DE2602213A1 - Regenerating adsorber from effluent treatment - in multistage fluidised bed with decreasing gas speeds in successive stages - Google Patents
Regenerating adsorber from effluent treatment - in multistage fluidised bed with decreasing gas speeds in successive stagesInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Betrieb eines Virbelschichtreaktors zur thermi-Process for operating a fluidized bed reactor for thermal
schen Regenerierung von beladenen Adsorptionsmitteln (Zusatz zu P 25 06 394.9 und P 25 19 669.4) Das Hauptpatent ...........(Patentanmeldung P 25 06 394.9) betrifft einen Wirbelschichtreaktor zur thermischen Regenerierung von mit Abwasserinhaltsstoffen beladenen Aktivkohlen durch Erhitzen und Reaktion mit einem Vergasungsmittel, bestehend aus einem rechteckigen, langgestreckten Wirbelschichtreaktor, der mit quer zur Wanderrichtung der Aktivkohle in dem Wirbelschichtreaktor angeordneten Wänden mit Engstellen versehen ist, wobei in dem Wirbelschichtreaktor, bei dem das Verhältnis der Länge zur Breite größer als 2 ist, zwischen 2 und 20 bewegliche, von oben eingeführte Eintauchwehre angeordnet sind und gegebenenfalls dieser Reaktor mit einem zu ersterem übergeordneten, langgestreckten Reaktor mit einem oder mehreren Eintauchwehren verbunden ist, aus dem die Aktivkohle mittels eines Überlaufwehres in den darunterliegenden Reaktor geführt wird, und wobei der Gasraum über dem Einlauf der Aktivkohle in den Reaktor durch eine separate Gashaube vom übrigen Gasraum abgetrennt ist, die an eine Kondensationsanlage angeschlossen ist, während der restliche Gasraum durch eine separate Gashaube mit einer Nachverbrennungsanlage in Verbindung steht.cal regeneration of loaded adsorbents (addition to P 25 06 394.9 and P 25 19 669.4) The main patent ........... (patent application P 25 06 394.9) relates to a fluidized bed reactor for the thermal regeneration of Activated carbons loaded with waste water constituents through heating and reaction with a gasification agent, consisting of a rectangular, elongated fluidized bed reactor, the one arranged transversely to the direction of travel of the activated carbon in the fluidized bed reactor Walls are provided with constrictions, whereby in the fluidized bed reactor in which the Ratio of length to width is greater than 2, between 2 and 20 movable, Immersion weirs introduced from above are arranged, and optionally this reactor with a superordinate to the former, elongated reactor with one or more Immersion weirs is connected, from which the activated carbon by means of an overflow weir is fed into the reactor below, and the gas space above the inlet the activated carbon in the reactor is separated from the rest of the gas space by a separate gas hood which is connected to a condensation system, while the rest of the gas space is connected to an afterburning system through a separate gas hood.
Nach dem Zusatzpatent ,.,.,.... (Patentanmeldung P 25 19 669.4) wird der gleiche Reaktor auch für die Regenerierung von mit kohlenstoffhaltigen Adsorbaten beladenen anorganischen Adsorptionsmitteln verwendet.According to the additional patent,.,., .... (patent application P 25 19 669.4) becomes the same reactor also for the regeneration of carbonaceous adsorbates loaded inorganic adsorbents are used.
Es ist ein wesentlicher Vorteil des Wirbelschichtreaktors nach dem Hauptpatent und dem 1. Zusatzpatent, daß das Verweilzeitspektrum der den Reaktor durchlaufenden Adsorptionsmittelpartikel so eng gehalten werden kann, daß eine gleichmäßige Aufenthaltszeit der Adsorptionsmittelpartikel im Wirbelschichtreaktor erzielt wird. Die Breite des Verweilzeitspektrums ist aber gleichzeitig auch stark von der verwendeten Wirbelgasgeschwindigkeit abhängig.It is a major advantage of the fluidized bed reactor after Main patent and the 1st additional patent that the residence time spectrum of the reactor passing through adsorbent particles can be kept so tight that a uniform Residence time of the adsorbent particles in the fluidized bed reactor is achieved. At the same time, however, the breadth of the residence time spectrum is also very different from that used Fluidizing gas velocity dependent.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß ein enges Verweilzeitspektrurn und damit eine gleichmäßige Regenerierung der Adsorptionsmittel bei geringstem Adsorptionsmittelverlust erzielt wird, wenn der Reaktor in den einzelnen Wirbelschichtabschnitten mit einer Wirbelgasgeschwindigkeit betrieben wird, die in der Richtung vom Adsorptionsmittelauslaß zum -einlaß steigend das 1,2- bis 3,0-fache, vorzugsweise das 1,5- bis 2,0-fache der Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt beträgt.It has surprisingly been found that a narrow residence time spectrum and thus a uniform regeneration of the adsorbent with the lowest loss of adsorbent is achieved when the reactor in the individual fluidized bed sections with a The fluidizing gas velocity is operated in the direction from the adsorbent outlet increasing to the inlet 1.2 to 3.0 times, preferably 1.5 to 2.0 times is the gas velocity at the vortex point.
