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Verfahren zum Einführen von fein zerkleinertem, festem Material in
Reaktionsgefäße, z. B. Schwelräume
Die Erfindung bezieht sich auf die Handhabung
von fein unterteilten (zerkleinerten) Materialien und insbesondere auf die Einführung
von fein unterteiltem festem Material in Gefäße. nei verschiedenen Verfahren, wo
fein unterteiltes festes Material absatzwei.se in abgemessenen Slengen einer Apparatur
zugeführt wird, ist es zweckmäßig, das fein unterteilte Material in ein Gefäß o.
dgl. in einem im wesentlichen ununterbrochellsen gleichmäßigen Strom einzugehen,
wobei in dem Gefäß ein Druckverschluß aufrechterhalten wird. Ein Beispiel für ein
derartiges Verfahren ist die Verkokung von pulverisierter Kohle, wobei pulverisierte
Kohle in abgemessenen Mengen auf einer automatischen Waage abgewogen wird, wobei
die unterbrochene Abfuhr von der Wägemaschline in einen im wesentlichen kontinuierlichen
gleichmäßigen Strom umgewandelt werden muß, bevor der Eintritt in das Verkokungsgefäß
gegen den darin herrschenden Überdruck erfolgt.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Apparatur zur Zuführung von festem
Material ein gegabeltes Gefäß vorgeschlagen, dessen Zweige sich von ihrer Verbindung
aufwärts erstrecken. Dem einen Zweig kann das fein unterteilte feste Material absetzend
zugeführt werden, wobei Einrichtungen zum Ein leiten von Gas in beide Zweige des
gegabelten Gefäßes vorgesehen sind, um dadurch das fein unterteilte Material in
einem fließenden Zustand nach der weiter unten folgenden Definition zu
halten.
Es ist weiterhin eine Leitung vorgesehen zur Zuführung des fein unterteilten festen
Materials aus dem anderen Zweig des Gefäßes in ein weiteres Gefäß, und das obere
Ende dieses anderen Zweige ist geschlossen. Die Leitung, durch die das fein unterteilte
feste Material diesen anderen Zweig verläßt, befin.det sich in einer solchen Höhe
oberhalb der Verbindung der Zweige, daß das fein unterteilte'feste zu fest Material
daraus in einem im wesentlichen kdntinuierl ichen gleichmäßigen Strom fließen kann,
und' diese Leitung steht in einer im wesentlichen gasdichten Verbindung mit dem
genannten anderen Zweig und dem weiteren Gefäß.
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Die Erfindung bezieht sidh weiterhin .auf ein Verfahren zum Zuführen
von fein unterteiltem festem Material in einem im wesenthchen kontinuierlichen gleichmäßigen
Fluß, wobei absetzend fein unterteiltes Material dem einen Zweig eines gegabelten
Gefäßes zugeführt wird. Die Zweige dieses gegabelten Gefäßes erstrecken sich von
ihrer Verbindung nach oben, und das fein unterteilte Material wird in beiden Zweigen
des Gefäßes durch den Durchtritt von Gas in einem fließenden Zustand gehalten, wobei
das fein unterteilte feste Material von dem anderen Zweig des gegabelten Gefäßes
zugeführt wird. Dieser andere Zweig ist an seinem oberen Ende geschlossen, und die
Leitung, durch die das fein unterteilte feste Material diesen anderen Zweig verläßt,
ist in einer derartigen Höhe oberhalb der Verbindung der Zweige angeordnet, daß
das fein unterteilte feste Material in einem im wesentlichen kontinuierlichen gleichmäßigen
Strom hindurchfließt. Die Leitung steht in einer im wesentlichen gasdichten Verbindung
mit dem genannten anderen Zweig und einem weiteren Gefäß.
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Wenn in der vorliegenden Beschreibung von einem gegabelten Gefäß
die Rede ist, wird darunter ein U-Rohr, ein Paar untereinander verbundener Gefäße
oder ein einziges Gefäß verstanden, das durch eine sich iln der Längsrichtung erstreckende
Zwischenwand, die von der Oberseite des Gefäßes nach unten ragt, jedoch den Boden
des Gefäßes nicht berührt, in zwei Abteilungen geteilt ist. Das den fließenden Zustand
herbeiführende Gas wird durch beliebige Mittel zugeführt, wodurch erreicht wird,
daß das fein unterteilte feste Material in der noch zuabeschreilbenden Weise in
einen fließenden Zustand gebracht werden kann. So kann das Gas beispielsweise etwa
in der Mitte zwischen den beilden Zweigen eingeführt werden, oder es können getrennte
Mittel vorgesehen sein zur Einführung des Gases in jede Abteilung des Gefäßes. Hierdurch
wird es möglich, die Säulen des fein unterteilten Materials in den beiden Zweigen
des gegabelten Gefäßes auf quasi hydrostatische Weise miteinander im Gleichgewicht
zu erhalten, wie noch einge<hend erläutert wird.
