DE948054C - Verfahren und Vorrichtung zum Abstreifen und nachfolgenden Regenerieren feinverteilter, mit brennbaren Stoffen verunreinigter fester Stoffe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 30. AUGUST 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 12g GRUPPE 1oi INTERNAT. KLASSE BOIj

N 5794 IVa 112 g

William Virgil Mediin, Emeryville, Calif. (V. St. A.)

ist als Erfinder genannt worden

N. V. De Bataafsche Petroleum Maatschappij, Den Haag

Verfahren und Vorrichtung zum Abstreifen und nachfolgenden Regenerieren feinverteilter, mit brennbaren Stoffen

verunreinigter fester Stoffe

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 15. Juli 1952 an

Patentanmeldung bekanntgemacht am l.März 1956

Patenterteilung bekanntgemadit am 9. August 1956

Die Priorität der Anmeldung in den V. St. v. Amerika vom 16. Juli 1951 ist in Anspruch, genommen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung mit verbesserter Konstruktion zum Reinigen und Regenerieren feinverteilter, mit brennbaren Stoffen verunreinigter fester Stoffe.

Bei vielen Verfahren, bei welchen nicht brennbare feinverteilte feste Stoffe, wie Entfärbungstone, Filtrierhilfsmittel, Katalysatoren u. dgl., mit einem Öl oder einer sonstigen kohlenstoffhaltigen Flüssigkeit bzw. einem solchen Dampf in Berührung gebracht werden, wird der feste Stoff mit kohlenstoffhaltigem Material verunreinigt, welches seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Es ist daher in der Praxis üblich, die kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen durch eine sogenannte Regenerierungsbehandlung zu entfernen.

Bei der Regenerierung derartiger verunreinigter fester Stoffe wird zweckmäßig die sogenannte Wirbelschichttechnik des festen Stoffes verwendet.

Daibei wird der feste Stoff in feinverteiltem Zustand (d. ih. in Teilchen von etwa ι mm oder weniger Durchmesser) durch geregelte Belüftung mit einem Gas oder einem Dampf während der Behandlung im pseudoflüssigen Zustand gehalten. Diese Technik, welche zur Regenerierung solcher fester Stoffe weit verbreitet ist, ermöglicht eine bessere Temperaturkontrolle und gestattet die Durchführung der gesamten Behandlung in kontinuierlicher Arbeitsweise mit einem Mindestmaß an Einrichtungen. Bei dem Verfahren nach vorliegender Erfindung wird ebenfalls die Wirbelschichttechnik verwendet.

Die üblichste Methode zum Regenerieren des festen Stoffes besteht in der Entfernung des größeren Anteils der leichter entfernbaren.Ver-.. unreinigungen durch eine sogenannte Abstreif-(Reinigungs-) Behandlung und einer darauffolgenden Entfernung der restlichen Verunreinigungen durch Ausbrennen unter geregelten Bedingungen. So ist es bekannt, Reaktionsprodukte von feinverteilten festen Stoffen abzustreifen, diese festen Stoffe mittels geeigneter Gase zu regenerieren, die von diesen Gasen mitgerissenen, feinverteilteii festen Stoffe von den Gasen abzutrennen und diese Teilchen in eine Reaktionszone zurückzuführen. .. Bei der Arbeitsweise ist es wichtig, daß das Abstreifen so wirksam wie möglich durchgeführt wird. Durch weitgehendes Abstreifen des verbrauchten festen Stoffes vor dem Ausbrennen wird nicht nur eine beachtliche Menge wertvoller Produkte gewonnen, sondern es wird auch die Dauer der Ausbrennbehandlung verringert, und außerdem · wird die Gefahr der Überhitzung während des Ausbrennens stark herabgesetzt. Die Wirksamkeit des Abstreifens (der Vorreinigung) ist eine Funktion der Zeit, der Menge des verwendeten Abstreifgases, z. B. Dampf, und auch der Temperatur. Innerhalb praktisch in Betracht kommender Grenzen schwankt die Wirksamkeit des Abstreifens mit der Temperatur nach folgender Gleichung: AbstreifWirksamkeit = —i*3_: worin T die absolute Abstreif- - 1000

temperatur darstellt. Hieraus ist ersichtlich, daß es erwünscht ist, die^ Abstreifstufe bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur durchzuführen.

