DE3708659A1

DE3708659A1 - System zur steuerung des transports von feststoffen

Info

Publication number: DE3708659A1
Application number: DE19873708659
Authority: DE
Inventors: David S Smith; Harold W Kamins
Original assignee: Chevron Research and Technology Co; Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1988-09-29
Also published as: US4685842A

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung eines Stroms von Fest stoffen in einer Flüssigkeit oder die Steuerung anderer Fluidsuspensionen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zum Anhalten und Starten des Stroms suspendierter Feststoffe unter Verwendung mechanischer Ventile, welche nicht in Verbindung stehen mit den Feststoffen in der Sus pension, wenn sie geöffnet oder geschlossen sind.

Eine Zirkulation von Fest/Flüssigaufschlämmungen durch Leitungen oder Gefäße oder Leitungen und Gefäße zeigt einige Probleme in der Steuerung des Stroms, welche bei rein flüssigen Systemen nicht vorhanden sind. Eine Anzahl von Ventilkon struktionen sind verfügbar zum Ermöglichen oder Verhindern des Stroms von Flüssigkeiten oder Gasen, welche in der Lage sind, über lange Zeiträume mit einiger Leistungsfähigkeit zu funktionieren. Die Anwesenheit suspendierter fester Teilchen jedoch erfordert die Verwendung von mechanischen Ventilsystemen, die zumindest schwierig sind, da die Fest stoffe eine Quelle der Abreibung und des Verschleißes für diese mechanischen Systeme bedeuten.

Das Erfordernis der Zirkulation oder des Transportes von Aufschlämmungen und der Steuerung dieser Zirkulation und des Transportes der festen Teilchen zeigt sich in einer Anzahl von Anwendungen, wie beispielsweise Abwasserbehandlung, Ionen austauscherharzbetten und Herstellungsverfahren, die sich mit gestützten immobilisierten Enzymen befassen. Eine besonders wichtige Anwendung ist die Notwendigkeit beim Auswechseln von Katalysatoren bei der Petroleumraffination, dem Nachformieren und dem Hydrieren. Und dies, weil die Reaktionen derartiger Katalysatorsteuerungen Ablagerungen erzeugt, welche zunehmend den Katalysator inaktivieren, und der Katalysator muß periodisch ausgetauscht werden.

Es wurden zahlreiche Vorschläge zur Lösung dieses letzteren Problems beschrieben, einschließlich des Austausches des gesamten Katalysatorinhalts eines Reaktors, wenn der Reaktor mit einem festen Bett betrieben wird. Obwohl diese Lösung vom Standpunkt eines Ingenieurs relativ einfach ist, ist sie nicht so leistungsfähig wie eine "Bewegtbetteit"-Lösung. In dieser Lösung wird der Katalysator kontinuierlich ausge tauscht durch Abziehen eines Teils des Katalysators entweder im Mitstrom mit der Richtung der Reaktantenzuführung [siehe beispielsweise US-Patente 38 49 295 von Addison (Entfernung des Katalysators aus Bewegtbett-Reaktorsystemen) und 37 85 963 von Boyd (Abziehen gleicher Menge von Fest stoffen aus einem bewegbaren Bett)] oder im Gegenstrom zu der Reaktantenzuführung [siehe beispielsweise US-Patent 39 10 834 (wo der Gegenstrom des Katalysators auch Feststoffe aus dem Zuführstrom filtern)]. Andere verwandte Lösungen haben fluidisierte oder sprudelnde Betten verwendet (siehe beispiels weise US-Patent 42 17 206 von Nongbri).

Einige der kontinuierlichen oder intermittierenden Austausch systeme wie beispielsweise die vorstehend beschriebenen können im fluidisierten Zustand betrieben werden, während andere den Transport in dichter Phase verwenden. In einer sprudelnden Phase oder fluidisiertem Transport ist der Fest stoff in einer Suspension, wobei die Eigenschaften der Sus pension denen eines Fluids ähneln. In einer dichten Phase jedoch werden die suspendierten Teilchen durch die viskose Bewegung des sich bewegenden Fluids getragen und sie sind damit im technischen Sinn nicht in dem Fluid suspendiert. Bei herkömmlichem Transport in sprudelnder Phase, der bei spielsweise verwendet wird zum Transport von Getreide, sind 85% bis 95% der Suspension das tragende Fluid, wenn das Fluid ein Gas ist; etwa 60% bis 80% ist Fluid, wenn Flüssig keit der Träger ist. In einem Zustand dichter Phase sind etwa 10 bis 15 mal weniger Gas oder Flüssigkeit als tragendes Fluid anwesend.

Untersuchungen auf dem Gebiet des Gas/Feststoff-Transportes (gegenüber dem Flüssig/Fest-Transport) haben gezeigt, daß der Strom der Feststoffe in derartigen Systemen über ein L-Ventil gesteuert werden kann. L-Ventile wurden gewöhnlich nicht verwendet bei Flüssig/Fest-Transport. Kurz gesagt ist ein L-Ventil eine 90°-Krümmung in der Leitung, die von der Suspension aus den Feststoffen durchquert wird, und es weist eine vertikale und horizontale Komponente auf. Die Suspension bewegt sich, indem sie durch die vertikale Komponente fällt. Die horizontale Komponente weist eine ausreichende Länge relativ zu der Größe des freien vertikalen Raumes oberhalb auf, so daß bei fehlender Eigenschaft der Suspension als ein Fluid die Feststoffe, die durch die Vertikalkomponente fallen, dazu gelangen, sich als ein Haufen auszubilden entsprechend dem Schüttwinkel für die Teilchen. Das "Ventil" gestattet nicht den Strom aus festen Teilchen hinter sich, bis ein ausreichender Gasdruck hinter der Stromrichtung vorliegt, um die festen Teilchen zu entfernen und daran zu hindern, sich unter ihrem Schüttwinkel abzulagern. Einfach gesagt ist das Ventil für den festen Strom geschlossen, solange die Zirkulation des Gases abgeschaltet ist; das Ventil ist für den Durchgang der Feststoffe geöffnet, wenn der Strom des Gases fortgesetzt wird, um die Teilchen zu suspendieren.

