DEP0027904DA - Verfahren zur Konzentrationssteigerung fester Teilchen in einem strömenden gasförmigen Medium - Google Patents

Description

Bekanntlich können Reaktionen von Gasen mit feinkörnigen Stoffen derart ausgeführt werden, dass die Staubteilchen durch den Gasstrom über einem festem Gitter in ständiger Turbulenz gehalten werden.

Die Vorteile eines solchen Arbeitens sind u.a. die gesteigerte Konzentration der Staubteilchen im Gasstrom, ein guter Kontakt zwischen den Teilchen und dem Gas durch die starken turbulenten Strömungen, die Möglichkeit, die Teilchen flüssigkeitsähnlich abzulassen und ähnliche Vorteile mehr.

Diesen Vorteilen steht aber der Nachteil gegenüber, dass, falls die Reaktionen bei hohen Temperaturen, beispielsweise über 1000° C, ausgeführt werden, der Gitterkonstruktion besondere Sorgfalt zugewendet werden muss. Dieser Nachteil macht sich z.B. bei der Anwendung dieses Systems bei der Vergasung feinkörniger, kohlenstoffhaltiger Stoffe wie Feinkohle, Koksgrus usw. geltend, da dabei der Abnutzung des Gitters Rechnung getragen werden muss.

Ein anderes Verfahren, um die Konzentration der Teilchen im Gasstrom zu steigern, wird in dem Koppersgenerator verwendet, bei dem eine Anzahl von Reaktionsräumen derartig übereinander angeordnet sind, dass der Gasstrom jedesmal die Richtung ändern muss, wodurch die festen Teilchen die Tendenz haben, sich vom Gasstrom abzutrennen, sodass örtliche Konzentrationsteigerungen entstehen.

Man kann dieses System mit einem Flüssigkeitsdestillieraufsatz, in dem Platten angeordnet sind, vergleichen.

Es hat sich nun herausgestellt, dass Konzentrationssteigerungen fester Teilchen in einem strömenden gasförmigen Medium dann erzielt werden können, wenn das gasförmige Medium mit den festen Teilchen durch eine mit Füllkörpern ausgefüllte Säule geführt wird.

Während des Strömens zwischen den Füllkörpern in der Säule gemäss der Erfindung, muss der Gasstrom fortwährend die Richtung ändern, die festen Teilchen, welche durch den Gasstrom mitgeführt werden, folgen jedoch diesen häufigen Richtungsänderungen nicht, so daß örtliche Konzentrationssteigerungen entstehen.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren treten ausserdem Geschwindigkeitsveränderungen in dem Gasstrom ein, und zwar infolge der verschiedenen Raumabmessungen zwischen den Füll- körpern. Die mitgeführten festen Teilchen, die den Richtungsänderungen des Gasstroms nicht folgen können, sinken dort, wo die Geschwindigkeit gering ist, ab und und werden anschliessend durch andere Teile des Gasstroms, die eine grössere Geschwindigkeit haben, wieder aufgenommen und mitgeführt. Diese Erscheinung wiederholt isch zahllose Male, sodass das merkwürdige Ergebnis entsteht, dass in nahezu jedem Raum zwischen den Füllkörpern die festen Teilchen in einer Art "schwimmenden Zustand" geraten. Es liegt also ein mehr oder weniger mit einer Flüssigkeit zu vergleichendes strömendes Stadium vor.

In der beiliegenden Zeichnung ist das erfindungsgemässe Verfahren schematisch dargestellt. Zwischen den skizzierten Füllkörpern wird bei b der Strom von Gas und festen Teilchen eingeführt, wobei das bei e austretende Gas wenig feste Teilchen mit sich führt, weil bei dem Zusammenstoss mit einem der Füllkörper bei d viele Teilchen auf c zurückfallen und die von a zurückfallenden Teilchen nach f strömen, wo sie wieder durch einen schneller strömenden Teil des Gasstromes mitgenommen werden. In einem etwas späteren Zeitpunkt kann das Strömungsschema wieder völlig anders sein.

Die vorliegende Erfindung kann in einfacher Weise vorgeführt werden, wenn man einen mit feinkörnigem Sand beladenen Luftstrom durch eine Säule von Glaskugeln mit einem Durchmesser von ca. 1cm leitet.

Bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung wird durch die innere Zirkulation und andere Strömungen und die wiederholte Konzentrationssteigerung der festen Teilchen der Kontakt zwischen denselben und dem gasförmigen Medium begünstigt, wodurch die Reaktion zwischen dem festen Stoff und dem Gas glatt verläuft, wenn die übrigen Reaktionsbedingungen, wie z.B. die Temperatur, entsprechend geregelt werden. Insbesondere bei Reaktionen, welche bei hoher Temperatur, wie z.B. die Vergasung feinkörnigen kohlenstoffhaltigen Materials, stattfinden, kann das erfindungsgemässe Verfahren mit Erfolg angewandt werden. Im Vergleich zu den bisher üblichen Verfahren, bei denen ein festes Gitter benutzt wird, ist es vorteilhafter, denn man hat keine Schwieirgkeiten hinsichtlich der Konzentration und hinsichtlich der Gitterabnutzung und es können aus feuerfestem Material bestehende Füllkörper benutzt werden.

Als Füllkörper können die verschiedensten Materialien dienen, wie Raschigringe, Muschelschalen, feuerfeste Steine, Metallspäne, Erze u.s.w. und auch mit einer Koks gefüllten Säule können gute Resultate erzielt werden.

Das Verfahren kann bei den verschiedensten Reaktionen von Gasen mit festen Stoffen, wie beispielsweise der Gasreinigung, also bei katalytischen Reaktionen in der Gasphase mit einem Katalysator, der in feinkörnigem Zustand durch das Gasgemisch mitgeführt wird, angewandt werden.

Eine besondere Ausführungsform besteht in der teil- weisen Füllung eines Schachtes mit Füllkörpern und der Zufuhr von feinkörnigem festem Material über diese Füllkörper, wobei ein Gasstrom durch die Säule mit den Füllkörpern mit einer Geschwindigkeit nach oben strömt, die unter und über der Säule geringer als die Fallgeschwindigkeit der Teilchen des festen Materials ist. Die festen Teilchen fallen dann durch die Säule nach unten und können abgeführt werden.

Auf diese Weise treten zwischen den Füllkörpern Geschwindigkeitsänderungen und Richtungsänderungen auf, wobei die festen Teilchen in eine Art "schwimmenden Zustand" geraten.

Claims (2)

1.) Verfahren zur Erzielung von Konzentrationssteigerungen fester Teilchen in einem strömenden gasförmigen Medium, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium mit den festen Teilchen durch eine mit Füllkörpern ausgefüllte Säule geführt wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Teilchen im Gegenstrom zu dem gasförmigen Medium durch die mit Füllkörpern gefüllte Säule geführt werden.