DE3221340A1

DE3221340A1 - Verfahren zum kuehlen eines heissen, teilchenbeladenen gasstromes und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3221340A1
Application number: DE19823221340
Authority: DE
Inventors: Allan Clark Sudbury Mass. Morgan
Original assignee: Cabot Corp 02110 Boston Mass; Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1982-06-05
Publication date: 1983-01-05
Also published as: DD239343A5; BR8203555A; IN157954B; KR840000259A; PT75012B; AU556481B2; JPS5813661A; IE53299B1; GB2100850B; LU84208A1; PT75012A; AR228776A1; IT1152419B; ZA823412B; CS276402B6; DK274382A; YU132982A; ES8400036A1; IT8221932A0; SE457058B

Description

Verfahren zum Kühlen eines heißen, teilchenbeladenen Gasstroms und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft im weiteren Sinne das Kühlen von teilchenbeladenen Gasströmen, wie sie bei Verfahren anfallen, und im besonderen ein integriertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen heißer, texlchenbeladener Prozeßströme und zur Abtrennung der teilchenförmigen Belastungen von diesem mittels Gewebefiltration.

Bei vielen industriellen Verfahren fallen Produkte oder Nebenprodukte in Form suspendierter Teilchen an, das

heißt in Form eines festen, teilchenförmigen Materie-Bestandteils, der in einem strömenden heißen Gas-Bestandteil enthalten ist. Beispielsweise werden Furnace-Ruße durch thermische Zersetzung und/oder teilweise Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzmate-

rialien hergestellt und fallen normalerweise zunächst in Form eines Aerosols oder einer Suspension des teilchenförmigen Rußprodukts in heißen, als Nebenprodukten gebildeten Verbrennungsgasen an. Der Prozeßstrom aus dem Ruß-Verfahren wird zur Beendigung der Kohlenstoff-

Bildungsreaktion in dem Rußbxldungsreaktor abgeschreckt, weiter gekühlt und dann mittels Gewebefiltration behandelt, um das Rußprodukt zu sammeln. Einige andere beispielhafte industrielle Verfahren, bei denen ein heißer, teilchenbeladener Prozeßstrom abgekühlt und dann der Gewebefiltration unterworfen wird und bei

denen die vorliegende Erfindung mit gutem Erfolg eingesetzt werden kann, sind: Behandlung der Verbrennungsabgase von Kohlekraftwerken vor der Filtration der teilchenförmigen Belastungen aus diesen, Kühlen der bei der Kalzinierung von Zement nach dem Trockenverfahren anfallenden Ströme, Kühlen von kalziniertes Erz oder Steinstaub enthaltenden Strömen und dergleichen.

Typischerweise umfassen die technischen Verfahren der Gewebefiltration das Fließen eines teilchenbeladenen

Gasstroms durch ein oder mehrere poröse Filtrationselemente aus Tuch oder Textilmaterial, wobei diese Elemente eine ausgewählte Porosität oder Durchlässigkeit aufweisen, die zum einen ausreicht, um den Durchtritt des gasförmigen Bestandteil des ProzeßStroms zu ermögli-

chen, zum anderen jedoch nicht ausreicht, um den Durchgang des teilchenförmigen Bestandteils zuzulassen. Als Folge hiervon wird der teilchenförmige Bestandteil von •dem gasförmigen Bestandteil abgetrennt und auf der stromaufwärtigen oder Sammelseite der Filtertuch-Ele-

mente abgelagert. Für gewöhnlich sind Vorrichtungen vorgesehen, die die teilchenförmigen Belastungen von den Filtrationselementen entfernen helfen, etwa durch periodisches Preßlufteinblasen (repressurization) oder Umkehrung der durch sie hindurchfließenden Gasströmung, mechanisches Schütteln oder Vibration' der Elemente und dergleichen. Die auf diese Weise abgetrennte teilchenförmige Belastung wird im allgemeinen einem Sammeltrichter zugeführt und aus diesem periodisch zum Abpacken und/oder zur Weiterverarbeitung entfernt, wie

sie zur Herstellung eines bestimmten feinteiligen Endprodukts erwünscht oder erforderlich sein kann. Bei den technischen Furnace-Ruß-Verfahren kann der von der Filtertuch-Filtrationsvorrichtung gesammelte sogenannte

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"flockige" Ruß solchen weiteren Behandlungen unterworfen werden wie Naßpelletieren, Trockenpelletieren, Verdichten, Kalzinieren, Oberflächenoxydieren mit Luft, Ozon oder Mineralsäuren, Vermählen etwa mittels Schlagstiftmühle, Hammermühle oder Strahlmühle, Behandlung mit oberflächenaktiven Mitteln, ölen oder Öl-Emulsionen und dergleichen.

Die zur Herstellung der Filtrationselemente verwendeten Tuchmaterialien bestehen gewöhnlich aus gewebten oder

nicht gewebten textlien Fasern wie. Glas, Baumwolle, Wolle, Polyamid, Polyester, Polytetrafluoroethylen oder Gemischen aus diesen. Die genannten Materialien werden in den geometrischen Formen ausgebildet oder genäht, die für die jeweils eingesetzte Filtertuch-Filtrations-Vorrichtung erforderlich sind. Eine üblicherweise eingesetzte Filtrationsvorrichtung ist ein sogenanntes "Schlauchfilter", dessen Filtertuch-Elemente die Form langgestreckter Röhren besitzen. Andere bekannte Filtertuch-Filtrationsvorrichtungen verwenden Filtertuch-

Elemente in Form von Umhüllungen, Laken, Beuteln oder Scheiben. Gewisse andere bekannte Gewebefiltrationsv'orrichtungen benutzen Filtertuchelemente, die im wesentlichen formlos sind, wobei das Filtertuchmaterial einfach in Form eines Stopfmaterials oder Füllstoffs für

ein Patronen-Element eingesetzt wird, durch das der teilchenbeladene Prozeßstrom hindurchgeleitet wird.