Nur wenn die Wirbelgasgeschwindigkeit an jedem einzelnen Punkt der Wirbelschicht in diesem engen Bereich gehalten wird, kann eine gleichmäßige Regenerierung bei geringstem Adsorptionsmittelverlust erzielt werden.Only if the fluidizing gas velocity is at every single point of the If the fluidized bed is kept in this narrow range, even regeneration can be achieved can be achieved with the lowest loss of adsorbent.
Die Wirbelgasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt läßt sich zwar bei engen Kornbereichen näherungsweise berechnen (z.B. nach den Formeln von Ergun oder Krischer in Ullmans Enzyclopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Band III, Seite 462), jedoch lassen sich so nicht die Vorgänge bei einem Kornspektrum in einem heißen Wirbelschichtreaktor genau ermitteln. Besser ist es, die Ergebnisse in einer indirekt beheizten, drucklosen Versuchsapparatur, in der sich auf einer Fritte das in Rede stehende Adsorptionsmittel befindet und die von einem Inertgas mit einer bestimmten, steigenden Gasgeschwindigkeit durchströmt wird, zu ermitteln. Das Kornspektrum des zu regenerierenden Materials sollte jedoch darauf begrenzt sein, daß sich der größte und der kleinste Partikeldurchmesser nicht mehr als um den Faktor 3 unterscheiden.The fluidizing gas velocity at the vortex point can be narrow Calculate grain areas approximately (e.g. according to the formulas of Ergun or Krischer in Ullmans Enzyclopadie der technischen Chemie, 4th edition, Volume III, page 462), however, the processes involved in a grain spectrum cannot be named in this way Determine the fluidized bed reactor exactly. It is better to see the results in an indirect way heated, pressureless experimental apparatus, in which this is mentioned on a frit standing Adsorbent is located and that of an inert gas with a certain, increasing gas velocity is flowed through to determine. However, the grain spectrum of the material to be regenerated should be limited to this be that the largest and the smallest particle diameter are no more than around differentiate the factor 3.
Es ist bekannt, daß die Adsorptionsmittel während der Regenerierung einen wesentlichen Abfall der Dichte erfahren, dies gilt insbesondere für nasse Aktivkohlen aus der Abwasserreinigung.It is known that the adsorbents during regeneration experience a significant drop in density, especially for wet ones Activated carbons from wastewater treatment.
