DE2428549B2 - Plasmaerhitzter chemischer reaktor zum behandeln von dispersen materialien - Google Patents

Plasmaerhitzter chemischer reaktor zum behandeln von dispersen materialien

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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausrüstung zum Durchführen physikalischer und chemischer Prozesse, bei denen Plasma mit niedriger Temperatur verwendet wird, und betrifft einen plasmaerhitzten chemischen Reaktor zum Behandeln von dispersen Materialien, der eine senkrechte Reaktionskammer, im Oberteil der Reaktionskammer befindliche Mittel zur Zufuhr des dispersen Materials, Mittel zum Plasmaerhitzen und Zuleiten von Betriebsgas in den Unterteil der Reaktionskammer, Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte aus der Reaktionskammer sowie einen unter der Reaktionskammer angeordneten und mit ihrem Unterteil verbundenen Bunker besitzt.
Der erfindungsgemäße Reaktor kann hauptsächlich zum Durchführen chemischer Reaktionen in Plasma mit niedriger Temperatur, aber auch zum Behandeln von dispersen Materialien mit dem Ziel, sie zu sphärodisieren (kugelähnlich machen), zum Erzeugen ultradisperser Pulver sowie zum Plasmaaufstäuben von schwerschmelzenden und anderen Materialien Verwendung finden. «ι
Es ist ein plasmaerhitztcr chemischer Reaktor zum Behandeln von dispersen Materialien und zwar zum Durchführen von chemischen Prozessen in einer schwebenden Schicht (Wirbelbett) bekannt (s. UdSSR-Urhebcrschcin Nr. 2 52 300). Dieser Reaktor hat eine h1 senkrechte Reakiionskarnmcr, in deren Oberteil sich Mittel zum Durchführen dispersen Materials und in deren Unterteil Mittel zum Erhitzen und Zuleiten des Betriebsgases in die Reaktionskammer befinden. Diese Mittel sind in Form eines fackelartigen Plasmatrons ausgeführt das längs der senkrechten Achse der Reaktionskammer montiert ist.
Der Reaktor besitzt auch einen Bunker.
Das im fackelartigen Plasmatron erhitzte Betriebsgas strömt von unten her in die Reaktionskammer. Mit Hilfe der Mittel zum Zuführen dispersen Materials wird das letztere von oben her in die Reaktionskammer geleitet wo es zur Einwirkung eines Betriebsgas-Plasmastrahls mit einer Durchschnittsmassentemperatur von 3000 bis 5000° K ausgesetzt wird.
Gasförmige Produkte der Wechselwirkung zwischen dispersem Material und Betriebsgas werden über Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte entfernt, während die feste Phase in den Bunker geleitet wird.
Nachteil des bekannten Reaktors ist u. a., daß in ihm keine schwerschmelzenden dispersen Materialien und keine dispersen Materialien, bei deren Erhitzung geschmolzene Teilchen oder flüssige Schlacken entstehen, behandelt werden können, da die letzteren in die Piasmatrondüse gelangen und eine Störung des Betriebs des Plusmatrons hervorrufen können.
Der bekannte Reaktor erlaubt es nicht, disperse Materialien mit dem Ziel sie zu sphärodisieren und aufzustäuben, zu behandeln, da hierbei geschmolzene Teilchen entstehen, die in die Piasmatrondüse gelanger können.
Es ist ein Verfahren zur Behandlung von Feststoffteilen in Lichtbogenentladungen und eine Vorrichtung zui Durchführung dieses Verfahrens bekannt (s. DT-OS 16 67 188), welche ein Plasmatron, eine Vorrichtung zui Durchführung von grobkörnigen pulverförmiger! Zusät zen und eine, eine für Verdampfung erforderliche Zone aufweisende Reaktionskammer enthält. Die zu behandelnden pulverförmigen Zusätze bewegen sich hierbe mit Hilfe von transportierendem Gas in Richtung senkrecht zum im Plasmatron gebildeten Plasmastrom.
