DE2702693B2

DE2702693B2 - Vorrichtung zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse

Info

Publication number: DE2702693B2
Application number: DE2702693A
Authority: DE
Inventors: Carlos Arbeletche; Hans Dipl.-Ing. Dr.- Ing. Klein; Ernst Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Kriegel; Dietrich Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Radke
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1977-01-24
Publication date: 1980-11-13
Also published as: FR2377839A1; ES466397A1; JPS62735B2; DE2702693C3; JPS53104575A; DE2702693A1; GB1596572A; FR2377839B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einer Flugstaubwolke, bestehend aus einem Reaktor, Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen und einer Einrichtung zur Erzeugung der Flugstaubwolke. In dieser Vorrichtung wird aus einem Gas und aus Feststoffteilchen eine Flugstaubwolke erzeugt, die eine Reaktionszone durchläuft und danach in ihre Bestandteile getrennt wird, wobei zumindest eine teilweise Rückführung des Gases und/oder der Feststoffteilchen in die Flugstaubwolke erfolgt.

Nach Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 3, Seite 481, ist ein Gas-Feststoff-Reaktionssystem dann als Flugstaubwolke anzusehen, wenn das Gas und die Feststoffteilchen annähernd die gleiche Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit haben, wenn Gas und Feststoffteilchen eine uneinheitliche Temperaturverteilung aufweisen, wenn der Druckverlust in Abhängigkeit vom Feststoffdurchsatz ansteigt, wenn das Gas in der Flugstaubwolke eine kurze Verweilzeit hat und wenn feinkörnige Feststoffteilchen mit einem bevorzugten Durchmesser größer als 50 μιη verwendet werden. Während sich in einer Flugstaubwolke das Gas und die Feststoffteilchen ständig mit nahezu gleicher Geschwindigkeit von A nach B bewegen, befindet sich in einer Wirbelschicht der weitaus größte Teil der Feststoffteilchen in ortsfester Bewegung (Schwebezustand), und nur das Gas sowie einige Feststoffteilchen gelangen von A nach B. In einer Flugstaubwolke werden in bekannter Weise chemische und/oder physikalische Prozesse, insbesondere thermische und katalytische Prozesse, durchgeführt, wobei beispielsweise chemische Reaktionen, Wärmeaustauschvorgänge, Adsorptionsvorgänge und Feststoffklassierungen ablaufen. Das in der Flugstaubwolke vorhandene Gas, das einen oder mehrere gasförmige Stoffe enthalten kann, dient immer als Transportmittel für die Feststoff teilchen; es kann aber auch selbst an den in der Flugstaubwolke ablaufenden Prozessen beteiligt sein. Auch die Feststoffteilchen können aus einem oder mehreren Stoffen bestehen.

Nachdem die Flugstaubwolke die im Reaktor befindliche Reaktionszone durchlaufen hat, wird sie

ίο durch geeignete Einrichtungen, insbesondere durch Entstaubungskammern oder Zyklone, in ihre Bestandteile aufgetrennt Gas und Feststoffteilchen verlassen die der Auftrennung der Flugstaubwolke dienenden Einrichtungen auf verschiedenen Wegen und werden, je nach Art und Verlauf des chemischen und/oder physikalischen Prozesses, einer weiteren Verwendung zugeführt, teilweise als unbrauchbares Reaktionsprodukt verworfen oder in die Flugstaubwolke zurückgeführt In der Regel verläuft der chemische und/oder physikalischen Prozeß bei einmaligem Durchgang der Fiugstaubwolke durch die Reaktionszone nicht quantitativ, so daß zumindest eine teilweise Kreislaufführung des Gases und/oder der Feststoffteilchen notwendig ist Nach der Auftrennung der Flugstaubwolke werden die abgeschiedenen Feststoffteilchen aus den Trenneinrichtungen durch Pendelklappen, Förderschnecken, Zellenradschleusen und ähnliche Apparate auf mechanischem Wege ausgetragen und ggf. der Flugstaubwolke wieder zugeführt Alle diese Austragsapparate haben aber den

Nachteil, daß sie mit bewegten, dem Verschleiß

unterliegenden Teilen ausgerüstet sind, was eine erhöhte Störanfälligkeit sowie hohe Energie- und

Wartungskosten verursacht Während sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur

Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einer Flugstaubwolke bezieht, betrifft die DE-OS 17 67 364 eine Vorrichtung zur Regenerierung eines Katalysators in einem Fließbett, bei der die Höhe des Fließbetts durch sogenannte Standleitungen auf

■to einen bestimmten Wert eingestellt werden kann. Auch bei dem in der Druckschrift Petroleum Refiner, Vol. 25, Nr. 9,1946. Seiten 110 bis 11, beschriebenen Fließbettreaktor wird die erforderliche Druckdifferenz für eine Zirkulation des Feststoffs über Standleitungen einge-

■»5 stellt Die bekannten Fließbettreaktoren können nicht zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einer Flugstaubwolke verwendet werden, da ein Fließbett andere Eigenschaften als eine Flugstaubwolke aufweist (siehe Ullmanns Enzyklopädie der

so Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 3, Seiten 480 bis 481).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einer Flugstaubwolke zu schaffen, die einfach gebaut ist, eine große Anwendungsbreite hat, sicher und kostengünstig arbeitet, in der Flugstaubwolke eine gleichbleibende Feststoffkonzeintration ermöglicht und gut regelbar ist. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einer Fiugstaubwolke, die aus einem Reaktor, Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen und einer Einrichtung zur Erzeugung der Flugstaubwolke besteht, erfindungsgemäß mit einer Schüttgutsäule zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Flugstaubwolke ausgerüstet wird, die in ihrer Fe:ststoffhöhe veränderlich, auf eine bestimmte Feststoffhöhe einstellbar, in einem Behälter aufgebaut und

im unteren Teil mit einer oder mehreren Treibdüsen versehen ist In überraschender Weise wurde gefunden, daß die in den Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen abgeschiedenen Feststoffteilchen durch freiim Fall in die Schüttgutsäule, die sich in einem geeigneten Gefäß befindet und deren Höhe regelbar ist ausgetragen werden können, wobei die in der Höhe veränderliche Schüttgutsäule in vorteilhafter Weise als Regler und als Dichtung wirkt Wird der Strömungswiderstand der Schüttgutsäule durch die Wahl einer bestimmten Schüttgutsäulenhöhe so eingestellt daß er größer ist als die Summe der Strömungswiderstände des Reaktors, der Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen und der weiteren in der Vorrichtung vorhandenen Prozeßapparate, ergibt sich eine Dichtungswirkung, da die Flugstaubwolke nur über den Reaktor zu den Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen hinfließt und kein Gas durch die Schüttgutsäule hindurchtritt Wird die Höhe der Schüttgutsäule weiter gesteigert nimmt die Feststoffkonzentrat:on in der Flugstaubwolke zu, wodurch sich eine Regelwirkung ergibt Außerdem kann die Vorrichtung durch die Änderung der Höhe der Schüttgutsäule den Gegebenheiten der verschiedenen chemischen und/oder physikalischen Prozesse einfach und optimal angepaßt werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein sicherer, gleichmäßiger und kostengünstiger Verfahrensablauf, insbesondere bei der Durchführung von Hochtemperatur-Prozessen, erreicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise sowohl im Saug- als auch im Druckbetrieb arbeiten, und es können mehrere Vorrichtungen hintereinandergeschaltet werden. Es ist ferner vorteilhaft, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die abzuscheidenden Feststoffteilchen einer Charge so oft in den Kreislauf zurückgeführt werden können, bis sich bei der Gas-Feststoff-Reaktion ein stationäres Gleichgewicht eingestellt hat. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders betriebssicher, da sie keine mechanisch bewegten Teile aufweist

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein höhenverstellbares Tauchrohr im oberen Teil des die Schüttgutsäule aufbauenden Behälters vorgesehen, das mit dem Feststoff-Vorratsbehälter in Verbindung steht. Dadurch sind zusätzliche Regelungen des Prozeßablaufs möglich. Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß in der Nähe der Treibdüsen Auflockerungselemente angeordnet sind. Durch die Auflockerungselemente wird in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Beladung des Gasstroms mit den Feststoffteilchen erreicht.