Deshalb ist nach dem Hauptpatent und dem 1. Zusatzpatent der Wirbelschichtreaktor durch die beweglichen Eintauchwehre in Zonen mit einer unterschiedlichen, aber konstanten Dichte unterteilt. Beim Betrieb des Wirbelschichtreaktors wird erfindungsgemäß jeweils eine der Dichte angepaßte Wirbelgasgeschwindigkeit innerhalb des beanspruchten Bereichs eingestellt. Dabei muß in der Trocknungs- und Desorptionszone die irbelgasgeschwindigkeit um den Faktor 2 bis 3 höher liegen als in der Reaktivierungszone. Dies läßt sich durch Anpassung des freien Querschnitts der Anströmböden in den verschiedenen Zonen an die geforderten Wirbelgasgeschwindigkeiten erzielen. Beim einstufigen Wirbelschichtreaktor ist es daher möglich, den freien Querschnitt des Anströmbodens kontinuierlich den erforderlichen Wirbelgasgeschwindigkeiten anzupassen, indem der freie Querschnitt von der Trocknungs- über die Desorptions- zur Reaktivierungszone hin abnimmt. Im zweistufigen Wirbelschichtreaktor, bei dem die Trocknungs- und Desorptionszone oberhalb der Reaktivierungszone angeordnet ist, kann eine sichere Einstellung der richtigen Wirbelgasgeschwindigkeit dadurch erzielt werden, daß ein Teil des Wirbelgases in einem Bypaß um die untere Wirbelschicht herumgeführt wird, wobei der Gasdurchsatz durch den Bypaß mittels eines Schiebers geregelt werden kann.Therefore, after the main patent and the 1st additional patent, the fluidized bed reactor is due to the movable immersion weirs in zones with a different but constant Density divided. When operating the fluidized bed reactor, according to the invention, in each case a fluidizing gas velocity adapted to the density within the claimed range set. The turbulent gas velocity must be in the drying and desorption zone by a factor of 2 to 3 higher than in the reactivation zone. This can be by adapting the free cross-section of the inflow trays in the various zones to achieve the required fluidizing gas velocities. In the single-stage fluidized bed reactor it is therefore possible to continuously change the free cross section of the inflow base adapt the required fluidizing gas velocities by changing the free cross-section decreases from the drying to the desorption to the reactivation zone. in the two-stage fluidized bed reactor with the drying and desorption zone above the reactivation zone is arranged, a safe setting can be the correct Fluidizing gas velocity can be achieved by having some of the fluidizing gas in a bypass is passed around the lower fluidized bed, the gas throughput can be regulated through the bypass by means of a slide.
Beim zweistufigen Wirbelschichtreaktor kann bei geringfügigen Betriebsstörungen die Gefahr auftreten, daß die Wirbelgase durch die von der oberen zur unteren Wirbelschicht angeordnete Falleitung hindurchgehen und damit die obere Wirbelschicht nicht mehr im Wirbelzustand ist sowie, daß die Adsorptionsmittelpartikel von der unteren zur oberen Wirbelschicht wegen der hohen Wirbelgasgeschwindigkeiten mitgerissen werden.With the two-stage fluidized bed reactor, minor operational disruptions there is a risk that the fluidizing gases will pass through from the upper to the lower fluidized bed arranged Downpipe pass through it and with it the upper fluidized bed is no longer in the vortex state and that the adsorbent particles from the lower to upper fluidized bed due to the high fluidizing gas velocities will.
Diese Gefahr kann man vermeiden, wenn unterhalb der Falleitung im darunter liegenden Wirbelschichtabschnitt die Wirbelgasgeschwindigkeit auf das 0,9- bis 1,1-fache der Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt gedrosselt wird.You can avoid this danger if you are below the downpipe in the the fluidized bed section below the fluidizing gas velocity to the 0.9- is throttled to 1.1 times the gas velocity at the vortex point.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens sei in der Zeichnung anhand von zwei Diagrammen näher erläutert.The mode of operation of the operating method according to the invention is shown in the drawing explained in more detail using two diagrams.
Es zeigen: Fig. 1 die Abhängigkeit der Druckdifferenz innerhalb der Wirbelschicht von der Wirbelgasgeschwindigkeit, Fig. 2 die Abhängigkeit des Aktivkohleverlustes bei der Regenerierung von der Wirbelgasgeschwindigkeit.They show: FIG. 1 the dependence of the pressure difference within the Fluidized bed on the fluidizing gas velocity, FIG. 2 the dependence of the activated carbon loss when regenerating from the fluidizing gas velocity.
Gemäß Fig. 1 wird deutlich, daß als Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt WLp diejenige Gasgeschwindigkeit anzusehen ist, bei der die Druckdifferenz in der Wirbelschicht a P gerade konstant wird. Dagegen beträgt beispielsweise die Wirbelgasgeschwindigkeit WB gerade das 1,5-fache der Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt. Das Diagramm zeigt weiter, daß die Lage des Wirbelpunktes unabhängig von der Wirbelgastemperatur ist.According to Fig. 1 it is clear that the gas velocity at the vortex point WLp is the gas velocity at which the pressure difference in the Fluidized bed a P just becomes constant. On the other hand, the fluidizing gas velocity is, for example WB just 1.5 times the gas velocity at the vortex point. The diagram shows further that the position of the vortex point is independent of the vortex gas temperature.
