DE936386C

DE936386C - Device for the continuous implementation of reactions between a powdery material and a gas in the fluidized bed process

Info

Publication number: DE936386C
Application number: DEA14945A
Authority: DE
Original assignee: Ammonia Casale SA
Current assignee: Casale SA
Priority date: 1951-01-22
Filing date: 1952-01-12
Publication date: 1955-12-15

Description

Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung von Reaktionen zwischen einem pulverförmigen Gut und einem Gas im Wirbelschichtverfahren Beim Wirbelschichtverfahren läßt sich bei kontinuierlicher Spei!sung mit frischem Pulver und bei kontinuierlicher Entnahme des verbrauchten Pulvers nur ein Gemisch von Plulverteilchen gewinnen, die während sehr unterschiedlich langer Zeit in der Einrichtung verweilt haben und die deshalb der Einwirkung des Gases in mitunter sehr unterschfedlicher Weise unterworfen waren. Soll insbesondere ein Pulver mit einem Gas mittels Reaktionen behandelt werden, an denen nicht nur oberflächliche Schichten der Pulverteilchen teilhaben sollen, sondern bei denen das Gas auch in Poren der Teilchen ei.ndringen soll, oder handelt es sich um Reaktionen, die verhältnismäßig langsam vor sich gehen, so eignet sich das Verfahren schlecht für den kontinuierlichen Betrieb. Ebensowenig eignet sich ein .solches Verfahren für einen allmählichen,Wärmeaustausch zwischen. Pulver und Gas, da infolge der sehr heftigen Bewegung der Pulverteilchen die ganze Schicht die gleiche Temperatur hat.Device for the continuous implementation of reactions between a powdery material and a gas in the fluidized bed process In the fluidized bed process can be obtained with continuous feeding with fresh powder and with continuous feeding Withdrawal of the used powder only obtain a mixture of powder particles, who have stayed in the facility for very different lengths of time and which are therefore subject to the action of the gas in very different ways was. If, in particular, a powder is to be treated with a gas by means of reactions, in which not only superficial layers of the powder particles should participate, but in which the gas is supposed to penetrate or act in the pores of the particles If it is a question of reactions that take place relatively slowly, then it is appropriate the process bad for continuous operation. Nor is it suitable such a procedure for a gradual, heat exchange between. Powder and Gas, since the whole layer as a result of the very violent movement of the powder particles has the same temperature.

Auf verschiedene Weise wurde versucht, diesem Nachteil abzuhelfen, indem das Pulver z. B. mittels vollwandiger oder gelochter Zwischenwände teilweise daran verhindert wurde, sich durch die ganze Reaktionszone zu bewegen, oder indem durch Füllen des das fließbare Gemenge enthaltenden Raumes mit Körpern von verhältnismäßig großen Abmessungen, die vom Gasstrom nicht verschoben werden können, das Pulver und das Gas nur durch die Zwischenräume zwischen den Füllxköfpern strömt, was das Aufsteigen des Pulvers einigermaßen hindert. Diese Lösungen haben den Vorteil der Einfachheit, erlauben aber keinen wirklichen Gegenstrombetrieb; sie liefern insbesondere keine befriedigenden Ergebnisse, wenn es sich darum handelt, verhältnismäßig langsam ablau£ende Reaktionen zwischen Gas und Pulver durchzuführen oder wenn zwischen diesen Bestandteilen des Gemenges fühlbare Wärme ausgetauscht werden soll. Attempts have been made to remedy this disadvantage in various ways, by the powder z. B. partially by means of full-walled or perforated partitions was prevented from moving through the entire reaction zone, or by by filling the containing the flowable mixture Space with bodies of relatively large dimensions that are not displaced by the gas flow can, the powder and the gas only through the spaces between the Füllxköfpern flows, which somewhat prevents the powder from rising. Have these solutions the advantage of simplicity, but do not allow real countercurrent operation; in particular, they do not provide satisfactory results when it comes to to carry out relatively slow reactions between gas and powder or if sensible heat is exchanged between these constituents of the mixture shall be.

Man hat auch schon eine Kolonne verwendet, in- der mehrere Nvirbelscbichten übereinanderliegen, wobei das Pulver oben in die Kolonne eintritt und durch deren Boden austritt, während das Gas die Kolonne in umgekehrter Richtung durchströmt.A column has also already been used in which there are several reports from the vortex one above the other, the powder entering the column at the top and through it Exits the bottom while the gas flows through the column in the opposite direction.

Fig. I stellt eine solche Kolonne dar. Fig. I shows such a column.

Gemäß Fig. I tritt das Pulver durch ein mit einem Regelhahn 7 versehenes Rohr I in die oberste Schicht 2 der Vorrichtung ein. Das kontinuierlich durch das Rohr I eingeführte Pulver wird ebenfalls kontinuierlich durch das Rohr 3 abgeführt, das als Überlauf dient und den Spiegel der flieißlbaren Schicht konstant hält, und es tritt in die nächtstuntere Schicht 4 über, aus der es durch ein weiteres Überlaufrohr 3 in eine weitere, tieferliegende Schicht übertritt und so fort bis zur untersten Schicht, aus der das Pulver durch das Üherlaufrohr 5 austritt. Das Gas tritt unten in die Kolonne 10 ein und strömt durch die Zwischenböden 6 von einer Stufe zur andern nach oben. Diese Zwischenböden müssen so ausgebildet sein, daß sie den Durchtritt des Gases von unten nach oben erlauben, aber den des Pulvers von oben nach unten verhindern. Zu diesem Zweck können entweder Böden mit durch Glocken geschützten Gaseintrittsöffnungen verwendet werden, wie bei Destill-ierkolonnen, oder die Boden können in der weiter unten zu beschr,eibenden- besonderen Bauart hergestellt sein. In Fig. I gelangt das aus der obersten Schicht austretende Gas in eine verbreiterte Zone I I, in der wegen der verminderten Strö'mungsgeschwindigkeit nur sehr wenig Pulver vom Gas initgerissen wird. Dieser noch mitgerissene Staub wird mittels des Fliehkraftabscheiders 12 ausgeschieden und durch das Rohr 13 in die oberste Schicht zurückgeleitet, während das Gas .den Apparat bei I verläßt. Wird das Gas zwischen zwei Zwischenböden abgezogen, so ist es im allgemeinden von Vorteil, das von ihm mitgerissene Pulver auszuscheiden und es,gegebenenfalls in die Kolonne zurückzuleiten. According to FIG. I, the powder passes through a valve provided with a control valve 7 Tube I into the top layer 2 of the device. That continuously through the Powder introduced into tube I is also continuously discharged through tube 3, which serves as an overflow and keeps the level of the flowable layer constant, and it passes into the next lower layer 4, from which it passes through another overflow pipe 3 passes into a further, deeper layer and so on to the lowest Layer from which the powder emerges through the overflow pipe 5. The gas comes out below into the column 10 and flows through the intermediate trays 6 from one stage to the other up. These intermediate floors must be designed so that they pass through of the gas from the bottom to the top, but that of the powder from the top to the bottom impede. For this purpose, either floors can be protected by bells Gas inlets are used, as in distillation columns, or the bottom can be manufactured in the special design to be described below. In Fig. I, the gas emerging from the topmost layer passes into a widened one Zone II, in which only very little because of the reduced flow velocity Powder is ripped off by the gas. This still entrained dust is removed by means of the Centrifugal separator 12 separated and through the pipe 13 in the top layer returned while the gas. leaves the apparatus at I. Will the gas between If two intermediate floors are deducted, it is generally an advantage to have that from him to separate out entrained powder and, if necessary, to return it to the column.