Eine solche Zuführung bietet jedoch keine günstiger Voraussetzungen für die Bearbeitung von polydisper sem Material, da sich unterschiedliche Fraktionen de: Materials entlang von verschiedenartigen Trajektorier bewegen, was beim Vorhandensein von im Plasmatror vorherrschenden wesentlichen Temperaturgradienter dazu führt, daß die verschiedenen Fraktionen ein« verschieden hohe Temperatur aufweisen und einige vor ihnen hin zur Wandung der Reaktionskammer geleite werden können, wodurch ein Einführen und eine Behandlung des dispersen Materials über den gesamter Querschnitt des Reaktors nicht gewährleistet ist, so dat diese Erscheinung zu einer Verringerung des Umwand lungsgrades des zu behandelnden Materials führt.
Es ist auch ein Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen bekannt (s. DT-OS 19 62 989) bei welchem die Durchführung des Verfahrens in einei zwischen Elektroden angeordneten Entladungskammei erfolgt, in welche eine in Plasmazustand befindlich« Flüssigkeit eingeführt wird. Die Flüssigkeit verdampf hierbei und wird in der Zone des zwischen Elektrode! liegenden Knlladungsraumes chemischen Reaktionen unterworfen.
Ein derartiges bekanntes Verfahren weist jedoch der Nachteil auf, daß es nur für die Behandlung flüssige Produkte verwendbar ist, wobei jedoch bei de Einführung dispersen Materials in eine derartig! Ep.tladungszop.L" die Arbeitsweise des Brenners de Lichtbogens nicht stabil ist, so daß es nicht möglich isi ein pulverförmiges Material zu behandeln, welches bein
Schmelzen Schlacke bildet.
Es ist auch eine Vorrichtung bekannt (s. DT-OS 1^14 557), bei der in der Reaktionskammer zwei auseinandergehende Elektroden angeordnet sind, zwischen denen ein Lichtbogen brennt. Das transportierende Gas wird in einer ionisierenden Einrichtung erwärmt und gelangt dann in eine Mischdüse, in welche von der Seite her das disperse Material zugeführt wird, dann transportiert das Gas dieses disperse Material in die Entladungszone des Lichtbogens, wo das Material erwärmt wird.
Eine derartige der Zuführung des dispersen Materials in die Entladungszone beeinflußt jedoch die Arbeitsweise des Brennens des Lichtbogens ungünstig und ermöglicht es nicht, ein pulverförmiges Material zu behandeln, welches beim Schmelzen Schlacken bildet.
Gemäß all diesen bekannten Vorrichtungen ergibt sich somit der Nachteil, daß eine Störung der Wirkungsweise der Düsen bei Verwendung eines Schlacken bildenden Materials nicht verhindert werden kann
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hochintensiven plasmaerhitzten chemischen Reaktor zu schaffen, in dem disperse Materialien behandelt werden können, die bei der Erhitzung infolge von physikalischen und chemischen Umwandlungen gasförmige, flüssige und feste Produkte bilden, wobei zu den behandelten Materialien auch schwerschmelzende disperse Materialien und disperse Materialien mit niedriger Leitfähigkeit gehören.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Mittel zum Plasmaerhitzen und Zuleiten des Betriebsgases aus einer Reihe von Plasmatrons bestehen, deren Düsen sich am Umfang des Unterteils der Reaktionskammer befinden und senkrecht zur Vertikalachse der Reaktionskammer gerichtet sind.
Die Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte können im Oberteil der Reaktionskammer angeordnet sein.
Der Bunker kann mit Mitteln zum Abführen gasförmiger Produkte versehen sein.
Die Reaktionskammer kann sich mit dem Bunker durch ein Verbindungsstück verbinden und die Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte aus dem Bunker können in Form eines Rohrstücks ausgeführt sein, daß vor außen her das Verbindungsrohrstück umfaßt, wodurch das letztere auf der Außenseite durch abgeführte gasförmige Produkte erhitzt wird.
Unter dem Fachausdruck »disperses Material« sind flüssige oder feste Teilchen des zu behandelnden Materials und auch sein Dampf zu verstehen.
Unter dem Fachausdruck »Betriebsgas« sind Gas oder ein Gasgemisch, Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch und auch ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch, die in Plasmatrons erhitzt werden, zu verstehen.
