DE3519235A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen von feststoffteilchen und gasfoermigen materialien - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum trennen von feststoffteilchen und gasfoermigen materialienInfo
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Description
S 909 M
Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Feststoffteilchen und
gasförmigen Material ien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von
Feststoffteilchen und gasförmigen Materialien, insbesondere von
heißen Feststoffteilchen und gasförmigen Materialien, die beim Verfahren der Extraktion von Kohlenwasserstoffen aus einem
Kohlenwasserstoff enthaltenden Substrat, wie beispielsweise Ölschiefer, Teersand oder Fettkohle bzw. Flammkohle. Die Erfindung
betrifft auch eine Vorrichtung, die bei dem Trennverfahren verwendet werden soll. Es ist bekannt, daß Kohlenwasserstoffe
aus Kohlenwasserstoff enthaltenden Substraten extrahiert
werden können durch Erhitzen von Teilchen des Substrats bei einer Temperatur von wenigstens 4000C, im wesentlichen ohne
Sauerstoff, wobei die freigesetzten Kohlenwasserstoffe wiedergewonnen
werden. Im Fall von ölschiefer wird dieses Verfahren üblicherweise als Retortendestillation bezeichnet, und im Fall
von Fettkohle wird es als Pyrolyse bezeichnet. Allgemein umfaßt ein Verfahren zum Extrahieren von Kohlenwasserstoffen
aus Kohlenwasserstoff enthaltenden Substraten, wie beispielsweise ölschiefer,drei aufeinanderfolgende Stufen: Vorerhitzen,
Retortenbehandlung (retorting) und Verbrennung.
Es ist vorteilhaft, Substratteilchen, die beim Extraktionsverfahren
verwendet werden, einem getrennten Vorerhitzungs/ Trocknungsschritt zu unterwerfen, d.h., diese Teilchen auf eine
Temperatur zu erhitzen, die niedriger ist als die Temperatur, bei welcher die eigentliche Extraktion stattfindet. Wärmeübertragung
auf die Substratteilchen kann durch irgendeine zweckentsprechende Arbeitsweise erfolgen. Eine bevorzugte Arbeitsweise
umfaßt das Erhitzen der Substratteilchen mit einem massiven oder festen Wärme enthaltenden Medium durch indirekten Gegenstrom unter Verwendung einer Reihe von Wärmeübertragungsschleifen, deren jede ein zweckentsprechendes umlaufendes
Wärmeübertragungsfluid (beispielsweise Methanol, Wasser oder Diphenyl/Diphenyloxid) enthält, welches vorzugsweise derart
ausgewählt ist, daß die gesamte Reihe einen stufenweisen oder schrittweisen Anstieg der Temperatur der frischen Substratteilchen
und einen stufenweisen oder schrittweisen Abfall der Temperatur des massiven Wärme enthaltenden Mediums ermöglicht.
Irgendein massives Wärme enthaltendes Medium, wie beispielsweise Sand, kann verwendet werden, jedoch wird vorzugsweise
heißes verbrauchtes Substrat verwendet, welches bei weiterer Verarbeitung erhalten ist. Die Substratteilchen und das heiße
verbrauchte Substrat werden vorzugsweise jeweils in im wesentlichen fluidisiertem Zustand gehalten. Dies kann zweckentsprechend
erzielt werden durch Verwendung von Luft und/oder von Dampf als Fluidisierungsgas, welches vorzugsweise über eine
gemeinsame Leitung zugeführt wird. Die bevorzugten Mittel zum Umlaufenlassen des Wärmeübertragungsfluids in den Schleifen
ist der sog. Thermosiphon-Effekt. Die Substratteilchen werden
gewöhnlich auf etwa 2500C vorerhitzt unter Verwendung heißen
verbrauchten Substrats einer Anfangstemperatur von etwa 8000C
als das Wärme enthaltende Medium.