Der Betrieb einer solchen Einrichtung bietet verschiedene Schwierigkeiten, da es zur kontinuierlichen Durchführung von Reaktionen zwischen einem pulverförmtigen Gut und einem Gas im Wirbelschichtverfahren notwendig ist, die Höhe der einen oder anderen fließbaren Schicht stärker zu verändern, als dies durch Änderung der Stellung der Absperrvorrichtungen 8 möglich wäre, ohne dabei jedoch den Gasdurchsatz zu verändern. Zu diesem Zweck ist es nötig, die Höhenlage der oberen Mündung des Uberlaufrohres über dem ent sprechenden Zwischenboden zu verändern, wobei die Lage der unteren Mündung über dem unteren 7w,ischenboden.gleichbleiben muß. The operation of such a facility presents various difficulties, because it is used to continuously carry out reactions between a powdery Well and a gas in the fluidized bed process is necessary, the amount of one or to change another flowable layer more strongly than by changing the position the shut-off devices 8 would be possible without, however, changing the gas throughput. For this purpose it is necessary to determine the height of the upper mouth of the overflow pipe to change over the corresponding intermediate floor, with the position of the lower Muzzle above the lower 7w, ischenboden. Must remain the same.

Es wurde bereits eine derartige Vorrichtung beschrieben, bei welcher für die Regelung der jeweiligen Pulverschichthöhe das Eintritts rohr für das vom Gasstrom zugeführte Pulver oder aber das ganze Gitter (Rost) der Wirbelschichtzone verschoben wird. Es. hat !sich jedoch herausgestellt, daß die Durchführung solcher Maßnahmen technisch äußerst schwierig ist und nicht zu den genvünschten Ergebnissen führt. Such a device has already been described in which for the regulation of the respective powder layer height the inlet pipe for the from Powder fed in with the gas flow or the entire grid (grate) of the fluidized bed zone is moved. It. However, it has been found that the implementation of such Taking action is technically extremely difficult and does not produce the desired results leads.

Demgegenüber wird bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Schichthöhenr,egelung wesentlich einfacher bewerkstelligt, und zwar dadurch, daß .die Höhenlage des Eintrittsendes des zur Überleitung - des Pulvers in die darunterliegende Schicht dienenden Rohres zum angehörigen Boden in der Weise verstellbar ist, daß sich dabei dile Höhenlage des Austrittsendes dieses Rohres zum darunterliegenden Boden nicht verändert, wobei die Verstellung des Eintri ttsendes mittels eines beweglichen Rohrstückes erfolgt, das konzentrisch am oberen Ende eines festen Rohres angebracht ist. Beispielsweise wird eine Vorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, bei der also die Höhenlage der Pulveraustrittsrohre der einzelnen Schichten geregelt wird. In dieser Figur bezeichnet 3 eines der am Zwischenboden 6 befestigten Überlaufrohre. In contrast, in the device according to the invention, the layer height is regulated much easier done, namely that .the height of the inlet end of the pipe used to transfer the powder into the underlying layer is adjustable to the associated soil in such a way that it is dile altitude of the outlet end of this pipe to the underlying soil not changed, whereby the inlet end is adjusted by means of a movable piece of pipe, which is attached concentrically to the upper end of a solid tube. For example a device is used as shown in Fig. 2, so in the the height of the powder outlet pipes of the individual layers is regulated. In In this figure, 3 denotes one of the overflow pipes fastened to the intermediate floor 6.

Dieses Rohr findet seine Fortsetzung nach oben in einem Rohr 20 von kleinerem oder größerem Durchmesser, das mittels einer Zahnstange 21 gehoben oder gesenkt werden kann. Die Zahnstange 2-1 wird mittels eines von außen antreibbaren Zahnrades 22 angetrieben. Da zu befürchten ist, daß sich Pulver zwischen der Zahnstange und dem Zahnrad ablagert, ist ein Stutzen 23 vorgesehen, durch den solche Ablagerungen im Augenblick der Betätigung mittels Druckluft oder Druckgas weggeblasen werden können. This tube is continued upwards in a tube 20 of smaller or larger diameter, which is lifted by means of a rack 21 or can be lowered. The rack 2-1 is driven from the outside by means of an Gear 22 driven. It is to be feared that there will be powder between the rack and deposited on the gear, a nozzle 23 is provided through which such deposits be blown away at the moment of actuation by means of compressed air or compressed gas can.

