DE967855C

DE967855C - Method and device for carrying out chemical reactions between grained or dust-like material and gases

Info

Publication number: DE967855C
Application number: DER8146A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Trawinski
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1952-01-25
Filing date: 1952-01-25
Publication date: 1957-12-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen gekörntem oder staubförmigem Gut und Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die das Verfahren durchführende Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen gekörntem oder staubförmigem Gut und Gasen. Es ist bereits eine Vorrichtung zur Behandlung von Feststoffen mit Gasen vorgeschlagen worden, bei der ein drehbarer Siebboden Anwendung findet. Das zu behandelnde Gut wird von oben in den Raum oberhalb des Siebbodens eingeführt. Die Gase werden von unten durch den Siebboden hindurchgeleitet. Oberhalb des drehbaren Siebbodens treffen die Feststoffe und Gase aufeinander. Beide Materialien werden dann gemeinsam aus dem oberen Bereich des Behandlungsraumes abgesaugt.Method and device for carrying out chemical reactions between granular or powdery material and gases The invention relates to a method and the device carrying out the method for carrying out chemical reactions between granular or powdery material and gases. It's already a device for the treatment of solids with gases has been proposed in which a rotatable Sieve bottom is used. The item to be treated is from above into the space above of the sieve bottom introduced. The gases are passed through the sieve bottom from below. The solids and gases meet above the rotating sieve bottom. Both Materials are then sucked together from the upper area of the treatment room.

Es ist ferner ein Wirbelschichtverfahren bekannt. A fluidized bed process is also known.

Die Wirbelschichtverfahren arbeiten mit einem vertikal von unten her zugeleiteten Gasstrom und tangential in die Teilchenschüttung eintretenden Teilgasströme.The fluidized bed processes work with a vertical from below supplied gas stream and tangentially entering the particle bed partial gas streams.

Durch diese Ströme wird die Teilchenschüttung in einem brodelnden Zustand mit flüssigkeitsähnlichen Eigenschaften gehalten.Through these currents, the particles are poured into a seething Maintained condition with liquid-like properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der bisherigen Art der Durchführung der Wirbelschichtverfahren zu beobachtende Anreicherung der Teilchen in der randnahen Zone und die Verdünnung des Schichtkernes zu vermeiden, wodurch die Gleichmäßigkeit des Gasdurchsatzes ungenügend beeinflußt wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der rotierenden Wirbelschicht zusätzlich eine Umwälzung der Teilchenschüttung erfolgt. Gemäß der Erfindung wird eine Bewegung der Teilchen erreicht, indem im Bereich der Wandungen des Behälters die Teilchenströmung nach unten gerichtet ist, während im Bereich der Achse des Behandlungsraumes die Teilchenschüttung vertikal nach oben strömt. Diese Umwälzung der Teilchenschüttung in vertikaler Richtung wird dadurch erzielt, daß der an sich bekannte drehbare Siebboden, der die Teilchenschüttung trägt, in seiner Drehbewegung so gesteuert wird, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Siebbodens geringer gehalten wird als die Geschwindigkeit der tangential zugeführten Teilluftströme. The invention is based on the object that in the previous Type of implementation of the fluidized bed process to be observed enrichment of the To avoid particles in the zone near the edge and the thinning of the layer core, whereby the uniformity of the gas flow rate is insufficiently affected. These The object is achieved in that in the rotating fluidized bed In addition, the particle bed is circulated. According to the invention a movement of the particles is achieved by moving in the area of the walls of the container the particle flow is directed downwards, while in the area of the axis of the The treatment room flows vertically upwards. This upheaval the particle bed in the vertical direction is achieved in that the per se known rotatable sieve bottom, which carries the particle bed, in its rotary motion is controlled so that the peripheral speed of the sieve bottom is kept lower is called the speed of the tangentially supplied partial air flows.

Man hat es dabei in der Hand, diese besondere Bewegung der Teilchenschüttung zu regulieren, indem man die Umfangsgeschwindigkeit der Siebscheibe, die von vornherein geringer gehalten ist als die Geschwindigkeit der tangential zugeführten Teilluftströme, verändert. Vorzugsweise ist die Drehrichtung des Siebbodens entgegengesetzt gerichtet zur Einströmrichtung der tangential eintretenden Luftströme. Man kann den Siebboden auch nur periodisch in Umdrehung versetzen. Eine andere Beeinfiussungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß die Zufuhr der Tangentialluft teilweise unterbrochen wird. You have it in your hand, this special movement of the particle pouring to regulate by adjusting the peripheral speed of the sieve disc from the outset is kept lower than the speed of the tangentially supplied partial air flows, changes. The direction of rotation of the sieve bottom is preferably directed in the opposite direction to the direction of flow of the tangentially entering air flows. You can use the sieve bottom also only set it periodically in rotation. Another possibility of influencing is given by the fact that the supply of tangential air is partially interrupted.