Unter dem Fachausdruck »gasförmige Produkte« sind Betriebsgas und Produkte seiner physikalischen und chemischen Umwandlungen sowie auch ein Gemisch aus Betriebsgas und Produkten seiner physikalischen und chemischen Umwandlungen mit Produkten der physikalischen und chemischen Umwandlungen des behandcltenMaterials, die sich in der Gasphase befinden, zu verstehen.
Der erfindungsgemäße, plasmacrhitzte chemische Reaktor, der als Mittel zum Plasmaerhitzen und hr> Zuleiten des Betriebsgases eine Reihe von Plasmatrons, die am Umfang des Unterteils der Reaktionskammer sind, verwendet, besitzt den Vorteil, daß er konstruktiv einfach ist und zur Behandlung unterschiedlicher disperser Materialien mit dem Ziel verwendet werden kann, chemische Reaktionen im Plasma durchzuführen, die erwähnten Materialien zu sphärodisieren und aufzustäuben sowie ultradisperse Pulver und Materialien zu erhalten, die bei ihrer Erhitzung geschmolzene Teilchen oder flüssige Schlacken bilden, und auch schwerschmelzende disperse Materialien und disperse Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit zu erhalten.
Weitere Vorteile des Reaktors sind aus der Beschreibung seiner Arbeitsweise unter Hinweis auf die Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt
Fi g. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen plasmaerhitzten chemischen Reaktor zum Behandeln von dispersen Materialien;
Fig. 2den Schnitt H-II der Fig. 1;
F i g. 3 den Schnitt II1-I11 der F i g. 2;
F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Variante des erfindungsgemäOen plasmaerhitzten chemischen Reaktors zum Behandeln von dispersen Materialien;
Fig.5 einen Längsschnitt durch eine dritte Variante des erfindungsgemäßen plasmaerhitzten chemischen Reaktors zum Behandeln von dispersen Materialien;
F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere mögliche Variante des erfindungsgemäßen plasmaerhitzten chemischen Reaktors zum Behandeln von dispersen Materialien; und
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante des erfindungsgemäßen plasmaerhitzten chemischen Reaktors zum Behandeln von dispersen Materialien.
Der plasmaerhitzte Reaktor zum Behandeln von dispersen Materialien enthält eine senkrechte Reaktionskammer 1 (F i g. 1). Im Oberteil der Reaktionskammer 1 befinden sich Mittel zum Durchführen dispersen Materials, die in Form eines Stutzens 2 ausgeführt sind und auch Mittel zum Plasmaerhitzen und Zuleiten von Betriebsgas, die in Form von Plasmatrons 3 ausgeführt sind, deren Düsen 4 am Umfang des Unterteils der Reaktionskammer 1 angeordnet und hauptsächlich senkrecht zur Vertikalachse der Reaktionskammer 1 gerichtet sind. Der Unterteil der Reaktionskammer 1 steht mit einem Bunker 5 in Verbindung. Im Oberteil der Reaktionskammer befinden sich Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte, wobei diese Mittel in Form von Stutzen 6 ausgeführt sind. Das Plasmatron 3 ist folgendermaßen am Umfang des Unterteils der Reaktionskammer 1 angeordnet.
An der Wand der Reaktionskammer 1 ist ein Becher 7 (F i g. 2) angeschweißt in dem mit Hilfe einer Gewindeverbindung das Gehäuse 8 einer Elektrode 9 des Plasmatrons 3 eingeschraubt ist. Die Elektrode ist in das Gehäuse 8 eingeschweißt. In der Elektrode 9 befindet sich ein Kanal, der als Düse 4 dient. Im Spalt 10 zwischen dem Gehäuse 8 und der Elektrode 9 ist ein Führungskörper 11, der zum Leiten eines Kühlmittels dient, vorgesehen. In der Wand der Reaktionskammer 1 befindet sich eine öffnung 12, die mit der Düse 4 koaxial ist und die Düse 4 mit einem Kanal 13 (Fig. 1, 2) im Umertcil der Reaktionskammer I verbindet. Zwischen dem Gehäuse 8 (Fig. 2) und der Wand der Reaktions kammer 1 befindet sich eine ringförmige Dichtung 14. In der Wand der Reaktionskammer 1 sind öffnungen 15 (F i g. 2 und 3) für das Kühlmittel vorgesehen. Zum Zu- und Abführen des Kühlmittels in die bzw. aus den Öffnungen 15 sind an der Wand der Reaktionskammer J Flansche 16 ([·" i g. 3) angeschweißt, in die Stutzen 17 mit
Kanälen 18 eingeschraubt sind. Die Kanäle 18 der Stutzen 17 stehen mit ringförmigen Kanälen 19 und senkrechten Kanälen 15 in Verbindung, die in der Wand der Rekationskammer 1 vorgesehen sind.