In vielen Fällen wird es zweckmäßig sein, wenn der Reaktor aus mehreren Reaktorstufen besteht. Die Reaktorstufen sind als Rohr oder als Trichter ausgebildet. Als Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen haben sich Zyklone und Filter bewährt. In manchen Fällen sollten die trichterförmigen Reaktorstufen sind die Zyklone mit in der Höhe verstellbaren Tauchrohren versehen werden, da durch diese Maßnahme eine zusätzliche Regelung des Prozeßverlauts erreicht werden kann. Im Reaktor ist eine Einstellung der örtlichen Feststoffbeladung in der Flugstaubwolke gegeben und eine erwünschte hohe Beladung erzielbar. Der Regelbereich liegt dabei etwa zwischen 0,001 bis 60 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 0,1 und 20 Vol.-% Feststoff im Gas. Durch die Verwendung von statischen Sichtern mit verstellbaren Trennschneiden können optimale Prozeßbedingungen erzielt werden. Durch den Einsatz mehrerer hintereinandergeschalteter Reaktorstufen wird eine längere Verweilzeit der Flugstaubwol ke in der Reaktionszone erreicht, was in vielen Fällen eine Verminderung der lOeislaufarbeit zur Folge hat Bei der Durchführung von Prozessen, die hohe Arbeitstemperaturen benötigen, ist es zweckmäßig, wenn alle Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit feuerfestem Material ausgekleidet sind. Zur Auskleidung können je nach Temperatur und Feststoffeigenschaften beispielsweise folgende Materialien verwendet werden: Schamottsteine oder -Stampfmassen sowie Feuerfestmaterialien auf Kieselsäure-, Tonerde-, Magnetit- und/oder Chromoxidbasis. Bei der Durchführung von Prozessen im Hoch- oder Unterdruckbetrieb sind entsprechende Dimensionierungen und Abdichtungen der einzelnen Apparate vorgesehen.

Die nach der Erfindung gestaltete Vorrichtung kann besonders vorteilhaft für die Reinigung von Abgasen metallurgischer und chemischer Anlagen sowie zur Direktreduktion von Eisenerzen verwendet werden. Im einzelnen ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung folgender Prozesse besonders sinnvoll:

a) Abgasreinigung:

Entfernung von Stoffen wie HF, SO₂, NO», HCi, H2SO4 mittels basischer Feststoffe wie CaO, Ca(OH)₂, NaOH, aus Abgasen metallurgischer und chemischer Anlagen

b) Eisengewinnung:

Direktreduktion von Eisenerzen, insbesondere mit CO und/oder H2 als Reduktionsgas

c) Trocknung von Gasen

Adsorption von gasförmigen Lösungsmittelresten oder Wasser durch Aktivkohle oder Molekularsiebe

d) Chemothermische Prozesse:

Brennen und Kalzinieren, z. B. für die Kalk- und Zementerzeugung, sowie Kohlevergasung, bei der gleichzeitig eine Entschwefelung, z. B. durch Zusatz von Kalk, durchführbar ist.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse,

Fig.2 Anlage zur Reduktion von Eisenerzen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bei der in der F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird durch eine Rohrleitung 12 die Flugstaubwolke in den Reaktor geführt, der von einem Reaktionsrohr 2 und einer trichterförmigen Reaktionskammer 3 gebildet wird, welche durch eine Leitung 13 miteinander verbunden sind. Im Reaktor läuft der durchzuführende chemische und/oder physikalische Prozeß innerhalb der Flugstaubwolke ab. Es ist beispielsweise möglich, daß dem Reaktionsrohr 2 Wärme zugeführt oder entnommen wird. Durch Heben und Senken eines Tauchrohres 10 kann die Verweilzeit und Feststoff-Beladung der Flugstaubwolke in der trichterförmigen Reaktionskammer 3 beeinflußt werden. Aus dem Reaktor gelangt die Flugstaubwolke über eine Leitung 14, die ggf. als weite, e Reaktorstufe dient, in ein Zyklon 4, welches als Gas-Feststoff-Trenneinrichtung wirkt. Im Zyklon 4 wird die Flugstaubwolke in ihre gasförmigen und festen Bestandteile zerlegt. Die Trennzeit und die Trennleistung können in gewissem Umfang durch die Veränderung der Höhe eines Tauchrohres 11 beeinflußt werden.

