwänden bzw. dem Boden des Behandlungsraumes der Vorrichtung festgeklemmt werden, was zu Brüchen von Baugruppen der Vorrichtung führen kann.

Auch ist es bei der bekannten Vorrichtung nachteilig, daß es sehr kompliziert ist, in die behandelte Wirbelschicht Wärmeaustauscheinrichtungen zur Aufrechterhaltung und Feinregelung der Temperatur der Schüttgutschicht bei der Durchführung von exo- bzw. endothermen Reaktionen in der Vorrichtung einzubringen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß im Reaktionsraum der Vorrichtung, d. h. im Behandlungsraum, zur Gewährleistung der Bewegung der Zwischenwände erforderliche komplizierte Einrichtungen angeordnet sein müssen, was bei der Behandlung aggressiver Medien besonders schwierig ist.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer Prozesse bekannt (US-PS 32 46 961), die in Form eines zylindrischen Gehäuses gestaltet ist, in dessen Innerem ein sich im Ganzen zusammen mit der Antriebswelle drehender Rotor mit radialen und ringförmigen Zwischenwänden angeordnet ist, wobei Feststoffpartike! in einem durch zylindrische Wandungen begrenztem Raum angeordnet sind und die angrenzenden Räume durch schräge Trennwände aufgeteilt sind, derart, daß in der einen Hälfte des Rotors ein Gas durch die Feststoffpartikel in Richtung von unten nach oben und in der anderen Hälfte ein Gas durch die Feststoffpartikel in Richtung von oben nach unten durchgesetzt wird. Diese bekannte Vorrichtung ist durch ihre bauliche Besonderheit nicht dazu geeignet, eine Wirbelschicht zu schaffen, da durch die reflektierenden Zwischenschichten keine Möglichkeit zu einer Wirbelbetterzeugung geboten ist, da diese Zwischenwände das Gas lediglich in radialer Richtung ablenken. Auch ermöglicht es die zylindrische Form des Behandlungsraumes nicht, im Arbeitsraum eine gleichmäßige Verteilung des zu bearbeitenden Materiales zu ermöglichen und ein Austragen von Feststoffpartikeln aus dem Behandlungsraum zu verhindern, da der Behandlungsraum gemäß dieser bekannten Vorrichtung in Form eines zylindrischen Rotors gestaltet ist, d. h. daß die radialen Zwischenwände und die sich drehende Antriebswelle starr und fest mit dem zylindrischen Behandlungsraum verbunden sind, so daß sich hierbei der gesamte Behandlungsraum zusammen mit der Antriebswelle dreht, wodurch sich das Feststoffmaterial im unverschieblichen Zustand befindet und nur zusammen mit dem gesamten Rotor in sonst unbeweglichem Stadium gedreht wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beheben.

Der Erfindung üegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Schüttgutes zu schaffen, die eine einfache bauliche Gestaltung aufweist, mühelos die Aufrechterhaltung der vorgegebenen Temperatur des zu behandelnden Schüttgutes bei der Durchführung von exo- bzw. endothermen Reaktionen ermöglicht, und mit der Schüttgut verschiedener Konizusammensetzung, darunter mit Teilchen unregelmäßiger Form, behandelt werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Behandlungsraum in Form eines unverschiebbaren, in Draufsicht ringförmigen Korbes gestaltet ist, während die Zwischenwände mit der Möglichkeit ihrer Verschiebung entlang des ringförmigen Behandlungsraumes an einer gemeinsamen zentralen vertikalen Antriebswelle befestigt sind.

Zweckmäßigerweisc hat der Behandlungsraum einen sich nach oben hin erweiternden trapezförmigen Querschnitt.

Die Zwischenwände können hohl ausgeführt sein und Einrichtungen zur Zuführung eines Wärmeträgers zu deren Innenraum und zur Abführung desselben aus diesem aufweisen.

