DE2928713A1 - Fliessbettverschluss - Google Patents

Description

Ceskoslovenska akademie ved, Prag, CSSR

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Die Erfindung betrifft einen Fließbettverschluß für die Aufgabe oder den Austrag von Schüttgütern in Behältern oder Wirbelschichtapparaten.

Gegenwärtig werden weltweit zwei Typen von Fließbettverschlüssen benutzt, die zB in Chemical Engineer's Handbook (McGraw Hill, New Xork, 4-. Auflage, Seite 20-47 bis 20-4-8) beschrieben sind.

Der erste Typ eines Fließbettverschlusses wird am häufigsten für den Auslaß von Schüttgütern aus Wirbelschichtreaktoren verwendet und in der Hegel unterhalb des Bodens des Wirbelschichtreaktors angeordnet. Dieser Fließbettverschluß besteht aus einem senkrechten, durch eine senkrechte Trennwand in zwei Teilräume unterteilten zylinder-

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förmigen Behälter. Der obere Teil des Verschlusses zwischen der senkrechten Trennwand und dem zylinderförmigen Behälter ist durch einen waagrechten oder einen schrägen Deckel abgeschlossen, unterhalb dessen der zylinderförmige Behälter ein Überlaufrohr für den Austritt der Partikel aufweist. Der offene Teil des oberen Endes des senkrechten zylinderförmigen Behälters ist durch eine senkrechte Rohrleitung mit dem Wirbelschichtreaktor oder mit dem Schüttgutbunker verbunden. In einem Abstand, der etwa gleich dem Durchmesser des senkrechten Behälters ist, wird unter die Trennwand das Wirbelmedium eingeführt.

Nach dem Füllen des Fließbettverschlusses mit den Partikeln des Schüttguts aus dem Wirbelschichtreaktor oder aus dem Vorratsbunker und nach Einführung des Trägermediums im Boden des Verschlusses beginnt in beiden Teilräumen des zylinderförmigen Behälters die Fluidisierung des Schüttguts, das durch das Überlaufrohr abzufließen beginnt. Nach dem Absperren der Zufuhr des Trägermediums im Boden des Verschlusses werden die Aufwirbelung der Teilchen und der Austrag des Schüttguts unterbrochen.

Ein Nachteil derartiger Fließbettverschlüsse besteht darin, daß sie nur für den Austrag eines Schüttguts verwendbar sind. Nachteilig ist ferner auch, daß auf diese Weise die durch den Verschluß fließende Menge an Schüttgut nicht reguliert werden kann.

Der zweite Typ eines Fließbettverschlusses besteht aus einem senkrechten, an seinem unteren Ende geschlossenen Rohr. Über dem Boden dieses Rohrs ist ein waagrechter Stutzen angebracht, dessen Länge so gewählt ist, daß er

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einen Durchfluß der in das senkrechte Rohr eingetragenen Partikel verhindert.

Nach Einleitung des Trägermediunis in das senkrechte Rohr durch eine Zuführung, die in einer -vorgewählten Höhe oberhalb des waagrechten Stutzens angebracht ist, wird der Strom des Trägermediums in zwei Teilströme aufgeteilt, von denen der eine durch das senkrechte Rohr hinaufströmt und der zweite zunächst nach unten und dann durch den waagrechten Stutzen in den Raum außerhalb des Verschlusses abströmt. Das Verhältnis der Volumenströme des Trägermediums in diesen beiden Teilströmen hängt vom hydraulischen Widerstand der Partikelschicht oberhalb und unterhalb der Zuführung des Trägermediums in das senkrechte Rohr ab. Übersteigt die Geschwindigkeit des Trägermediums im waag— rechten Stutzen einen gewissen Grenzwert, der durch Größe, Form und Dichte der Partikel und das Zwischenkornvolumen bzw die Schüttdichte des Schüttguts bestimmt wird, setzt ein Durchfluß von Partikeln durch den waagrechten Stutzen ein. Hierbei sinkt im senkrechten Rohr das Niveau der Partikelschicht ab, wodurch sich auch der hydraulische Widerstand der Schicht oberhalb der Zuführung des Trägermediums in das senkrechte Rohr verringert. Dies führt zu einem Anstieg des Durchsatzes des Trägermediums im oberen Teil des senkrechten Rohrs und zu einer gleichzeitigen Abnahme des Durchsatzes des Trägermediums im waagrechten Stutzen. Wenn die Geschwindigkeit des Trägermediums im waagrechten Stutzen unter einen bestimmten Grenzwert absinkt, tritt kein Schüttgut mehr aus dem Verschluß aus.

Dieser Verschlußtyp kann sowohl zum Ablassen aus Schüttgutbunkern und anderen mit Schüttgut gefüllten Vorrichtungen

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als auch zum kontinuierlichen Eintrag von Partikeln aus einem Raum mit einem niedrigeren statischen Druck in einen Raum mit höherem statischem Druck verwendet werden, wenn die Partikel des betreffenden Schüttguts fortlaufend auf das Niveau der Partikelschicht im senkrechten Gefäß dosiert werden.