Bei der Ingangsetzung derartiger bisher belçannter Vorrichtungen tritt insofern eine Schwie -rigkeit auf, als in dem Fall, daß die Uberlaufrohre, bevor das Gas eingeleitet wird, nicht mit Pulver gefüllt werden, das Gas den Weg geringsten Widerstandes durch die Überlaufrohre nimmt und inlfolgedessen das Fließbarmachen der Pulverschichten unterbleibt. In the initiation of such previously known devices a difficulty arises insofar as, in the event that the overflow pipes, Before the gas is introduced, do not be filled with powder, the gas paves the way the least resistance through the overflow pipes and consequently the flowability the powder layers are omitted.

Es ist bereits ein Wirbelschichtofen bekannt, in dem drei Schichten iilbereinander angeordnet sind und bei welchem das pulverförmige Gut von der oberen Schicht durch ein von außen regelbares Rohr in die jeweils darunterliegende Schicht fällt. A fluidized bed furnace is already known in which three layers are arranged one above the other and in which the powdery material is separated from the upper Layer through a pipe that can be regulated from the outside into the respective layer below falls.

Bei diesem Ofen ist ein gasdurchlässiger Zwischen boden vorgesehen, der durch Anordnung von Kugeln derart ausgebildet ist, daß das Pulver durch die Gaskanäle nicht in die darunterliegende Schicht gelangen kann. Ein solches Absperrsystem am unteren Ende der Rohre, durch die das Pulver abfließt, birgt die Gefahr in sich, daß es im Falle einer Unterbrechung des Gasstromes versagt, indem es in diesem Augenhhck durch das Pulver blockiert wird und im Betrieb zu zahlreichen Störungen Anlaß gibt Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dieser Mangel völlig vermieden, und zwar dadurch, daß die Überlaufrohre 3 mit einer Absperrvorrichtung 8 und das Uberlaufrohr 5 mit einer Abisperrvorrichtung g versehen sind. Diese Absperrvorrichtungen brauchen nicht vollkommen dicht zu schließen, und die Höhe in der sie in den Rohren angeordnet sind, spielt keine Rolle. Sie werden am besten da angeordnet, wo sie nach der Bauart der Kolonne am leichtesten erreichbar sind, so daß sie von außen betätigt werden können. Insbesondere könnten die Überlaufrohre außerhalb der Kolonne durchgeführt sein, wodurch die Absperrvorrichtungen leichter zugänglich werden, wenn es notwenig ist, sie häufig zu betätigen. Beim Ingangsetzen bleibt jede Absperrvorrichtung geschlossen, bis das Pulver in der nächstoberen Schicht in fließbarem Zustand eine genügende Dicke erreicht hat. A gas-permeable intermediate floor is provided for this furnace, which is formed by the arrangement of balls such that the powder through the Gas channels cannot get into the underlying layer. Such a shut-off system at the lower end of the tubes through which the powder flows, there is a risk of that it fails in the event of an interruption in the gas flow by in This eye-catcher is blocked by the powder and leads to numerous malfunctions during operation Gives cause In the device according to the invention, this deficiency is completely avoided, namely in that the overflow pipes 3 with a shut-off device 8 and the Overflow pipe 5 are provided with a shut-off device g. These shut-off devices do not need to close completely tight, and the amount of them in the pipes are arranged does not matter. They are best placed where they are are most easily accessible according to the design of the column, so that they can be reached from the outside can be operated. In particular, the overflow pipes could be outside the column be carried out so that the shut-off devices are more easily accessible, when it is necessary to operate them frequently. Every shut-off device remains when the system is started closed until the powder in the next upper layer is in a flowable state has reached sufficient thickness.

In diesem Augenblick wird allmählich geöffnet, bis der Zugang und der Abgang von Pulver zur bzw. von der betreffenden Schicht sich die Waage halten und der Spiegel gleich hoch bleibt. Zuerst wird die Schicht auf dem obersten Zwischenboden eingestellt und hierauf der Vorgang von oben nach unten fortschreitend für jeden Zwischenboden wiederholt.At this moment it will gradually open until the access and the flow of powder to or from the relevant layer is balanced and the mirror stays the same high. First the layer is on the top mezzanine set and then the process from top to bottom progressing for each Intermediate floor repeated.

Solange die Höhe der fließbaren Schicht auf einem Zwischenboden nicht ausreicht, muß die Absperrvorrichtung im zu diesem Zwischenboden gehörenden Überlaufrohr geschlossen bleiben, damit das Gas nicht von der nächstunteren Schicht durch dieses Rohr 3 aufsteigt, wodurch es nicht als Üb erlauf zur Wirkung käme. Die Verwendung derartiger Absperrvorrichtungen hat übrigens einen zweiten Vorteil: Sie erlaubt, die Dicke der nächstoberen fließbaren Schicht in gewissem Maße zu regeln.As long as the height of the flowable layer on an intermediate floor is not sufficient, the shut-off device must be in the overflow pipe belonging to this intermediate floor remain closed so that the gas does not pass through this from the next layer down Tube 3 rises, so that it would not overflow as an effect. The usage By the way, such shut-off devices have a second advantage: they allow to regulate the thickness of the next upper flowable layer to a certain extent.

Die Absperrvorrichtungen 8 befinden sich gewöhnlich im Innern der Kolonne, müssen aber mittels einer geeigneten Vorrichtung, die ohne Schwierigkeit einfach und kräftig gestaltet werden kann, von außen betätigt werden können. Diese Absp!errvorrichtungen und ihre Betätigungsmittel müssen kräftig gehaut sein und sich nicht durch Pulver anlagerungen blockieren lassen. Die besten Ergiebmesse liefern entweder einfache waagerechte oder geneigte Schieber oder Klappen, wobei alle Teile reichlich zu bemes!sen und mit genügendem Spiel zu versehen sind, damit sie durch Pulverablagerungen und Wärme dehnungen nicht zum Vefklemmen kommen. Selbstverständlich müssen diese Absperrvorrichtungen und ihre Betätigungsmittel, wie auch die Rohre und Zwischenböden, aus Werkstoffen hergestellt sein, die den Wärmebeanspruchungen und chemischen Angriffen widerstehen, denen sie ausgesetzt sind. In Fig. 1 ist durch Blesichtigungslöcher 16 für gute Zugänglichkeit der Absperrvorrichtungen und ihrer Betätigungsmittel gesorgt. Die Differenzmanometer 15 dienen zur Kontrolle der Dicke der fließbaren Schichten auf den verschiedenen Zwischenböden, namentlich bei der Ingangsetzung.The shut-off devices 8 are usually located inside the Column, however, must be carried out by means of a suitable device which is without difficulty can be designed simply and powerfully, can be operated from the outside. These Absp! Errvorrichtungen and their operating means must be hewn strong and cannot be blocked by powder deposits. Deliver the best yield fair either simple horizontal or inclined slides or flaps, with all parts to be dimensioned sufficiently and to be provided with sufficient play so that they pass through Powder deposits and thermal expansion do not jam. Of course these shut-off devices and their actuation means, as well as the pipes and intermediate floors, made of materials that can withstand the thermal stresses and withstand chemical attacks to which they are exposed. In Fig. 1 is through Viewing holes 16 for easy access to the shut-off devices and their Actuating means taken care of. The differential manometers 15 are used to control the thickness of the flowable layers on the various intermediate floors, especially in the Start-up.