Die Stufe oder der Schritt der Retortenbehandlung umfaßt eine Anzahl von Räumen oder Kammern, deren jeder bzw.
deren jede mit einem Dampfeinlaß und einem getrennten oberen Einlaß versehen ist zum Einführen von heißem verbrauchten
Schiefer aus der Verbrennungszone in das Wirbelbett oder fluidisierte Bett aus Kohlenwasserstoff enthaltenden Substratteilchen,
die nach der Vorerhitzung in den ersten Raum eingetreten und aufeinanderfolgend zu weiteren Räumen geführt
sind, und zwar über ein System von Leiteinrichtungen oder Wehren. Aus den Schieferteilchen freigesetzte Kohlenwasserstoffe
werden zusammen mit Dampf von jeder Zone über Zyklone zu einer Produktabzugsleitung gebracht. Die Retortenbehandlung
wird gewöhnlich ausgeführt bei Temperaturen im Bereich von 400 bis 55O0C und vorzugsweise bei 450 bis 5000C.
In der Verbrennungsstufe wird Verbrennung von Koks enthaltendem verbrauchten Schiefer erreicht durch Behandlung
mit einem oxydierenden Gas, wie beispielsweise Luft, welches gewöhnlich vorerhitzt ist, um richtige Entflammung oder Zündung
zu erzielen. Heiße verbrauchte bzw. erschöpfte Schieferteilchen mit Temperaturen von bis zu 8500C werden bei der
Verbrennung erhalten und können zu der Stufe der Retortenbehandlung zurückgeführt werden, um dort als massives Wärme
enthaltendes Medium zu dienen für direkten Wärmeaustausch und/oder für die Vorerhitzung (um als Wärme enthaltendes
Medium für indirekten Wärmeaustausch zu dienen). Die britische Patentschrift 2 097 017 offenbart detaillierte Informationen
hinsichtlich der Extraktion von Kohlenwasserstoffen aus Kohlenstoff
enthaltenden Substraten. Auf diese Patentschrift wird hiermit Bezug genommen.
Eines der Probleme, welches gelöst werden muß, wenn
Gemische aus (heißen) Feststoffteilchen und gasförmigen Materialien
getrennt werden sollen, beispielsweise mit Feststoffteilchen beladene Abgase, die bei Verbrennungsverfahren
oder bei katalytischen Umwandlungsverfahren erhalten werden,
besteht darin, ein wirksames Trennverfahren zu erhalten, kombiniert mit nachfolgender Wiedergewinnung der Feststoffteilchen.
Da heiße Feststoffteilchen, die aus Abgas erhalten werden, welches während der Verbrennung in einem Verfahren
für Extraktion von Kohlenwasserstoffen aus Kohlenwasserstoff enthaltenden Substraten abgegeben wird, sehr nützlich sind,
würde <>s äußerst attraktiv sein, nicht nur in der Laqe zu
:uMii, ijolc'hc Teilchen wiederzugewinnen, sondern auch in dor
Lage zu sein, die Richtung und das Ausmaß des AusfHeßens
angesammelter heißer Feststoffteilchen zu steuern.
Es ist nunmehr gemäß der Erfindung ein Verfahren gefunden worden, bei welchem ein Zyklon-Trennbehälter verwendet
wird, der ein gesteuertes Ausfließen von Feststoffteilchen mittels Belüftung über eine Abgabeeinrichtung ermöglicht.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Trennen von Feststoffteilchen und gasförmigen Materialien, bei
welchem erfindungsgemäß eine Suspension aus Feststoffteilchen
und gasförmigen Materialien in den oberen Abschnitt eines
Zyklon-Trennbehälters gebracht wird, der mit einer Zyklon-Wirbelzone, die eine Einrichtung für Wirbelstabilisierung
enthalten kann, und mit einer unteren Zone eines in dichter Phase vorliegenden Bettes oder Wirbelbettes versehen ist,
in welcher Zone eine Abstreifeinrichtung vorgesehen sein kann. Die abgetrennten gasförmigen Materialien werden von dem
oberen Abschnitt der Zyklonzone entfernt, und die Feststoffteilchen werden in die untere Zone des in dichter Phase
vorliegenden Bettes oder Wirbelbettes gebracht, von welcher
AQ
die Teilchen durch Belüftung (gemäß nachstehender Erläuterung) über eine Abgabeeinrichtung entfernt werden, die mit der Zone
des in dichter Phase vorliegenden Bettes oder Wirbelbettes (nachstehend als Dichtbettzone bezeichnet) in Verbindung steht.