Über eine Leitung 26 können Feststoffteilchen aus dem Zyklon 4 nach außen abgegeben werden. Wenn es notwendig ist, kann das von den Feststoffteilchen weitgehend befreite Gas über eine Leitung 15 in ein als Gas-Feststoff-Trenneinrichtung wirkender Filter 6 ■> geführt werden, wo die noch vorhandenen Feststoffteilchen quantitativ abgetrennt werden. Anschließend wird das Gas über eine Leitung 16 nach außen abgegeben oder über eine Leitung 17 ganz oder teilweise in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt. Durch eine in die ι ο Leitung 17 einmündende Leitung 18 kann je nach Bedarf unbenutztes Gas zugeführt werden. Das Gas wird in einem Verdichter 19 komprimiert und über eine Leitung 20 in eine Treibdüse 9 gefördert, die im unteren Teil eines Gefäßes 5 angeordnet ist. Das durch die Treibdüse 9 strömende Gas saugt Feststoffteilchen an, und es bildet sich die Flugstaubwolke, die über die Leitung 12 in den Reaktor fließt. In der Nähe der Treibdüse 9 sind Auflockerungsdüsen 7 angeordnet, durch die ein schwacher Gasstrom 21 in das Gefäß 5 eintritt, wodurch die in der Nähe der Treibdüse 9 befindlichen Feststoffteilchen aufgelockert und in einen fließbereiten Zustand gebracht werden.

Im Gefäß 5 befindet sich eine aus Feststoffteilchen bestehende Schüttgutsäule 22, deren Höhe durch Verstellung eines Tauchrohrs 8 verändert werden kann. Die in einem Vorratsbehälter 1 befindlichen, ungebrauchten Feststoffteilchen werden über eine Leitung 23 und das Tauchrohr 8 in das Gefäß 5 eingebracht. Die Höhe der Schüttgutsäule 22 wird so eingestellt, daß der erforderliche Strömungswiderstand und die gewünschte Feststoffkonzentration in der Flugstaubwolke erreicht werden. Die im Filter 6 anfallenden Feststoffteilchen können durch eine Leitung 27 aus dem Prozeß entfernt oder über eine Leitung 24 in das Gefäß 5 zurückgeführt werden. Die in der Gas-Feststoff-Trenneinrichtung 4 abgeschiedenen Feststoffteilchen gelangen ganz oder teilweise durch ein Fallrohr 25 im freien Fall in das Gefäß 5. Eine strichpunktierte Linie 28 deutet die Verbindung bei einer weiteren Möglichkeit einer Kreislaufführung der Feststoffteilchen an, wobei auch die Leitung 27 noch hinzugeschaltet werden kann.

Nachfolgend wird der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Entfluorisierung von Abgasen näher erläutert Ein Abgas mit etwa 100 mg HF/Nm³ Abgas und einem Mengenstrom von 3000 NmVh wird mit einer Temperatur von etwa 8O⁰C durch die Treibdüse 9 in die Vorrichtung eingeleitet. Im Vorratsbehälter 1 befindet sich Weichbranntkalk mit einer Korngröße von etwa 4 m bis 3 mm, der durch das Tauchrohr 8 in den Behälter 5 eingebracht wird. Im Behälter 5 wird eine Schüttgutsäule 22 von 700 mm Höhe aufgebaut Der Reaktor besteht aus einem Reaktionsrohr 2 mit einem Durchmesser von 200 mm, zwei trichterförmigen Reaktionskammern 3 und einem Zyklon. Die im Reaktor vorhandene Reaktionszone hat eine Gesamtlänge von etwa 20 m, und der Druckabfall im Reaktionsrohr beträgt etwa 400 mm Wassersäule. Die in der als Zyklon 4 ausgebildeten Gas-Feststoff-Trenneinrichtung abgeschiedenen Feststoffteilchen &o werden über das Fallrohr 25 in den Behälter 5 zurückgeführt Der Abscheidegrad des Zyklons 4 wird auf 80% eingestellt Das aus dem Zyklon 4 austretende, mit den restlichen Feststoffteilchen beladene Gas wird dem Filter 6 über die Leitung 15 zugeführt Die im Filter 6, das als Schlauchfilter ausgeführt ist, abgeschiedenen Feststoffteilchen werden über ein Hosenrohr in zwei Ströme aufgeteilt (Leitungen 24 und 27). Ein Teilstrom (Leitung 24) wird dem Prozeß wieder zugeführt, während der andere Teilstrom (Leitung 27) nach außen in einer Menge abgeführt wird, die der über das Tauchrohr 8 dem Prozeß neu zugeführten Kalkmenge entspricht. Die zugeführte Kalkmenge wird so eingestellt, daß der maximale Gehalt an CaF2 im umlaufenden Feststoff 30% nicht überschreitet. Der Feststoffgehalt wird durch Probennahme aus dem Umlauf und chemische Analyse kontrolliert. Das gereinigte, aus dem Filter 6 nach außen abgeführte Gas enthält maximal 0.7 mg F/Nm³ Abgas.