Wie erwähnt, betrifft die Erfindung auch die Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens. As mentioned, the invention also relates to the implementation device of the new procedure.

So können auch mehrere Reaktionsräume vorgesehen sein, deren Tragböden auf einer gemeinsamen Drehachse sitzen, die zugleich als Fallrohr mit Durchtrittsöffnungen für das zu behandelnde Gut ausgebildet ist.Several reaction spaces can also be provided, their supporting floors sit on a common axis of rotation, which also acts as a downpipe with passage openings is trained for the item to be treated.

Die Drehachse der Tragböden kann auch unterstellt sein, so daß die einzelnen Siebböden gegebenenfalls mit verschiedenen Drehgeschwindigkeiten umlaufen.The axis of rotation of the trays can also be assumed so that the rotate individual sieve trays at different speeds if necessary.

Das Fallrohr für das zu behandelnde Gut kann mehrfach unterteilt sein. Zur Verminderung des Abriebes können der oder die rotierenden Tragböden je mit einer Schicht aus schwereren Schutzteilchen bedeckt sein. Schließlich können zur Verhinderung des Abwanderns dieser Schutzteilchen in die Randzone der oder die Tragböden kegelförmig mit Tiefstpunkten in der Mitte ausgeführt sein.The downpipe for the item to be treated can be subdivided several times. To reduce abrasion, the rotating support floor (s) can each be equipped with a Be covered by a layer of heavier protective particles. Finally, you can help prevent the migration of these protective particles into the edge zone of the tray or trays conically be executed with lowest points in the middle.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. I einen Schnitt durch den Reaktionsraum, in den zum Rückführen der Teilchen in die Achsnähe noch beliebige Mittel eingebaut werden können, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Reaktionsraum bei Anwendung eines drehbaren Tragbodens für die Teilchenschüttung, Fig. 3 ein Funktionsbild, Fig. 4 einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit mehreren Reaktionsräumen, Fig. 5 eine andere Ausbildung für die als Fallrohr ausgebildete Drehachse. The invention is shown schematically in exemplary embodiments in the drawings shown. It shows Fig. I a section through the reaction space into the return of the particles in the vicinity of the axis any means can still be incorporated, Fig. 2 shows a section through a reaction space when using a rotatable support base for the particle bed, FIG. 3 is a functional diagram, FIG. 4 is a section through a device with several reaction chambers, Fig. 5 another training for the axis of rotation designed as a downpipe.

I ist eine Reaktionskammer mit dem Siebboden 2, auf welchem sich die Teilchenschüttung 3 befindet. I is a reaction chamber with the sieve bottom 2, on which the particle bed 3 is located.

4 ist ein tangential angeordnetes Einströmrohr für einen zusätzlichen Gasstrom 5. 6 ist der Hauptgasstrom.4 is a tangentially arranged inflow pipe for an additional Gas flow 5, 6 is the main gas flow.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, kann der Boden 2 drehbar sein. Der Boden 2 sitzt auf der Achse 7, die durch einen Trieb 8 in Umdrehung versetzt wird, und zwar vorzugsweise mit einer Drehrichtung 9, die entgegengesetzt ist der Drehrichtung, die die Teilchen durch den zusätzlichen Teilgasstrom 5 erhalten. As shown in FIG. 2, the bottom 2 can be rotatable. The floor 2 sits on the axis 7, which is set in rotation by a drive 8, and although preferably with a direction of rotation 9 that is opposite to the direction of rotation, which the particles receive through the additional partial gas stream 5.

In Fig. 3 ist gezeigt, wie durch das gleichzeitige Wirken des Teilgasstromes 5 und der Drehbewegung des Bodens die einzelnen Teilchen eine Zirkulationsbewegung in der Vertikalebene ausführen. In Fig. 3 it is shown how the simultaneous action of the partial gas flow 5 and the rotary motion of the soil, the individual particles have a circulating motion execute in the vertical plane.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 sind drei Reaktionsräume übereinander vorgesehen. 10 ist das Zuführungsrohr für das zu behandelnde Gut, ix die Austrittsöffnung des Gutes nach der Reaktion. Die einzelnen Tragböden 2 können auf einer gemeinsamen Drehachse 7 sitzen, wobei diese Drehachse 7 als Fallrohr ausgebildet ist. Es sind abwechselnd zu beiden Seiten einer mittleren durchgehenden Trennwand 14 Verbindungskanäle 15 mit Durchtrittsöffnungen I3 für das Gut vorgesehen. In the embodiment according to FIG. 4, three reaction spaces are one above the other intended. 10 is the supply pipe for the material to be treated, ix the outlet opening of the good after the reaction. The individual trays 2 can be on a common Axis of rotation 7 sit, this axis of rotation 7 is designed as a downpipe. There are alternately on both sides of a central continuous partition wall 14 connecting channels 15 provided with passage openings I3 for the good.