Es ist nun ein Verfahren zum Abstreifen und nachfolgenden Regenerieren feinverteilter, fester Stoffe, welche mit brennbaren Stoffen verunreinigt sind, diurch Ausbrennen derselben unter Abtrennung der festen Stoffe aus den Verbrennungsgasen gefunden worden, bei welchem diie abgetrennten, festen Stoffe mit den vor dem Ausbrennen der ,brennbaren Stoffe abzustreifenden verunreinigten festen Stoffe vereinigt werden und das erhaltene • Gemisch "im indirekten Wärmeaustausch mit den festen Stoffen der Regenerierzone einer Abstreifung unterzogen! wird.

Obwohl es einerseits erwünscht ist, die Abstreifstufe bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur durchzuführen, ist andererseits die nachfolgende Ausbrennstufe stark exotherm, und es ist eine gewisse Kühlung erforderlich, um eine Schädigung des festen Materials durch Überhitzen zu vermeiden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann-· eine solche Kühlung durchgeführt werden, indem man feste Stoffe aus den Abstreifgäsen abtrennt und diese festen Stoffe in die Regenerierungszone einführt.

Erfindungsgemäß wird der Kreislauf der festen Stoffe ohne jede Pumpe bewirkt (z. B. durch eine getrennte Gasförderung). Um "die· festen Stoffe aus dem Abstreifgas und aus dem Verbrennungsgas abzutrennen, kann das Abgas durch einen Staubabscheider in Form eines Zyklons hindurchgeführt werden. ■ '

Aus praktischen Gründen wird, der' Zyklon-' abscheider innerhalb der Abstreif- und der Regenerationszone eingebaut. Der abfließende Gasstrom tritt tangential an der Seite in die Trennvorrichtung· ein; der gasförmige Abfluß, welcher von suspendierten festen Teilchen befreit ist, tritt am oberen Ende aus, und die festen Teilchen sammeln sich am Boden des Abscheiders, von wo sie durch ein Fairohr in das· Wirbelschichtbett zurückgeleitet werden. Da das Arbeiten von Separatoren vom Zentrifuigaltyp einen nennenswerten Druckabfall erfordert, liegt der Druck im Abscheider etwas unterhalb desjenigen der umgebenden Atmosphäre. Uni einen Fluß der abgetrennten Teilchen aus dem Abscheider zurück zu dem Wirbelschichtbett zu gewährleisten!, ist es daher erforderlich, daß das Fallrohr ausreichend lang ist, daß es den erforderlichen statischen Abschluß bewirkt. Dies bedeutet, daß der Zyklonabscheider in beträchtlicher Hohe über der Oberfläche des Wirbelschichtbettes angeordnet sein muß. So· beträgt die geringste zulässige Entfernung zwischen der Eintrittsstelle in den Zyklonabscheider und der Oberfläche des dichten Bettes" in einem besonderen Fall etwa 2,5 bis 3 m. Bei dieser Höhe ist die Konzentration von festen Stoffen in, den eintretenden Gasen sehr gering und infolgedessen die Menge von in dem Zyklonabscheider" angesammelten Material sehr klein. Dieser Nachteil .wird ausgeglichen, indem man den Zyklon in der üblichen Weise über einem Fallrohr von genügender Länge anordnet, und die Eintrittsöffnung auf ein niedriges Niveau verlegt, in welchem die normale Beladung des Gases wesentlich höher ist.

Das Abstreifen und das Ausbrennen müssen in besonderen Zonen des gleichen Kessels ausgeführt werden, um zu ermöglichen, daß eine nennenswerte Wärmemenge aus der Ausbrennstufe durch die Trennwand in die benachbarte Abstreifstufe übertragen wird. Die gewünschte Zirkulation von heißem Pulver aus der Ausbrennzone in die' Abstreifzone, um eine direkte Wärmeübertragung herbeizuführen, kann ermöglicht werden, indem man das Fallrohr des Zyklonabscheiders ^dürch die Trennwand, welche die Ausbrennzone von der Abstreifzone trennt, in die Ausbrennzone hindurchführt. Die gewünschte Zirkulation wird daher ohne eine spezielle Gasförderung oder andere Pumpeinrichtungen erreicht.

Die für das Verfahren verwendbare Vorrichtung wird beispielsweise im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in welcher Fig. ι und 2 einen senkrechten Schnitt bzw. einen waagerechten Schnitt einer geeigneten Vorrichtung darstellen.

