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Verfahren und Anordnung zur Aufrechterhaltung der Betthöhe einer flüssigkeitsähnlichen
Schicht eines fein verteilten -festen Stoffes in Reaktionsgefäßen
Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und Anordnungen zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Betthöhe
in einem Bett fein verteilten festen Stoffes.
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Bei Verfahren, wo ein Gas und/oder Dampf durch ein Bett von fein
verteilten Stoffen geleitet wird, das hierdurch in einem fiüssigkeitsähulichen Zustand
gehalten wird und wo der fein verteilte feste Stoff kontinuierlich oder absetzweise
der Oberseite des Bettes zugeführt und aus dem Boden des Bettes abgezogen wird,
ist es häufig erwünscht, die Oberfiäche des Bettes in einer bestimmten Höhe zu halten.
Beispiele für derartige Verfahren sind solche, bei denen; chemische Reaktionen zwischen
einem Gas oder Dampf und einem festen Stoff durchgeführt werden, beispielsweise
einem kohlenstoffhaitigen Material, oder zwischen Gasen oder Dämpfen in Gegenwart
eines festen Katalysators oder bei Verfahren zur Behandlung von Gasen oder Dämpfen
mit festen Adsorptionsmitteln. Die Einführung fein. verteilten festen Stoffes an
der aber seite derartiger Betten, kann durch. mechanische Vörrichtungen erfolgen)'
4ie am oberen Teil des Kessels angeordnet sind, in dem das Gas und/öder
der
Dampf in Berührung mit dem fein verteilten Stoff gebracht wird. So können hierfür
beispielsweise Schieberventile, Steruförderer oder drehbare Fördertische vorgesehen
sein, die derart angeordnet sind, daß die Zuführungsgeschwindigkeit des fein verteilten
festen Stoffes gleich der Geschwindigkeit ist, mit der der feste Stoff von dem Boden
des Bettes entfernt wird. Derartige Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie schwierig
genau einzustellen sind und daß es erforderlich ist, sie zu überwachen, um sie dauernd
in gutem mechanischem Zustand zu halten. Trotz solcher Instandhaltung tritt jedoch
von Zeit zu Zeit mechaniscbes Versagen auf, wodurch das im Gange befindliche Verfahren
unterbrochen werden - muß.
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Die Erfindung bezieht sich aunmehr auf ein Verfahren, wodurch die
obere Fläche eines Bettes von fein verteiltem festem Material, das in einem Kessel
im flüssigkeitsähnlichen Zustand gehalten wird, in einer bestimmten Ebene festgelegt
wird, während die fein verteilten Massen aus dem Kessel entfernt werden. Die Zufuhr
des fein verteilten Stoffes auf die Oberseite des Bettes erfolgt aus einer dauernd
aufrechterhaltenen Säule des fein verteilten festen Stoffes, die sich von der oberen
Fläche des Bettes, die in einer bestimmten Ebene gehalten werden soll, aufwärts
erstreckt, und deren Form dem fein verteilten festen Stoff durch Einschlwßmittel
erteilt wird, die im wesentlichen in der Ebene enden die aufrechterhalten werden
soll.
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Die Erfindung betrifft auch Apparaturen, in denen dieses Verfahren
durchgeführt werden kann.
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Der dem Bett hinzuzufügende fein verteilte feste Stoff wird beispielsweise
in der Form einer Säule durch ein an beiden Enden offenes Rohr gehalten, welches
senkrecht oder unter einem Winkel durch den Deckel des Kessels, in dem sich das
Bett befindet, geführt ist. Dieses Rohr kann aber auch unter einem geeigneten Winkel
durch die Wandung des Kessels geführt sein, wobei das innerhalb des Kessels befindliche
offene Ende des Rohres derart angeordnet ist, daß es mit der Ebene übereinstimmt,
in der die Oberfläche des Bettes des fein verteiLten festen Stoffes gehalten werden
soll. Naturgemäß kann das beiderseits offene Rohr gewünschtenfalls mit entsprechenden
Mitteln versehen sein, durch die das sich in dem Kessel erstreckende Ende des Rohres
in der Höhe eingestellt werden kann, so daß hierdurch die Höhe des Bettes nach Wunsch
geändert werden kann; Die Anordnung des Bettes kann aber auch derart getroffen sein,
daß der fein verteilte feste Stoff dem Bett durch ein Rohr zugeführt wird, das sioh
aus dem Kessel an der Stelle nach oben. erstreckt, wo die gewünschte Ebene eingestellt
werden soll und wobei hierbei das Rohr vollkommen außerhalb des Kessels liegt. Das
Rohr kann parallel zu der senkrechten Achse des Kessels angeordnet sein, und sein
unteres Ende kann durch ein Kniestück oder eine Abbiegung mit dem Kessel verbunden
sein.