Das Verfahren gemäß der Erfindung betrifft vorzugsweise ein Verfahren zum Trennen von Feststoffteilchen und gasförmigen
Materialien, bei welchem die Abgabeeinrichtung einen umgekehrten Kegelstumpf aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Trennen von heißen Feststoffteilchen und gasförmigen
Materialien, die in der Verbrennungsstufe eines Verfahrens zum Extrahieren von Kohlenwasserstoffen aus Kohlenwasserstoff
enthaltenden Substraten erhalten sind, wobei die Feststoffteilchen und die gasförmigen Materialien in einem
Zyklon-Trennbehälter getrennt werden, in welchem die in der unteren Dichtbettzone gesammelten Feststoffteilchen durch Belüftung
entfernt werden unter Verwendung eines umgekehrten Kegelstumpfes als Abgabeeinrichtung.
Da.s Vorfahren qoniäß der Krl"indumj kann '/,wockmüß iq
durchgeführt werden unter Verwendung eines Zyklon-Tronnbohä1 ters,
der eine Wirbelstabilisierungseinrichtung umfaßt, wobei die Kombination des Zyklonabscheiders und einer stromabwärtigen
Abstreifeinrichtung ermöglicht ist, derart, daß Abstreifgas
sich zur Zyklonabscheidezone bewegen kann ohne einen beträchtlichen Verlust an Wirksamkeit. Die Stärke und die Stabilität
des Wirbels sind von primärer Bedeutung bei der Bestimmung sowohl des Trennungswirkungsgrades als auch des
Erosionswiderstandes eines Zyklons. Unter dem Ausdruck "Stabilität" ist zu verstehen, daß der Wirbel in der Mitte des
AA
Zyklons gehalten wird und daß die Aufzehrung turbulenter Energie verringert ist. Die Kombination aus Zyklonzone/Wirbelstabilisierungseinrichtung/Abstreifzone
ermöglicht es, den begleitenden Vorteil schnellen Abstreifens zu erzielen, um
losen bzw. frei vorhandenen Dampf als auch in Zwischenräumen vorhandenen Dampf zu entfernen, und die Kombination schafft
oder ermöglicht eine längere Abstreifzeit zum Desorbieren von Restkohlenwasserstoffen und/oder Sauerstoff enthaltendem Material
von den Feststoffteilchen.
Allgemein können Wirbelstabilisatoren in Form einer massiven ebenen Platte oder einer Kreisscheibe zufriedenstellend
verwendet werden. Vorteilhaft kann ein Wirbelzapfen, der
auch als Wirbelsucher bezeichnet wird, dem Stabilisator hinzugefügt werden, um die seitliche Bewegung des Wirbels zu begrenzen
und zu zentrieren. Ein Wirbelsucher wird vorzugsweise angewendet, wenn der Wirbel in einem Abstand von 5 bis 8
Durchmessern des Wirbelauslaßrohres von dem Wirbelauslaß in dem oberen Abschnitt der Zyklonzone angeordnet ist. Der Wirbelsucher
ist zweckmäßig eine Wirbelsucherstange, die an der Mitte der Stabilisiereinrichtung angebracht ist und sich nach
oben in Richtung gegen die Zyklonwirbelzone erstreckt. Vorzugsweise ist ein solcher Wirbelsucher größer als etwa ein Drittel
der LäiKjo dos Wirbelt;. Die Wirbelstabi] isierungscinrichtung
ist aus im wesentlichen inerten Materialien gebildet, beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder aus Legierungen wie
Incoloy und Hastelloy. Teile der Einrichtung oder auch die gesamte Einrichtung können aus keramischem Material zusammengesetzt
sein.
Es ist auch möglich, eine Wirbelstabilisierungseinrichtung
zu verwenden, die einen offenen axialen Durchgang
BAD ORiGfNAL
— <7 —
aufweist, durch welchen das Gas von der Abstreifzone zum Kern des Wirbels strömt, der in der Zyklonzone vorhanden ist. Das
Vorhandensein eines axialen Loches in der Wirbelsucherplatte (und in dem Zapfen) ermöglicht die Rückkehr von mitgenommenem
Gas, welches von den Feststoffteilchen in der Abstreifzone
unter der Wirbelstabilisierungseinrichtunq abgeschieden wurde als Folge des Druckdifferentiales an dem axialen Loch, zu dem
Gasauslaß durch den Kern des Zyklons.
Falls es gewünscht wird, können die von dem oberen Abschnitt der Zyklonzone entfernten gasförmigen Materialien
einer weiteren Trennung unterworfen werden unter Verwendung eines oder mehrerer üblicher Zyklone, deren untere Zone bzw.
