DE3017825A1

DE3017825A1 - Verfahren und vorrichtung zur abfuehrung von festkoerperpartikeln aus einem druckbehaelter

Info

Publication number: DE3017825A1
Application number: DE19803017825
Authority: DE
Inventors: Frederick A Zenz
Original assignee: Ducon Co Inc
Current assignee: Ducon Co Inc
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1980-11-20
Also published as: JPS562839A; AU515685B2; FR2456547A1; AU5649380A; IT8022037A0; BR8002553A; US4260298A; CA1117742A; GB2050860A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

3 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 8. Mai I98O

Unser Zeichen: l6 86I - K/Ap

Anmelder: The Ducon Company, Inc.

147 E. Second Street
Mineola, New York 11 501
USA

Titel: Verfahren und Vorrichtung zur

Abführung von Festkörperpartikeln
aus einem Druckbehälter

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Es gibt zahlreiche Anwendungen auf dem technischen Gebiet von Wirbelbett-Reaktoren, die unter Druck arbeiten und bei denen es erforderlich ist, die Festkörperpartikel kontinuierlich abzuziehen und auf ein niedrigeres Druckniveau zu bringen. Bisher wurde die Abzugssteuerung durch mit Ventilen versehene Abzugstrichter durch Steigrohre oder dgl. bewirkt. So zeigt die US-PS 41 06 210 beispielsweise eine Vorrichtung, wo die Festkörperpartikel durch ein nach oben gerichtetes Steigrohr abgezogen werden, welches verjüngt ausgebildet ist, um eine gleichmäßige Strömungsrate aufrechtzuerhalten.

Gemäß der Erfindung wird ein nach unten gerichtetes Abzugsrohr ungleichförmigen Querschnitts benutzt. Für sich allein ist eine solche Leitung aus der US-PS 29 43 994 bekannt, wobei die Temperatur des Gases abgeschreckt wird. Aus der US-PS 36 61 799 ist eine solche Leitung bei einer Petroleum-Aufspaltanlage bekannt.

Gemäß der Erfindung werden die unter Druck in einem Behälter stehenden Festkörperpartikel über eine Leitung abgezogen, die mit ihrem einen Ende am unteren Ende des Behälters ansetzt und nach unten verläuft. Die Leitung hat einen ungleichförmigen Innendurchmesser,und die Querschnittsfläche am unteren Ende der Leitung ist größer als die Querschnittsfläche darüber. Das untere Ende der Leitung ist mit einer Steuervorrichtung versehen, um die Abzugsrate aus der Leitung einstellen zu können. Die Steuervorrichtung weist vorzugsweise ein Wirbelbett auf, wobei die Höhe und die Belüftung des Wirbelbettes selektiv veränderbar ist. Das Wirbelbett besitzt einen Auslaß zur Abführung der in das Wirbelbett aus der Leitung eingeführten Festkörperpartikel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung der

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Festkörperpartikel, die aus dem Druckgefäß austreten, in der Weise zu steuern, daß unter Benutzung einer kontinuierlichen Leitung ohne Ventil eine Strömungssteuerung über einen Bereich zwischen beispielsweise 1 bis 1000 Tonnen pro Stunde möglich wird.

Weiter bezweckt die Erfindung die Steuerung des Abzugs von Festkörperpartikeln aus einem Druckbehälter über eine nach unten verlaufende Leitung, die erfindungsgemäß so gestaltet ist, daß die Querschnittsfläche der Leitung progressiv in Strömungsrichtung zunimmt, um eine Expansion und demgemäß eine Druckreduzierung des Zwischenraumgases zu bewirken, während die Festkörperpartikel der Schwerkraft und dem Druck innerhalb des Behälters ausgesetzt sind.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt einer abgewandelten Konstruktion der Leitungsführung.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Der in Fig. 1 dargestellte Behälter 10 besitzt an seinem oberen Ende eine Einlaßöffnung zum Einleiten von Festkörperteilchen 20, beispielsweise in Gestalt eines Katalysators oder fester Verbrennungshilfsstoffe in die Kammer 18. Die Kammer 18 über dem Pegel der Festkörper 20 im Gehäuse 36 kann über die Leitung l6 unter Druck gesetzt werden, in die ein Druckregelventil 14 eingebaut ist.