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Wenn das Bett des fein verteilten festen Stoffes in Form eines heftig
siedenden oder in wallender Bewegung befindlichen Bettes gehalten wird, ist es für
eine befriedigende Durchführung des Verfahrens erforderlich, Mittel vorzusehen,
wodurch in den oberen Schichten des fein verteilten Materials eine Oberfläche gebildet
wird, durch die die Säule des fein verteilten Materials, welche das Bett auffüllt,
getragen werden kann. Diese Oberfläche kann dadurch erhalten werden, daß in einer
gewissen Höhe der Querschnitt des oberen Teiles des Kessels, der das Bett fein verteilten
festen Stoffes enthält, vergrößert wird, wodurch die Geschwindiglçeit des Gas- und/oder
Dampfstromes, welcher das siedende oder in wallender Bewegung befindliche Bett erzeugt,
verringert wird und somit eine Bettoberfläche in der Ebene gehalten wird, wie siR
erwünscht ist. In dem. Fall, wo der fein verteilte feste Stoff durch ein Rohr in
einen Kessel von gleichmäßigem Querschnitt eingebracht werden soll, kann eine Oberfläche
zum Abstützen der Säule des fein verteilten festen Stoffes dadurch geschaffen werden,
daß in einem geringen Abstand unterhalb des Mundstückes des Rohres in dem Kessel
eine Platte parallel zu der Ebene eingebracht wird, in der die obere Fläche des
Bettes des fein verteilten Stoffes gehalten werden soll. Eine geeignete Stütze für
die Säule des fein verteilten festen Stoffes kann auch dadurch geschaffen werden,
daß der Ausfluß des Rohres in eine Seitenkammer stattfindet, die an oder unterhalb
der Ebene des Rohrmundstückes mit dem Kessel in Verbindung steht.
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Wenn das Bett die vorbestimmte Höhe hat, die Säule des fein verteilten
festen Stoffes sich von der Oberfläche des Bettes nach oben erstreckt und die Einschlußmittel
im wesentlichen in der vorbestimmten Höhe enden, tritt kein verteilter fester Stoff
aus der Säule aus und gelangt in das Bett, solange nicht fein verteilter fester
Stoff aus dem Kessel abgezogen wird. Wenn fein verteilter fester Stoff aus dem Kessel
entfernt wird, senkt sich die obere Fläche des Bettes des fein verteilten festen
Stoffes und gibt die untere Öffnung der Einschlußmittel frei, wodurch die Säule
von fein verteiltem festem Stoff nicht mehr vollständig nach außen abgeschlossen
ist und fein verteilter fester Stoff aus dler Säule abwärts und nach außen rutscht
auf die Oberfläche des Bettes. Fein verteilter fester Stoff fährt so lange fort
zu fließen, als irgendwelche Tendenz besteht, daß die obere Fläche des Bettes sich
von dem Ende des Einschlußmittels loslöst.
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Wenn also fein verteilter fester Stoff aus dem Gefäß entfernt wird,
so fließt neuer fein verteilter fester Stoff aus der Säule nach und erhält somit
das Bett in der gewünschten Höhe.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform zur Durchführung des
Verfahrens, gemãß der Erfindung. Hierbei ist in einem Kessel I ein Bett von fein
verteiltem festem Stoff enthalten, welcher in einem flüssigkeitBähnlichen Zustand
dadurch gehalten wird, daß ein Gas oder Dampf hindurchgeleitet wird, welcher durch
eine Leitung 3 eingeleitet und eine Leitung 4 aus dem Kessel abgeleitet wird; in
einem Behälter 5 befindet sich ein Vorrat
des fein verteilten festen
Stoffes, und an dessen Unterseite schließt sich ein Rohr 6 an. In diesem Rohr wird
eine Säule 7 des fein verteilten festen Stoffes gehalten. Das untere Ende des Rohres
6 endet an der oberen Fläche des Bettes &. Dieses Rohr 6 ist in dem oberen Ende
des Kessels I beweglich und einstellbar, so daß das offene untere Ende des Rohres
in eine beliebige Ebene in dem Kessel gebracht werden kann, nämlich in die Ebene,
wo die obere Grenzfläche des fein verteilten festen Stoffes gehalten werden soll.
Der fein verteilte feste Stoff kann aus dem Kessel 1 durch eine Rohrleitung g abgezogen
werden. Bevor die Apparatur in Gang gesetzt wird, wird das Rohr 6 derart eingestellt,
daß das untere Ende desselben in dem Kessel an der Stelle endet, in der die Bettebene
aufrechterhalten werden soll. Der Kessel kann dann bis zu der gewünschten Ebene
gefüllt werden, indem man den fein verteilten festen Stoff aus dem Behälter 5 durch
das Rohr 6 nachfiießen läßt, bis er von selbst zu fließen aufhört. Wenn die Füllung
des Kessels beendet ist und ein genügender Vorrat des fein verteilten Materials
in dem Vorratsbehälter 5 enthalten ist, kann das Verfahren eingeleitet werden, indem
Dampf oder Gas mit zumindest der Geschwindigkeit durchgeleitet wird, daß das Bett
des fein verteilten festen Materials in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand gehalten
wird, Wenn der fein verteilte feste Stoff aus der Leitung 9 entnommen wird, versucht
die obere Ebene des Bettes des fein verteilten festen Stoffes sich zu senken, und
neuer fein verteilter fester Stoff fließt aus der Säule7 in das Bett des Kessels
naoh, so daß die obere Fläche des fein verteilten festen Stoffes immer in der bestimmten
Ebene gehalten wird.