Gemäß der Zeichnung umfaßt die Einrichtung einen zylindrischen Behälter i, welcher vorzugsweise in der Nähe des oberen Endes zu einem ίο größeren Durchmesser erweitert und oben und unten mit Abschlußeinrichtungen versehen ist. Der Kessel ist durch eine Trennwand 2, welche etwa dicht über dem Boden endet und einen Durchtritt zwischen den beiden Zonen ermöglicht, in eine Abstreifzone A und eine Ausbrennzone B geteilt. Geeignete Gasverteilungseinrichtungen zum Einleiten von Abstreifgas, z. B. Dampf, sind etwa am Boden der Abstreifzone dicht über dem unteren Ende der Teilung vorgesehen. Eine geeignete Gasverteilungsvorrichtung 4 zur Einführung von Luft für das Ausbrennen ist ebenfalle in der Nähe des Bodens der Ausbrennzone dicht über dem unteren Ende der Trennwand vorgesehen. Die Einrichtung ist auch mit einer Einführungsleitung für das zu erhitzende verunreinigte Pulver versehen. Diese Einführungsleitung 5 mündet etwa am unteren Ende des erweiterten Teils des Kessels und reicht bis zum oberen Teil der Abstreifzone. Eine Abführungsleitung 6 zum Abziehen des behandelten Pulvers ist in der Nähe der oberen Grenze der Ausbrennzone angeordnet.

Bei der normalen Arbeitsweise einer solchen Vorrichtung liegt die Oberfläche des zu behandelnden Pulvers etwa in der Höhe des Überganges zum erweiterten Teil oder darunter. Der Raum über dem normalen Pulverstand ist als Trennungsraum bestimmt. In den Trennungsräumen der Abstreif- und der Ausbrennzone sind Staubabscheider 7 und 8 von der Art der Zyklone angeordnet. In der dargestellten Einrichtung sind die Zyklonabscheider nur schematisch angedeutet. In der Praxis werden etwas komplizierter gebaute Abscheider, gewöhnlich mit mehreren Stufen, verwendet. In diesen Abscheidern tritt das Gas, welches die suspendierten Teilchen mit sich führt, am oberen weiteren Teil durch eine tangentiale Einlaßöffnung (vgl. 11 bei Abscheider 7) ein. Die Gase fließen in spiralförmigem Strom nach unten -und werden dann nach oben durch eine zentrale Leitung in die Abführungsleitungen 9 und 10 abgeführt. Die durch die Zentrifugalkraft an den Umfang geschleuderten festen Teilchen bewegen sich an der Seitenwandung in den unteren konischen Abschnitt, von welchem sie durch die Leitungen 12 und 13 abgezogen werden.

Da der Druck in dem Konus unterhalb des außerhalb der Apparatur herrschenden Druckes liegt und da das abgetrennte Pulver bei einer bestimmten Höhe nur einen geringen statischen Abschluß darstellt, ist es erforderlich, daß der Abstand zwischen dem Boden der Konusse und der oberen Fläche des Wirbeilschichtbettes ausreichend groß ist. Ein Mindestabstand von 2,40 bis 3 m zwischen der oberen Fläche des Wirbelschichtbettes und der tangentialen Einlaßöffnung 11 des Separators ist erforderlich. Um auch die Leitungen 12 und 13 (sogenannte Fallrohre) abzuschließen, sind diese nach unten um ein zusätzliches Stück verlängert, so daß ihre unteren Öffnungen innerhalb des Wirbelschichtbettes liegen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Fallrohr 13 des Zyklonabscheiders in dem Trennungsraum der Ausbrennzone durch die Trennwand 2 hindurchgeführt, so daß sie direkt in das Wirbelschichtbett in der Abstreifzone mündet. Das Fallrohr 12 des Zyklonabscheiders im Trennungsraum der Abstreifzone kann in das Wirbelschichtbett in derselben Zone einmünden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist aber dieses Fallrohr ebenfalls durch die Trennwand hindurchgeführt, so daß es in dem Wirbelschichtbett in der Ausbrennzone mündet.

Die Einlaßöffnung 11 in den Zyklonabscheider 7 in der Abstreifzone ist in üblicher Weise gebaut. Die Einlaßöffnung des Zyklons 8 in der Ausbrennzone ist jedoch mit einer nach unten führenden Einlaßleitung 14 versehen. .