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Wenn ein Gasstrom mit genügender Geschwindigkeit aufwärts durch eine
Säule von fein unterteiltem festem Material geleitet wird; wird der Hohlraum zwischen
den einzelnen Teilchen vergrößert, und das fein unterteilte Material nimmt einige
der Eigenschaften einer Flüssigkeit an, so daß das Material als in einem fließenden
Zustand befindhch bezeichnet werden kann. Wenn die Gasgeschwindigkeit noch weiter
erhöht wird, nimmt die Säule das Aussehen einer siedenden Flüssigkeit an, kann jedoch
immer noch als im fließenden Zustand befindlich angesehen werden. In der vorliegenden
Beschreibullg wird die Säule in diesem Zustand als ein siedendes Bett bezeichnet.
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Ein auf diese Weise in einen fließenden Zustand versetztes fein unterteiltes
Material scheint gewissen hydrostatischen Gesetzen zu gehorchen. So kann beispielsweise
folgender Versuch ausgeführt werden: Ein U-Rohr wird dadurch gebildet, daß ein senkrechtes
Rdhr in seiner Mitte durch eine Zwischenwand geteilt wird, die sich bis fast auf
den Boden des Rohres erstreckt. Am Boden des Rohres ist ein Luftverteiler angebracht,
und in dem Robr befinldlic'hes fein unterteiltes Material wird durch Einleiten eines
Luftstromes durch den Luftverteiler in einen siedenden Zustand versetzt. Wenn in
dem einen Teil des U-Rohres ein Überdruck erzeugt wird, so steigt hierdurch die
Höhe des siedenden fein unterteilten Materials im dem anderen Teil des U-Rohres,
ohne daß der fließende Zustand des fein unterteilten Materials liin den beiden Abteilungen
beeinflußt wird Wenn sich ein Gleichgewicht eingestellt baut, zeigt es sich, daß
die hydrostatische Förderhöhe, 4. h. das Produkt des Höhenabstandes zwischen den
beiden Oberflächen und der Gesamtdichte des fein unterteilten Materials im fließenden
Zustand, dem angewandten Überdruck das Gleichgewicht hält. Durch Hinzufügen von
mehr fein unterteiltem Material zu einer Abteilung des U-Rohres entste'ht eilne
entsprechende Einstellung in der anderen. Diese Eigen.schaft des m einem fließenden
Zustand befindlichen fein unterteilten Materials, sich analog einer Flüssigkeit
in einem manometrischen Kdhr zu verhalten, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgenutzt.
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Bei der Apparatur gemäß der Erfindung hängen die Längen der Abteilungen
des gegabelten Gefäßes und besonders die Anordnung der Leitung in der Abteilung,
von der das fein unterteilte Material zugeführt wird, von dem Unterschied zwischen
dem Druck ab, welcher in dem anderen Gefäß herrscht und dem in der Abteilung des
gegabelten Gefäßes, welche von dem anderen Gefäß entfernt ist. Wenn der Drudk in
dem anderen Gefäß höher ist als derjenige in der Abteilung des gegabelten Gefäßes,
die von dem anderen Gefäß entfernt ist, so ist es notwendig, dafür zu sorgen, daß
im dieser Abteilung eine hydrostatische Förderhöhe des fließenden fein wnterteilltefn
Materials aufgebaut wird, die ausreicht, dem in den anderen Gefäß herrschenden Druck
das Gleicligewicht zu halten.
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Dies wi!rd zweckmäßig dadurch erreicht, daß die Leitung, durch die
fein unterteiltes Material in das andere Gefäß fließt, an einer niedrigen Stelle
an der Abteilung angebracht wird, die dem weiteren Gefäß benachbart ist, wobei diese
Abteilung gewünschtenfalls verhältnismäßig kurz gehalten wird
gegenüber
der anderen. Wenn der Druck in dem weiteren Gefäß niedriger ist als der in der Abteilung
des gegabelten Gefäßes, welche von dem weiteren Gefäß entfernt list, ist es notwendig,
in dem Zweig des gegabelten Gefäßes, das in der Nähe des weiteren Gefäßes biegt,
eine hydrostatische Förderhöhe aufzubauen, die ausreicht. d'ie Druckdifferenz zwischen
dem weiteren Gefäß und dem anderen Zweig auszugleichen. In diesem Fall sollte diese
dem weiteren Gefäß tbenachbarte Abteilung genügend lang sein, um zu erreichen, daß
die erforderliche Förderhöhe aufgebaut werden kann, und die Leitung sollte genügend
hoch in dieser Abteilung angebracht sein, während gewünschtenfalls die Abteilung,
welche von dem weiteren Gefäß entfernt ist, kurz sein kant.