Die Verwendung derartiger Ventile in Gas/Feststoff-Systemen wurde in dem US-Patent 42 04 673 bezüglich Kohle-Vergasungs systemen beschrieben. In diesem Fall wird der Gasstrom hinter dem L-Ventil direkt reguliert, um den Transport der Fest stoffe zu steuern. US-Patent 27 23 883 beschreibt eine andere Lösung zum Steuern des Stroms aus Feststoffen durch einen 90°-Winkel durch Ausgleichen des Druckes, der über eine Säule aus Feststoffen ausgeübt wird, wodurch ermöglicht wird, daß die Höhe der Säule die Abgabe der Feststoffe durch den Versatz steuert.

Die vorliegende Erfindung verwendet das L-Ventil in Flüssig/ Feststoffsystemen und bietet eine neue Einrichtung in welcher sowohl Fest/Flüssig-Systeme und Fest/Gas-Systeme für den Transport fester Teilchen verwendet werden können, wobei sowohl eine dichte Phase als auch fluidisierte Systeme bei dem Transport fester Stoffe verwendet werden können und wobei die Steuerung des Feststoff-Transportes erreicht werden kann ohne die Verwendung von mechanischen Ventilen, die in Kontakt sind mit den festen Teilchen, und wobei das Fluid des Systems selbst als Steuereinrichtung verwendet wird. Damit werden die Probleme einer schwachen Steuerung und eines mechanischen Verschleißes der Ventile überwunden. Dies ist nicht der Fall bei jetzt verwendeten Systemen zum Steuern eines Feststoff stromes in Gasen oder Flüssigkeiten wie beispielsweise bei Bunkerverschlüssen (welche häufig Rillen bekommen, wenn sie geöffnet und geschlossen werden), bei Doppelventilsystemen und bei Ablaßventilen (welche durch die hohe Geschwindig keit der Feststoffe zerstört werden).

Die Erfindung schafft eine Einrichtung zum Zirkulieren von Feststoff/Flüssigkeits-Aufschlämmungen, zum Starten und Anhalten des Stromes der Feststoffe, zum Rückgewinnen der Feststoffe aus der zirkulierenden Aufschlämmung, wenn dies gewünscht ist, und zum Wiederzuführen einer Feststoff/ Flüssigkeits-Aufschlämmung zu dem System ohne Kontakt zwischen einem mechanischen Ventil und den Feststoffen oder der Fest stoff/Flüssigkeits-Aufschlämmung.

Dies wird erreicht, indem in dem Zirkulationsleitungssystem wenigstens ein L-Ventil vorgesehen wird, hinter welches die Aufschlämmung fließen muß. Nachfolgend auf die Durchleitung durch das L-Ventil wird die Aufschlämmung zu einem Absetzer geleitet, welcher die Entfernung wenigstens eines Teils des Fluids ermöglicht, die die Aufschlämmung bildet. In diesem Abschnitt des Systems, in welchem ein Teil des Fluids ohne die Feststoffe in der Aufschlämmung fließt, können gewöhnliche Ventilsysteme oder ein Rückdruck verwendet werden, um den Strom des Fluids zu stoppen. Diese Beendigung des Fluidstroms hat die Wirkung, das L-Ventil in die "Aus"-Stellung zu bringen, und der Strom aus den Fest stoffen wird angehalten. Da das L-Ventil einen einfachen Auf bau und keine beweglichen Teile aufweist, wird es keinem mechanischen Verschleiß und keiner Zerstörung unterworfen. Die Funktion des L-Ventils wird nicht verringert durch die Anwesenheit einer besonderen Aufschlämmung, wie sie bei mechanischen Ventilen auftritt; in der Tat hängt die Funktion von der Anwesenheit dieser Feststoffe ab.

Die Erfindung ist gerichtet auf Anordnungen, welche die vor stehend beschriebenen L-Ventile aufweisen, welche insbesondere nützlich sind zur Bewegung von Mengen von Feststoffen aus Reaktionsgefäßen, zur Einleitung von Feststoffen in Reaktions gefäße und für Kombinationen von Entfernung und Zugabe, als auch auf eine neue Einrichtung zum Steuern des Stroms des abgetrennten Fluids.

Deshalb betrifft die Erfindung in einem Aspekt ein Verfahren zum Steuern des Transports von Feststoffen, die mit einem Fluid vermischt sind, wobei das Verfahren die Schritte auf weist, daß die Aufschlämmung hinter ein L-Ventil strömt und dann in einen Separator, welcher ermöglicht, daß das Fluid wenigstens z. T. zu einem Abschnitt des Systems ge leitet wird, in welchem sein Strom gesteuert weden kann. Die Steuerung des abgetrennten Fluids ermöglicht dann die Steuerung des Stroms der Feststoffe durch das L-Ventil.