Die in F i g. 2 dargestellte Anlage zur Direktreduktion von Eisenerzen besteht aus drei hintereinandergeschalteten erfindungsgemäßen Vorrichtungen A, B, C. Zur Reduktion des Eisenerzes wird ein Gas verwendet, das zum überwiegenden Teil aus CO besteht. Das Reduktionsgas wird in einem Schmelztiegel durch Einschmelzen von Eisenschwamm erzeugt wobei die Wärme für den Schmelzprozeß durch Einblasen fester feinkörniger Kohlenstoffträger und Sauerstoff unter die Oberfläche des Metallbades erzeugt wird und gleichzeitig das CO-reiche Reduktionsgas entsteht. Die Vorrichtung zur Erzeugung des Reduktionsgases ist in F i g. 2 nicht dargestellt. Das Reduktionsgas verläßt den Schmelztiegel mit einer Temperatur von 1500 bis 1600° C und wird vor dem Eintritt in die Direktreduktionsanlage durch Einblasen von Heißdampf auf ca. 1060° C gekühlt. Der zur Kühlung des Reduktionsgases verwendete Heißdampf wird in der Vorrichtung C erzeugt. Die Vorrichtung zur Kühlung des Reduktionsgases ist in F i g. 2 ebenfalls nicht dargestellt.

Das gekühlte Reduktionsgas gelangt über die Leitung 17a in die Vorrichtung A und erhält im Verdichter 19a den erforderlichen Arbeitsdruck. Das Reduktionsgas gelangt dann über die Leitung 20a und die Treibdüse 9a in den Behälter 5a, in dem sich eine Schüttgutsäule 22a aus vorreduziertem feinkörnigem Eisenerz befindet Die Feststoffteilchen der Schüttgutsäule 22a haben eine Korngröße von 4 μπι bis 3 mm. Das in der Schüttgutsäule 22a befindliche Material wird teilweise in der Vorrichtung A im Kreislauf geführt, und das im Kreislauf geführte Material gelangt aus dem Zyklon 4a über das Fallrohr 25a in den Behälter 5a.

Außerdem wird die Schüttgutsäule 22a auch aus vorreduziertem Eisenerz aufgebaut das aus der Vorrichtung Büber den Vorratsbehälter la, die Leitung 23a und das Tauchrohr 8a in den Behälter 5a eingebracht wird. Die Zufuhr von Material aus der Vorrichtung B in die Schüttgutsäule 22a erfolgt dann, wenn aus der Vorrichtung A über die Leitung 26a reduziertes Eisenerz entnommen und dadurch das Füllniveau im Behälter 5a abgesenkt wird. Durch eine am Tauchrohr 8a angebrachte Regeleinrichtung wird die Höhe der Schüttgutsäule 22a auf einen etwa konstanten Wert von 700 mm eingestellt Durch die Höhe der Schüttgutsäule 22a wird der Feststoffgehalt der Flugstaubwolke geregelt, die durch die Treibdüse 9a erzeugt wird. Die Flugstaubwolke gelangt in den Reaktor, der aus dem Reaktionsrohr 2a und dem trichterförmigen Reaktionsraum 3a besteht Mit steigender Feststoffkonzentration in der Flugstaubwolke vergrößert sich die Reaktionsoberfläche, die dem Reduktionsgas angeboten wird. Das Reduktionsgas verläßt die Vorrichtung A durch die Leitung 16a und hat eine Austrittstemperatur von 750 bis 800° Q Ein Teil des reduzierten Eisenerzes, das in den Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen (Zyklon 4a und Filter 6a) anfällt, wird den Trenneinrichtungen entnommen und in den Schmelztie-

gel gefördert Das aus der Vorrichtung A entnommene reduzierte Eisenerz hat einen Metallisierungsgrad von 70 bis 90%. In dem Maße, wie aus der Vorrichtung A Eisenschwamm entnommen wird, gelangt aus der Vorrichtung B vorreduziertes Eisenerz in die Vorrichtung A.