Die Zwischenböden 6 müssen für Gas, das etwas Pulver mit sich führt und von unten nach oben strömt, durchlässig sein, den Durchgang von Pulver von oben nach unten jedoch verhindern. The intermediate floors 6 must for gas, which carries some powder with it and flows from bottom to top, being permeable, the passage of powder from above but prevent it downwards.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform solcher Zwischenböden, die sich für Böden jeder Größe, vor allem aber für solche der größten Abmessungen eignet. Auf Träger 40, die an den Wänden der Kolonne befestigt sind (Metall-stäbe, feuerfeste Gewöllbebögen usw.) und in gleichmäßigen Abständen parallel zueinanderlaufen, liegen Profil stäbe 51 von U-förmigem Quierschnitt, die durch Haltestücke 53 parallel zueinander und in passendem Abstand gehalten werden. Der lichte Raum zwischen je zwei Stäben. ist von einem anderen Profil stab 52 verdeckt, der kleineren, gleichen oder größeren Querschnitt haben kann als die Stäbe 51. Die senkrecht stehenden Flansche der höheren Stäbe sind mit Kerben 54 versehen, durch welche das vom unteren Zwischenboden aufsteigende Gas hindurchtreten kann. Bei tieferen Arbeitstemperaturen kann bei Zwischenböden von nicht mehr als 2 bis 5 m Durchmesser auf die Träger 40 verzichtet werden, wobei die Profileisen unmittelbar an den Wänden der Kolonne befestigt werden. Für höhere Arbeitstemperaturen oder bei Korrosionsgefahr können entweder Profilstäbe aus geeignetem korrosionsbeständigem Sonderstahl oder Stücke aus keramischem Werkstoff (wie in Fig. 4 angegeben) verwendet werden. Um jede Anhäufung von Pulver auf ihrer Oberseite zu verhindern, weisen die unteren Profile 55 eine einfache Form auf und werden von Stücken 56 überdeckt, die zur Auflagerung mit Querwänden 57 versehen sind und oben eine Kante 58 aufweisen.Fig. 3 shows schematically an embodiment of such intermediate floors, which are suitable for floors of all sizes, but especially for those of the largest dimensions suitable. On supports 40, which are attached to the walls of the column (metal rods, fireproof arches etc.) and run parallel to each other at regular intervals, are profile bars 51 of U-shaped cross-section, which are parallel by holding pieces 53 be kept at a suitable distance from each other. The clear space between each two rods. is covered by another profile rod 52, the smaller, same or can have a larger cross-section than the rods 51. The perpendicular flanges of the higher bars are provided with notches 54 through which the lower shelf rising gas can pass through. At lower working temperatures, Intermediate floors with a diameter of no more than 2 to 5 m are dispensed with on the carrier 40 the profile iron are attached directly to the walls of the column. For higher working temperatures or if there is a risk of corrosion, either profile rods Made of suitable corrosion-resistant special steel or pieces made of ceramic material (as indicated in Fig. 4) can be used. About any build-up of powder on theirs To prevent top, the lower profiles 55 have a simple shape and are covered by pieces 56, which are provided with transverse walls 57 for support and have an edge 58 at the top.

Der Druckverlust des Gases in einer Pulver schicht, die vom Gas in fließbarem Zustand gehalten wird, ist gleich dem durch die Querschnittsfläche geteilten Gewicht der Pulvermenge. Somit 5}gewirkt eine mit Zwischenböden versehene Kolonne einen hohen Druckverlust, falls di,e heim Fließbarmachen ühlicherwei ste angewendeten ziemlich großen Schichtdicken gewählt werden, so daß es also vorteilhaft ist, mit fließbaren Schichten von geringer Dicke zu arbeiten, um so den Druckverlust des durch die Kolonne strömenden Gases gering zu halten und den Wirkungsgrad zu verbessern. Erfordern aber die in Betracht fallenden Gas und Pulvermengen Kolonnen großen Durchmessers, so besteht heispielsweise bei Durchmessern, die das fünf- bis zehnfache der Dicke der fiießbaren Schicht übersteigen, die Gefahr, daß sich das Pulver auf einer Seite des Querschnittes sammelt und das Gas auf der anderen Seite am Pulver vorbeiströmt und einen oder mehrere Kamine bildet, was dem Kontakt zwischen Gas und Pulver nachteilig ist. The pressure loss of the gas in a powder layer, which is caused by the gas in is maintained in a flowable state is equal to that divided by the cross-sectional area Weight of the amount of powder. Thus, a column provided with intermediate trays is knitted a high pressure drop, if these are normally used to make the fluid flowable fairly large layer thicknesses can be chosen, so that it is therefore advantageous to use flowable layers of small thickness to work so as to reduce the pressure loss of the to keep the gas flowing through the column low and to improve the efficiency. However, if the gas and powder quantities involved require large-diameter columns, for example, with diameters five to ten times the thickness the flowable layer, there is a risk of the powder on one side of the cross-section and the gas flows past the powder on the other side and forms one or more chimneys, which is detrimental to the contact between gas and powder is.