Der Bunker 5 kann mit Mitteln zum Abführen von gasförmigen Produkten ausgerüstet werden, wobei diese Mittel in Form von Stutzen 20 (F i g. 4) ausgeführt sind.
Die Reaktionskammer 1 kann mit dem Bunker 5 durch ein Verbindungsrohrstück 21 (Fig. 5) verbunden werden, während die Mittel zum Abführen von gasförmigen Produkten aus dem Bunker 5 in Form eines Rohrstücks 22 ausgeführt sind, daß von außen her das Rohrstück 21 umfaßt.
Im Oberteil der Reaklionskammer kann eine Plasmaerhitzungseinrichtung vorgesehen werden, wie dies bei der Reaktionskammer 23 (Fig.6) der Fall ist. Diese Plasmaeinrichtung ist in Form eines koaxialen Plasmatrons 24 mit hohler zentraler Elektrode 25 ausgeführt, die zum Erhitzen des der Reaktionskammer 23 zuzuführenden dispersen Materials dient. Zwischen den koaxialen Plasmatrons 24 und den Plasmatrons 3 sind Mittel zum Anführen von gasförmigen Produkten aus der Reaktionskammer 1 angeordnet, die in Form von Stutzen 26 ausgeführt sind. Die Stutzen 26 können sich in zwei verschiedenen Höhen befinden, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist.
Der plasmaerhitzte chemische Reaktor kann auch eine Plasmaerhitzungseinrichtung besitzen, die in Form einer Mischkammer 27 mit radial liegenden Plasmatrons 28 ausgeführt ist.
Der erfindungsgemäße, plasmaerhitzte chemische Reaktor zum Behandlen von dispersen Materialien arbeitet folgendermaßen:
Das zu behandelnde disperse Material wird mit der erforderlichen Geschwindigkeit über den Stutzen 2 (Fig. 1) der Reaktionskammer 1 zugeführt. In dieselbe Kammer wird über die Düsen 4 das in den Plasmatrons 3 erhitzte Betriebsgas geleitet. Hierbei strömt das Betriebsgas nach oben, erhitzt das sich entgegengesetzt bewegende disperse Material und wird dann über die Stutzen 6 abgeführt. Das disperse Material wird während seiner Abwärtsbewegung physikalischen und chemischen Umwandlungen unterzogen. In der Reaktionskammer 1 kann das disperse Material verdampfen und sich zersetzen. In diesem Fall werden die Verdampfungs- und Zersetzungsprodukte zusammen mit dem Betriebsgas über die Stutzen 6 abgeführt. Geschmolzene Teilchen des dispersen Materials und/ oder Schlacke fliegen durch den Unterteil der Reaktionskammer 1 in den Bunker 5, von wo sie ununterbrochen oder periodisch entfernt werden.
Es ist ein Vorteil der beschriebenen Variante des plasmaerhitzten chemischen Reaktors zum Behandeln von dispersen Materialien, daß dank der Anordnung des Plamatrons 3 am Umfang des Unterteils der Reaktionskammer 1 die gebildete schmelzflüssige Schlacke, die an den Wänden der Kammer 1 herabfließen kann, und das disperse Material die Plasmatrons in ihrer Tätigkeit nicht stören und keinen Einfluß auf ihre Arbeitsweise haben.