Unabhängig davon, welche spezielle Gewebefiltrationsvorrichtung zum Einsatz gelangt, ist es jedoch wesentlich, daß der in diese eingeleitete teilchenbeladene
Prozeßstrom eine Temperatur besitzt, die nicht so hoch ist, daß sie sich schädlich auf deren Filtertuch-Elemente auswirkt. In gleicher Weise ist es jedoch auch

-unwichtig, daß die Temperatur des in die Filtrationsvorrichtung eingeleiteten ProzeßStroms hinreichend hoch ist, so daß die Atmosphäre im Inneren der Vorrichtung oberhalb des Taupunktes des gasförmigen Bestandteils des Prozeßstroms gehalten wird, um dadurch der Kondensation kondensierbarer Stoffe aus diesem entgegenzuwirken. Nichterfüllung der ersteren Temperaturbedingung führt naturgemäß zu einer übermäßig kurzen Lebensdauer der Filtertuch-Elemente. Nichterfüllung der letzteren Temperaturbedingung kann zur Sammlung eines verfälschten und/oder befeuchteten teilchenförmigen Produkts und zur Verstopfung der Filtertuch-Elemente führen. Im Falle der Arbeitsschritte zur Gewinnung von Furnace-Ruß wirkt sich das Sammeln von angefeuchtetem Ruß in der Vorrichtung zur Gewebefiltration nicht nur nachteilig auf den Wirkungsgrad der Stufe des Sammelns aus, sondern kann auch die Wirksamkeit und Qualität der sich stromabwärts anschließenden Nachbearbeitungsstufen, etwa das Pelletieren, Verdichten oder die chemische Nachbehandlung des gesammelten Rußes, sowie die Qualität und Einheitlichkeit des resultierenden Ruß-Fertigerzeugnisses nachteilig beeinflussen.

Wenngleich es möglich ist, einen heißen, teilchenbeladenen Prozeßstrom mit Hilfe von indirekten Wärmeaustauschern auf eine Temperatur innerhalb der oben bezeichneten Grenzen abzukühlen, so stellt sich dabei das Problem des effizienten und wirtschaftlichen Betriebs solcher Wärmeaustauscher, Normalerweise liegen die an-, gestrebten Temperaturen für einen mittels Gewebefil-

.30 tration zu behandelnden teilchenbeladenen Prozeß strom in einem Bereich von etwa 149°C bis etwa 371⁰C. Ein indirekter Wärmeaustausch ist gewöhnlich nur dann ein wirtschaftlich vertretbares Verfahren des Wärmeentzugs,

wenn der zu erzielende Temperaturabfall relativ groß ist, beispielsweise, in der Größenordnung von 300⁰C oder mehr, und wenn der heiße, zu kühlende Prozeßstrom sich auf einer Temperatur wesentlich oberhalb von etwa 538⁰C befindet. So ist, beispielweise, für die Abkühlung eines teilchenbeladenen Prozeßstroms von 538⁰C auf etwa 260⁰C mittels der Arbeitsweise eines indirekten Wärmeaustauschs ein beträchtlicher und kostspieliger apparativer Aufwand erforderlich, der gewöhnlich unter dem

Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens selbst dann nicht gerechtfertigt ist, wenn man eine vollständige Rückgewinnung der entzogenen Wärmeenergie unterstellt. Darüber hinaus sind Anlagen zum indirekten Wärmeaustausch gewöhnlich für einen Betrieb unter rela-

15· tiv unveränderlichen Verfahrensbedingungen ausgelegt und eignen sich deshalb schlecht für eine einigermaßen präzise Steuerung in Abhängigkeit von sich ändernden Verfahrensbedingungen. Deshalb entspricht es im Hinblick auf diese vorerwähnten Mängel der allgemein üblichen Praxis des Betriebs chemischer Anlagen, zunächst so viel Wärme mittels indirekten Wärmeaustauschs dem heißen Prozeßstrom zu entziehen. und zurückzugewinnen, wie wirtschaftlich vertretbar und sinnvoll ist, und danach den Prozeß strom durch Zerstäuben von flüssigem

Wasser in diesen hinein weiter auf Temperaturen abzuschrecken, die für die Gewebefiltration geeignet sind.

Dieses Abschrecken des Prozeßstroms auf für die Gewebefiltration geeignete Temperaturen erfolgt normalerweise durch Druck- oder bifluide Zerstäubung des flüssigen
Wassers in den Prozeßstrom hinein an einer relativ weit stromaufwärts vom Einlaß des gekühlten Stroms in die Gewebefiltrationsvorrichtung gelegenen Stelle. Das Zerstäuben, im Gegensatz zum Spritzen, wird deshalb durch-

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geführt, damit winzige Tröpfchen erzeugt werden, die naturgemäß rascher verdampfen als die relativ größeren Tröpfchen, die sich mit gewöhnlichen Spritzmethoden erzeugen lassen. Die zwischen dem Punkt der Zerstäubung des Kühlwassers in den Prozeßstrom hinein und der Filtrationsvorrichtung liegende lange Rohrleitung dient dazu, eine angemessene Zeitspanne für die vollständige Verdampfung des zerstäubten flüssigen" Wassers vor dem Eintritt des gekühlten ProzeßStroms in die Filtertuch-Filtrationsvorrichtung sicherzustellen. Es ist naturgemäß offensichtlich, daß, sofern eine vollständige Verdampfung nicht erreicht worden ist, das flüssige Wasser in dem Prozeßstrom zu ähnlichen Schwierigkeiten führen kann, wie sie bereits im Vorstehenden'hinsichtlich der Kondensation des gasförmigen Bestandteils des Prozeßstroms" im Inneren der Gewebefiltrationsvorrichtung erörtert wurden.

Der tiefere Grund dafür, daß eine relativ ausgedehnte Verweilzeit nach dem Zerstäuben des flüssigen .Kühlwässers in den Prozeßstrom hinein vorgesehen wird, ist .die Tatsache, daß, soweit der Anmelderin bekannt ist, weder die bifluiden noch die Druck-Zerstäubungs-Methoden, ctie gegenwärtig für die industrielle Betriebsweise verfügbar sind, sich in einer solchen Weise über einen weiten Bereich der' Verfahrensbedingungen für die Erzeugung winziger Tröpfchen eignen, daß sie eine einheitlich rasche und vollständige Verdampfung derselben innerhalb des Prozeßstroms garantieren. Bei -der Druckzerstäubung

' wird Wasser durch eine Düse mit einer beschränkten Öffnung gepreßt, und der Wirkungsgrad, mit dem das eingespritzte Wasser in Tröpfchen zerteilt wird, sowie die mittlere Größe der so erhaltenen Tröpfchen hängen weitgehend von der Größe der Öffnung der Zerstäuberdüse und

dem über diese öffnung erzielten Druckabfall ab. Die Durchflußgeschwindigkeit von Wasser durch eine Düse vorgegebener Abmessungen ist naturgemäß wiederum eine. Funktion des Druckabfalls; je höher der Druckabfall,
umso größer ist die Durchflußgeschwindigkeit. Eine kleine Veränderung eines der vorgenannten Parameter wirkt sich sehr schwerwiegend auf die Einheitlichkeit und die Größe der gebildeten Tröpfchen aus. Für die meisten Einrichtungen einer Anlage der chemischen Industrie kann die Größe der öffnung einer vorgegebenen Druckzerstäuberdüse als ein unveränderbarer Parameter angesehen werden. Dieses trifft jedoch normalerweise nicht für die Durchflußgeschwindigkeit und den Druckabfall zu. Beim Betrieb industrieller Anlagen unter-

liegen normalerweise der Druck und die· Durchflußgeschwindigkeit im Wasserleitungsnetz und die Temperatur und Durchflüßgeschwindigkeit des abzuschredkenden Prozeßstroms beträchtlichen Veränderungen. Wenn die Temperatur und/oder Durchflußgeschwindigkeit des heißen