Einrichtungen zur Zuführung des Wärmeträgers zu den Innenräumen der Zwischenwände und zur Abführung des Wärmeträger aus denselben können hohle Tragstücke darstellen, mittels welcher die Zwischenwände an der Antriebswelle befestigt sind, die ebenfalls hohl ausgeführt und als Sammler zur Zuführung des Wärmeträgers zu den Zwischenwänden und zur Abführung desselben aus ihnen dient.

In den Innenräumen der Zwischenwände sind zweckmäßigerweise Leitrippen vorhanden, die den zickzack-förmigen Durchgang des Wärmeträgers gewährleisten.

Der Stutzen für das Eintragen des Schüttgutes ist vorzugsweise in einem solchen Abstand von Stutzen für das Austragen des Schüttgutes in Umfangsrichtung des Behandlungsraumes angeordnet, der den Abstand zwischen zwei benachbarten Zwischenwänden übersteigt. Hierdurch wird verhindert, daß unter Umständen Ausgangsgut aus dem Stutzen für das Eintragen unmittelbar in den Stutzen für das Austragen gelangt, ohne daß es die ganze Länge des Behandlungsraumes durchläuft.

Die Kanten der Zwischenwände, die den Seitenwänden und dem Boden des Behandlungsraumes zugekehrt sind, können mit elastischen Abstreifern versehen sein,

was die Behandlung von Stückgut mit Teilchen unregelmäßiger Form in der Vorrichtung ermöglicht.

Zur Verstärkung des Wärmeaustausches können die Wände des Behandlungsraumes mit Mäntel für den Wärmeträger versehen sein.

Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Stückgutes weist eine einfache bauliche Gestaltung auf, gewährleistet eine hohe Arbeitsleistung, gestattet es, neben staubförmigen und pulverförmigen Schüttgütern auch großstükkige Schüttgüter mit Teilchen unregelmäßiger Form zu behandeln und kann nicht nur zur Durchführung von Stoff- und Wärmeaustauschprozessen zwischen Gas und Schüttgut, sondern auch zur Durchführung von exo- bzw. endothermen sowie katalytischen, chemischen Reaktionen zwischen ihnen verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 die Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Schüttgutes in schematischer Darstellung im Querschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II gemäß Fig.1.

Die Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Schüttgutes enthält einen Behandlungsraum 1 (Fig. 1, 2), der in Draufsicht eine ringförmige Gestalt und im Querschnitt eine sich nach oben hin erweiternde Trapezform aufweist, wie es aus F i g. 1 ersichtlich ist. Von oben grenzt an den ringförmigen Behandlungsraum 1 eine zylindrische Gaskammer 2 an.

Der Boden des Behandlungsraumes 1 besteht aus einem gasdurchlässigen Gitter 3, unter dem Einrichtungen zur Zuführung von Gas angeordnet sind, die einen Sammler 4 darstellen, der am Umfang luftdicht in Einzelräume unterteilt werden kann, von denen jeder einen eigenen Stutzen 5 zur Gaszuführung besitzt.

Die Gassammeikammer 2 ist von oben durch einen Deckel 6 verschlossen, in welchem Einrichtungen zur Abführung von Gas aus der Vorrichtung vorhanden sind, die aus Stutzen 7 bestehen, vor denen Prellbleche 8 angebracht werden können, damit kleinere Teilchen des Schüttgutes nicht weggetragen werden.

In der Seitenwand des Behandlungsraumes 1 ist ein Stutzen 9 für das Eintragen von Schüttgut vorhanden. Das Austragen des Schüttgutes erfolgt über einen Stutzen 10, der an eine im gasdurchlässigen Gitter 3 befindliche Entleerungsöffnung 11 angeschlossen ist.