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Das Gas, welches dazu verwendet wird, das fein unterteilte feste
Material in einen ffleßenden Zustand zu bringen, muß in Abhängigkeit von den Eigenschaften
des fein unterteilten festen Materials ausgewählt werden, und es kann je nach Wunsch
inert sein gegenüber diesem Material oder auch nicht. Wenn die Ausbildung der Apparatur
derart ist, daß das Gas in das weitere Gefäß eintreten kann, muß es derart gewählt
werden, daß es keine schädigende Wirkung auf das Verfahren ausübt, welches in diesem
Gefäß durchgeführt wird. Wenn beispielsweise das in diesem weiteren Gefäß durchgeführte
Verfahren eine Gasreaktion ist, die durch geführt werden soll in Gegenwart eines
fei.n unterteilten festen Katalysators, welcher kontinuierlich dem Reaktioiisgefäß
zugeführt wird, kann das zum Betriebe der Apparatur zugeführte Gas einen Teil der
umzusetzenden Gase darstellen. Im augemeinen ist es zweckmäßig, das fein unterteilte
feste Material in dem gegabelten Gefäß in Form eines siedenden Bettes zu halten.
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Es ist zweckmäßig, das den fließenden Zustand herbeiführende Gas
so gleichmäßig wie möglich über den Querschnitt des gegabelten Gefäßes zu verteilen,
und dies wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß dieses Gas durch eine Schicht von
unregelmäßig oder regelmäßig geformten Bruchstücken eines inerten Materials geleitet
wir welches am Boden des gegabelten Gefäßes untergebracht list. Diese Bruchstücke
müssen ein geniigendes Gewicht besitzen,« um durch das einströmende Gas in ihrer
Lage nicht wesentlich gestört zu werden; sie bestehen zweckmäßig aus Kugeln aus
feuerfestem Material.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wlird das den Gegenstand der Erfindung
bildende Verfahren an Hand von zwei schematisch dargestellten Apparaturen erläutert.
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Im Beispiel 1 wird die Anwendung der Erfindung zur Verkokung von
pulverisierter Kohle beschrieben. Pulverisierte Kohle wird absatzweise in einer
automatischen Wägemaschine I (Fig. I) abgewogen und gelangt absetzend aus der Wägemaschine
über einen Trichter 2 in ein senkrechtes Rohr 3. Die Arbeitsweise der Wägemasc'hine
ist derart eingestellt, daß die Zufuhr des Materials mit der gewünschten Geschwindigkeit
erfolgt. Das senkrechte Rohr 3 stellt den einen Zweig eines U-förmigen Rohres dar,
in dem das fein unterteilte Material in einer,bestimmten größeren Höhe gehalten
wird. Der Teil oder Zweig 8 des U-Rohres, in dem die Höhe des fein verteilten Materials
niedrig gehalten wird und welches den anderen Zweig des U-förmi'gen Gefäßes darstellt,
wird durch eime Erweiterung 4 in dem unteren Ende der Säule 3 und eine Zwischenwand
5 gebildet, die sich von der Oberseite dieser Enveitterung eine gewisse Strecke
nach unten gegen den Boden der Säule erstreckt. Der Boden der Säule 3 ist mit einem
Lufteinlaßrohr 6 und einem Verteiler 7 versehen, welcher aus Kugeln aus feuerfestem
Material 7 besteht. Die Luft wird aus dem Rohr 6 .durch das feuerfeste Material
7 eingeleitet. Die Luft kann aus der Säule 3 durch das Rdhrg austreten. Der abgezweigte
Teil 8 der Säule steht mit einem Ver-Jkdkungsgefäß 10 in Verbindung, in dem die
Verkokung der pulverisierten Kohle unter einem leichten Überdruck durchgeführt wird.
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Es ist festzustel!len, daß, wenn Gleichgewicht herrscht, die Förderhöhe
der in der Säule 3 durch den durchgeleiteten Luftstrom in einem fließenden Zustand
gehaltenen pulveris.ierten Kohle auisigegleichen wird durch den in dem Verkokungsgefäß
10 herrschenden Druck. Dieser Druck wird übertragen auf den abgezweigten Teil 8
der Säule.