Erfindungsgemäß sind auf den Zwischenböden senkrechte Scheidewände vorgesehen. Praktisch werden damit die fließbaren Schichten in eine Anzahl Felder unterteilt, deren horizontale Aus1dehnung so klein ist, daß der genannte Nachteil nicht auftritt. Es lassen sich auch mehrere Kolonnen, deren jede von Pulver und Gas durchströmt wird, in einer einzigen Einrichtung zusammenfassen, wie in Fig. 5 dargestellt. Das Pulver tritt durch das mit einer Regelklappe 102 versehene Rohr IOI ein.According to the invention, there are vertical partitions on the intermediate floors intended. This makes the flowable layers practical in a number of fields divided, the horizontal extent of which is so small that the aforementioned disadvantage does not occur. There can also be several columns, each of which is made of powder and Gas is flowing through, summarize in a single facility, as shown in FIG. The powder passes through a control valve 102 provided tube IOI.

Das Rohr 101 verzweigt sich in engere Rohre 103, deren jedes eine Regelklappe 104 enthält und tdie in Abteile 105- des Zwischenbodens 1 i6 münden. The pipe 101 branches into narrower pipes 103, each of which is one Contains control flap 104 and t which open into compartments 105 of the intermediate floor 1 i6.

Von dort gelangt das Pulver durch die mit Kegel klappen 107 versehenen Überlaufrohre 106 in die Abteile I08 des nächstunteren Zwischenbodens. From there, the powder passes through the flaps 107 provided with cones Overflow pipes 106 in the compartments I08 of the next lower mezzanine floor.

Aus diesen wiederum läuft das Pulver durch andere Überlaufrohre 106 zur darunterliegenden Schicht ab; diese Rohre sind gleich ausgebildet wie die vorhergehenden und weisen ebenfalls Regeiklappen 107 auf. Das Pulver verläßt die unterste Stufe durch die Rohre III mit den Regeiklappen 112, die zu einem einzigen Rohr 113 zusammengefaßt sein können. Das Gas tritt von unten durch das Rohr 114 in die Kolonne 115 ein lund steigt durch die verschiedenen Zwischenböden II6 auf. Beim Austritt durch den obersten Zwischenboden gelangt es in einen Sammelraum II7, aus dem es durch einen Staubabscheider IIs austritt. Dieser kann z. B. ein Fliehkraftabscheider sein, der vom Gas mitgerissenes Pulver zurückhält und gegebenenfalls durch das Rohr 119 in die Abteile 105 zurüclcfließen läßt. Das Gas tritt durch das Rohr 120 anis dem Abscheider aus. Der Abscheider könnte auch außerhalb der Kolonne angeordnet sein; es ist ferner möglich, den erweiterten Sammeiraum 117 fortzulassen. In Fig. 5 sind die einzelnen Abteile durch die Scheidewände I2I voneinander getrennt, deren Höhe etwas großer als die größte vorgesehene Höhe der fließbaren Pulverschicht, die durch s'ie unterteilt werden soll, ist. Die Höhe dieser Scheidewände kann somit für die verschiedenen Zwischenböden verschieden sein; es können auch die einzelnen Zwischenböden einer Kolonne verschiedene Durchmesser haben. In Fig. 5 sind die Rohre 106, durch welche das Pulver von einem Zwischenboden nach dem nächsten fließt, so angeordnet, daß ihre Regelklappen 107 sich möglichst nahe am Umfang der Kolonne befinden, damit die Betätigungsorgane dieser Klappen nicht zu lang werden und die Klappen durch die vorgesehenen Kontrollöffnungen I22 zugänglich bleiben. Es kann auch das Pulver jedem Abteil an der Steile zugeführt werden, die der Mitte des Zwischenbodens am nächsten liegt, während die Abführung des Pulvers in der Nähe des Umfanges dieses P,odens erfolgt, dabei können über dem nächstunteren Zwischenboden die Lagen von Zu- und Abführung demgegenüber vertauscht sein. Dadurch ergeben sich kurze, senkrecht laufende Uberlaufrohre, die eine Verminderung des Abstandes zwischen der Oberfläche jeder fließbaren Schicht und dem nächstoberen Zwischenboden erlauben, so daß sich die Kolonne dann auf ein Mindestmaß verkleinern läßt. From these, in turn, the powder runs through other overflow pipes 106 to the layer below; these tubes are designed in the same way as the previous ones and also have control flaps 107. The powder leaves the lowest level through the pipes III with the regulating flaps 112, which are combined into a single pipe 113 could be. The gas enters column 115 from below through tube 114 rises through the various intermediate floors II6. When exiting through the top one It reaches the intermediate floor in a collecting space II7, from which it passes through a dust separator IIs exits. This can e.g. B. be a centrifugal separator that is carried away by the gas Retains powder and optionally flows back through the pipe 119 into the compartments 105 leaves. The gas exits through tube 120 anis the separator. The separator could also be arranged outside the column; it is also possible to use the advanced Omission of collecting room 117. In Fig. 5 the individual compartments are through the partitions I2I separated from each other, the height of which is slightly greater than the greatest intended height the flowable powder layer that is to be divided by s'ie. The height these partitions can therefore be different for the various intermediate floors; the individual intermediate trays of a column can also have different diameters to have. In Fig. 5 are the tubes 106 through which the powder is from an intermediate floor after the next flows, arranged so that their control flaps 107 are as close as possible close to the circumference of the column so that the actuators of these flaps do not become too long and the flaps through the provided inspection openings I22 stay accessible. The powder can also be fed to each compartment on the slope which is closest to the center of the false floor during the discharge of the powder in the vicinity of the circumference of this P, odens takes place, while above the In contrast, the positions of the supply and discharge are interchanged on the next lower intermediate floor be. This results in short, vertically running overflow pipes, which reduce the distance between the surface of each flowable layer and the next one above Allow intermediate tray so that the column can then be reduced in size to a minimum leaves.