Zonen mit der unteren Dichtbettzone des Zyklon-Trennbehälters in Verbindung stehen. Der untere Abschnitt des Zyklon-Trennbehälters
umfaßt ein während des Betriebes in dichter Phase vorliegendes Bett oder Wirbelbett, welches mit einer Abstreifeinrichtung
versehen sein kann, um das Abstreifen von in Zwischenräumen vorhandenen Materialien von dem heißen erschöpften
Substrat zu ermöglichen, welches in dem Dichtbett vorhanden ist. Dampf oder irgendein anderes zweckentsprechendes
Gas kann als Abstreifmittel angewendet werden und er oder es wird in das Dichtbett eingeführt, beispielsweise mittels Düsen,
die darin angeordnet sind und die vorzugsweise über eine gemeinsame Leitung mit der Quelle des Abstreifmittels verbunden
sind.
Das Dichtbett dient auch als Beruhigungs- und/oder Entlüftungspufferzone, die das Entfernen von heißem erschöpften
Substrat über die nachstehend zu beschreibende Abgabeeinrichtung erleichtert. In zweckentsprechender Weise liegt die
Höhe des Dichtbettes zwischen einem zwanzigstel und einem viertel der Gesamtlänge des Zyklon-Trennbehälters, und zwar
BAD ORIGINAL
in Abhängigkeit von dem bearbeiteten Material.
Das Abgeben von Feststoffteilchen, wie beispielsweise
heißes erschöpftes Substrat, aus dem Dichtbett in dem unteren Abschnitt des Zyklon-Trennbehälters wird durch Belüftung unterstützt,
d.h. dadurch, daß es einem Strom eines Gases ermöglicht wird, die dichte Phase zu belüften, die durch die Teilchen gebildet
ist, welche in der Abgabeeinrichtung vorhanden sind, die mit dem Dichtbett in Vorbindung steht, wobei diese Teilchen
dann über ein Standrohr entfernt werden, welches mit dem Auslaß der Abgabeeinrichtung in Verbindung steht. Die Abgabeeinrichtung
ist mit wenigstens einem Einlaßsystem für Belüftungsgas ausgerichtet. Geeignete Belüftungsgase umfassen Luft, Stickstoff,
Dampf, Kohlendioxid, Abgas sowie Gemische von diesen Gasen. Die Belüftungsgase werden gewöhnlich von äußeren Quellen
zugeführt. Der Gasstrom ist von der tatsächlichen Größe und Gestaltung der Abgabeeinrichtung abhängig, und er kann sich
zwischen 0,2 und 80 m /h ändern. Vorzugsweise wird eine Belüftung erzielt unter Verwendung eines Gasstromes zwischen 1
und 60 m /h. Vorzugsweise ist die Abgabeeinrichtung in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes vorhanden, und Belüftungsgas
wird über eine gesinterte oder perforierte Platte eingeführt, die in dem Kegel angeordnet ist. Es ist auch möglich, obwohl
es nicht bevorzugt wird, Belüftungsgas über Düsen einzuführen,
die in der Abgabeeinrichtung vorhanden sind. Umgekehrte Kegelstümpfe mit einem halb-einqeschlossenen Keqelwinkel zwischen
10° und 40° werden in zweckentsprechender Weise angewendet. Die Kegel sollten derart gestaltet sein, daß eine Trichterströmung
oder Schornsteinströmung (funnel flow) von Feststoffteilchen im wesentlichen vermieden ist. Um das Entfernen von
belüfteten Feststoffteilchen zu erleichtern, mündet die Abgabeeinrichtung
vorzugsweise in einem Standrohr, welches eine
Querschnittsfläche hat, die vorzugsweise wenigstens zweimal so
groß wie die kleinste Querschnittsflache der Abgabeeinrichtung
ist, wobei auf diese Weise eine Brückenbildung oder überbrückung der freien Kehlenfläche durch Feststoffteilchen minimiert ist.
Es ist auch vorteilhaft, vergleichsweise kleine Teilchen zu behandeln, beispielsweise Teilchen mit einem größten Durchmesser
von kleiner als 5 mm und vorzugsweise von kleiner als 3 mm.