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Der Behälter 10 weist einen Boden 22 auf, der unter einem Winkel konisch angestellt ist, der allgemein dem Böschungswinkel der Pestkörperpartikel 20 entspricht. Demgemäß liegt ein typischer Winkel für den konischen Abschnitt 22 bei etwa 70°. Der konische Boden 22 steht in direkter Verbindung mit dem oberen Ende einer allgemein mit dem Bezugszeichen 26 bezeichneten Abzugsleitung. Der innere Durchmesser der Leitung 23 vergrößert sich progressiv in Richtung nach unten. Eine billige Möglichkeit der Herstellung einer solchen Leitung besteht darin, mehrere Leitungsabschnitte 24, 26, 28, 30 und 32 zu benutzen, die progressiv größere Innendurchmesser aufweisen. Die überlappenden Endabschnitte der jeweiligen Leitungen sind aneinandergeschweißt. Anstelle der Leitung kann eine abgewandelte Ausführungsform benutzt werden, die in Fig. 2 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 23' gekennzeichnet ist. Die Leitung 23' erweitert sich gleichförmig nach unten, derart, daß der innere Durchmesser progressiv und kontinuierlich vom Behälter 10 nach unten hin vergrößert wird. Die Kammer 18 kann in der Praxis ein Behälter sein, in dem ein Reaktionsprozeß unter Druck durchgeführt wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Behälter um einen Reduktionsreaktor für fluidisiertes Eisenerz handeln, oder um eine Wirbelbett-Verbrennungseinrichtung, oder einen Druckgasphasen-Olefin-Polymerisationsreaktor u.s.w.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezweckt eine genaue Steuerung des Abzugs von Pestkörperpartikeln 20 vom unteren Ende der Leitung 23 oder 23' ohne Benutzung eines Ventils. Eine solche Vorrichtung, die dies ermöglicht, ist in Pig. I dargestellt. Dabei ist ein Wirbelbett 3^ aus Festkörperpartikeln 20 innerhalb einem Gehäuse 36 angeordnet. Das Gehäuse 36 besitzt eine innere Querabmessung, die etwa vier mal so groß ist wie der Durchmesser des Leitungsabschnitts 32.

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Das Bett 34 wird durch Luft oder ein anderes Gas fluidisiert, welches in das Gehäuse 36 über das "Down-Shot"-Gitter 38 eintritt. Ein "Down-Shot"-Gitter läßt das Fluidisierungsgas in einer Richtung ausströmen, die von der Oberfläche des Wirbelbettes 34 weggerichtet ist. Das Gehäuse 36 besitzt einen Auslaß 40 zum Auslaß der Festkörperpartikel 20, die in das Wirbelbett 34 über die Leitung 23 eingeleitet werden. Erforderlichenfalls können an gewissen Stellen Druckmesser 42 angeordnet werden.

Die Festkörperpartikel 20 können intermittierend oder kontinuierlich und mit einer gesteuerten Rate abgezogen werden, wobei ein weiter Bereich von Strömungsraten bis zu 1000 Tonnen pro Stunde und mehr möglich wird, je nach der Größe der Abzugsleitung 23. Die Festkörperpartikel innerhalb der Leitung 23 sind der Schwerkraft, der Kraft des Druckes innerhalb der Kammer 18 über den Festkörperpartikeln 20 und der resultierenden Bedingung ausgesetzt, wobei die im Zwischenraum befindliche Luft oder das andere Gas expandiert und an Druck verliert, wenn sich die Festkörperpartikel und das im Zwischenraum befindliche Gas, z.B. Luft nach unten durch die Leitung 23 bewegt. Die Expansion der Zwischenraumluft bewirkt eine Kühlung der Festkörperpartikel 20.