Gemäß Fig. 2 wird deutlich, welchen Einfluß die mittlere Wirbelgasgeschwindigkeit im Wirbelschichtreaktor auf den Aktivkohleverlust hat, wenn sie beispielsweise für eine spezielle Aktivkohle von 0,4 bis 1,1 m/s variiert wird. Das Diagramm zeigt, daß bei einer Wirbelgasgeschwindigkeit von 0,44 m/s ein scharfes Minimum des Aktivkohleverlustes auftritt. Diese Wirbelgasgeschwindigkeit entspricht dem l,l-fachen der Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt.According to FIG. 2 it becomes clear what influence the mean fluidizing gas velocity has in the fluidized bed reactor has on the loss of activated carbon, for example, for a special activated carbon is varied from 0.4 to 1.1 m / s. The diagram shows that at a fluidizing gas velocity of 0.44 m / s there is a sharp minimum in the loss of activated carbon occurs. This fluidizing gas velocity corresponds to 1.1 times the gas velocity at the vertebral point.
Beispiel 1 Eine mit Kokereiabwasser beladene Aktivkohle der Körnung 0,8 bis 2 mm wurde in einem einstufigen Wirbelschichtreaktor mit drei Eintauchwehren nach dem Hauptpatent ........ bei einer Aktivkohleauslauftemperatur von 850°C und einer mittleren Aktivkohleverweilzeit von 45 min regeneriert. Die Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt betrug 0,4 m /s. Example 1 A granulated activated carbon loaded with coking plant waste water 0.8 to 2 mm was in a single-stage fluidized bed reactor with three immersion weirs according to the main patent ........ at an activated carbon outlet temperature of 850 ° C and regenerated with an average residence time of activated carbon of 45 minutes. The gas velocity at the vortex point was 0.4 m / s.
Die Wirbelgasgeschwindigkeit wurde im 1. Wirbelschichtabschnitt am Einlauf der Aktivkohle, der 25 % der Gesamtlänge des Reaktors betrug, auf 1,2 m/s, im 2. Wirbelschichtabschnitt, der gleichfalls 25 0 der Länge betrug, auf 0,8 m/s und im 3. und 4. Abschnitt, die zusammen 50 % der Länge betrugen, auf 0,6 m/s eingestellt. Das entspricht einer mittleren Wirbelgasgeschwindigkeit von 0,8 m/s.The fluidizing gas velocity was in the 1st fluidized bed section on Inlet of the activated carbon, which was 25% of the total length of the reactor, at 1.2 m / s, in the 2nd section of the fluidized bed, which was also 25 ° in length, to 0.8 m / s and in the 3rd and 4th sections, which together amounted to 50% of the length, set to 0.6 m / s. This corresponds to an average fluidizing gas velocity of 0.8 m / s.
Der Aktivkohledurchsatz betrug 15. l/h und der Aktivkohleverlust nach der Regenerierung nur 3,5 Vol.-, wobei die Aktivität der ursprünglichen Aktivkohle wieder voll erreicht wurde.The activated charcoal throughput was 15 l / h and the activated charcoal loss after of regeneration only 3.5 vol., with the activity of the original activated carbon has been fully reached again.
Wird dagegen die gleiche Aktivkohle in einem Reaktor ohne Eintauchwehre mit einer einheitlichen Wirbelgasgeschwindigkeit von 1,5 m/s regeneriert, so beträgt der Aktivkohleverlust 8,5 Vol.-%.If, on the other hand, the same activated carbon is used in a reactor without immersion weirs regenerated with a uniform fluidizing gas velocity of 1.5 m / s, so is the activated carbon loss 8.5% by volume.
Beispiel 2 Die gleiche beladene Aktivkohle wurde bei gleichen Temperatur-und Verweilzeitbedingungen wie im Beispiel 1 in einem zweistufigen Wirbelschichtreaktor nach dem Hauptpatent ......... Example 2 The same loaded activated carbon was at the same temperature and Residence time conditions as in Example 1 in a two-stage fluidized bed reactor according to the main patent .........
regeneriert.regenerated.