Falls es gewünscht wird, können zwei oder mehr Abgabeeinrichtungen,
beispielsweise bis zu zwölf umgekehrte Kegelstümpfe mit dem in dichter Phase vorliegenden Bett in Verbindung
stehen. Eine solche Ausführung hat den zusätzlichen Vorteil, daß verschiedene Teilchenströme erhalten werden, die für verschiedene
Zwecke verwendet werden können, beispielsweise für einen Transport zu verschiedenen Stellen.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann zweckmäßig verwendet werden bei der Trennung von heißen Schieferteilchen
und gasförmigen Materialien, die während eines Verfahrens zum Extrahieren von Kohlenwasserstoffen aus Kohlenwasserstoff
enthaltendem Substrat erhalten werden, durch Erhitzen von Teilchen des Substrats im wesentlichen ohne Sauerstoff
bei einer Temperatur von wenigstens 4000C, um ein Koks
enthaltendes Substrat und freigesetzte Kohlenwasserstoffe zu erhalten, wobei das Koks enthaltende Substrat einer Verbrennung
unterworfen wird. Schieferteilchen, die in den heißen Abgasen mitgeführt werden, welche in der Verbrennungsstufe
des Extraktionsverfahrens erzeugt wurden, können wirksam getrennt oder abgeschieden werden unter Verwendung eines Zyklon-Trennbehälters
gemäß vorstehender Beschreibung.
Die Abgase, die in den Zyklon-Trennbehälter eintreten, haben gewöhnlich eine Temperatur von gut über 5000C, beispiels-
BAD ORiGiNAL
- ys -
weise zwischen 700 und 9000C. Die abgeschiedenen Feststoffteilchen,
die immer noch eine Temperatur von gut über 5000C haben, werden zweckmäßig wenigstens teilweise in die Stufe der
Retortenbehandlung des oben beschriebenen Extraktionsverfahrens, um dort als Wärme enthaltendes Medium für direkten Wärmeaustausch
verwendet zu werden, und/oder zum Kühlabschnitt der Vorerhitzungs/Trocknungs-Stufe zurückgeführt, um als Wärme enthaltendes
Medium für indirekten Wärmeaustausch mit frischen Teilchen zu dienen, die vor der Retortenbehandlung erhitzt
werden sollen. Es ist auch möglich, einen Teil oder alle abgeschiedenen Teilchen zur Verbrennungsstufe zurückzuführen.
In der Praxis wird ein Teil der erhaltenen heißen Feststoffteilchen zu der Stufe der Retortenbehandlung und/oder zur Vorerhitzungsstufe
und ein anderer Teil zur Verbrennungsstufe zurückgeführt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Schaffung einer Vorrichtung, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist und die einen
Zyklonseparator aufweist mit einer Einlaßeinrichtung zum Aufnehmen von Suspensionen von (heißen) Feststoffteilchen und
gasförmigem Material aus einer Leitung, ferner ein aufrechtes hohles Gehäuse, welches mit der Einlaßeinrichtung verbunden
ist und mit dieser zusammenwirkt, um eine Wirbelzone zu bilden, in welcher die genannten Suspensionen zu einem Fluidwirbel
qobildot worden. Das hohle Gehäuse umfaßt eine Wirbelauslaßei.nr
Lchtunq, die Lm oboron Abschnitt dos Gehäuses angebracht
ist zum Entfernen von gasförmigen Materialien,und eine Auslaßeinrichtung,
die in dem unteren Abschnitt des Gehäuses angebracht ist zum Entfernen von Feststoffteilchen. Die Vorrichtung
umfaßt ferner eine Einrichtung zum Abstützen eines in dichter Phase vorliegenden Bettes oder Wirbelbettes nahe dem Boden des
Gehäuses und eine Abgabeeinrichtung, die mit dem Boden des in dichter Phase vorliegenden Bettes in Verbindung steht und eine
Einlaßeinrichtung zur Aufnahme von Belüftungsmittel und eine Auslaßeinrichtung aufweist zum Entfernen von belüfteten Feststoffteilchen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Wirbelstabilisierungseinrichtung in dem mittleren
Abschnitt des Gehäuses angebracht, wodurch zwischen der Stabilisierungseinrichtung
und dem oberen Wirbelauslaß eine Zyklonzone gebildet ist, in welcher Feststoffteilchen von den gasförmigen
Materialien abgeschieden werden, um ein gereinigtes Fluid zu bilden, und die Stabilisierungseinrichtung ist vorgesehen
zum Stabilisieren und Zentrieren des Wirbels, um ein Wiedereintreten bzw. ein erneutes Mitführen der Teilchen in
das gereinigte Fluid zu minimieren. Die Wirbelstabilisierungseinrichtung umfaßt zweckmäßig eine massive Scheibe oder Platte,
an deren Mitte eine Wirbelsucherstange oder ein Wirbelsucherstab angebracht sein kann, der sich nach oben in Richtung gegen
die Zyklonwirbelzone erstreckt.