In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Entfernen fester Teilchen unter Verwendung eines Sammel tanks, der mit dem Absitztank verbunden ist. In einem dritten Aspekt betrifft sie die Zuführung von Feststoffen in ein Reaktionsgefäß durch ein unabhängiges mittelbares L-Ventil- System, das mit einem Reservoir verbunden ist. In einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein kombiniertes System, das eine einzige Einrichtung zum Steuern des Fluidstromes verwendet, so daß das L-Ventil sowohl für das Abziehsystem als auch das Austauschsystem gleichzeitig geöffnet und ge schlossen wird. In einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung die Steuerung des Fluiddruckes durch Dosieren oder Ausüben eines Druckes gegen die Gasphase, die mit dem Fluid verbunden ist.

In anderen Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, eine neue radiale L-Ventilanordnung und die Verwendung von L-Ventilen in Flüssigkeits/Feststoff-Systemen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Einschluß der Fluidabtrennung unter Verwendung eines L-Ventils zur Schaffung einer Steuerein richtung,

Fig. 2 herkömmliche L-Ventilanordnungen,

Fig. 3 die Verwendung eines L-Ventils bei der Entfernung von Feststoffen aus einem Sammeltank,

Fig. 4A und 4B Anordnungen, welche die Einleitung von frischen Feststoffen und die Entfernung von verbrauchten Feststoffen aus einem Gefäß ermöglichen,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines neuen radialen L-Ventils, und

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Ventil nach Fig. 5.

A. Definitionen

Wie nachstehend verwendet betrifft ein "L-Ventil" eine An ordnung in einem Leitungsweg. Typischerweise wird die Leitung verwendet, um eine Aufschlämmung aus festen Teilchen in einem Fluid suspendierenden Medium zu leiten. Das L-Ventil besteht aus einer 90°-Ablenkung in dem Leitungsweg der Teilchen und der Aufschlämmung aus einem vertikalen Weg in einen horizon talen Versatz, wobei der horizontale Versatz des Weges eine ausreichende Länge relativ zu seiner (des Versatzes) vertikalen Abmessung aufweist, so daß, wenn die Teilchen weder in Suspension sind noch einem transportierenden Fluiddruck unterworfen werden, sie sich an dem Versatz in einem Haufen ent sprechend ihres Schüttwinkels ansammeln.

"Radiales L-Ventil" betrifft eine neue besondere Ausführungs form eines L-Ventil-Konzepts. In dieser Ausführungsform wird der Strom der Feststoffe oder der Aufschlämmung vertikal nach unten gegen die Fläche einer Sperre, beispielsweise eine flache Platte oder einen Konus, gerichtet, dessen Spitze ent gegen der Strömungsrichtung gerichtet ist. Die Fläche bringt einen Schutz für die horizontale Fläche unterhalb dieses "Daches". Wenn die Fläche selbst nicht eben ist, ist es wünschens wert zur Sicherung optimaler Strömungscharakteristiken, eine ebene oder flache Platte direkt unterhalb des "Daches" an zuordnen, um den Aufschlämmungsstrom zu führen. Unter der Sperre, beispielsweise unter der Spitze des Konus, ist eine Öffnung, welche den Durchgang von Feststoffen oder Auf schlämmungen durch einen anderen vertikalen Weg ermöglicht. Der horizontale Abstand von dem Umfang der Sperre zu der Öffnung darunter ist ausreichend verglichen zu der Höhe der Sperre von der direkt darunter angeordneten Fläche, um den Schüttwinkel für die Teilchen zu ermöglichen, der erreicht wird, bevor der Feststoff in die Öffnung überläuft. Eine ge naue Beschreibung dieser Ausführungsform erfolgt nachstehend.

"Schüttwinkel" wird im herkömmlichen Sinn verwendet und be trifft den Winkel zu der Horizontalen, der von dem Haufen aus Feststoffteilchen im Gleichgewicht gebildet wird. Damit muß für einen sauberen Betrieb ein L-Ventil Abmessungen derart haben, daß für jeden Weg, der von den Teilchen durchquert wird, die Höhe des horizontalen Leitungsabschnitts dividiert durch den Tangens des Schüttwinkels der transportierten Teilchen geringer ist als der Abstand, den die Feststoffe zurücklegen müssen, um einen Auslaß am anderen Ende des horizontalen Weges zu erreichen. Beispielsweise gilt für den in Fig. 2B gezeigten Weg, tanR = ^a/_b; die horizontale Komponente c muß <b sein und damit < ^a/_tan _R.

"Aufschlämmung" betrifft im Zusammenhang mit dieser Erfindung eine Mischung aus einem Fluid (Gas oder Flüssigkeit) und einem Feststoff, wobei der Feststoff sich nicht löst. Damit betrifft der Ausdruck "Aufschlämmung" Mischungen unter Trans portbedingungen in verdünnter Phase und ebenfalls unter Transportbedingungen in dichter Phase. In dichter Phase ist der Hohlraumanteil nicht wesentlich größer als im gepackten Zustand und das Gewicht der Teilchen wird von dem Fluid nicht getragen. Eine Bewegung der Teilchen erfolgt infolge des viskosen Mitschleppens des Fluids. Bei einem Transport in verdünnter Phase, die herkömmlicherweise oft als Suspension bezeichnet wird, wird das Gewicht der Teilchen getragen durch das Fluid, und das Hohlraumvolumen (d. h. der Teil des Volumens, der durch das Fluid eingenommen wird) ist sehr groß. Eine Be wegung der Teilchen wird damit unterstützt durch ihre eigene Bewegungsenergie, wenn sie von dem Fluid getragen werden, und ihr scheinbares Gewicht wird reduziert.