Es kann Vorteile bieten, das Pulver über einen längeren Weg zu führen oder bei gleichem Gesamtweg die Zahl der Zwischenböden und damit die Druckverluste zu vermindern. Hierzu genügt es, das Pulver nacheinander durch die verschiedenen Abteile eines Zwischenbodens zu führen, diese Abteile also in Reihe statt parallel zu schalten, während das Gas weiterhin die verschiedenen Abteile parallel zueinander durchströmt. Dies läßt sich nur durchführen, wenn die Reaktionen so langsam ablaufen, daß die aus den einzelnen Abteilen eines Zw.ischenbodens aufsteigenden Gase sich in ihrer Zusammensetzung nicht allzustark unterscheiden. There may be advantages in guiding the powder over a longer path or, with the same total travel, the number of intermediate floors and thus the pressure losses to diminish. To do this, it is sufficient to move the powder through the different ones one after the other To lead compartments of an intermediate floor, so these compartments in a row instead of parallel to switch while the gas continues to parallel the different compartments flows through. This can only be done if the reactions are so slow that the gases rising from the individual compartments of an intermediate floor dissolve not too different in their composition.

Diese Anordnung empfiehlt sich insbesondere für Trocknungs-, Dehydratisierungs- und Reduktionsvorgänge. Der erwähnte Nachteil kann teilweise durch geeignete Maßnahmen beseitigt werden, insbesondere durch Mischen der Gase zwischen den fließbaren Schichten mittels Schikanen oder indem man das Pulver auf dem einen Zwischenboden in einen Drehsinn, auf dem nächstoberen und dem nächstunteren Zwischenboden dagegen im umgekehrten Drehsinn von Abteil zu Abteil führt.This arrangement is particularly recommended for drying, dehydration and reduction processes. The disadvantage mentioned can be partially overcome by taking appropriate measures be eliminated, in particular by mixing the gases between the flowable layers by means of baffles or by placing the powder in one of the intermediate floors Direction of rotation, on the other hand on the next upper and the next lower intermediate floor in the opposite direction Direction of rotation from compartment to compartment.

Letzteres läßt sich ohne Schwierigkeit durch geeignete Anordnung der von einem Abteil zum andern führenden Überlaufrohre erzielen. Fig. 6 zeigt eine solche Anordnung. Das Pulver tritt durch das mit einer Regelklappe 152 versehene Rohr I51 ein und gelangt in das mittlere Abteil I58 auf dem ersten Zwischenboden. Von da gelangt. es durch Einkerbungen I70, deren Querschnitt fest oder durch geeignete Vorrichtungen regelbar sein kann, in die äußeren Abteile 154. Vom letzten Abteil eines Zwischenbodens fließt es durch ein U1berlaufrohr I56, dessen Durchfluß menge durch eine von außen durch die Besichtigungsöffnung I72 zugängliche Regelklappe I57 geregelt werden kann, nach dem nächstunteren Zwischenboden ab. Vom letzten Zwischenboden läuft das Pulver durch das Rohr 165 ab, das- mit der Regullerklappe 171 versehen ist. Die Zahl und Anordnung der Abteile kann verschiefen sein und hängt vom Durchmesser der Kolonne sowie von der Höhe der fließbaren Schicht ab. Bei verhältnismäßig kleinen Durchmelssern kann auf das mittl'ere Abteil verzichtet werden. In der Kolonne weist der Gaskreislauf einen Eintrittsstutzen 161 mit Vertelirohren 162 auf, die unter jedem Abteil des untersten Zwischenbodens in eine kegelige Erweiterung 163 münden. Die Zufuhr des Gases zu jedem Abteil läßt sich mittels der Klappen I64 regeln. Jeder Zwischenboden weist wieder eine Reihe von Verteilkegeln, einen für jedes Abteil, auf. Der Gas durchfluß durch diese Kegel kann mittels der Klappen oder Schieber 159 unterbrochen werden, die durch Klappen 173 von außen zugänglich sind. Läßt man, während die Kolonne noch kein Pulver enthält, das Gas durchströmen und füllt zunächst das Abteil 153 mit Pulver, so fließt überhaupt kein Gas durch dieses Abteil, da das Gas dort vom Pulver aufgehalten wird, aber durch die übrigen, noch leeren Abteile fließen kann.The latter can be achieved without difficulty by suitable arrangement of the achieve overflow pipes leading from one compartment to the other. Fig. 6 shows a such arrangement. The powder passes through the one provided with a control flap 152 Tube I51 and comes into the middle compartment I58 on the first mezzanine floor. Got from there. it by notches I70, the cross-section of which is fixed or suitable Devices can be controllable in the outer compartments 154. From the last compartment of an intermediate floor, it flows through an overflow pipe I56, the flow rate of which through a control flap accessible from the outside through the inspection opening I72 I57 can be regulated, after the next lower intermediate floor. From the last intermediate floor the powder runs off through the pipe 165 which is provided with the regulator flap 171 is. The number and arrangement of the compartments can be skewed and depends on the diameter the column as well as the height of the flowable layer. With relatively small ones The middle compartment can be dispensed with. In the column points the gas circuit has an inlet connection 161 with vertical tubes 162, which under each compartment of the lowest intermediate floor open into a conical extension 163. The supply of gas to each compartment can be regulated by means of the flaps I64. Everyone The intermediate floor again has a number of distribution cones, one for each compartment, on. The gas flow through this cone can be controlled by means of the flaps or slides 159 are interrupted, which are accessible from the outside through flaps 173. One lets while the column does not yet contain any powder, the gas flows through and initially fills compartment 153 with powder, no gas at all flows through this compartment, there the gas is held up there by the powder, but by the remaining, still empty compartments can flow.