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Wenn es erwünscht ist, zwei Ströme fein verteilter fester Stoffe
oberhalb des Bettes des in dem Kessel enthaltenen fein verteilten Materials zu mischen,
kann ein Teil des einen fein verteilten Materials dazu benutzt werden, die obere
Fläche des Bettes auf erfindungsgemäße Weise in der bestimmten Höhe aufrechtzuerhalten,
und der Rest kann am oberen Ende des Kessels oder in dessen Nähe eingeführt werden,
so daß er sich vor Erreichung des Bettes mit dem anderen Strom fein verteilten Materials
misoht, der getrennt durch die Oberseite des Kessels eingeführt wird. Dieser Teil
des ersten fein verteilten festen Stoffes und der zweite fein verteilte feste Stoff
werden in den Kessel eingegeben, ohne daß sie durch Einschlußmittel als Säulen gehalten
werden, welche in der Oberfläche des Bettes enden. In der folgenden Beschreibung
und in den Ansprüchen wird Material, welches au-f diese Weise in den Kessel eingegeben
wird, als frei eingeführtes Material bezeichnet.
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Wenn in dieser Weise gearbeitet wird, ist es zur zufriedenstellenden
Aufrechterhaltung der oberen Fläche in einer bestimmten Ebene notwendig, den Teil
des fein verteilten festen Stoffes durch eine geeignet bemessene Öffnung in den
Raum in- der Oberseite des Kessels zu führen und fein verteilten festen Stoff aus
dem Kessel mit einer größeren Geschwindigkeit abzuziehen, als fein verteilter fester
Stoff durch die Öffnung in der Oberseite des Kessels zugeführt-wird.
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In der Fig. 2 ist eine derartige Apparatur schematisch dargestellt,
in der dieses Verfahren durch geführt werden kann. Mit den Bezeichnungen 1 bis g
sind die gleichen Teile dargestellt, wie bereits in Fig. I erläutert. An dem Vorratsbehälter
5 befindet sich ein weiteres Rohr Io, das eine geeignet bemessene untere Öffnung
ii besitzt. Ferner ist ein weiteres Rohr 12 vorgesehen, durch das der zweite fein
verteilte feste Stoff eingeführt wird. Die Oberfläche des Bettes des fein verteilten
festen Stoffes wird in der gewünschten Ebene zufriedenstellenßd aufrechterhalten,
indem der fein verteilte feste Stoff aus dem Kessel mit einer größeren Geschwindigkeit
abgezogen wird, als die Zufuhrgeschwindigkeit durch die Öffnung 11 und das Rohr
12 in den Kessel hinein beträgt.
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In Fig. 3 ist eine Apparatur dargestellt, die Anwendung findet, wenn
mit einem heftig siedenden oder in wallender Bewegung befindlichen Bett gearbeitet
wird. Auch hierbei haben die Bezeichnungen I bis g die gleiche Bedeutung, wie in
Verbindung mit Fig. 1 erläutert. Der Kessel 1 ist bei dieser Ausführungsforrn in
seinem oberen Teil bei I3 erweitert, und zwar beginnt diese Querschnittserweiterung
bei 14. Dadurch, daß die Gasgeschwin digkeit, welche das siedende oder in wallender
Bewegung befindliche Bett erzeugt, in dem Querschnitt 13 des Kessels mit der größeren
Querschnittsfläche verringert wird, wird durch' das Bett des fein verteilten Materials
an oder in der Nähe des Punktes 14 eine Stützfläche gebildet, welche geeignet ist,
die in dem Rohr 6 befindliche Säule des fein verteilten Materials 7 zu unterstützen.
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Fig. 4 zeigt eine weitere beispielsweise Ausführungsform zur Durchführung
des Verfahrens, bei dem mit einem heftig siedenden oder in wallender Bewegung befindlichen
Bett gearbeitet wird.
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Die Bezeichnungen 1 bis g haben die gleiche Bedeutung, wie in Verbidung
mit Fig. I bereits erläutert. Seitlich des Kessels I steht mit ihm in der Nähe und
unterhalb des unteren Endes des Zuführungsrohres 6 eine seitliche Kammer 15 in Verbindung.
Obwohl der Erfindungsgegenstand erläutert wurde an Betten des fein verteilten Materials,
deren Tiefe größer ist als ihr Querschnitt, kann selbstverständlich der Erfindungsgegenstand
auch Anwendung finden in solchen Fällen, wo mit seichten Betten des fein verteilten
Materials gearbeitet Wird.