Natürlich repräsentieren der Transport in dichter Phase und verdünnter Phase, wie vorstehend definiert, zwei Enden eines Continuums, und Zwischenzustände werden oft eingenommen. Die "Aufschlämmungen", auf welche das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung angewendet werden können, sind alle von diesen Typen. In einer besonderen Anwendungsform ist es möglich und sogar wahrscheinlich, daß ein Anteil des Aufschlämmungs materials den Charakteristiken des Transports in dichter Phase folgen wird, während ein anderer Anteil Transporteigenschaften in verdünnter Phase zeigt.

"Fluiddruck" betrifft die Kraft, die von dem Fluidanteil der Aufschlämmung auf die festen Teilchen aufgebracht wird, um eine Bewegung dieser Teilchen zu bewirken. Wie vorstehend aus geführt, kann die Natur dieser Kraft sich verändern mit der Natur der Aufschlämmung, aber im allgemeinen kann sie de finiert werden als ein Druckdifferential in dem Fluid derart, daß, wenn in dem Diagramm "A → B" der Druck des Fluids bei A größer ist als bei B, der "Fluiddruck" den Strom der Auf schlämmungsteilchen von A nach B unterstützt. In der vor liegenden Anmeldung werden jedoch "Fluiddruck" und "Fluid strom" oft abwechselnd oder austauschbar verwendet, d. h. das Fluid übt einen Druck infolge seines Stroms aus und umgekehrt.

"Absitztank" betrifft einen Abschnitt eines Zirkulations systems, welches die Trennung von Feststoffanteil und Fluid anteil wenigstens in einer ausreichenden Menge ermöglicht, so daß ein gewisser Anteil des Fluids frei von irgendeinem wesentlichen Feststoffgehalt abgezogen werden kann.

B. Allgemeine Beschreibung

Ein System, in welchem die erfindungsgemäßen Elemente Anwendung finden, kann in einer Vielzahl von Anordnungen vorgesehen werden. Die wesentlichen Elemente sind in Fig. 1 gezeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Behälter 10, in welchem die Fluid/Feststoff-Aufschlämmung enthalten ist, durch ein L-Ventil 14 durch ein Absitzgefäß 15 mit einem Fluidleitungs system verbunden. Der Absitztank 15 ermöglicht, daß ein Teil des abgetrennten Fluids durch die Leitung 16 frei von Fest stoffen abgezogen werden kann und die Regulierung oder Steuerung des Systems durch Regulierung des Fluidstroms.

Eine Einrichtung zur Regulierung weist die Schaffung eines Strömungsdruckes auf, der durch die Pumpe 12 symbolisiert ist. Die Strömungspumpe erbringt eine Antriebskraft, welche den Strom der Aufschlämmung durch das System bewirkt, solange sie angelegt ist. Wenn beabsichtigt ist, den Strom aus Fest stoffen in dem System zu stoppen, wird der Strömungsdruck ge stoppt und gewünschtenfalls das Ventil 18 geschlossen. Es gibt dann kein zirkulierendes Fluid oder einen Fluidtransport druck, wenn das L-Ventil für den Durchgang der Feststoffe geschlossen ist. Da kein weiterer Strom aus Feststoffen durch das L-Ventil erfolgt, gibt es keinen weiteren Strom aus Fest stoffen zu dem Absitztank und dieser kann, wenn gewünscht, ent fernt werden, um ihn beispielsweise von Feststoffen zu ent leeren.

(Es ist auf keinen Fall erforderlich, daß eine äußere Quelle, wie beispielsweise die Pumpe 12 für die Schaffung dieses Strömungsdruckes erforderlich ist; der Strömungsdruck kann ebenfalls geschaffen werden infolge eines höheren Druckes in dem Gefäß 10 gegenüber dem Druck unterhalb des Ventils 18.)

Eine besonders leistungsfähige Anordnung macht sich die Vor teile einer Gasphase zunutze, die über einer auf einer Flüssig keit basierenden Aufschlämmung gebildet wird, welche einen Teil der Abtrennung in dem Absitzgefäß 15 enthält. Durch Regulierung des Druckes der Gasphase kann das Druckdifferential zwischen dem Reaktionsgefäß 10 und dem Absitztank 15 geeignet gesteuert werden. Damit kann durch Dosieren der Gasphase oder durch Anwenden eines umgekehrten Gasdruckes gegen diese der Fluidstrom und damit der Strom der Festteile gestoppt und ge startet werden. Es ist klar, daß eine derartige Regulierung oder Steuerung des Gasdruckes unabhängig ist von dem Kontakt mit den Feststoffen, die durch das System geleitet werden.