Um jede Stufe in Gang zu bringen, muß man zunächst alle Klappen 159 mit Ausnahme derjenigen schließen, die in der Leitung zum bereits mit Pulver beschickten Abteil liegt. Diese eine Klappe ist dann für das Ingangsetzen zwar überflüssig, kann aber dazu dienen, um eine gleichmäßige Regulierung des Gasdurchflusses aller Abteile zu ermöglichen. Tritt dann das Pulver in ein weiteres Abteil über, so kann die entsprechende Klappe allmählich geöffnet werden; in gleicher Weise wird bei den unteren Schichten vorgegangen, wenn das Pulver in diese übertritt. Um zu verhinde1rn, sodaß das Gas in parallelen Strömen von einem Abteil nach dem unmittelbar darüberliegenden fließt und daß damit fühlbare Druckunterschiede zwischen zwei Punkten derselben Horizontalebene auftreten, können Schikanen wie der Kegel I60 in Fig. 6 vorgesehen sein. Der Gasaustritt erfolgt wie bei einer normalen Kolonne durch den oberen Sammelraum 166, den Abscheider I67 mit Pulverrückleitung i68 und das Austrittsrohr I69.In order to get each step going, one must first have all the flaps 159 with the exception of those in the line to the already loaded with powder Compartment lies. This one flap is then superfluous for starting, but can serve to evenly regulate the gas flow of all To enable compartments. Then the powder enters another compartment over, the corresponding flap can be opened gradually; in the same way the procedure is applied to the lower layers when the powder passes into them. To prevent the gas from flowing in parallel flows from one compartment to the other directly overlying flows and that therewith noticeable pressure differences between two points in the same horizontal plane can be baffled like the cone I60 in FIG. 6 may be provided. The gas is discharged as in a normal column through the upper collecting space 166, the separator I67 with powder return line i68 and the outlet pipe I69.

Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung ilst ein müheloses Ingangsetzen der anfänglich leeren Kolonne möglich, und auch das Wiederingangsetzen nach einer unvorhergesehenen Betriebsunterbrechung bereitet keine Schwierigkeiten, weil kein Überströmen von Pulver von einem Zwischenboden auf den nächstunteren stattfindet und somit keine Vermischung ungleich weit behandelter Pulver teilchen stattfindet. The device according to the invention makes it easy to start up the initially empty column possible, and also restarting after one unforeseen business interruption does not cause any problems because no Overflow of powder from one false floor to the next below takes place and thus no mixing of unevenly treated powder particles takes place.

Beim Fließbarmachen pulverförmigen Gutes kann die Dichte wie auch die Porosität und selbst die Größe der Teilchen in ziemlich weiten Grenzen schwanken. Wenn diese Schwankungen bedeutend sind, genügt es, die Geschwindigkeit des Gases, das das Pulver fließbar erhält, durch änderung des Durchmessers der Zwischenböden oder der Gasfördermenge entsprechend zu verändern. Bewirken jedoch die Reaktionen oder die Temperaturverhältnisse, denen das Pulver unterworfen wird, ein Zusammenbacken der Körner durch oberflächliches Schmelzen wie bei allen Verfahren, bei denen eine Sinterung eines Pulvers erfolgt (Erzeugung von Zement, Sinterung von M,etallpulvern usw.), so kann von einem Fließbarmachen nicht mehr die Rede sein, die zusammengebackenen Teilchen fallen dann auf den Zwischenboden und können von dort nicht mehr wegbefördert werden. Erfindungsgemäß kann diese Schwierigkeit dadurch behoben werden, daß für die untere Schicht nicht mehr ein zylindrischer oder prismatischer Raum mit senkrechten Wänden, sondern ein kegeliger oder pyramidenförmiger Raum mit nach unten gerichteter Spitze verwendet wird. Das Gas tritt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit an dieser Spitze ein und nimmt im Laufe seines Aufstieges eine immer geringere Geschwindigkeit an. Der Spitzenwinkel dieses Kegels oder dieser Pyramide muß ziemlich klein sein und etwa zwischen 20 und 400 liegen. When making powdery goods flowable, the density can as well the porosity and even the size of the particles vary within fairly wide limits. If these fluctuations are significant, it is sufficient to measure the velocity of the gas which keeps the powder flowable by changing the diameter of the intermediate floors or to change the gas flow rate accordingly. However, cause the reactions or the temperature conditions to which the powder is subjected, caking of the grains by superficial melting as in all processes in which a Sintering of a powder takes place (production of cement, sintering of M, metal powders etc.), one can no longer speak of making them flowable, the caked ones Particles then fall onto the intermediate floor and can no longer be transported away from there will. According to the invention, this problem can be overcome in that for the lower layer is no longer a cylindrical or prismatic space with perpendicular Walls, but a conical or pyramidal room with a downward facing Tip is used. The gas enters this at a high flow rate One point and takes a slower and slower speed in the course of its ascent at. The apex angle of this cone or pyramid must be quite small and about between 20 and 400.