Ein Nachteil dieser einfachen Vorrichtung zum Eintrag von Partikeln in einen Raum mit höherem Druck besteht allerdings darin, daß das Niveau im senkrechten Rohr starken Schwankungen unterliegt, die durch die unterschiedlichen Werte der Koeffizienten der inneren Reibung des Schüttguts im Ruhezustand und im fluidisierten Zustand bedingt sind. Die Schwankungen des Niveaus der Schicht führen dann zu Unregelmäßigkeiten bei der Dosierung des Schüttguts. Ein weiterer Nachteil liegt in der Empfindlichkeit dieses Verschlußtyps gegenüber Schwankungen des statischen Drucks vor oder hinter dem Verschluß, die zu einer unkontrollierbaren Strömung von Partikeln durch den Verschluß und oft sogar zum völligen Ausfall der Vorrichtung führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fließbettverschluß anzugeben, der die Nachteile bisheriger Verschlüsse nicht aufweist und sich zum Ein- und Austrag von partikelförmigen Schüttgütern eignet.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Der erfindungsgemäße Fließbettverschluß besteht aus einem senkrechten, durch eine senkrechte Trennwand in zwei an ihren oberen Enden abgeschlossene Teilräume unterteilten Behälter und ist dadurch gekennzeichnet, daß im oberen

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Teil des Behälters zwei senkrechte Rohre zur Zu- und Abfuhr der Partikel und zwei Rohre zur Zufuhr eines Zusatzmediums vorgesehen sind, wobei der Querschnitt des Wirbelrosts vorzugsweise 30 bis 100 % des Querschnitts des oberen Teils des Behälters beträgt und die senkrechten Eohre zur Zu- und Abfuhr der Partikel ein bis drei Rohrdurchmesser tief in den Behälter hineinragen. Die Rohre zur Zuführung des Zusatzmediums sind im oberen Teil des Behälters in einem Kaum vorgesehen, der nach oben durch den vorzugsweise waagrechten Deckel des Behälters und nach unten durch die waagrechte Ebene begrenzt ist, die durch den unteren Rand der senkrechten Rohre hindurchgeht.

Der erfindungsgemäße Fließbettverschluß ermöglicht eine kontinuierliche Dosierung von Partikeln in einem Raum mit einem im Vergleich zum Druck in der Zufuhr der Partikel in den Fließbettverschluß höheren statischen Druck sowie den Durchfluß eines Schüttguts durch den Fließbettverschluß in einer zuvor gewählten Richtung.

Der erfindungsgemäße Fließbettverschluß wird im folgenden anhand von Beispielen und Zeichnung erläutert:

Der Fließbettverschluß weist einen Behälter Λ_ auf, der im waagrecnten Querschnitt beispielsweise kreisförmig oder polygonförmig sein kann und durch eine Trennwand j2 in zwei Teilräume unterteilt ist. Der obere Teil des Behälters Λ_ ist durch einen Deckel abgeschlossen, durch den zwei Rohre 4a und 4b zur Zu- und Abfuhr der Partikel hindurchgehen. Die Rohre 4a und 4b ragen unterhalb des Deckels in den Behälter 3_ in Räume hinein, die durch den Deckel des Behälters Λ_ und die unteren Enden der Rohre 4a bzw 4b begrenzt

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sind UQd nicht mit dem Schüttgut gefüllt werden. In diese Räume münden ferner Eohre ^a bzw j5b_ zur Zufuhr eines Zusatzmediums ein.

Der untere Teil des Behälters 1_, der üblicherweise einen gegenüber dem oberen Teil kleineren Querschnitt aufweist, ist durch einen Rost £ abgeschlossen, unter dessen Kammer das Trägermedium über das Eohr 6 eingeführt wird. Im Bedarfsfall können die Schüttgutpartikel aus dem Fließbettverschluß durch das Rohr £ abgelassen werden.

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Fließbettverschlusses werden anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Ein der Zeichnung entsprechender Fließbettverschluß wurde zum Transport eines Crackkatalysators mit einer Korngröße bis zu 0,5 mm zwischen einem Vorratsbunker und einem Wir— belschichtreaktor eingesetzt, der niedriger lag als der Bunker. Der Bunker war an das Rohr 4b, der Wirbelschichtreaktor an das Rohr 4a angeschlossen.