Der allgemeine Aufbau verschiedener Ausführungsformen von L-Ventilen ist in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 2A ist das Ventil einfach eine 90°-Krümmung in einem vertikalen Rohr derart, daß der Winkel, der von den sich angesammelten Feststoffen 20 gebildet wird, dem Feststoffhaufen nicht ermöglicht, sich über den Punkt 22 hinaus zu erstrecken, wo ein weiterer vertikaler Strom stattfinden könnte. Eine leichte Abwandlung dieses Ventils ist in Fig. 2B gezeigt, beispielsweise als horizontaler Auslaß aus einem Reaktorgefäß. Wiederum erstreckt sich die horizontale Fläche des Ventils bis hinter den Boden des Haufens 24, dessen Volumen und horizontale Abmessung oder Erstreckung begrenzt wird durch den Schüttwinkel, und die Fest stoffe fallen kurz vor dem Bogen 26. Eine besondere bevorzugte Ausführungsform eines L-Ventils, welche sowohl verwendet werden kann in Gas/Feststoff- oder Flüssigkeit/Feststoff-Systemen, und welche neu ist, wird in Verbindung mit den Fig. 5 und 6 nachstehend erläutert.

Während die Grundelemente des Systems anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind ist es hilfreich für das Verständnis der Merkmale und Vorteile der Erfindung, diese anhand einer besonderen und neuen Anordnung angewendet zu sehen. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zur Entfernung von Feststoffen aus einem Gefäß, wobei eine Einrichtung zum Ent fernen des Feststoffs aus dem gesamten System gezeigt und eine Rückführung von Fluid in das Gefäß vorgesehen ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird der Feststoff aus dem Gefäß 30 durch ein L-Ventil 32 in einer Richtung mit oder entgegen beispielsweise dem Strom eines Reaktants entfernt. Wie vorstehend beschrieben, ist das L-Ventil 32 für die Feststoffe infolge der Steuerung durch beispielsweise eine Rezirkulations pumpe 34 geöffnet oder geschlossen, welche in dieser Dar stellung den Strömungsdruck durch das Zirkulationssystem für die Aufschlämmung liefert, und durch eine zusätzliche Regelung oder Steuerung an dem Ventil 36, welches ferner den Fluid strom durch das System regelt. Während des Betriebs ist das Ventil 38 zwischen dem Absitztank und dem Sammeltank 33 offen. Wenn das L-Ventil den Strom aus den Feststoffen abgeschnitten hat und alle Feststoffe aus dem Absitztank in dem Sammeltank gesammelt sind, kann das Ventil 38 ohne besondere Maßnahmen geschlossen werden. Der Sammeltank kann dann über eine Ab schalteinrichtung 39 entfernt werden und die Feststoffe, bei spielsweise ein Katalysator oder ein Ionenaustauscherharz, können unabhängig von dem System regeneriert werden, wenn dies ge wünscht wird.

Frisches oder regeneriertes Material wird dann zu dem Reaktor 30 zurückgeführt, der Sammeltank wird wieder angeschlossen, das Ventil 38 wird bei nicht vorhandenen Feststoffteilchen wieder geöffnet und die Rezirkulation der Aufschlämmung be ginnt durch Öffnen des Ventils 36 und dem Wiederstarten der Pumpe 34.

Bei einigen Anwendungen ist es wünschenswert, beispielsweise verbrauchten Katalysator oder gebrauchtes Ionentauscherharz durch frisches Material auf einer kontinuierlichen oder ge steuert intermittierenden Basis zu ersetzen. In derartigen Systemen wird nicht nur Katalysator oder Kunstharz während des Betriebs abgezogen, sondern sie werden zu dem Reaktor zugegeben und eine derartige Zugabe muß vorgesehen werden. Ein etwas komplexeres doppeltes L-Ventil-System ist in den Fig. 4A und 4B gezeigt. Diese Systeme weisen einen Zweig für die Zugabe von frischem Feststoff aus einem Zuführtank 40 auf, welcher von einem Reservoir 43 gespeist wird, und wobei der Strom in das Reaktorgefäß gesteuert wird durch ein zusätzliches L-Ventil 42. Eine derartige Steuerung ist wünschenswert, da die Feststoffe, die zugegeben werden, ebenfalls mechanische Ventilsysteme ungeeignet machen. In Fig. 4A wird das Zugabe system gesteuert beispielsweise durch eine unabhängige Pumpe 44, welche in dieser Darstellung einen Fluidströmungsdruck liefert, um zu gewährleisten, daß das L-Ventil 42 für den Eintritt der Suspension geöffnet ist; durch Abschalten der Pumpe (und Schließen des Ventils 45, wenn dies gewünscht wird), wird der Fluidströmungsdruck entfernt, wodurch das L-Ventil 42 geschlossen wird. Die Ausgangsleitung 47 muß natürlich oberhalb des Pegels der Feststoffe in dem Gefäß 30 sein und sie führt damit nur Fluid durch das Ventil 45. Zu sätzlicher Feststoff kann dem Zuführtank 40 zugeführt werden aus dem entfernbaren Reservoir 43, wenn das Ventil 49 geöffnet ist. Das Ventil 49 wird geschlossen, wenn die Zugabe voll ständig erfolgt ist. Die verbleibenden Abschnitte des Systems bezüglich der Entfernung von Katalysator oder andere Fest stoffe aus dem Gefäß sind wie anhand Fig. 3 beschrieben.