Bei der Anwendung der Einrichtung wird das brennbare Verunreinigungen enthaltende Pulver der Einrichtung in gleichmäßigem Strom durch die Leitung 5 zugeführt. Die festen Stoffe fließen in der Abstreifzone nach unten, während sie im Schwebezustand gehalten und von einem Teil der Verunreinigungen durch ein Absteifgas, z. B. Dampf, befreit werden, welches durch den perforierten Rohrverteiler 3 zugeführt wird. Der abgestreifte feste Stoff fließt dann unter dem Ende der Trennwand hindurch und durch diie Ausbrennzone nach oben. Luft, welche durch den Verteiler 4 zugeführt wird, liefert den Sauerstoff für die Verbrennung und hält das Pulver im Schwebezustand. Das regenerierte Pulver verläßt die Einrichtung in Form eines kontinuierlichen Stromes durch die Leitung 6.

Die heißen verbrauchten Verbrennungsgase, welche suspendiertes Pulver enthalten, gelangen ■ zur Eintrittsöffnung der Leitung 14 und durch die genannte Leitung in den Zyklon 8. Die im wesentlichen von suspendierten festen Stoffen befreiten Gase werden durch die Leitung 10 abgeführt. Das abgetrennte heiße Pulver wird dann durch die Leitung 13 der Abstreifzone zugeführt. Die Menge 11» des so im Kreislauf geführten heißen Stoffes, welcher in die Ausbrennzone und von dieser in die Abstreifzone geführt wird, kann durch Änderung der Länge der Leitung 14 geregelt werden; d.h. die Höhe der Eintrittsöffnung dieser Leitung kann während der Behandlung geregelt werden durch Einstellung der Höhe des Wirbelschichtbettes.

Während nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowohl die Abstreifzone als auch die Ausbrennzone mit Abscheidern vom Zentrifugaltyp versehen sind und die Fallrohre beider Abscheider in entgegengesetzter Richtung durch die Trennwand hindurchgehen, ist doch ein Abscheider in der Abstreifzone nicht unbedingt erforderlich. In manchen Fällen werden feste Stoffe, welche in Suspension von den Gasen mitgeführt

werden, zweckmäßiger in einer besonderen Einrichtung in Verbindung mit der Gewinnung der abgestreiften Produkte abgetrennt und gewonnen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Verfahren zum Abstreifen und nachfolgenden Regenerieren feinverteilter, fester Stoffe, welche mit brennbaren Stoffen verunreinigt sind, durch Ausbrennen derselben unter Abtrennung der festen Stoffe aus den Verbrennungsgasen, 4adurch gekennzeichnet, daß die abgetrennten festen Stoffe mit den vor dem Ausbrennen der brennbaren Stoffe abzustreifenden verunreinigten festen Stoffe vereinigt werden und das erhaltene Gemisch im indirekten Wärmeaustausch mit den festen Stoffen der Regenerierzone einer Abstreifung unterzoge'n wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feste Stoffe aus dem Abstreifgas abgetrennt und diese' festen Stoffe der Regenerierungszone zugeführt werden.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen langgestreckten, senkrecht angeordneten Kessel (r), eine senkrechte Trennwand (2) vom oberen Ende des Kessels, bis zu einem Punkt dicht über dem Boden desselben, eine Einlaß-

   leitung (5) für die in die Abstreifzone eintretenden verunreinigten festen Stoffe, eine Auslaßöffnung (6) für die die. Ausbrennzone verlassenden regenerierten festen Stoffe, Gasverteilungseinrichtungen (3, 4) in der Abstreif- und in der Ausbrennzone in der Nähe des ' unteren Endes derselben, einen mit einer Abführungsleitung (10) für verbrauchte Verbrennungsgase in Verbindung stehenden Zentrifugalstaubabscheider (8) im oberen Teil der Ausbrennzone, ein vom Zentrifugalabscheider nach unten führendes, durch die Trennwand (2) hindurchreichendes und mit seiner öffnung in der Abstreifzone liegendes Fallrohr (13) sowie eine Einlaßleitung (14), welche sich von der Eintrittsöffnung für die Gaszufuhr des Zentrifugalabscheiders (8) nach unten erstreckt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ausgerüstet istmit einem Zentrifugalstaubabscheider (7) im oberen Teil der Abstreifzone und einem Fallrohr (12), welches mit dem Staubabscheider (7) in Verbindung steht und durch die Trennwand (2) hindurchführt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Britische Patentschriften Nr. 601 389, 638 873.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 660/483 2.56 (609 597 8.56)