Die Wirbelstabilisierungseinrichtung kann einen offenen axialen Durchgang umfassen.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch eine Abstreifeinrichtung innerhalb des in dichter Phase vorliegenden
Bettes oder Wirbelbettes umfassen, um gasförmige Materialien von in dem Dichtbett vorhandenen Feststoffteilchen abzustreifen.
Die Vorrichtung kann auch mit einem oder mehreren Sekundärzyklonen versehen sein, wobei die untere Zone jedes zusätzlichen
Zyklons mit dem Dichtbett in Verbindung steht.
/1?
Die Abgabeeinrichtung, die mit dem Dichtbett in Verbindung steht, kann durch irgendwelche Abgabemittel gebildet
sein, die mit einer Belüftungseinrichtung versehen sind, beispielsweise
kann sie ein Standrohr aufweisen, welches einen oder mehrere Einlasse zum Einführen von Belüftungsgas in die
in der Abgabeeinrichtung vorhandenen Teilchen aufweist. Falls es gewünscht wird, kann das Belüftungsgas über ein Düsensystem
eingeführt werden, welches in der Abgabeeinrichtung angeordnet und mit einer gemeinsamen Zufuhrleitung verbunden ist, um Belüftungsgas
von einer äußeren Quelle einzuführen.
Vorzugsweise umfaßt die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zu verwendende Vorrichtung einen umgekehrten Kegelstumpf
als Abgabeeinrichtung. Umgekehrte Kegelstümpfe mit einem halb-eingeschlossenen Kegelwinkel zwischen 10° und 40°
können in xweckontsprechender Weise verwendet worden, insbesondere,
wenn sie einen Massenfluß von Feststoffteilchen während
der Abgabe kontrollieren oder steuern.
Die Abgabeeinrichtung mündet vorzugsweise in ein Standrohr, welches eine Querschnittsfläche hat, die wenigstens zweimal
so groß wie die kleinste Querschnittsfläche der Abgabeeinrichtung ist. Auf diese Weise wird eine Brückenbildung an der
freien Kehlenfläche durch Feststoffteilchen minimiert. Falls es gewünscht wird, kann eine Anzahl von Abgabeeinrichtungen,
beispielsweise mit bis zu zwölf umgekehrten Kegelstümpfen, mit dem in dichter Phase liegenden Bett in Verbindung stehen.
Das Extraktionsverfahren, bei welchem die zuvor beschriebene
Vorrichtung angewendet wird, kann eine Anzahl von Verbrennungsstufen aufweisen, die durch Materialien gespeist
sind, welche von unterschiedlichen Teilen der Stufe der Retortenbehandlung
erhalten wurden, wobei jede Verbrennungsein-
richtung mit einem oder mehreren Zyklon-Trennbehältern gemäß
vorstehender Beschreibung versehen ist, deren jeder mit einem oder mehreren Sekundärzyklonen ausgerüstet sein kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Zyklon-Trennbehälter gemäß der Erfindung, der mit einer Wirbelstabilisierungseinrichtung
und mit Mitteln zum Abstreifen versehen ist;
Fig. 2 zeigt Einzelheiten einer Ausführungsform, bo L
welcher die Abgabeeinrichtung in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes vorhanden ist.