Fig. 4B zeigt ein ähnliches System, bei welchem die Zugabe- und Entfernungssysteme durch die gleiche Pumpe 46 miteinander verbunden sind. Dieses System bietet einige Vorteile der Synchronisation zwischen der Zugabe und der Entfernung aber ermöglicht natürlich keine unabhängige Steuerung. Die übrigen Merkmale dieses Systems wurden beschrieben. Die Aufschlämmung zirkuliert durch das L-Ventil 32, wenn die Pumpe 46 einen Fluidströmungsdruck erzeugt. Fluid wird entfernt, indem der Aufschlämmung ermöglicht wird, sich in dem Absitztank 37 ab zusetzen, und das Fluid zirkuliert durch die Pumpe und in den Zuführtank 40. Infolge des Fluidströmungsdruckes kann die Aufschlämmung ebenfalls hinter das L-Ventil 42 in das Gefäß 30 gelangen. Wenn der Fluidströmungsdruck durch Abschalten der Pumpe 46 entfernt wird, werden die L-Ventile 32 und 42 für die Feststoffe geschlossen und der Sammeltank 33 kann bei der Abschalteinrichtung 39 von dem System entfernt werden. Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Pumpe verwendet wurde, um den Fluidströmungsdruck zu liefern, können andere Einrichtungen wie beispielsweise Vakuum auslässe oder eine Regulierung des Gasstrom verwendet werden, wie vorstehend erläutert worden ist.

Wie vorstehend ausgeführt, zeigen die Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 eine Reaktorspeisung wahlweise in oder entgegen der Strömungsrichtung der Feststoffteilchen. Bei den Anordnungen, bei welchen die Zuführung in Strömungsrichtung erfolgt, kann ein Filter oder Sieb oder eine andere Anordnung zum Behindern des Feststoffstromes erforderlichenfalls an der Zuführöffnung angeordnet werden, um einen Verlust derartiger Feststoff teilchen durch die Ausgangsleitung zu verhindern.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Drauf sich auf eine radiale L-Ventil-Anordnung. Diese Anordnung ist insbesondere bevorzugt und repräsentiert eine neue Aus führungsform eines L-Ventil-Konzepts für die Verwendung sowohl für Gas- als auch Flüssigkeitsaufschlämmungen.

Das Radialventil ist in dem Weg des Vertikalstromes der Auf schlämmung angeordnet. Damit schließt der horizontale Durch gang der Aufschlämmung einen 360° Winkel ein und die Wege des Materials konvergieren an einem "Zentral-Auslaß" zu einer zusätzlichen vertikalen Weg-Komponente. Infolge der wirksamen Vervielfältigung der Wege ist eine derartige Ausführungsform weniger anfällig gegenüber einer Verstopfung und toleriert Strömungen vom Typ der dichten Phase bei dem Betrieb leichter als herkömmliche Gas/Feststoff-L-Ventile, die im Stand der Technik bekannt sind. Das Ventil ist aufgebaut durch Anordnen eines radialen Satzes von abgeschirmten horizontalen Wegen, welche an einer Öffnung oder Loch zu einem nachfolgenden ver tikalen Abfallen konvergieren. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, treffen die Aufschlämmung oder die Feststoffe, welche die vertikalen Wege 51 durchqueren, auf die Abschirmeinrichtung 52. Die Abschirmeinrichtung, die hier gezeigt ist, ist ein konisches "Dach"; jedoch sind andere Arten von Sperren natürlich möglich. Beispielsweise könnte eine flache Scheibe anstelle des Konus angeordnet werden. Während eine kreis förmige Projektion auf die Horizontale dargestellt ist, könnten Sperren, welche in unregelmäßig geformten Projektionen vor liegen, natürlich verwendet werden, solange alle potentiellen Aufschlämmungswege die Merkmale eines L-Ventils aufweisen.

Der vertikale Querschnitt der Sperre kann ebenfalls in der Form variieren. Der gezeigte Konus oder eine flache kreis förmige Sperre ist jedoch am einfachsten herzustellen. Wenn eine andere als eine flache Sperre verwendet wird ist es wünschenswert, die Strömungscharakteristiken zu verbessern, um ein horizontales Schild in der Höhe der unteren Kante des "Daches" zu bilden, so daß Feststoffe nicht auf ein hohes Level innerhalb des Hohlraums zwischen der Sperre und der Horizontalfläche gebracht werden und kein Totraum auftritt.

Bei der Anwesenheit eines Trägerfluidstroms werden die Fest stoffe unter das Schutzdach und in die Öffnung 53 getrieben, von wo sie in einen Absitztank 54 gelangen. Die flache oder ebene Fläche 66 verhindert Wirbelströme und/oder die Aus bildung von Totraum. Fluid wird entfernt von dem oberen Be reich des Absitztankes bei 55 und unter Verwendung der Pumpe 56 rezirkuliert zu dem oberen Bereich des Reaktors 57, wo der kontinuierliche Flüssigkeits- oder Gasstrom einen positiven Druck erzeugt, um das L-Ventil offen zu halten. Wenn die Pumpe 56 abgeschaltet wird, und die Flüssigkeit oder das Gas nicht länger strömt, fallen die Feststoffe, die auf das Schutzdach 52 auftreffen, in ihrem Schüttwinkel, welcher derart ist, daß die Feststoffe niemals die Öffnung 53 erreichen, und das L- Ventil wird geschlossen. Dies ermöglicht, daß das Zusatzventil 52 in der Abwesenheit von Feststoffen geschlossen wird, und der Absitztank 54 kann von dem System entfernt wird.