Aus der Leitung 16a fließt das Reduktionsgas über die Leitung 176 in die Vorrichtung fi Die Vorrichtungen A und B sind baugleich. In der Vorrichtung B wird die Flugstaubwolke durch die Treibdüse 9b erzeugt, die im in Behälter 56 angeordnet ist Die Feststoffbeladung der Flugstaubwolke wird durch Variation der Höhe der Schüttgutsäule 22b geregelt In der Flugstaubwolke, die durch das Reaktionsrohr Ib und die trichterförmige Reaktionskammer Zb fließt kühlt sich das Reduktionsgas auf es. 65° C ab und das bereits teilweise vorreduzierte Eisenerz, welches aus der Vorrichtung C in den Behälter Sb gelangt ist, erhält einen höheren Reduktionsgrad. Die aus der Vorrichtung B entnommenen Feststoffe werden durch Feststoffe aus der Vorrichtung C ersetzt, wobei in der Vorrichtung B immer eine bestimmte Feststoffmenge im Kreislauf geführt wird. Im Zyklon Ab und im Filter 6b wird die Flugstaubwolke in ihre gasförmigen und festen Bestandteile zerlegt. Das Reduktionsgas verläßt die Vorrichtung B über die Leitung 166 mit einer Temperatur von ca. 65O⁰C.

Über die Leitung 17c gelangt das Reduktionsgas in die Vorrichtung C, in der das zu reduzierende Eisenerz durch das Gas aufgewärmt und der Reduktionsvorgang eingeleitet wird. Auch in der Vorrichtung C wird die Flugstaubwolke in der Weise erzeugt, wie das bereits für die Vorrichtungen A und B beschrieben wurde. Das Reaktionsrohr 2c ist mit einer Wasserkühlung 29c ausgerüstet, die dafür sorgt, daß die Flugstaubwolke im Reaktionsrohr 2c und in der trichterförmigen Reaktionskammer 3c eine Temperatur von 450 bis 550° C erhält. Der bei der Kühlung erzeugte Dampf wird teilweise zur Kühlung des im Schmelztiegel gebildeten Reduktionsgases verwendet. Die Flugstaubwolke hat im Reaktionsrohr 2c und in der trichterförmigen Reaktionskammer 3c eine Verweilzeit von ca. 10 Sekunden. Durch den Kontakt der feinkörnigen Eisenerze mit dem Reduktionsgas in der Flugstaubwoike der Vorrichtung C bei einer Temperatur von 450 bis 550° C und einer Kontaktzeit von ca. IC Sekunden wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, daß die feinkörnigen Eisenerze während der nachfolgenden Reduktion in den Vorrichtungen B und A nicht zusammenbacken. Die aufgewärmten und teilweise vorreduzierten Erzteilchen werden vom Reduktionsgas im Zyklon 4c und im Filter 6c getrennt und ein Teil gelangt in die Vorrichtung B₁ während der andere Teil in der Vorrichtung C im Kreislauf geführt wird. Das aus der Leitung 16c alistretende Gas hat noch einen CO-Gehalt von 8 bis 12% und eine Temperatur von 450 bis 550⁰C. Das aus der Vorrichtung Caustretende Gas kann einer weiteren Nutzung (Abhitzekessel, Gasheizung, chemische Synthese) zugeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einer Flugstaubwolke, bestehend aus einem Reaktor, Gas-Feststoff-Trenneinrichtungen und einer Einrichtung zur Erzeugung der Flugstaubwolke, gekennzeichnet durch eine in ihrer Feststoffhöhe veränderliche, auf eine bestimmte Feststoffhöhe einstellbare und in einem Behälter (S) aufgebaute Schüttgutsäule (22) zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Flugstaubwolke, in deren unterem Teil eine oder mehrere Treibdüsen (9) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein höhenverstellbares Tauchrohr (8) im oberen Teil des die Schüttgutsäule (22) enthaltenden Behälters (5), das mit dem Feststoff-Vorratsbehälter (1) in Verbindung steht

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch in der Nähe der Treibdüsen (9) angeordnete Auflockerungselemente (7).

4. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 für die Reinigung von Abgasen metallurgischer und chemischer Anlagen.

5. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Direktreduktion von Eisenerzen.