Der Behandlungsraum 1 ist mittels Zwischenwänden 13 in aufeinanderfolgende Einzelräume 12 (Fig.2) unterteilt. Die dem Boden und den Seitenwänden des Behandlungsraumes 1 zugekehrten Kanten der Zwischenwände 13 enthalten elastische Anstreifer 14 und 15 (Fig.1), die den Boden und die Seitenwände des Behandlungsraumes 1 streifen. Die Zwischenwände 13 können auch keine elastischen Abstreifer aufweisen und an dem Boden sowie an den Seitenwänden des Behandlungsraumes 1 unmittelbar mit ihren Kanten (in den Zeichnungen nicht abgebildet) rühren. Die Zwischenwände 13 sind an ihrer gemeinsamen vertikalen Antriebswelle 16 befestigt, die längs der zentralen Achse des Behandlungsraumes 1 angeordnet ist. Die Antriebswelle 16 wird mit Hilfe eines Elektromotors 17 in Drehung versetzt. Die Zwischenwände J3 sind an der Antriebswelle 16 mittels Kragstücken 18 und 19 befestigt. Soll die Wärmezuführung zum Behandlungsraum 1 oder die Wärmeabführung aus demselben gewährleistet sein, können die Zwischenwände 13 hohl ausgeführt und mit Einrichtungen zur Zuführung des Wärmeträgers zu deren Innenräumen oder Abführung desselben aus ihnen versehen sein. Zweckmäßigerweise werden zur Zuführung des Wärmeträgers zu den Innenräumen der Zwischenwände 13 und zur Abführung desselben aus ihnen die Antriebswelle 16 sowie die ίο Kragstücke 18 und 19 hohl ausgeführt sein, und die Antriebswelle 16 als Sammler für die Zu- bzw. Abführung des Wärmeträgers aus den Zwischenwänden 13 verwendet. Zur Intensivierung des Wärmeaustausches in den Innenräumen der Zwischenwände 13 können Leitrippen 20 angebracht werden, die für einen zickziack-förmigen Durchlauf des Wärmeträgers sorgen. Zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche können die Wände des Behandlungsraumes 1 mit Mänteln 21 für den Wärmeträger versehen sein.

ze Die Anzahl der Einzelräume 12 (Fig. 2) in der Vorrichtung kann verschieden sein. Der Stutzen 9 zum Eintragen des Schüttgutes wird zweckmäßigerweise in einem Abstand von Stutzen 10 zum Austragen des Schüttgutes längs der Umfangsfläche des Behandlungsraumes 1 angeordnet, der den Abstand zwischen zwei benachbarten Zwischenräumen 13 übersteigt, so daß das Ausgangsgu» nicht unmittelbar aus dem Stutzen 9 für das Eintragen in den Stutzen 10 für das Austragen gelangen kann.

Die Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen in der Wirbelschicht eines Schüttgutes arbeitet folgendermaßen:

Das Schüttgut wird dem Stutzen 9 für das Eintragen fortwährend zugeführt. Sogleich wird durch den

Sammler 4 (Fig. 1) unter das gasdurchlässige Gitter 3

Gas zugeführt, und zwar in einer Menge, die zur

Fluidisation der Schüttgutschicht erforderlich ist. Ir

jedem Einzelraum 12 (Fig.2) erfolgt eine innige

Vermischung von Teilchen des iluidisierten Schüttgutes das vom Schüttgut in den anderen Einzclräumen isoliert

ist.

Dank der innigen Vermischung in den Einzelräumer 12 erfolgen intensive Wärme- und Stoffaustauschprozesse bzw. chemische Reaktionen zwischen Gas und Schüttgut.

Bei der Drehung der Antriebswelle 16 (Fig. 1] verschieben sich die Zwischenwände 13 längs de: Behandlungsraumes I₁ wodurch eine Verschiebung de; Schüttgutes vom Stutzen 9 für das Eintragen zurr Stutzen 10 für das Austragen gewährleistet wird, wo da! Schüttgut unter der Einwirkung des Eigengewichtes ir den Stutzen 10 durch die Entleerungsöffnung 11 irr gasdurchlässigen Gitter 3 hindurchläuft. Die Verweilzei aller Teilchen des Schüttgutes, die zwischen zwe beliebigen benachbarten Zwischenwänden 13 in einzel nen Einzelräumen 12 in der Vorrichtung eingeschlosser sind, ist gleich, wodurch eine gleichmäßige Gaseinwir kung auf das ganze in der Vorrichtung zu behandelnd! Schüttgut erzielt wird. Die Zeit der Gaseinwirkung au das Schüttgut kann durch Änderung der Drehgeschwin digkeil der Zwischenwände 13 geregelt werden. Dai Gas strömt, indem es durch die Schüttgutschich hindurchfließt, die sich auf dem gasdurchlässigen Gittei 3 befindet, um die Prallbleche 8 herum und wird aus dei Vorrichtung durch die Stutzen 7 abgeführt. Bei de Durchführung von exo- und endothermen Reaktionen ir der Vorrichtung kann der, Innenräumen der Zwischen