Eine zweite Möglichkeit der Ausbildung der Drehachse 7 ist in Fig. 5 gezeigt, wobei die Achse in ihrer ganzen Länge als Hohlrohr 12 ausgebildet ist, das in den einzelnen Arbeitsräumen durch Querwände I6 unterteilt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist ferner die Möglichkeit gegeben, die Drehachse7 in einzelne Teilachsen zu unterteilen, so daß dann jedem Tragboden 2 eine andere Drehgeschwindigkeit gegeben werden kann. A second possibility for the formation of the axis of rotation 7 is shown in FIG. 5 shown, the axis being designed in its entire length as a hollow tube 12, which is divided into the individual work rooms by transverse walls I6. At a Such a configuration is also given the possibility of the axis of rotation 7 in individual To subdivide partial axes, so that each support base 2 then has a different rotational speed can be given.

Die Wirkungsweise ist folgende: Durch den Hauptgasstrom 6 werden die Teilchen in einem brodelnden Zustand gehalten. Durch den zusätzlichen Gasstrom 5 wird diese aufgewirbelte Schicht in Drehung versetzt, wie Fig. I erkennen läßt. Durch die gleichzeitig vorgesehenen Mittel zur Abbremsung bzw. zur Rückführung der Teilchen in die Achsnähe des oder der drehenden Böden 2, führen die Teilchen eine Zirkulationsbewegung gemäß Fig 3 in der Vertikalebene aus. Damit gelangen mit Sicherheit alle Teilchen zum Austausch mit dem Gasstrom. The mode of operation is as follows: through the main gas flow 6 the particles kept in a seething state. Because of the additional gas flow 5 this fluidized layer is set in rotation, as shown in FIG. By the means provided at the same time for braking or for returning the Particles in the vicinity of the axis of the rotating floor or floors 2, the particles lead a Circulation movement according to FIG. 3 in the vertical plane. So get there with certainty all particles to exchange with the gas stream.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 gelangt das Gut durch das Rohr 10 zunächst in den oberen Reaktionsraum. Nach einer bestimmten Verweilzeit tritt es über die Öffnung 3 in die darunterliegende Reaktionskammer usf., bis es durch die Austrittsöffnungen aus dem Reaktionsbehälter heraustritt. In the embodiment according to FIG. 4, the material passes through the pipe 10 first in the upper reaction chamber. After a certain dwell time it occurs through the opening 3 into the underlying reaction chamber, etc., until it passes through the Exit openings emerges from the reaction vessel.

Dabei ist gemäß Fig. 4 eine kontinuierliche Arbeitsweise gegeben. In this case, according to FIG. 4, a continuous mode of operation is given.

Es ist bei den einzelnen Verfahren möglich, das Einblasen des tangentialen Gasstromes und die Reaktion des tragenden Bodens abwechselnd oder gleichzeitig oder unter Einschaltung entsprechender Ruhezeiten folgen zu lassen. It is possible for the individual processes to blow in the tangential Gas flow and the reaction of the supporting soil alternately or simultaneously or to follow with the inclusion of appropriate rest periods.

Handelt es sich bei dem zu behandelnden Gut um eine wertvolle Substanz, deren Korngröße erhalten bleiben soll (zu trocknende Teilchen, Katalysatoren usw.), so sind zweckmäßig Vorkehrungen zu treffen, welche den Abrieb infolge der Radialbewegung auf den Tragböden 2 herabmindern. Als solche können z. B. die folgenden beiden Maßnahmen dienen: Auf den Tragböden 2 werden niedrige Schichten aus größeren, schwereren Teilchen, vorzugsweise mit Kugelgestalt gelagert, welche dann ihrerseits die eigentliche Teilchenschicht tragen. Die Größe dieser Schutzteilchen wird dabei so bemessen, daß sie durch den Hauptgasstrom nicht gelockert werden, sondern als feste Schicht liegenbleiben. Sie bilden an ihrer Oberseite im Gegensatz zu den Tragböden keine ebene Fläche. Dadurch wird ein ständiges Schleifen der bewegten Teilchen auf ihrer Unterlage vermieden. If the item to be treated is a valuable substance, whose grain size should be retained (particles to be dried, catalysts, etc.), it is advisable to take precautions to prevent abrasion as a result of the radial movement on the trays 2. As such, e.g. B. the following two measures serve: On the supporting floors 2, low layers of larger, heavier particles, preferably mounted with a spherical shape, which in turn then forms the actual particle layer wear. The size of these protective particles is dimensioned so that they through the Main gas flow are not loosened, but remain as a solid layer. she In contrast to the supporting floors, they do not form a flat surface on their upper side. Through this a constant dragging of the moving particles on their base is avoided.