Beim Behandeln dispersen Materials in einem plasmaerhitzten chemischen Reaktor, dessen Variante aus F i g. 4 ersichtlich ist, wird das aus den Plasmatrons kommende Betriebsgas teilweise in den Oberteil der Reaktionskammer 1 geleitet, wo es das disperse Material, das sich entgegengesetzt /um Betriebsgasstrom bewegt, auf die ei forderlichen Tenperaturen erhitzt, beispielsweise auf Temperaturen, die zum Verdampfen der Feuchtigkeit und/oder der flüchtigen Bestandteile des dispersen Materials ausreichend sind. Diese Feuchtigkeit und/oder flüchtigen Bestandteile werden aus der Reaktionskammer 1 zusammen mit dem nach oben geleiteten Teil des Betriebsgases über die Stutzen 6 entfernt. Das erhitzte disperse Material, aus dem Feuchtigkeit und/oder flüchtige Bestandteile entfernt sind, wird einer Weiterbehandlung im gleichgerichteten Strom unterzogen, der aus dem Restteil des Betriebsgases besteht, der nach unten geleitet wird und über die am Bunker 5 angebrachten Stutzen 20 abgeführt wird.
Die Verwendung der in F i g. 4 dargestellten Variante des plasmaerhitzten chemischen Reaktors ermöglicht es, das Betriebsgas in zwei Ströme zu unterteilen, von denen jeder bestimmte Behandlungsprodukte des dispersen Materials trägt. Hierdurch wird es möglich, die Konzentration gasförmiger Produkte im Strom zu erhöhen sowie infolgedessen den Auscheidungsprozeß desselben zu vereinfachen und zu verbilligen.
Disperses Material kann auch in einem plasmaerhitzten chemischen Reaktor behandelt werden, dessen mögliche Variante aus F i g. 5 ersichtlich ist. In diesem Fall umspülen der in den Plasmatrons 3 auf hohe Temperaturen erhitzte Betriebsstrom und die gasförmigen, in den Bunker 5 geleiteten Produkte sowohl die Innen- als auch die Außenwände des Verbindungsrohrstücks 21 und sorgen dafür, daß die Temperatur seiner Innenwände ausreichend hoch, beispielsweise höher als die Schmelztemperatur des behandelten Materials, bleibt. Auf diese Weise werden die Wärmeverluste über die Wände des plasmaerhitzen chemischen Reaktors vermindert, eine hohe Temperatür des Betriebsgasstroms auf einer größeren Länge der Reaktionszone aufrechterhalten und hierdurch die Effektivität des plasmaerhitzten chemischen Reaktors im ganzen vergrößert. Außerdem erstarren die schmelzflüssige Schlacke oder das disperse Material, die auf die -to heiße Innenand des Verbindungsrohrstücks 21 gelangen, auf dieser Wand nicht, sondern fließen ungehindert in den Elunker 5 herab.
Beim Verwenden des plasmaerhitzten chemischen Reaktors zum Behandeln von dispersen Materialien in der aus F i g. 6 ersichtlichen Variante wird das disperse Material mit Hilfe von Zuführungsmitteln, die in Form einer hohlen Elektrode 25 ausgeführt sind, in einer Plasmaerhitzungseinrichtung, die in Form eines koaxialen Plasmatrons 24 ausgeführt ist, vorerhitzt und gelangt dann in die Reaktionskammer 23. Im gleichgerichteten Strom aus Hochtemperatur-Betriebsgas, der im koaxialen Plasmatrom 24 erzeugt ist, wird das disperse Material erhitzt und beschleunigt. Beim Erhitzen können aus dem dispersen Material Feiichtigr'r> keil und/oder flüchtige Bestandteile ausgeschieden werden, die zusammen mit dem Betriebsstrom aus der Reaktionskammer 23 über die Stutzen 26 abgeführt werden.
Die Temperatur des Betriebsgasstroms, der über die Stutzen 26 abgeführt wird, soll höher als die Temperatur sein, auf die das disperse Material erhitzt werden muß, um aus ihm Feuchtigkeit und/oder flüchtige Bestandteile zu entfernen.