Gemäß Fig. 1 hat ein Zyklon-Trennbehälter 1 einen großen rechteckigen Einlaß 2 zur Aufnahme von Suspensionen
aus heißen Feststoffteilchen und gasförmigen Materialien, beispielsweise
heißen Abgasen, die mitgeführte Schieferteilchen enthalten. Gas tritt aus dem Zyklon-Trennbehälter 1
über ein Rohr 3 aus. Teilchen, die oben im Zyklon-Behälter noch vorhanden sind, können durch einen oder mehrere Sekundärzyklone
(nicht dargestellt) gesammelt und über einen Teilchenauslaß 4 des Sekundärzyklons oder der Sekundärzyklone in den
unteren Abschnitt des Zyklon-Trennbehälters 1 eingeführt werden. Die über den Abschnitt 2 eingetretene Suspension bewegt sich
zu einer Zyklonwirbelzone 5, die wahlweise eine Wirbelstabilisierungseinrichtung
6 enthält, welche mit einem Wirbelsucher 7 versehen sein kann und welche in einem zweckentsprechenden
Abstand von dem unteren Ende des Auslaßrohres 3 für sauberes Gas angeordnet ist. Unterhalb der Wirbelstabilisierungsein-
BADORIGJNAL
richtung 6 befindet sich eine Abstreifzone 8 und in Verbindung mit dieser ein in dichter Phase vorliegendes Bett oder Wirbelbett
9. Gewöhnlich ist der Innendurchmesser des Dichtbettes gleich demjenigen der Wirbelzone. Abstreifmittel können in das
Dichtbett 9 über ein Düsensystem 10 geliefert werden, welches mit einer gemeinsamen Leitung ausgerüstet ist. Die in dem Dichtbett
9 gesammelten Feststoffteilchen werden von dem Zyklon-Trennbehälter 1 mittels einer Abgabeeinrichtung 11 entfernt, die mit
dem Dichtbett 9 in Verbindung steht und mit öffnungen 12 verschen
ist, um ein Belüftungsmittel 13 zutreten zu lassen. Fig. •zeigt in größerem Detail eine Ausführungsform einer bevorzugten
Abqabeoinrichtunq. Die Abqabeeinrichtung ist in Form eines umgckchrt.en
Kegelstumpf es 21 vorhanden, der mit dom Auslaß des in dichter Phase vorliegenden Bettes oder Wirbelbettes 9 in
Verbindung steht. Die Abgabeeinrichtung hat einen halb-eingeschlossenen Kegelwinkel von 30°. Der Durchmesser des umgekehrten
Kegels ist am Austritt des Dichtbettes 9 etwa dreimal so groß wie an der Stelle der Verbindung mit einem Standrohr 23. Die
Querschnittsfläche des Standrohres 23 ist vorzugsweise wenigstens zweimal so groß wie die kleinste Querschnittsfläche des
umgekehrten Kegelstumpfes, und zwar in Abhängigkeit von dem
behandelten oder verarbeiteten Material. Der umgekehrte Kegelstumpf ist mit einer gesinterten Platte 24 versehen, um den
Zutritt von Belüftungsgas zu den in der Abgabeeinrichtung vorhandenen
Feststoffteilchen zu ermöglichen, beispielsweise über eine Leitung 25.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich. Insbesondere die Stabilisierungseinrichtung, die Abstreifeinrichtung
und die Abgabeeinrichtung, die mit dem Belüftungssystem versehen ist, können sich gegenüber den dargestellten
Ausführungsformen ändern.
- Leerseite
Claims (18)
1. Verfahren zum Trennen von Feststoffteilchen und gasförmigen
Materialien, dadurch gekennzeichnet , daß eine Suspension von Feststoffteilchen und gasförmigen
Materialien in den oberen Abschnitt eines Zyklon-Trennbehälters geführt wird, der mit einer Zyklonwirbelzone, welche
eine Wirbelstabilisierungseinrichtung enthalten kann, und einer unteren Zone eines in dichter Phase vorliegenden Bettes
oder Wirbelbettes, die eine Abstreifeinrichtung enthalten kann, versehen ist, und daß abgeschiedene gasförmige Materialien
von dem oberen Abschnitt der Zyklonzone entfernt und Feststoffteilchen in die untere Zone des in dichter Phase vorliegenden
POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 50175-809 · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A.G. MÖNCHEN, LEOPOLDSTR. 71, KONTO-NR. 60/35
Bettes geführt werden, aus welcher Teilchen durch Belüftung über eine Abgabeeinrichtung entfernt werden, die mit der Zone
des in dichter Phase vorliegenden Bettes in Verbindung steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgabeeinrichtung einen umgekehrten Kegelstumpf aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wirbelstabilisierungseinrichtung eine massive
Scheibe oder Platte verwendet wird, an deren Mitte eine Wirbelsucherstange angebracht ist, die sich nach oben in Richtung
gegen die Zyklonwirbelzone erstreckt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstabilisierungseinrichtung einen offenen axialen
Durchgang umfaßt, durch welchen Gas aus der Zone des in dichter Phase vorliegenden Bettes zu dem Kern des Wirbels in der Zyklonzone
strömt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem oberen Abschnitt
der Zyklonzone entfernten Materialien zu einem weiteren Zyklon geführt werden, dessen untere Zone mit der Zone des in dichter
Phase vorliegenden Bettes des Zyklon-Trennbehälters in Verbindung steht.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone des in dichter Phase vorliegenden Bettes als Beruhigungs- und/oder Entlüftungspufferzone
verwendet wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeeinrichtung in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes in ein Standrohr mündet,
welches eine Querschnittsfläche hat, die vorzugsweise wenigstens zweimal so groß wie die kleinste Querschnittsfläche der
Abgabeeinrichtung ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der halb-eingeschlossene
Kegelwinkel des umgekehrten Abgabekegclstumpfes zwischen 10°
und 40° liegt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Abgabeeinrichtungen mit der Zone des in dichter Phase vorliegenden
Bettes in Verbindung stehen.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Belüftungsmittel Luft, Stickstoff, Dampf, Kohlendioxid, Abgas oder Gemische davon
verwendet werden.
11. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zyklonseparator (1) aufweist mit einer Einlaßeinrichtung (2) zum Aufnehmen von
Suspensionen aus Feststoffteilchen und gasförmigen Materialien
von einer Leitung, ein aufrechtes hohles Gehäuse mit der Einlaßeinrichtung verbunden ist und mit dieser zusammenwirkt, um
eine Wirbelzone (5) zu bilden, in welcher die Suspensionen zu einem Fluidwirbel gebildet werden, das hohle Gehäuse eine Wirbelauslaßeinrichtung
(3), die in dem oberen Abschnitt des Gehäuses zum Entfernen von gasförmigen Materialien angebracht
ist, und eine Auslaßeinrichtung (11) aufweist, die in dem
unteren Abschnitt des Gehäuses zum Entfernen von Feststoff-
teilchen angebracht ist, eine Einrichtung vorgesehen ist zum Abstützen eines in dichter Phase vorliegenden Bettes oder
Wirbelbcttes nahe dom llntcrcndc dos Gehäuses, und daß eine?
Abgabeeinrichtung vorgesehen ist, die mit der Unterseite des in dichter Phase vorliegenden Bettes in Verbindung steht und
eine Einlaßeinrichtung (13) zum Aufnehmen eines Belüftungsmittels und eine Auslaßeinrichtung (11) zum Entfernen belüfteter
Feststoffteilchen aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirbelstabilisierungseinrichtung (6) in dem mittleren
Abschnitt des Gehäuses angeordnet ist, wodurch zwischen der Stabilisierungseinrich l.unq und dem oberen Wi rbcl aus laß (3)
eine Zyklonzone (5) gebildet ist, in welcher Feststoffteilchen von den gasförmigen Materialien abgeschieden werden, um ein
gereinigtes Fluid zu bilden, und daß die Wirbelstabilisierungseinrichtung vorgesehen ist zum Stabilisieren und Zentrieren des
Wirbels, um erneutes Mitnehmen von Feststoffteilchen in das gereinigte
Fluid zu minimieren.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstabilisierungseinrichtung eine massive Scheibe
oder Platte (6) aufweist, an deren Mitte eine Wirbelsucherstange angebracht sein kann, die sich nach oben in Richtung
gegen die Zyklonwirbelzone erstreckt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wirbelstabilisierungseinrichtung einen offenen axialen Durchgang umfaßt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das in dichter Phase vorliegende Bett (9) eine Einrichtung (10) zum Einführen von Abstreifgas
aufweist, um gasförmige Materialien von Feststoffteilchen abzustreifen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abgabeeinrichtung einen umgekehrten Kegelstumpf (21) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenseite des umgekehrten Kegelstumpfes (21) mit einer
perforierten Wand (24) verschen ist, um den Zutritt von Belüftungsgas
zu in dem umgekehrten Kegelstumpf vorhandenen Feststoffteilchen
zu ermöglichen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtung der Abgabeeinrichtung in ein Standrohr (23) mündet, welches eine Querschnittsfläche
hat, die vorzugsweise wenigstens zweimal so groß wie die kleinste Querschnittsfläche der Abgabeeinrichtung
ist.
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