Die Schutzteilchen können zur Verringerung der Reibung mit einem harten Glasüberzug versehen sein.The protective particles can be used to reduce friction with a hard Be provided with a glass coating.

Die Schutzschicht rotiert starr mit dem Tragboden, auf welchem sie aufliegt. Sie dient zugleich als Ausgleichsschicht zur gleichmäßigen Verteilung des Hauptgasstromes in den einzelnen Reaktionsräumen. Um zu vermeiden, daß die Schutzteilchen nach dem Rand hin abwandern, können die Tragböden 2 kegelförmig mit Tiefstpunkten in der Mitte ausgebildet werden.The protective layer rotates rigidly with the supporting floor on which it is rests. It also serves as a leveling layer for even distribution of the main gas flow in the individual reaction spaces. To avoid the protective particles migrate to the edge, the trays 2 can be conical with lowest points be trained in the middle.

Eine zweite Maßnahme zur Verminderung des Abriebs besteht in der Anbringung radialer Düsen in der Gefäßwandung dicht oberhalb der Tragböden. A second measure to reduce abrasion consists in the Attachment of radial nozzles in the vessel wall just above the supporting floors.

Durch diese werden zusätzliche Teilgasströme in die Auflagezone der Schichten eingeblasen, welche zur Auflockerung derselben in diesen Regionen führen und eine reibungsfreie Zirkulationsbewegung der Teilchen begünstigen. Diese radialen Teilgasströme wirken somit gleichzeitig im Sinne einer Maßnahme zur Rückführung der Teilchen in Achsnähe.Through this additional partial gas flows are in the support zone of the Layers blown in, which lead to the loosening of the same in these regions and promote a frictionless circulation movement of the particles. This radial Partial gas flows thus act at the same time as a measure for recirculation of the particles near the axis.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Process for carrying out chemical reactions between granular or powdery material and gases according to the fluidized bed process with a gas stream fed in vertically from below and tangentially into the bed of particles incoming partial gas flows, through which flows the particle bed in one simmering state with liquid-like properties is kept, thereby characterized in that a known rotatable sieve bottom (2) for carrying the Particle pouring is controlled in its rotary motion so that the peripheral speed of the sieve bottom is kept lower than the speed of the tangentially fed Partial air currents (5), so that on the between the inlet openings of the tangential supplied air currents and the section located on the sieve bottom on the axis edge of the particle bed there is a gradient of centrifugal forces from top to bottom, which works together with the upwardly directed air stream a circulation of the particle bed generated in the vertical plane.

2. The method according to claim I, characterized in that the direction of rotation of the sieve bottom (2) is opposite to the direction of the tangential air currents (5).

3. The method according to any one of claims I and 2, characterized in that that the sieve bottom (2) is only periodically set in rotation.

4. The method according to claim 3, characterized in that for acceleration the braking of the centrifugal forces generated by the tangential air currents the sieve bottom (2) the supply of tangential air (5) during the rotation of the sieve bottom is interrupted.

5. Apparatus for performing the method according to claim I to 4, characterized in that when several reaction spaces are arranged, the supporting floors (2) sit on a common axis of rotation (7), which also acts as a downpipe with passage openings (I3) is designed for the item to be treated.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the axis of rotation (7) is subdivided so that the individual trays (2) optionally with different Rotation speeds revolve.

7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that the downpipe for the item to be treated is divided several times.

8. Apparatus for performing the method according to claim to 4, characterized in that the or each rotating support floors (2) with one Layer of heavier protective particles are covered to reduce abrasion.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that for prevention the migration of the protective particles into the edge zone of the tray or trays (2) conically are executed with lowest points in the middle.

Publications considered: German Patent Specifications No. 446 678, 498 225, 704397, 707062; German patent application p 242I3 VI a! 4o a (announced on Io. 5. gI); U.S. Patents Nos. 729 and 1,563,616, I984,380; British Patent No. 6I3 I24.