Prozeßstromes sich ändern, etwa aufgrund von Veränderungen der Reaktorbedingungen zur Abänderung der Produkt-Eigenschaften, ist es gewöhnlich erforderlich, die Menge des in den Prozeßstrom hinein zerstäubten Wassers ebenfalls zu ändern, um die angestrebte Temperatur des

ProzeßStroms vor dessen Behandlung mittels Gewebefilträtion zu erreichen. Auf diese Weise können zufällig oder konstruktionsbedingt beträchtliche Änderungen des auf die Zerstäuberdüsen wirkenden Wasserdrucks auftreten und zu Perioden des Verfahrensbetriebs führen, während derer die Druckzerstäuberdüsen unter den Bedingungen des Druckabfalls und der Durchflußgeschwindigkeiten, für die sie ausgelegt sind, nicht betrieben werden und nicht betrieben werden können. Unter solchen Bedingungen können die durch Druckzerstäubungsverfahren er-

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zeugten Tröpfchen beträchtlich vergrößert und die Einheitlichkeit der Tröpchen vermindert sein, wodurch eine wesentlich erhöhte Verweilzeit innerhalb des abgeschreckten Prozeßstroms erforderlich wird, um eine
vollständige Verdampfung des Wassers in diesem sicherzustellen. Bifluid-Zerstäuberdüsen bedienen sich eines Treibgases zum Zerteilen eines Wasserstromes in winzige Tröpfchen innerhalb der Düse und zum Hineinschleudern dieser Tröpfchen, eingebettet in das Treibgas, in den

Prozeßstrom. Derartige Bifluid-Düseh benötigen im allgemeinen relativ hohe Volumendurchflußgeschwindigkeiten des Treibgases, um wirkungsvoll zu arbeiten; dieses Treibgas ist normalerweise jedoch nicht zwangsläufig am Ort der Anlage verfügbar und stellt außerdem in jedem

Fall eine zusätzliche Gas-Belastung des Prozeßstroms dar, die schließlich von der stromabwärts gelegenen Gewebefiltrationsvorrichtung bewältigt werden muß.

Zur Maximierung der Verweilzeit des durch Druck oder bifluid zerstäubten, zum Abschrecken dienenden Wassers in dem Prozeßstrom wird, wie erwähnt, üblicherweise so verfahren, daß ein großvolumiges Rohr oder ein sogenannter "Kamin" zwischen der Stelle der Zerstäubung des zum Abschrecken dienenden Wassers in den Prozeßstrpm hinein und der Gewebefxltrationsvorrxchtung eingebaut

wird. Unter solchen Bedingungen, bei denen die Tröpfchen des zerstäubten Wassers relativ groß sind, kann deren Verdampfungsgeschwindigkeit innerhalb des durch den Kamin fließenden Prozeß Stroms stärk herbgesetzt sein. Beim Betrieb der Herstellung von Furnace-Ruß können solche verminderten Verdampfungsgeschwindigkeiten in erhöhtem Maße Anlaß zum Feuchtwerden und zur Agglomeration des teilchenförmigen Bestandteils des Prozeßstroms innerhalb des Kamins sowie zur Gewinnung eines

Ruß-Produktes geben, das beträchtliche Mengen harter, grobkörniger Agglomerate enthält. Darüber hinaus ist es wegen der Tatsache, daß der Prozeß strom oft in hohem Maße korrodierend wirken kann, häufig erforderlich, daß die Kamin-Rohrleitung aus kostspieligen korrosionsbeständigen Legierungen gefertigt werden muß. Dessenungeachtet hat sich bisher die Notwendigkeit, die Anwesenheit von Flüssigkeiten in der Gewebefiltrationsvorrichtung zu vermeiden, als stärker erwiesen als die durch

die Errichtung und den Betrieb eines jenen vorgeschalteten, großvolümigen Kamins aus einer korrosionsbeständigen Legierung und die Gefahr des Auftretens der vorbeschriebenen Erscheinung der Agglomeration des teilchenförmigen Bestandteils innerhalb des Kamins bedingten beträchtlichen wirtschaftlichen Nachteile, und vor dem Zustandekommen der vorliegenden Erfindung hat die Industrie, wenn auch widerstrebend, diese Nachteile in Kauf genommen, um eine vollständige Verdampfung des zum Abschrecken in den Prozeßstrom eingeführten Wassers

über einen weiten Bereich der Verfahrensbedingungen sicherzustellen.

Durch die vorliegende Erfindung werden viele der vorerwähnten Schwierigkeiten entweder vollständig beseitigt oder zumindest wesentlich abgeschwächt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in erster Linie ein neues Verfahren zum Kühlen eines heißen, teilchenbeladenen Gasstroms.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin, eine neue Apparatur zum Kühlen eines heißen, teilchenbeladenen Gasstroms.

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein verbessertes integriertes Verfahren zur Abtrennung des teilchenförmigen Bestandteils aus einem heißen, teilchenbeladenen Prozeßstrom.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein verbessertes integriertes System zur Abtrennung des teilchenförmigen Bestandteils aus einem heißen, teilchenbeladenen Prozeß strom.

Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind außerdem ein verbessertes integriertes. Verfahren und System zur Abtrennung von Furnace-Ruß aus einem heißen, Furnace-Ruß enthaltenden Prozeßstrom.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind zum Teil offenkundig und werden zum Teil aus den folgenden Ausführungen deutlich.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein heißer, teilchenbeladener Gasstrom durch eine Venturi-förmige Rohrleitung hindurchgeleitet, deren Größe und Geometrie so bemessen sind, daß der Prozeßstrom auf eine Mach-Zahl von mindestens 0,25 beschleunigt wird. Innerhalb der Einschnürung der Venturi-förmigen Rohrleitung wird flüssiges Wasser durch eine Anzahl unbeschränkter Öffnungen in den Gasstrom im wesentlichen quer zu diesem eingespritzt. Aufgrund der kräftigen Strömung des Prözeßstroms an den Punkten der Einführung des flüssigen Wassers in diesen werden die einzelnen Wasserströme rasch aufgebrochen, zerteilt und unter Scherwirkung in einheitliche Tröpfchen relativ winziger Größe überführt, wobei dem Gasstrom durch die rasche Verdampfung . der auf diese Weise erzeugten Wassertröpfchen Wärme

entzogen wird. Der so gekühlte Gas- „oder Prozeßstrom wird durch eine Gewebefiltrationsvorrichtung hindurchgeleitet, wobei der teilchenförmige Bestandteil von dem gasförmigen Bestandteil abgetrennt wird.