Die Draufsicht auf die gleiche Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt ist, verdeutlicht die Vielzahl der Strömungswege, die für die Aufschlämmung verfügbar sind. Die Aufschlämmung konvergiert zu der Öffnung 53 über einen Bogen von 360°. Ein Bruchstück dieses Bogens, falls dieser durch ein zufälliges Verklumpen usw. behindert sein sollte, läßt den verbleibenden Bereich des Bogens geöffnet und ermöglicht damit dem System, zu arbeiten. Demgemäß ist das Ventil widerstandsfähig gegen zufällige oder gelegentliche Vorfälle, welche bei herkömm lichen L-Ventilen eine totale Blockierung verursachen könnten. Der Deflektor in dieser Ausführungsform wird über vier Stütz stäbe 61 gehalten, welche zusammen sehr geringe Segmente des Bogenwinkels einnehmen. Die Strömungsrate kann in einigem Ausmaß ebenfalls gesteuert werden durch absichtliche teilweise Blockierung der Wege.

Der vorstehend beschriebene Betrieb ist allgemein für L-Ventile geeignet. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, ist der Abstand 62 von der Kante des Deflektors bis zur Öffnung ausreichend lang verglichen mit der Höhe 63 des Deflektors (siehe Fig. 5), so daß, wenn der Strom des Fluids gestoppt wird, die Feststoff ansammlung 64 mit ihrem Schüttwinkel 58 keinen Zugang zu der Öffnung 53 aufweist und die Bewegung der Feststoffe wird damit gestoppt. Anders ausgedrückt, bei jedem potentiellen Strömungsweg (d. h., jedem Winkel des Bogens) ist der Abstand 62 größer als die Menge, die definiert ist durch den Tangens des Winkels 58 dividiert durch den Abstand 62.

In dieser Ausführungsform und in allen anderen radialen Aus führungsformen ist deshalb die Bedingung, welche erfüllt werden muß, die, daß bei jedem Grad des Bogens der Abstand von dem Umfang der Sperre zu der Horizontalfläche, d. h. deren Höhe, dividiert durch den Tangens des Schüttwinkels der Teilchen geringer sein als der horizontale Abstand von einem Punkt auf der Horizontalfläche direkt unterhalb der Kante der Sperre zu der Kante des Auslasses. Nur der Fluidstrom (viskoses Mitreißen bei Transport in dichter Phase, Suspensions förderung bei Transport in verdünnter Phase) ermöglicht den Feststoffen, längs des Horizontalweges 62 und durch die Öffnung geleitet zu werden.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des Transports von Feststoffen, die in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind, gekenn zeichnet durch die Schritte:

(a) Leiten der aufgeschlämmten Feststoffe durch ein L-Ventil,
(b) Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit von der Auf schlämmung, die aus dem L-Ventil austritt und
(c) Steuerung des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit.

2. Verfahren zur Steuerung des Transports von Feststoffen in einem flüssigkeitsenthaltenden System, gekenn zeichnet durch die Schritte:

(a) Halten einer Aufschlämmung der Feststoffe in einer Flüssigkeit wenigstens in einem Teil des Systems,
(b) Leiten der Aufschlämmung durch ein L-Ventil,
(c) Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit aus der Auf schlämmung, die aus dem L-Ventil austritt, und
(d) Steuerung des Flüssigkeitsdruckes über das L-Ventil durch Steuerung des Stroms der abgetrennten Flüssig keit.

3. Verfahren zur Steuerung des Transports von Feststoffteil chen, welche in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) Leiten der aufgeschlämmten Feststoffe durch ein L- Ventil,
(b) Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit von der Auf schlämmung, die aus dem L-Ventil austritt und
(c) Steuerung des Gasphasendruckes gegen den Strom der abgetrennten Flüssigkeit.

4. Vorrichtung zum Steuern des Transportes von Feststoffen, die einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind, gekenn zeichnet durch:

(a) ein L-Ventil,
(b) eine Einrichtung zum Abtrennen wenigstens eines Teils der Flüssigkeit von der Aufschlämmung, die aus dem L-Ventil austritt, und
(c) eine Einrichtung zum Steuern des Flüssigkeitsdruckes durch das L-Ventil durch Steuerung des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit.

5. Vorrichtung zum Steuern des Transports von Feststoffen, gekennzeichnet durch:

(a) eine erste Leitung zum Durchleiten einer Aufschlämmung aus den Feststoffen in einer Flüssigkeit durch ein L-Ventil,
(b) einen Separator zum Entfernen eines Teils der Flüssig keit aus der Aufschlämmung unterhalb des L-Ventils und
(c) eine zweite Leitung zum Transport der entfernten Flüssigkeit, wobei eine Einrichtung zum Steuern des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit darin vorgesehen ist.

6. Vorrichtung zum Steuern des Stroms von Feststoffen, die in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind, gekenn zeichnet durch:

(a) ein L-Ventil und unterhalb davon
(b) eine Einrichtung zum Abtrennen der Feststoffe aus wenigstens einem Teil der Flüssigkeit, und durch
(c) eine Einrichtung zum Steuern des Stroms der abge trennten Flüssigkeit.

7. Vorrichtung zum Steuern des Stroms von Feststoffteilchen, welche in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind, ge kennzeichnet durch:

(a) ein L-Ventil und
(b) eine Einrichtung zum Steuern des Flüssigkeitsdruckes auf die Feststoffteilchen in dem L-Ventil.