Auf diese Weise ergibt sich eine Aussonderung der Teilchen je nach ihrer Größe, und es ist möglich, an der Spitze des Kegels bzw. der Pyramide zusammengebackene Teilchen von ungefähr gleichförmiger Größe zu entnehmen, die um so kleiner sind, je größer das Verhältnis des horizontalen Querschnittes des Kegels bzw. der Pyramide in der Höhe des Gaseintritts zum obersten Horizontalquerschnitt ist. Somit kann die Größe der entnommenen, durch Zusammenbacken entstandenen Teilchen beeinflußt werden, indem man das Gas in verschiedenen Höhenlagen des Kegels eintreten läßt und für das Gas eine gleiche Austrittsgeschwindigkeit aufrechterhält; diese Austrittsgeschwindigkeit ist durch die Forderung begrenzt, daß die feinsten Teilchen nicht vom Gas mitgerissen werden dürfen. Bei der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung befindet sich über dem Kegel 200 ein zylindrischer Sammelraum 20I, der z. B. aus feuerfesten Steinen in Form einer Pyramide mit quadratischer Grundfläche und aufgesetztem quadratischem Prisma gebildet sein kann. Damit sich eine Gasströmung mit gleichmäßig verteilter Geschwindigkeit einstellt, ist es jedoch von Vorteil, das unterste Stück entweder kegelig oder als achtkantige Pyramide auszubilden. Das zu behandelnde Pulver tritt je nach der Gesamtanordnung durch das Rohr 202 oder durch das Rohr 203 ein. Das Rohr 202 wird beispielsweise verwendet, wenn das Pulver aus, einer Kolonne oder von einer Schicht kommt, in der es bereits bei einer vorangehenden Behandlung fließbar gemacht wurde. Durch das Rohr 203 kann alsdann entweder ein zweites Pulver eingeführt werden, das mit dem erstgenannten zur Reaktion kommen soll, oder ein Brennstoff in pulverförmigem oder körnigem festem Zustande oder schließlich ein flüssiger Brennstoff, wobei diese Brennstoffe im kegeligen bzw. pyramidenförmigen Raum verbrannt werden sollen. Das Pulver und/oder der Brennstoff könnten auch mit dem Gas eintreten, dns durch die Leitung 205 zugeführt wird und durch Düsen 208 einströmt, die an Ringleitungen 206 angeschlossen sind. Diese stehen mit der Leitung 205 über Ventile 207 in Verbindung, die erlauben, das Gas je nach der gewünschten Größe der zusammengebackenen Teilchen durch die eine oder andere der genannten Ringleitungen eintreten zu lassen. Ist die Größe der Teilchen ohne Bredeutung, so kann das Gas auch durch eine einfache Zuleitung 213 oder sogar durch die Austrittsvorrichtung 204 eingeführt werden. Die durch das Zusammenbacken gebildeten Teilchen werden an der Spitze des Kegels bzw. der Pyramide durch die Vorrichtung 204 nach außen befördert, die hier als sternförmiger Drehschieber dargestellt ist. Das Gas tritt durch den Zyklon 209 aus, und durch das Rohr 210 wird das abgeschiedene Pulver wieder in die Behandlungszone zurückgeführt. Das Gas selbst fließt durch das Rohr 211 ab. Der Oberteil des Sammelraumes 20I ist durch einen Deckel 212 abgeschlossen.In this way there is a separation of the particles depending on their size, and it is possible to be caked at the top of the cone or pyramid To remove particles of approximately uniform size, the smaller they are, the greater the ratio of the horizontal cross-section of the cone or pyramid is at the level of the gas inlet to the top horizontal cross-section. Thus can affects the size of the removed particles caused by caking by letting the gas enter at different heights of the cone and maintains an equal exit velocity for the gas; this exit speed is limited by the requirement that the finest particles not be entrained by the gas may be. The device shown in Fig. 7 is above the cone 200 a cylindrical plenum 20I, the z. B. made of refractory bricks in the form a pyramid with a square base and a square prism attached can be formed. This creates a gas flow with an evenly distributed speed adjusts, it is, however, an advantage to have the lowest piece either tapered or as a form octagonal pyramid. The powder to be treated occurs depending on the overall arrangement through pipe 202 or through pipe 203. The tube 202 is for example used when the powder comes from, a column or from a layer in the it has already been made flowable during a previous treatment. By the Tube 203 can then either be introduced a second powder, which is mixed with the the former should come to a reaction, or a fuel in powder form or granular solid state or finally a liquid fuel, these Fuels are to be burned in the conical or pyramid-shaped space. That Powder and / or the fuel could also enter with the gas, dns through the Line 205 is supplied and flows in through nozzles 208, which are connected to ring lines 206 are connected. These are connected to line 205 via valves 207, which allow the gas depending on the desired size of the caked particles through one or the other of the ring lines mentioned. is the size of the particles without meaning, so the gas can also by a simple Feed line 213 or even through the outlet device 204 are introduced. the Particles formed by the caking are at the top of the cone or of the pyramid conveyed to the outside by the device 204, here as a star-shaped Rotary valve is shown. The gas exits through cyclone 209, and through the pipe 210, the deposited powder is returned to the treatment zone. The gas itself flows out through the pipe 211. The top of the plenum 20I is closed by a cover 212.

Claims

PATENT CLAIM: I. Device for continuous implementation of reactions between a powdery material and a gas in the fluidized bed process with several fluidized bed floors arranged one above the other, with the whirled up powdery good the reaction device from top to bottom in countercurrent to the Gas passes through and through vertical or inclined pipes from one layer to the next lower flows, characterized in that the altitude of the inlet end des to transfer the powder to the one below layer serving pipe to the associated floor is adjustable in such a way that it the altitude of the exit end of this pipe to the ground below is not changed, the adjustment of the inlet end by means of a movable piece of pipe (20) is carried out, which is attached concentrically to the upper end of a fixed tube (3) is (Fig. 2).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for Forming the floors U-shaped rods or pieces (5I, 55) are used that are parallel are arranged to each other and at a small distance from each other, the intermediate. Slots covered by other rods or pieces (52, 56) of suitable profile which allow the gas to pass through from the bottom to the top, but that of the Prevent powdery goods from top to bottom (Fig. 3 and 4).

3. Device according to claims I and 2, characterized in that the floors (105, Io8) carrying the flowable powdery material through vertical Partitions (121, 155) are divided into compartments (121, 153, 154), with at least a compartment through a line (106, I56) with adjustable flow with a subscription Part of the underlying soil is connected through which the good flows there and wherein the gas is prevented from flowing through this conduit (Figs. I, 5 and 6).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the supply lines and outlet lines (106) of each compartment (I2I) for the powdery Are arranged well offset against one another, the outlet lines (III) of the the lowest level in a common discharge (II3) open (Fig. 5).

5. Device according to claims I to 3, characterized in that the individual compartments (153, 154) of a step through openings (170) in the partitions (i55) are connected to one another in such a way that the bare powdery material flows from it each compartment passes into an adjacent one, the supply line (151, 156) and the Derivation (156, 165) for the goods are arranged so that all of the compartments must go through (Fig. 6).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the compartments (I54) are formed in the shape of a sector of a circle and around a circular central compartment (I53) are arranged (Fig. 6).

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that under each compartment (153, 154) through which the gas flows an upwardly widening Conical or truncated pyramid-shaped funnel (158, 163) is arranged, on whose An externally adjustable throttle device (159, I64) is installed in the narrowest point (Fig. 6).

8. Device according to claims I to 7, containing one alone or used as the lowest stage of a column, upwardly widening cone-shaped Reaction vessel (200) with supply lines (205 to 208, 2I3) for at least one Part of the gas used to make the powdery material flowable in the lower Part and a discharge line (204) for the heavier particles at the lower end (Fig. 7).

References Cited: U.S. Patents No. 2,503,788, 2 488 032; French patent specification No. 939 805.