Fig. 1 zeigt in Diagrammform ein Fließschema, auf dem in ausgezogenen Linien eine Kühlapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung integriert in eine typische Anlage zur Herstellung von Furnace-Ruß dargestellt ist; relativ dazu geben die gestrichelten Linien maßstäblich eine Ktihlapparätur gemäß dem Stand der Technik wieder.

Fig. 2 zeigt in Diagrammform eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlapparatur .

Fig. 3 zeigt in Diagrammform eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils der in Fig. 2 dargestellten Kühlapparatur. ·

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Anlage zur Herstellung von Furnace-Ruß dargestellt, die die Hauptelemente 1,

9, 14 und 15 umfaßt. Ein kohlenwasserstoffhaltiges Einsatzmaterial, ein ,Brennstoff und ein gasförmiges Oxidationsmittel (gewöhnlich Luft) werden in einen Ruß-Reaktor 1 eingeführt. In diesem wird .die entstandene Mischung entzündet, und die brennende Reaktionsmischung

wird in die feuerfest ausgekleidete Reaktionskammer .5 geleitet, wo Bedingungen aufrechterhalten werden, unter denen der Kohlenstoff gebildet wird. Üblicherweise wird . die Temperatur im Inneren der Reaktionskammer 5 zwischen etwa 1315°C und etwa 1760⁰C gehalten, wobei die

· genaue Temperatur in erster Linie von den angestrebten

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Eigenschaften des Ruß-Produkts abhängt. Die Steuerung der Temperatur innerhalb der Reaktionskammer 5 erfolgt im allgemeinen über die entsprechenden Dosierungen des Oxidationsmittels, des Brennstoffes und des Einsatzmaterials, die in den Reaktor eingespeist werden. Der Abbruch der Kohlenstoff-Bildungsreaktion wird · durch ein sogenanntes "erstes Abschrecken" eingeleitet, bei dem Wasser durch die Düse 6 in die Reaktionsmischung eingespritzt wird, während diese sich durch den stromabwärts gelegenen Teil der Reaktionskammer 5 fortbewegt. Die Einsatzrate, mit der das zum Abschrecken dienende Wasser in die Reaktionsmischung eingespritzt wird, wird in geeigneter Weise dosiert, so daß die Temperatur des Prozeßstroms rasch auf etwa 1204⁰C oder weniger gesenkt wird. Da die in der Reaktionsmischung an dieser Stelle des Verfahrens enthaltene thermische Energie relativ groß ist, ist zwangsläufig eine rasche Verdampfung des für den ersten Abschreck-Schritt eingesetzten Wassers gewährleistet, und das Betreiben der Abschreckdüse ist normalerweise nicht kritisch.

Der dabei erhaltene Prozeßstrom, der Ruß. suspendiert in den Prozeß-Verbrennungsgasen enthält, wird dann von dem Reaktor 1 zu einem indirekten Wärmeaustauscher 9 gelei-, tet, in dem der Prozeßstrom weiter, abgekühlt wird, gewohnlich auf eine Temperatur etwa zwischen 426⁰C und 648⁰C. Der indirekte Wärmeaustauscher 9 wird üblicherweise durch das bei dem Verfahren der Rußr-Bildung eingesetzte, die Verbrennung unterhaltende Oxidationsmittel gekühlt, wobei dieses vor dem Einspeisen in den Reaktor 1 vorgeheizt wird und dadurch erhebliche Mengen an Energie, die. andernfalls als Abwärme verloren gehen würden, zurückgewonnen werden, wodurch der thermische Wirkungsgrad des Gesamtverfahrens verbessert wird.·

Die Abtrennung des Rußes aus dem Prozeßstrom wird üblicherweise in einer Gewebefiltrationsvorrichtung 15 vorgenommen, etwa mittels eines Schlauchfilters, wobei der Prozeßstrom durch poröse Filtertuch-Elemente geleitet
wird, die so beschaffen sind, daß sie die Ruß-Belastung des ProzeßStroms auf ihrer stromaufwärts gelegenen Seite zurückhalten, den Strom der Prozeßgase jedoch hindurchtreten lassen. Das in der Gewebefiltrationsvorrichtung 15 abgetrennte und gesammelte Ruß-Produkt wird dann abgepackt oder anderweitig wie' bereits im Vorstehenden beschrieben behandelt.

Zum Schutz der Filtertuch-Elemente der Gewebefilträtionsvorrichtung 15 ist es zunächst nötig, den den indirekten Wärmeaustauscher 9 verlassenden, noch relativ

heißen Prozeßstrom weiter abzukühlen, gewöhnlich auf eine Temperatur zwischen etwa 149⁰C und eta 37l°C, wobei die genaue Ziel-Temperatur weitgehend durch die beiderseitige Berücksichtigung des Taupunktes des gasförmigen Bestandteils des Prozeßstrom einerseits und

der Wärmebeständigkeit der in der Gewebefiltrationsvorrichtung 15 speziell verwendeten Filtertuch-Elemente andererseits bestimmt wird.

In herkömmlicher Weise, gemäß dem Stand der Technik, wird diese Zusatzkühlung oder das "aweite Abschrecken"

des Furnace-Ruß-Prozeßstroms vor dessen Gewebefiltration .dadurch erreicht, daß der teilweise abgekühlte Prozeßstrom aus dem indirekten Wärmeaustauscher 9 durch eine senkrechte, langgestreckte und großvolumige Rohrleitung oder einen Kamin 14 hindurchgeleitet wird, wo-

bei in das stromaufwärtige Endstück dieses Kamins hinein Wasser zerstäubt wird. Zu Vergleichszwecken sei angegeben, daß typischerweise ein solcher Kamin 14 zum