8. Vorrichtung zum Steuern des Stroms von Flüssigkeitsteil chen, welche in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind, gekennzeichnet durch:

(a) ein radiales L-Ventil bestehend im wesentlichen aus einer kreisförmigen Sperre und einem Auslaß in einer Horizontalfläche unterhalb der Sperre, wobei
- (i) die Sperre in Form eines Konus mit einer Spitze oberstromig des Auslassers und gegen die Richtung des Stromes hin angeordnet ist, und die Sperre vorgesehen ist, um mit dem Strom einer flüssigen Feststoffaufschlämmung durch den Auslaß störend ein zuwirken, und
- (ii) der Horizontalabstand von dem Umfang der Sperre zu der Kante des Auslasses an jedem Grad des Bogens größer ist als die Größe, die durch den vertikalen Abstand zwischen den Umfang der Sperre und der Horizontalfläche an dem Grad des Bogens begrenzt ist dividiert durch den Tangens des Schüttwinkels der Feststoffe, und
(b) eine Einrichtung zum Steuern des Flüssigkeitsdruckes auf die Feststoffteilchen in dem L-Ventil.

9. Verfahren zur Rückgewinnung von Feststoffen aus einem Ge fäß, gekennzeichnet durch:

(a) Abziehen einer flüssigen Aufschlämmung aus Feststoffen aus dem Gefäß durch ein L-Ventil,
(b) Leiten der Aufschlämmung, die aus dem L-Ventil aus tritt, zu einem Sammeltank,
(c) Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit von der Auf schlämmung, die aus dem L-Ventil austritt,
(d) Beenden des Stromes der abgetrennten Flüssigkeit,
(e) Ermöglichen des Absetzens der Feststoffe auf dem Boden Sammeltanks und
(f) Abschalten des Sammeltanks.

10. Verfahren zum Entfernen und Ersetzen von Feststoffen aus einem und in ein Gefäß, gekennzeichnet durch:

(a) Abziehen einer ersten flüssigen Aufschlämmung aus den Feststoffen aus dem Gefäß durch ein erstes L-Ventil,
(b) Leiten der Aufschlämmung, die aus dem L-Ventil austritt, zu einem Sammeltank,
(c) Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit von der Auf schlämmung, die aus dem ersten L-Ventil austritt,
(d) Beenden des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit,
(e) Ermöglichen des Absetzens der Feststoffe auf den Boden des Sammeltanks,
(f) Abschalten des Sammeltanks,
(g) Zuführen einer zweiten flüssigen Aufschlämmung aus Feststoffen in das Gefäß durch ein zweites L-Ventil,
(h) Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit von der zweiten Aufschlämmung, die aus dem zweiten L-Ventil austritt,
(i) Steuern des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit.

11. Verfahren zum Zufügen von Feststoffen in ein Gefäß, gekennzeichnet durch:

(a) Zuleiten einer flüssigen Aufschlämmung aus Feststoffen durch ein L-Ventil in das Gefäß,
(b) Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit aus der Auf schlämmung, die aus dem L-Ventil austritt, und
(c) Steuern des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit.

12. Verfahren zum gleichzeitigen Abziehen, Entfernen und Ersetzen mit frischen Feststoffen aus bzw. in einem Re aktionsgefäß, gekennzeichnet durch:

(a) Abziehen einer flüssigen Aufschlämmung aus den Fest stoffen von dem Reaktionsgefäß durch ein erstes L-Ventil,
(b) Abtrennen wenigstens eines Teils der Flüssigkeit von der Aufschlämmung, die aus dem L-Ventil austritt,
(c) Steuern des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit,
(d) Leiten der abgetrennten Flüssigkeit in einen Zu führungstank, der die frischen Feststoffe enthält, um eine Aufschlämmung zu bilden und
(e) Leiten der Aufschlämmung durch ein L-Ventil in das Reaktionsgefäß.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aufschlämmung zu einem Sammeltank geleitet wird, daß der Strom der abgetrennten Flüssigkeit in (c) beendet wird, daß ein Absetzen der Feststoffe auf dem Boden des Sammeltanks ermöglicht wird, und daß der Sammeltank abgeschaltet wird.

14. Vorrichtung zum gleichzeitigen Abziehen, Entfernen und Ersetzen frischer Feststoffe von bzw. in einem Reaktionsgefäß, gekennzeichnet durch:

(a) eine Einrichtung zum Abziehen einer flüssigen Auf schlämmung aus den Feststoffen aus dem Reaktionsgefäß durch ein erstes L-Ventil,
(b) eine Einrichtung zum Abtrennen wenigstens eines Teils der Flüssigkeit aus der Aufschlämmung, die aus dem L-Ventil austritt,
(c) durch eine Einrichtung zum Steuern des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit,
(d) eine Einrichtung zum Leiten der abgetrennten Flüssig keit in einen Zuführungstank, der frische Feststoffe enthält, um eine Aufschlämmung zu bilden, und
(e) eine Einrichtung zum Leiten der Aufschlämmung durch ein L-Ventil in das Reaktionsgefäß.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Leiten der Aufschlämmung in einen Sammeltank, durch eine Einrichtung zum Beenden des Stroms der abgetrennten Flüssigkeit in (c), durch eine Einrichtung zur Ermöglichung des Absetzens der Feststoffe auf dem Boden Sammeltanks, und durch eine Einrichtung zum Abschalten des Sammeltanks.