Nach Beschickung des Yorratsbunkers mit dem Schüttgut wurde auch der Raum des Flxeßbettverschlusses unterhalb des Rohrs 4b mit gleichem Schüttgut gefüllt. Nach öffnen der Luftzufuhr in das Rohr 6> kam es zu einer Aufwirbelung der Partikel, die nach und nach den Verschluß ausfüllten und durch das Rohr 4a in den Wirbelschichtreaktor überzufließen

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begannen. Der Partikeldurchsatz konnte im Bereich von 500 bis 25OO kg/h durch Zusatzluft reguliert werden, die durch das Rohr 3a. in den Fließbettverschluß eingeblasen wurde, da hierdurch die Partikelströmung beschleunigt wird; beim Einblasen in das Rohr 3b. wird der Partikeldurchsatz entsprechend verringert.

Nach Beschickung des Wirbelschichtreaktors mit einem Crackkatalysator wurde die Luftzufuhr in das Rohr 6_ unterbrochen, worauf der Durchfluß der Partikel durch den FließbettVerschluß aufhörte» Um ein Entweichen des gasförmigen Reaktantengemischs aus dem Reaktor durch den Fließ— bettverschluß hindurch zu verhindern, wurde durch die Rohre Jia und 3b eine kleine Luftmenge eingeblasen.

Der Transport der Partikel aus dem Wirbelschichtreaktor zurück in den Vorratsbunker kam dadurch zustande, daß bei abgesperrter Zufuhr in das Rohr (5 zunächst durch das Rohr 3b eine solche Luftmenge eingeblasen wurde, daß die Partikel im Rohr 4b fluidisiert wurden. Anschließend wurde dann der Luftdurchsatz durch das Rohr 6_ so lange erhöht, bis die Partikel gerade noch nicht durch den Fließbettverschluß zu strömen begannen. Durch die Luftmenge in der Zuführung 3b. wurde schließlich die Durchflußgeschwindigkeit der Partikel in Richtung vom Wirbelschichtreaktor zum Vorratsbunker gesteuert.

Beispiel 2

Ein Fließbettverschluß wie in Beispiel 1 mit gleichen

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Abmessungen wurde auch zur kontinuierlichen Zufuhr von
Partikeln in einen Wirbelschichtreaktor eingesetzt, in dem der statische Druck höher war als auf dem Niveau der Partikelschicht im Rohr 4a des Fließbettverschlusses, in das die Partikel eindosiert wurden.

Die Zufuhr des Trägermediums in das Bohr 3a. war geschlossen. Durch das Rohr £> strömte das Trägermedium mit einer
Geschwindigkeit ein, die nach Umrechnung auf den freien
Querschnitt des Behälters Λ_ am Ort der Ausmündung der
Rohre 4a und 4b gleich der doppelten Aufwirbelungsgeschwindigkeit war. Mit dem durch das Rohr 3b eingeblasenen Trägermedium wurde das Niveau der Partikelschicht im Rohr 4a und dadurch auch der statische Druck des Trägermediums in der Zuführung 6> reguliert. Bei Erhöhung des Durchsatzes des Trägermediums durch das Rohr _3_b sank der Wirbelschichtpegel im Rohr 4a ab.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt einen Fließbettverschluß, der durch einen senkrechten, mit einer Trennwand
in zwei Teile geteilten Behälter gebildet wird und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Behälter in seinem unteren
Teil mit einem Rost versehen ist und im oberen Teil zwei
senkrechte Rohre zur Zu- und Abfuhr der Partikel sowie
zwei Rohre zur Zufuhr eines Zusatzmediums aufweist, wobei der Querschnitt des Rosts zwischen 30 und 100 % des Querschnitts des oberen Teils des Behälters beträgt. Die beiden senkrechten Rohre zur Zu- und Abfuhr der Partikel ragen mit einer Länge von 1 bis 3 Rohrdurchmessern in den
Behälter hinein.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Fließbettverschluß aus einem senkrechten, mit einer senkrechten Trennwand (2) in zwei am oberen Ende abgeschlossene Teilräume unterteilten Behälter (1),

   gekennzeichnet durch

   einen Rost (5) am unteren Ende des Behälters (1),

   zwei senkrechte Eohre (4a und 4-b) zur Zu- und Abfuhr der Partikel im oberen Ende des Behälters (Ϊ)

   und

   zwei Rohre (3a und 3b) zur Zufuhr eines Zusatzmediums.

   2. Jließbettverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Rostes (5) 30 bis 100 % des Querschnitts des oberen Teils des Behälters (1) beträgt.

   3. Fließbettverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (Aa und Ab) in einer Länge von 1 bis 3 Rohrdurchmessern in den Behälter (T) hineinragen.

   A. FließbettVerschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

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   dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3a und Jb) für
   die Zufuhr des Zusatzmediums im oberen Teil des Behälters (1) in einem Raum münden, der nach oben durch den Deckel des Behälters (1) und nach unten durch eine
   waagrechte Ebene begrenzt ist, die durch die unteren
   Enden der Rohre (4a und 4-b) hindurchgeht.

   5. Verwendung des Fließbettverschlusses nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Transport von Katalysatoren in Wirbelschichtreaktoren.

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