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Beispiel eine Länge von 30,48 m und einen Durchmesser von 1/524 m haben kann und gewöhnlich aus einer kostspieligen korrosionsbeständigen Legierung gefertigt ist. Angeordnet an dem stromaufwärtigen Endstück des
Kamins 14 sind eine oder mehrere Düsen 16 für die Druck- oder Bifluid-Zerstäubung, durch die das zum Abschrecken eingesetzte Wasser in einer Einsatzmenge, die. für die Abkühlung des Prozeß Stroms auf die gewählte Zieltemperatur ausreicht, in den Prozeßstrom hinein

zerstäubt wird. Der ausgedehnte Teil des Kamins 14, der sich stromabwärts von den Düsen 16 befindet/ dient weitgehend dem Zweck, eine hinreichende Verweilzeit ,des abgeschreckten Prozeßstroms in dem Kamin sicherzustellen, um die Verdampfung des zum Abschrecken eingesetz-

ten Wasser zu vervollständigen, bevor der Prozeßstrom in die Gewebefiltrationsvorrichtung 15 eintritt. Palis, aus welchen Gründen auch immer, die Tröpfchen des zerstäubten Wassers einen relativ großen Durchmesser von etwa 0,3 mm oder mehr besitzen sollten, ist ihre Ver-

dampfungsgeschwindigkeit in den Prozeßstrom hinein noch relativ niedrig, wodurch in deutlichem Maße die Möglichkeit gegeben ist, daß der suspendierte teilchenförmige Bestandteil Ruß während des Transports des Prozeßstrom durch den Kamin 14 in erheblichem Umfang mit

flüssigem Wasser in Berührung gelangt. Wenn· eine solche Benetzung der Ruß-Teilchen stattfindet, können wie bereits erwähnt die befeuchteten Teilchen miteinander zusammenstoßen und dabei grobkörnige Agglomerate bilden. Außerdem können die benetzten Rußteilchen auch mit den Wandungen des Kamins 14 in Berührung gelangen und

dabei eine Ansatz- und Krustenbildung verursachen.

Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Erfindung, entsprechend den Darstellungen mittels der ausgezogenen Linien in Fig. 1 sowie in Fig. 2 und 3, in denen die gleichen Bezugszahlen jeweils die gleichen
Bauelemente bezeichnen, der den indirekten Wärmeaustauscher 9 verlassende, relativ heiße, teilchenbeladene Prozeßstrom durch eine Venturi-förmige Rohrleitung 20 hindurchgeieitet, deren Größe und Geometrie so bemessen sind, daß im Inneren von deren Einschnürungsteil 24 der Prozeß strom auf eine Mach-Zahl von "mindestens 0,25 beschleunigt wird. Unter "Mach-Zahl" wird- der nicht mit einer Einheit behaftete, numerische Quotient aus der tatsächlichen Geschwindigkeit des ProzeßStroms dividiert durch die örtliche Schallgeschwindigkeit inner-

halb dieses Stroms verstanden. Damit hängt die Mach-Zahl sowohl von der Temperatur als auch von der Zusammensetzung ab und kann in einfacher Weise' für jeden vorgegebenen Satz von Ereignissen dadurch bestimmt werden, daß man die Temperatur und die Zusammensetzung des speziell vorliegenden Prozeßstroms im vollen Umfang berücksichtigt. Zweckmäßigerweise werden Größe und Geometrie der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 so gewählt, daß der Prozeßstrom in ihrem Einschnürungsteil 24 auf eine Machzahl von mindestens 0,4 beschleunigt wird.

Die Venturi-förmige Rohrleitung 20 umfaßt einen sich relativ rasch verengenden, stromaufwärts angeordneten Teil 22, einen Einschnürungsteil 24 und einen sich relativ allmählich erweiternden, stromabwärts angeordneten Teil 26..In der speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt ist, ist zentral entlang der Längsachse des Einschnürungsteils 24 ein Zuführungsrohr 25 angeordnet, das in einer Abschlußkappe 27 endet. Das Zuführungsrohr 25' ist

in seiner zentralen Position mittels einer Strebe 28 eingespannt, die sich von der Wandung des sich verengenden Teils 22 der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 her in das Innere erstreckt. Die Abschlußkappe 27 umfaßt
eine Vielzahl unbeschränkter Öffnungen 29, die relativ zur Längsachse der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 radial ausgerichtet sind und durch die das flüssige, zum Abschrecken eingesetzte Wasser in den durch den. Einschnürungsteil 24 fließenden Prozeßstrom im wesentli-

chen quer zu diesem eingeführt wird. Die Steuerung der Einsatzmenge des Wassers zum Abschrecken kann durch eine Kombination eines Speisewasserventils 50 mit einem Regler 51 vorgenommen werden. Der Regler 51 empfängt Temperatur-Werte des ProzeßStroms von einem Thermoelement T am Ausgang, integriert diese Werte im Vergleich mit einer gewählten Ziel- oder Sollwert-Temperatur und reagiert in der Weise, daß das Speisewasserventil 50 wie zum Erreichen der Sollwert-Temperatur des abgeschreckten PrpzeßStroms erforderlich betätigt wird. Da die vorliegende Erfindung sich in erster Linie auf die kinetische Energie des beschleunigten ProzeßStroms zur Zerteilung des zum Abschrecken eingesetzten Wassers' in winzige Tröpfchen und zur Dispergierung dieser Tröpfchen in diesen Strom stützt, sind Durchmesser der unbeschränkten Öffnungen 29 und der Druck (oder die Strömungsgeschwindigkeit) , mit dem(der) das zum Abschrecken dienende Wasser durch diese eingespeist wird, in beträchtlichem Umfang veränderbar und normalerweise nicht kritisch im Hinblick auf die Erzeugung winziger, ein-

hqitlicher und leicht verdampfbarer Tröpfchen innerhalb des Prozeßstroms. Dieses vorteilhafte Merkmal der vorliegenden Erfindung rückt in ausgeprägter Weise von den kritischen Bedingungen ab, wie sie normalerweise den

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Betrieb von Druck- oder Bifluid-Zerstäv jngsdüsen nach dem Stand der Technik beeinflussen. ". ekmäßigerweise werden Zahl und Durchmesser der Öffnungen 29 so gewählt, daß bei Berücksichtigung des für das speziell betrachtete Verfahren in Frage kommenden Bereichs der Wasser-Einsatzmengen zum Abschrecken ein hinreichender Druck an jeder der Öffnungen 29 entwickelt wird, um den dort jeweils entstehenden Strom des Abschreck-Wassers von der Oberfläche der Abschlußkappe 27 hinweg mindestens über ein kurze Strecke in den Prozeßstrom hineintreten zu lassen, bevor dieser Abschreck-Wasserstrom aufbricht und zerteilt wird.