Wenn das Abziehen vom unteren Ende der Leitung 23 durch ein Wirbelbett gesteuert wird, dann sollte die Oberfläche des Wirbelbetts 3^ über dem unteren Ende der Leitung 23 liegen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn die Höhe des Wirbelbetts 34 und der Grad der Fluidisierung konstant gehalten wird, dann wird auch die Abzugsrate aus dem Behälter 10 über die Leitung 23 konstant sein. Durch Veränderung der Höhe des Wirbelbettes 34 und des Ausmaßes der Belüftung kann die Ab-

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zugsrate aus dem Behälter 10 über die Leitung 2> selektiv über einen weiten Bereich betriebssicher gesteuert werden. Die Erfindung ermöglicht eine Benutzung mit sehr unterschiedlichen Granulaten als Pestkörperpartikel. Die Erfindung kann benutzt werden, wenn die Festkörperteilchen 20 eine mittlere Partikelgröße von 60 ;um,ein Schüttgewicht von 0,64 g/cnr (40 lb/ft⁵) und eine Partikeldichte von 1,28 g/cm⁵ (80 lb/ft⁵) haben. Diese Charakteristiken stellen nur Beispiele dar und sind nicht beschränkend aufzufassen.

Bei dieser Ausführungsform ist es erforderlich, daß die Leitungen 2j5 oder 23^! in ihrer Querschnittsfläche progressiv in Richtung nach unten, d.h. vom Druckbehälter 10'weg ansteigen. Der Querschnitt kann progressiv,kontinuierlich oder stufenweise vergrößert werden. Jede herkömmliche Abzugssteuervorrichtung einschließlich mechanischer Ventile können dabei benutzt werden. Selbst wenn das Wirbelbett als Steuervorrichtung benutzt wird, braucht das Zwischenraumgas nicht vollständig von Druck entlastet zu werden.

In der Zeichnung ist der Behälter 10 nur schematisch dargestellt. Der Behälter 10 kann zahlreiche Abwandlungen erfahren, und es können Steuervorrichtungen sowie Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen und so weiter vorgesehen sein. Das obere Ende des Gehäuses ~$6 kann offen oder geschlossen ausgebildet werden.

Die Erfindung kann auch in abgewandelter Form benutzt werden, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

1, Verfahren zur Abführung von Festkörperpartikeln aus einem unter Druck stehenden Behälter, wobei die Festkörperpartikel innerhalb des Druckgefäßes auf einem nach unten konisch verjüngten Boden liegen, dessen mittleres am tiefsten liegendes Ende unmittelbar mit dem oberen Ende einer Abzugsleitung verbunden ist und wenigstens der untere Endabschnitt des Behälters die Festkörperpartikel aufnimmt und darüber der Behälterraum unter Druck gesetzt ist und die Abzugsleitung mit den Festkörperpartikeln angefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug der Festkörperpartikel von dem unteren Ende der Leitung (23, 23') gesteuert wird, während das Zwischenraumgas in der Leitung beim Absinken des Zwischenraumgases in der Leitung an Druck verliert, und daß die Festkörperpartikel in der Leitung der Schwerkraft und dem Druck über den Festkörperteilchen in dem Gefäß ausgesetzt sind, indem die Leitung eine Durchlaßfläche aufweist, die in Richtung von dem Behälter (10) weg an Größe zunimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug der Festkörperpartikel vom unteren Ende der Leitung durch ein Wirbelbett (34) gesteuert wird, in das das untere Ende der Leitung eintaucht, derart, daß die Abführung aus der Leitung in das Wirbelbett durch die Höhe und das Ausmaß der Belüftung des Wirbelbetts gesteuert wird.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Abzugsleitung (23,23') graduell oder progressiv mit gleichförmiger Rate vom oberen Ende der Leitung nach dem unteren Ende der Leitung ansteigt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein "Down-Shot"-Gitter (j58) zum Einführen der Fluidisierungsluft in das Bett aufweist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennz e i chnet, daß die Abzugsleitung (23,23') ohne Ventil ausgebildet ist.

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