wände 13 und den Mänteln 21 ein entsprechender I Wärmeträger zugeführt werden.

Bei der Behandlung von Stückgut, insbesondere mit Teilchen von unregelmäßiger Form, werden die Zwischenwände 13 im Behandlungsraum I mit einem Spalt angeordnet, der etwas größer als die maximale Stückgutgröße ist. An den Zwischenwänden werden elastische Abstreifer 14 und 15 derart befestigt, daß sie diese Spalte überdecken. Dadurch wird ein eventuelles eslklemnien der Siückgutteilchen /\ Zwischenwänden 13 sowie den Seitenwäi Hoden des Behandlungsraumes I vermiede Auf diese Weise gewährleistet die vo bauliche Anordnung der Vorrichtung eir rung des Prozesses, eine Erhöhung der A der Vorrichtung, eine Verbesserung der erzeugten Produktes sowie der Arbeitsbei einzelne Baugruppen der Vorrichtung.

Hierzu I Malt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen kontinuierlichen Prozessen ir. der Wirbelschicht eines Schüttgutes, die einen Behandlungsraum enthält, dessen Boden ais gasdurchlässiges Gitter ausgebildet ist und der in aufeinanderfolgende Einzelräume mittels Zwischenwänden unterteilt ist, die an die Seitenwände und an den Boden des Behandlungsraumes angrenzen und längs des Behandlungsraumes verschiebbar sind, wodurch die Verschiebung des Schüttgutes hauptsächlich in Horizontalrichtung gewährleistet wird, die ferner Einrichtungen zur Gaszuführung unter das gasdurchlässige Gitter sowie zur Gasabführung aus der Vorrichtung sowie Stutzen zum Eintrag des Schüttgutes in den Behandlungsraum und zum Austrag des Schüttgutes aus demselben enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum (1) in Form eines unverschiebbaren, in Draufsicht ringförmigen Korbes gestaltet ist, während die Zwischenwände (13) mit der Möglichkeit ihrer Verschiebung entlang des ringförmigen Behandlungsraumes (1) an einer gemeinsamen zentralen vertikalen Antriebswelle (16) befestigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum (1) einen sich nach oben hin erweiternden trapezförmigen Querschnitt besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (13) hohl und mit Einrichtungen zur Zuführung eines Wärmeträgers in ihre Innenräume und zur Abführung desselben aus ihnen versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zuführung des Wärmeträgers in die Innenräume der Zwischenwände (13) und Abführung desselben aus ihnen hohle Kragstücke (18 und 19) darstellen, mittels welcher die Zwischenwände (13) an der Antriebswelle (16) befestigt sind, die gleichfalls hohl ausgeführt ist und als Sammler zur Zuführung des Wärmeträgers zu den Zwischenwänden (13) und Abführung desselben aus ihnen dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Innenräumen der Zwischenwände (13) Leitrippen (20) vorhanden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (9) zum Schüttguteintrag längs des Behandlungsraums (1) in einem Abstand vom Stutzen (10) zum Schüttgutaustrag angeordnet ist, der den Abstand zwischen zwei benachbarten Zwischenwänden (13) übersteigt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Zwischenwände (13), die den Seitenwänden und dem Boden des Behandlungsraums (1) zugekehrt sind, mit elastischen Abstreifern (15) versehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Behandlungsraums (1) mit Mänteln (21) für den Wärmeträger versehen sind.