Der von dem sich erweiternden Teil 26 der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 eingeschlossene Winkel ist im allgemeinen nicht kritisch. Vorzugsweise liegt dieser Di-■ vergenz-Winkel jedoch in dem Bereich zwischen etwa 6° und etwa 14°, wovon der Bereich zwischen etwa 7° und etwa 10° besonders bevorzugt wird. Bei Einhaltung dieser bevorzugten Grenzwerte wirkt der sich erweiternde Teil 26 allgemein als Leitvorrichtung (Diffusor), wodurch für eine vorgegebene Beschleunigung des Prozeßstroms der Druckabfall über die Rohrleitung 20 hinweg auf ein Minimum gesenkt und die Strecke verlängert wird, über die der Prozeßstrom eine hohe Geschwindigkeit beibehält. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens der sich erweiternde Teil 26 der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 wärmeisoliert, etwa mittels eines Wärmedämmmäter.ials 30. Die Isolierung 30 dient zur Verminderung der eine thermische Ablagerung verursachenden Kräfte des heißen Prozeßstroms, die andernfalls eine gewisse Ablagerung des teilchenförmigen Bestandteils aus diesem an den unmittelbar stromabwärts von dem Einschnürungsteil 24 gelegenen Oberflächen begünstigen könnten.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das stromaufwärts gelegene Ende des sich verengenden Teils 22 der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 durch ein kurzes Rohrstück 18 gespeist, das in seinem Inneren eine Vorrichtung 19 zur Gleichrichtung der Strömung enthält. Der Einsatz einer solchen Vorrichtung zur Gleichrichtung der Strömung unmittelbar vor der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 senkt Turbulenzen und Wirbelströmungen innerhalb des Prozeß-Stroms, während dieser sich der Rohrleitung 20 nähert, auf ein Minimum und stellt dadurch eine wirksame Beschleunigung in diesem sicher.

Im Hinblick auf die außerordentlich rasche Zerteilung und Verdampfung des gemäß der vorliegenden Erfindung in den Prozeßstrom eingeführten Wassers zum Abschrecken können sowohl die Venturi-förmige Rohrleitung 20 als auch die Rohrleitung 31, die die Verbindung zwischen dem stromabwärtigen Ende der Rohrleitung 20 und dem Einlaß der Gewebefiltrationsvorrichtung 15 bezeichnet, auf der Grundlage des gleichen Verfahrens erheblich kompakter sein als die Systeme vom Kamin-Typ für den zweiten Abschreckschritt nach dem Stand der Technik. Hierin liegt ein wesentlicher Vorteil, der der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung zugute

kommt, da wie vorbeschrieben die Kamin-Systeme für den zweiten Abschreckschritt gemäß dem Stand der Technik gewöhnlich Apparaturen mit relativ sehr großen Längenabmessungen und Volumina erforderlich machen. Unter Einsatz des Verfahrens und der Apparatur gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Furnace-Ruß-Prozeßstrom der' gleichen Art, wie er bei der im Rahmen der Erörterung des Standes der Technik dargelegten Dimensionierung des Kamins 14 zugrunde gelegt wur-

de, in einer Venturi-Rohrleitung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung mit Einlaß- und Auslaß-Durchmessern von etwa 0,8128 m, einem Durchmesser der Einschnürung von etwa 0,4064 m und einer Gesar länge zwischen etwa
3,6576 m und 4,572 m wirksam s_.f die Zieltemperatur gekühlt werden. Überdies werden die Länge oder das Volumen der Rohrleitung 31 nur durch die Notwendigkeit einer fluiddichten Verbindung für die überführung, des gekühlten ProzeßStroms in die Gewebefiltrationsvorrichtung 15 bedingt. Darüber hinaus braucht die erfindungsgemäße Apparatur nicht wie die Kamine nach dem Stand der Technik vertikal ausgerichtet zu werden, sondern kann in jedweder Orientierung eingesetzt werden, die sich aufgrund der Erwägungen hinsichtlich des verfügbaren Raumes und einer wirkungsgünstigen Auslegung der Anlage als zweckmäßig anbietet.

Außerdem ist die vorliegende Erfindung beträchtlich ■weniger anfällig gegenüber Schwankungen der Eintrittstemperatur des ProzeßStroms als die Arbeitsweise iriit-

tels Kamin nach dem Stand der Technik unter Einsatz.der Druckzerstäubung des Abschreck-Wassers. Bei Anwendung der letzteren Methode nach dem Stand der Technik verringert beispielsweise eine Erniedrigung der Ein.trittstemperatur des in den Kamin 14 eingespeisten Prozeß-

Stroms von etwa 38⁰C den Wasserbedarf für die Druckzerstäubung in den Prozeßstrom hinein zur Erreichung der Ziel-Temperatur um etwa 20 %. Wenn der Wasserdruck so gesenkt wird, daß die Wasser-Einspritzgeschwindigkeit um 20. % herabgesetzt wird, wird jedoch die durch-

schnittliche Tröpfchengröße eines druckzerstäub'ten Sprühmittels und ebenso die für die Verdampfung solcher größeren Tröpfchen erforderliche Verweilzeit in ausgeprägter Weise erhöht, und damit erhöht sich auch das

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zur Erreichung einer solchen erhöhten Verweilzeit erforderliche Volumen der stromabwärts befindlichen geschlossenen Rohrleitung. Bei Anwendung des Verfahrens und der Apparatur gemäß der vorliegenden Erfindung führen jedoch eine ähnliche Erniedrigung der Einlaß-Temperatur des ProzeßStroms und eine ähnliche Verminderung der Einsatzgeschwindigkeit des Abschreck-Wassers nur zu einer relativ unbedeutenden Erhöhung der Tröpfchengröße und nur zu einer relativ unbedeutenden Erhöhung der für eine vollständigere Verdampfung der Tröpfchen erforderlichen Verweilzeit. Im Gegensatz zu den Kamin-Systemen nach dem Stand der Technik brauchen somit im Normalfalle in die Apparatur gemäß der vorliegenden Erfindung nur in geringem Maße oder überhaupt nicht eine zusätzliehe Rohrlänge oder ein zusätzliches Rohrvolumen eingebaut zu werden, um lediglich einen ausreichenden Verweilzeit-Puffer für eine vollständige Verdampfung des Abschreck-Wassers zum Ausgleich der Schwankungen der Temperaturen und Durchsätze des Prozeß- und des Abschreck-Wasserstroms verfügbar zu machen. Die Scherung und Zerteilung des bei praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung in den Prozeßstrom eingeführten Abschreck-Wassers können zwar als eine Art Bifluid-Zerstäubung bezeichnet werden, jedoch ist in diesem Falle das Treibgas für die Zerstäubung des Abschreck-Wassers nicht ein von außen zugeführtes Verdünnungsmittel, sondern der Prozeßstrom und das Treibgas sind identisch. Infolgedessen vermeiden das vorliegende Verfahren und System eine weitere Verdünnung des ProzeßStroms und damit auch die Notwendigkeit der Erhöhung der Kapazität der Gewebefiltrationsvorrichtung 15 zur Bewältigung der Gasmengen.