Ein unbedeutender Teil des Betriebsgases, der in den Plasmatrons 3 erhitzt ist. strömt aus dem Unterteil der Reaktionskammer 23 nach oben dem dispersen Material entgegen, das durch einen Betriebsgasstrom erhitzt und beschleunigt ist, der in einem koaxialen Plasmatron
;r/.eugt wurde, und wird dann über die Stutzen 26 ibgeführt. Das erhitzte disperse Material setzt seine 'Abwärtsbewegung fort und gelangt in den gleiehgcriehleten Strom des Hochiempcratur-Betricbsgases, der aus dem Restteil des in den Plasmatrons 3 erhitzten Betriebsgases besteht. Beim weiteren Erhitzen wird das disperse Material, aus dem !-"dichtigkeit und/oder flüchtige Bestandteile entfernt sind, physikalisch-chemischen Umwandlungen unterzogen, die im Allgcmeinfall zur Folge haben, daß gasförmige, flüssige oder feste Produkte sowie auch Schlacke entstehen können.
Der gleichgerichtete Gasstrom gibt seine Energie an das zu erhitzende disperse Material und an die Wände des Unterteils der Rcaktionskammer 23 und des Bunkers 5 ab, wodurch die Temperatur des gleichgerichteten Stroms gesenkt wird. Die Mindesttemperatur des gleichgerichteten Gasstroms soll in der Zone, in der die Endprodukte entstehen, über der optimalen Temperatur liegen, auf die das disperse Material erhitzt werden muß.
Der gleichgerichtete Gasstrom wird zusammen mit den gasförmigen Produkten über die Stutzen 20 abgeführt, während Schlacke oder feste und flüssige Produkte in den Bunker 5 gelangen, von wo sie ununterbrochen oder periodisch entfernt werden.
Neben den durch das Trennen der Ströme erhaltenen Vorteilen ermöglicht die Verwendung der aus Fig. 6 ersichtlichen Variante des plasmaerhitzter, chemischen Reaktors, die Länge der Hochtemperaturzone zu vergrößeren und das erhitzte disperse Material in die Reaktionskammcr 23 mit der für den Behandlungsprozeß erforderlichen Geschwindigkeit zu leiten, da die Teilchen des dispersen Materials im gleichgerichteten Betriebsgasstrom, der im koaxialen Plasmatron 24 erhitzt ist, beschleunigt werden. Die Verwendung einer Plasniaerhitzungseinrichtung in Form des koaxialen Plasmatrons ermöglicht es, das erforderliche Gesetz der Temperatur- und Geschwindigkeitsänderung des Betriebsgasstroms auf dem ganzen vom dispersen Material zurückgelegten Weg einzuhalten.
Eine andere Variante des plasmaerhitztcn chemischen Reaktors zum Behandeln von dispersen Materialien ist aus F i g. 7 ersichtlich und arbeitet folgendermaßen:
Das Betriebsgas wird in Plasmatrons 28 erhitzt und in eine Mischkammer 27 geleitet. Gleichzeitig wird der Mischkammer 27 über den Stutzen 2 disperses Material zugeführt, das in der Mischkammer 27 mit dem llochtcmpcraturgasstrom durchgemischt wird, der aus in den Plasmatrons 28 erhitztem Betricbsgas gebildet wird.
Der Hochtemperaturgasstrom wird weiter in den Oberteil tier Reaktionskammer 23 geleitel. Das disperse Material wird in der Mischkammer 27 und im Oberteil der Reaktionskammer 23 durch den Hochtemperaturgasstrom erhitzt. Der I lochtemperaturgasstmm, der gasförmige Produkte trägt, die beim Erhitzen des dispersen Materials entstanden sind, wird über die höherliegenden Stutzen 26 abgeführt.
Das gesamte in den Plasmatron 3 erhitzte Betriebsgas wird nach oben dem dispersen Material cntgegengelcitei, das im gleichgerichteten Betncbsgasstrom erwärmt und beschleunigt ist. Der letztgenannte Strom entsteht in der Mischkammer 27. Der in den Plasmaslrom erhitzte Betriebsgasstrom und die durch die weitere Erhitzung dispersen Materials entstandenen gasförmigen Produkte werden hauptsächlich über die niedriger liegenden Stutzen 26 abgeführt. Der unbedeutende Restteil des Betriebsgasstroms und der gasförmigen Produkte wird über die höher liegenden Stutzen 26 abgeführt.