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Wenn Gaben pulverisierter Kohle aus der automatischen Wägemaschine
der Oberseite der Säule zugeführt werden, so wird idie Förderhöhe des in dem Rohr
3 befindlichen fein un,terteillLten festen Materials in der Säule den Überdruck
in dem VerkokungsgefäBs übertreffen, und um das Gleichgewicht wieder einzustellen,
wird eine gewisse Menge der pulverisierten Kohle aus dem abgeteilten Teil am Boden
der Säule in das Reaktionsgefäß überfließen. Durch geeignete Einstellung der Geschwindigkeit
der Luft, welche durch den Verteiler zugeführt wird, und der Geschwindigkeit, mit
der die Gaben der pulverisierten Kohle aus der Wägemaschisne zugeführt werden, wird
diese absetzende Zufuhr der Kohle in einen im wesentlichen konbinuierlichen gleichmäßigen
Strom pulveriEsierter Kohle in das Verkokungsgefäß umgewandelt gegen den ifl diesem
Kessel herrschenden Druck.
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Bei der iln Fig. 2 idiargestellten Ausführungsform ist die Erfindung
an Hand einer Apparatur erläutert, bei der das fein unterteilte feste Material in
ein ReaktionsgefäX eingebracht wird, das unter verringeflem Druck arbeitet, d. h.
bei einem Druck, der niedriger ist als der, der im dem vom Reaktionsgefäß entfernt
befindlichen Teil des gegabelten Gefäßes herrscht. Das fein unterteilte Material
wird gabenweise in einer Wägemaschine II abgewagen, deren Einstellung derart ist,
daß das Material mit der gewünschaten Zufüfirungsgeschwindigkeit durch einen Trichter
12 einem senkrechten Rohr oder einer senkrechten Säule I3 zugeführt wird. Dieses
Rohr 13 ste.llt die eine Abteilung eines U-förmigen Rohres dar, in der das fein
unterteilte feste Material in diesem Fall eine
niedrige Höhe einnimmt.
In der anderen Abteilung 14 des Rohres steht in diesem Fall die Höhe des fein unterteilten
Materials höher, und diese andere Abteilung 14 ist der andere Zweig des gegabelten
Gefäßes. Dieser Zweig wird durch eine ltrwbeiterung 15 im unteren Ende des Rohres
I3 ZU-sanImen mit ei'ner Zwisc.henwandl I6 gebildet, die sich von der Oberseite
der Erweiterung eine gewisse Strecke nach unten gegen den Boden der Säule erstreckt.
Am Boden der Säule bzw. der Erweiterung 15 ist ein Gaseimlaßrohr I7 vorgesehen und
ein Verteiler I8, durch den d;as Gas hindurchgeleitet vilrd und welcher aus Kugeln
aus feuerfestem Material besteht. Das Gas kann aus der Säule 13 durch eine Rohrleitung
19 austreten. Der abgeteilte Teil 14 der Säule steht mit einem Reaktionsgefäß 20
in Verbindung, in dem eine Reaktion bei verringertem Druck durchgeführt wird. In
diesem Beispiel wi'rd der Förderhöhe des fein unterteilten festen Materials, welches
sich in der Säule 14 in einem fließenden Zustand befindet, durch den in dem Reaktionskessel
20 herrschenden Unterdruck das Gleichgewicht gehalten. Wenn Gaben des fein unterteilten
festen Materials aus der automatischen Wägemaschine der Oberseite der Säule 13 zugeführt
werden, wird die Förderhöhe der Säule 14 den in dem Reaiktionslgefäß herrschenden
Druck überschreiten, und zur Wiedereinstellung des Gleichgewichtes wird eine gewisse
Menge des fein unterteilten festen Stoffes von dem Zweig In des U-förmigen Rohres
in das Reaktionsgefäß 20 überfließen. Durch geeignete Ei.nstellung der Geschwindigkeit
des durch den Verteiler I8 zugeführten Gases und der Geschwindigkeit, mit der die
Gaben des fein unterteilten festen Materials aus der automatischen Wägemaschine
zugeführt werden, wird diese absetzend erfolgende Zufuhr in einen im wesentlichen
kontinuierlichen gleichmäßigen Strom des fein unterteilten Materials im die Reaktionskammer
gegenüber dem darin herrschenden Druck umgewandelt.
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PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zum Einführen von fein unterteiltem
(zerkleinertem), festem Material in Reaktionsgefäße, z. B. Schwelräume, in einem
im wesentlichen kontinuierlichen gleichmäßigen Strom, dadurch gekennzeichnet, daß
absetzend fein unterteiltes Material einem Zweig eines gegabelten Gefäßes zugeführt
wird, wobei die Zweige dieses gegabeltenGefäßes sich von ihrer Verbindung nach oben
erstrecken und das fein unterteilte feste Material in beiden Zweigen durch Hindurchleiten
eines Gases in einem flüssigkeit,sartigen Zustand gehalten wird, wobei das fei.n
unterteilte feste Material von dem anderen Zweig des gegabelten Gefäßes zugeführt
wird und dieser andere Zweig an seinem oberen Ende geschlossen ist und die Leitung,
durch die das fein unterteilte feste Material diesen anderen Zweig verläßt, in einer
solchen