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Wenn auch zum Zwecke der Erläuterung die vorliegende Erfindung im Vorstehenden hinsichtlich der Einzelheiten ausschließlich unter Bezugnahme auf eine Anlage zur Herstellung von Furnace-Ruß und ? Hinblick auf eine endgültige Abtrennung des teilchenförmigen Bestandteils mittels Gewebefiltration beschrieben wurde, ist offenkundig, daß die vorliegende Erfindung auch mit Vorteil für viele andere chemische Verfahren eingesetzt werden kann, bei denen es erforderlich ist, einen heißen, gasförmigen, suspendierte Feststoffe in Teilchenform enthaltenden Prozeßstrom zu kühlen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß vorstehende. Beschreibung bestimmter bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deren Erläuterung zum Ziel hat, nicht jedoch eine Begrenzung der Erfindung als solche. Wenn beispielsweise die spezielle, beschriebene und auf den Zeichnungen dargestellte Apparatur eine innerhalb des •Einschnürungsteils 24 der Venturi-förmigen Rohrleitung 20 zentral angeordnete Abschlußkappe 27 als Schlußelement für die Einführung des Abschreck-Wassers in den Prozeßstrom enthält, so ist offenkundig, daß auch andere .funktioneile Äquivalente einer solchen Anordnung zum Einsatz gelangen können. Beispielsweise kann die Vorrichtung zur Einführung des Abschreck-Wassers auch die Form einer Vielzahl radialer Abschreck-Wasseröffnungen in der Wandung, angeordnet etwa um den Umfang des Einschnürungsteils 24 der Venturi-förmigen Rohrleitung 20, annehmen. Diese Öffnungen können dann mit einem gebräuchlichen Verteilersystem mit einer zu diesem führenden' Wasserspeiseleitung verbunden sein. In ähnlich offenkundiger Weise bieten sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung dem Fachmann auch viele andere geeignete alternative und äquivalente Konstruktionen der Apparatur und Verfahrensweisen an.

Leerseite

Claims

NWÄ

VON KREISLER SCHONWÄLD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973

Drying. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-SOOO KÖLN 1

4. Juni 1982

Ke/GP 931

Cabot Corporation

High Street, Boston, Massachusetts, 02110, U.S.A.

P at entansprüche

Verfahren zum Kühlen eines heißen, teilchenbeladenen Gasstromes als Vorbereitung für das Abtrennen und Sammeln des teilchenförmigen Bestandteils aus diesem, wobei flüssiges Wasser in einer solchen Menge in den Gasstrom hinein zerstäubt wird, daß durch Verdampfung des derart zerstäubten Wassers dem Gasstrom Wärme entzogen und dieser auf eine Temperatur oberhalb seines Taupunktes abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße, teilchenbeladene'Gasstrom-durch eine relativ kompakte, Venturi-förmige Rohrleitung (20), die einen stromaufwärts angeordneten, sich verengenden Teil (22), einen stromabwärts angeordneten, sich erweiternden Teil (26) und einen dazwischen gelegenen Einschnürungsteil

Telefon: (0221) 131041 ■ Telex: 8882307 dopa d ' Telegramm: Dompatent Köln

(24) umfaßt, hindurchgeleitet wird und in diesem Einschnürungsteil (24) in den Gasstrom im wesentlichen quer zu diesem das zu zerstäubende Wasser in Form einer Vielzahl von Strömen eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße, teilchenbeladene Gasstrom in dem Einschnürungsteil (24) auf eine Machzahl von mindestens etwa 0,4 beschleunigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Wasser aus einem innerhalb des Einschnürungsteils zentral angeordneten Element (27) im wesentlichen quer und nach außen gerichtet in den Gasstrom eingeführt wird, wobei, das Element (27) eine Vielzahl radial ausgerichteter unbeschränkter öffnungen (29) besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des aus dem Element (27) eingeführten Wassers ausreicht, um jeden der resultierenden Ströme des flüssigen Wassers, mindestens über eine kurze Entfernung von der Oberfläche des Elements (27) hinweg in den Gasstrom hineinzuführen, bevor diese Ströme praktisch zerteilt werden und aufbrechen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der stromabwärts angeordnete, sich erweiternde Teil (26) einen Winkel innerhalb des Bereichs von etwa 6° und etwa 14° umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der stromabwärts angeordnete, sich erweiternde Teil (26) der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) wärmeisoliert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen unmittelbar vor der Einführung des heißen, teilchenbeladenen Gasstroms in den stromaufwärts angeordneten, sich verengenden Teil (22) der Venturiförmigen Rohrleitung (20) die Strömung dieses Gasstroms gleichgerichtet wird, um Wirbelströmungen und Turbulenzen in diesem zu vermindern.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße, teilchenbeladene Gasstrom ein Strom aus einem Furnace-Ruß-Verfahren ist.

9. Integriertes Verfahren zur Abtrennung eines teilchenförmigen Bestandteils aus einem heißen, teilchenbeladenen Gasstrom, umfassend das Kühlen des heißen, teilchenbeladenen Gasstromes durch Zerstäuben von flüssigem Wasser in diesen Strom hinein, wobei durch Verdampfung des derart zerstäubten Wassers dem Gasstrom Wärme entzogen wird, und anschließend das Hindurchleiten des so gekühlten teilchenbeladenen GasStroms durch eine Filtertuch-Filtrationsvorrichtung (15), wobei die Menge des derart zerstäubten Wassers ausreicht, um den Strom auf eine Temperatur zu kühlen, die hinreichend niedrig ist, um Beschädigungen der Filtertuch-Elemente der Vorrichtung (15) zu verhindern,. jedoch hinreichend hoch, um die Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung (15) oberhalb des Taupunktes des gasförmigen Bestandteils des teilchenbeladenen Gasstroms zu halten,

dadurch gekennzeichnet, daß der heiße, teilchenbeladene • Gasstrom durch Hindurchleiten desselben durch eine relativ kompakte, Venturi-förmige Rohrleitung (20), die einen stromaufwärts angeordneten, sich verengenden Teil (22) , einen stromabwärts angeordneten, sich erweiternden Teil (26) und einen dazwischen gelegenen Einschnü-

rungsteil (24) umfaßt, gekühlt wird, der Strom auf eine Mach-Zahl in dem Einschnürungsteil (24) von mindestens etwa 0,25 beschleunigt wird und in dem Einschnürungsteil (24) in den Gasstrom im wesentlichen quer zu diesem eine Vielzahl von Strömen des zu zerstäubenden Wassers eingeführt wird, wobei die Geschwindigkeit des solchermaßen eingeführten Wassers so bemessen wird, um den Strom innerhalb der vorbezeichneten Grenzen abzukühlen.

10. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße, teilchenbeladene Gasstrom in dem Einschnürungsteil (24) auf eine Machzahl von mindestens etwa 0,4 beschleunigt wird.

11. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertuch-Filtrationsvorrichtung (15) ein Schlauchfilter ist.

12. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Wasser aus einem innerhalb des Einschnürungsteils (24) zentral angeordneten Element (27) im wesentlichen quer und nach außen gerichtet in den Gasstrom eingeführt wird, wobei das Element (27) innerhalb des Einschnürungsteile (24) eine Vielzahl radial ausgerichteter unbeschränkter öffnungen (29) besitzt.

13. Integriertes Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des aus dem Element (27) eingeführten Wassers ausreicht, um jeden der resultierenden Ströme des flüssigen Wassers mindestens über eine kurze Entfernung von der Oberfläche des Elements (27) hinweg in den Gasstrom hineinzuführen, bevor diese Ströme praktisch zerteilt werden und aufbrechen.

14. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des gekühlten GasStroms kontinuierlich überwacht wird und die Menge des in den heißen, teilchenbeladenen Gasstrom eingeführten Wassers in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Temperaturmessung geregelt wird.

15. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts angeordnete, sich erweiternde Teil (26) einen eingeschlossenen Winkel innerhalb des Bereichs von etwa 6° und etwa 14° umfaßt.

16. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der stromabwärts angeordnete, sich erweiternde Teil (26) der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) wärmeisoliert ist.

17. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen unmittelbar vor der Einführung des heißen, teilchenbeladenen Gasstroms in den stromaufwärts angeordneten, sich verengenden Teil (22) der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) die Strömung dieses Gasstroms gleichgerichtet wird, um WirbelStrömungen und Turbulenzen in diesem zu vermindern.

18. Integriertes Verfahren nach Anspruch 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße, teilchenbeladene Gasstrom ein Strom aus einem Furnäce-Ruß-Verfahren ist.'

19. Integriertes System zur Abtrennung eines teilchenförmigen Bestandteils aus einem heißen, teilchenbeladenen Gasstrom, umfassend eine geeignete Rohrleitung für den Durchfluß des heißen, teilchenbeladenen Gasstromes und eine Vorrichtung zum Zerstäuben von flüssigem Wasser in

diesen durch die Rohrleitung fließenden Gasstrom hinein, wobei dieser durch Verdampfung des darin zerstäubten Wassers gekühlt wird, sowie eine Filtertuch-Filtrationsvorrichtung (15) zur Aufnahme des derart gekühlten, teilchenbeladenen Gasstroms aus der Rohrleitung und Abtrennung des teilchenförmigen Bestandteils aus diesem,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung eine relativ kompakte, Venturi-förmige Rohrleitung (20), die einen stromaufwärts angeordneten, sich verengenden Teil (22), einen stromabwärts angeordneten, sich erweiternden Teil (26) und einen dazwischen gelegenen Einschnürungsteil (24) umfaßt, wobei die Venturi-förmige Rohrleitung (20) hinsichtlich ihrer Größe und Form so ausgelegt ist, daß ein heißer, teilchenbeladener Gasstrom auf eine Mach-Zahl von mindestens etwa 0,25 in dem Einschnürungsteil (24) beschleunigt wird, und eine Vorrichtung zur Einführung einer Vielzahl von Strömen flüssigen Wassers in hinreichender Menge in den Gasstrom im wesentlichen, quer zu diesem in dem Einschnürungsteil (24) umfaßt, um den Gasstrom auf eine Temperatur zu kühlen, die hinreichend niedrig ist, um Beschädigungen der Filtertuch-Elemente der Filtertuch-Filtrationsvorrichtung (15) zu verhindern, jedoch hinreichend hoch, um die Atmosphäre innerhalb der Filtertuch-Filtrationsvorrichtung (15) oberhalb des Taupunktes des gasförmigen Bestandteils des teilchenbeladenen Gasstroms zu halten.

20. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtertuch-Filtrationsvorrichtung (15) ein Schlauchfilter ist.

21. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Vorrichtung (18) zur Gleichrichtung der Strömung enthält, die im wesentlichen unmittelbar stromaufwärts von dem stromaufwärts angeordneten, sich verengenden Teil (22) der Venturiförmigen Rohrleitung (20) angeordnet ist, wobei diese Vorrichtung (18) zur Gleichrichtung der Strömung so ausgelegt ist, daß sie Wirbelströmungen und Turbulenzen in dem heißen, teilchenbeladenen Gasstrom vermindert.

22. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts angeordnete, sich erweiternde Teil (26) der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) einen eingeschlossenen Winkel innerhalb des Bereichs von etwa 6° und etwa 14° umfaßt.

23. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Einführung einer Vielzahl von Strömen flüssigen Wassers ein zentral innerhalb des Einschnürungsteils (24) der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) angeordnetes Element (27), wobei dieses Element (27) eine Vielzahl radial ausgerichteter unbeschränkter Öffnungen (29) aufweist, und ein mit dem Element (27) in Verbindung stehendes Wasser-Zuführungsrohr (25) umfaßt, wobei letzteres durch eine Seitenwand der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) hindurchgeführt ist.

24. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Vorrichtung (T ) zur Temperaturmessung, die zwischen dem stromabwärts gelegenen Ende der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) und dem Einlaß der Filtertuch-Filtrationsvorrichtung (15) angeordnet ist, eine Ventilvorrichtung (50) zur Steue-

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rung der in dem Einschnürungsteil (24) in den Gasstrom eingeführten Menge des flüssigen Wassers, und eine Regelvorrichtung (51) enthält, die mit der Vorrichtung (T ) zur Temperaturmessung in Verbindung steht und in der Weise arbeitet, daß sie die Ventilvorrichtung (50) in Abhängigkeit von dem durch die Vorrichtung (T ) zur Temperaturmessung gemessenen Wert der Temperatur steuert.

25. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturi-förmige Rohrleitung (20) nach Größe und Form so ausgelegt ist, daß der heiße, teilchenbeladene Gasstrom in dem Einschnürungsteil (24) auf eine Machzahl von mindestens etwa 0,4 beschleunigt wird.

26. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der stromabwärts angeordnete, sich erweiternde Teil (26) der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) wärmeisoliert ist.

27. Integriertes System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts angeordnete, sich erweiternde Teil (26) der Venturi-förmigen Rohrleitung (20) einen eingeschlossenen Winkel innerhalb des Bereichs von etwa 6° und etwa 14° umfaßt.

28. Integriertes System nach Anspruch 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen indirekten Wärmeaustauscher (9) , der stromaufwärts von der Venturiförmigen Rohrleitung (20) angeordnet und mit dieser verbunden ist, sowie einen Furnace-Ruß-Reaktor (1) umfaßt, der stromaufwärts von dem indirekten Wärmeaustauscher (9) angeordnet und mit diesem verbunden ist.