Bei Verwendung der aus F i g. 7 ersichtlichen Variante des plasmaerhitztcn chemischen Reaktors kann, außer dem mit getrennter Abführung der Ströme und vergrößerten Länge der Hochtemperaturzone verbundenen Vorteilen, die erforderliche Fortbewegungsgeschwindigkeit des dispersen Materials bei seinem Eintritt in den entgegengesetzt gelichteten Betriebsgasstrom gewährleistet und hierdurch optimale Bedingungen für die Erhitzung des dispersen Materials geschaffen werden.
Das Abführen des ganzen Betriebsgasstroms, der in den Plasmatrons 28 erhitzt ist, und des in den Plasmatrons 3 erhitzten Betriebsgasstroms über die Stutzen 26 ermöglicht es, die Temperatur der erwähnten Ströme am Austritt aus der Reaktionskammer 23 zu senken. In diesem Fall kann die Temperatur der Ströme nur unbedeutend über der Temperatur des dispersen Materials im Bereich der Stutzen 26 liegen, wodurch Energieverluste mit den Abgasen vermindert werden und hierdurch der Wirkungsgrad des plasmaerhitztcn chemischen Reaktors erhöht wird.
Zweckmäßigerweise wird das koaxiale Plasmatron 24 (Fig.6) bei geringen Durchsatzmengen dispersen Materials in der Größenordnung von einigen Dutzend Kilogramm pro Stunde verwendet, wenn des Vorerhitzen des dispersen Materials keinen wesentlichen Energieaufwand erfordert.
Vorzugsweise wird die Mischkammer 27 (F i g. 7) bei großen Durchsatzmengen dispersen Materials in der Größenordnung von tausend Kilogramm verwendet, wenn zum Vorerhitzen des dispersen Materials eine bedeutende Energiemenge erforderlich ist.
Die gemeinsame Verwendung der Mischkammer 27 mit den Plasmatrons 28 und der Mittel zur Plasmacrhitzung, die aus einer Reihe der am Umfang des Unterteils der Reaktionskammer 23 angeordneten Plasmatrons 3 bestehen, ermöglicht es, im weiten Bereich die Energiczuleitung in die Reaktionskammern 23 zu regeln, sowie das Verhältnis zwischen Betriebsgasmengen und Energiemengen zu ändern, die über die Plasmatrons 28 und 3 der Reaktionskammer 2.1 zugeführt werden,
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
/OH Mil/H
ν, J

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Plasmaerhitzer chemischer Reaktor zum Behandeln von dispersen Materialien, der eine senkrechte Reaktionskammer, im Oberu Jer Reaktionskammer befindliche Mittel zur Zulunr des dispersen Materials, Mittel zum Plasmaerhitzen und Zuleiten von Betriebsgas in den Unterteil der Reaktionskammer, Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte aus der Reaktionskammer scwie einen unter der Reaktionskammer angeordneten und mit ihrem Unterteil verbundenen Bunker besitzt, d a durch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Plasmaerhitzen und Zuleiten des Betriebsgases aus einer Reihe von Plasmatrons (3) bestehen, deren Düsen (4) sich am Umfang des Unterteils der Reaktionskammer (1) befinden und senkrecht zur Vertikalebene der Reaktionskammer (1) gerichtet sind.
2. Plasmaerhitzer chemischer Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte im Oberteil der Reaktionskammer(l) angeordnet sind.
3. Plasmaerhitzer chemischer Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bunker (5) mit Mitteln zum Abführen gasförmiger Produkte versehen ist.
4. Plasmaerhitzer chemischer Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jo Reaktionskammer (1) mit dem Bunker (5) durch ein Verbindungsrohrstück (21) verbunden ist, und die Mittel zum Abführen gasförmiger Produkte aus dem Bunker (5) in Form eines Rohrstücks (22) ausgeführt sind, das von außen her das Verbindungsstück (21) j5 umfaßt, wodurch das letztere auf der Außenseite durch abgeführte gasförmige Produkte erhitzt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3134501A1 (de) * 1981-09-01 1983-08-11 Nikolaj Ivanovič Čebankov Ultrahochfrequenzplasmatron und anlage zur erhaltung feinst verteilter pulver

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