Hiebei wurde die Wirbelgasgeschwindigkeit in der ersten Stufe auf 1,2 m/s eingestellt, während in der zweiten Stufe die Wirbelgasgeschwindigkeit in allen Wirbelschichtabschnitten konstant 0,6 m/s betrug. Diese letzte Gasgeschwindigkeit ist das 1,5-fache der Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt.The fluidizing gas velocity was thereby increased in the first stage 1.2 m / s is set, while in the second stage the fluidizing gas velocity in all fluidized bed sections was a constant 0.6 m / s. That last gas speed is 1.5 times the gas velocity at the vortex point.
Es ergab sich ein Aktivkohleverlust von 2,0 Vol.-%, wobei sich die volle Aktivität der regenerierten Aktivkohle wieder einstellte.There was a loss of activated carbon of 2.0% by volume, the restored full activity of the regenerated activated carbon.
Beispiel 3 Ein mit Zellstoffabwasser beladenes körniges A1203 wurde in einem zweistufigen Wirbelschichtreaktor nach dem Zusatzpatent 2 ......... mit einer gesamten AnströmflEche von 0,8 m regeneriert. Dabei war die Falleitung von der oberen zur unteren Wirbelschicht innerhalb der Wirbelschicht angeordnet. Die Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt betrug 0,9 m/s. Example 3 A granular A1203 laden with pulp waste water was produced in a two-stage fluidized bed reactor according to the additional patent 2 ......... with regenerated over a total inflow area of 0.8 m. The downfall was from the upper to the lower fluidized bed arranged within the fluidized bed. the The gas velocity at the vortex point was 0.9 m / s.
Hierbei wurde die Wirbelgasgeschwindigkeit in der ersten Stufe au! 1,8 m/s und die Überlauftemperatur des A1203 auf 3000C einstellt. In der zweiten Stufe betrug die Wirbelgasgeschwindigkeit in allen Wirbelschichtabschnitten konstant 1,4 m/s, während die Auslauftemperatur des A1203 7000C betrug. Die Gasgeschwindigkeit in der zweiten Stufe ist demnach das 1,5-fache der Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt. Bei einer Al203-Verweilzeit in der zweiten Stufe von 30 min betrug der Adsorptionsmitteldurchsatz 150 kg/h. Hierbei ließ sich die Aktivität eines frischen Adsorptionsmittels wiedergewinnen.The fluidizing gas velocity was increased in the first stage. 1.8 m / s and the overflow temperature of the A1203 set to 3000C. In the second 2nd stage, the fluidizing gas velocity was constant in all fluidized bed sections 1.4 m / s, while the outlet temperature of the A1203 was 7000C. The gas velocity in the second stage is therefore 1.5 times the gas velocity at the vortex point. With an Al 2 O 3 residence time in the second stage of 30 minutes, the adsorbent throughput was 150 kg / h. The activity of a fresh adsorbent could be regained.
Während des Betriebs des Reaktors mußten die Wirbelgasgeschwindigkeit und der Durchsatz an Al203 in der unteren Wirbelschicht wegen einer Temperaturerhöhung korrigiert werden. Durch diese Maßnahme traten Gasdurchbrüche durch die Falleitung auf, wobei das Adsorptionsmittel in die erste Stufe zurückgeblasen wurde, während die obere Wirbelschicht zum Erliegen kam. Diese Betriebsstörung ließ sich sofort beheben, indem die Wirbelgasgeschwindigkeit unterhalb der Falleitung in der unteren Wirbelschicht durch Verringerung des freien Querschnitts des Anströmbodens auf 0,9 m/s gedrosselt wurde, das ist das l,0-fache der Gasgeschwindigkeit am Wirbelpunkt. Selbst bei drastischen Änderungen der Betriebsbedingungen traten dann keine Gasdurchbrüche mehr auf.The fluidizing gas velocity had to be maintained during the operation of the reactor and the throughput of Al 2 O 3 in the lower fluidized bed due to a temperature increase Getting corrected. As a result of this measure, gas breakthroughs occurred through the downpipe while the adsorbent was blown back into the first stage the upper fluidized bed came to a standstill. This malfunction resolved immediately fix by reducing the fluidizing gas velocity below the downcomer in the lower Fluidized bed by reducing the free cross-section of the inflow base to 0.9 m / s was throttled, that is 1.0 times the gas velocity at the vortex point. Even with drastic changes in the operating conditions, no gas breakthroughs occurred more on.
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Legal Events
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