EP1154846A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer reaktion zwischen gasförmigen und festen reaktanten in einer fluidisierten partikelschicht - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer reaktion zwischen gasförmigen und festen reaktanten in einer fluidisierten partikelschicht

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EP1154846A1
EP1154846A1 EP00969437A EP00969437A EP1154846A1 EP 1154846 A1 EP1154846 A1 EP 1154846A1 EP 00969437 A EP00969437 A EP 00969437A EP 00969437 A EP00969437 A EP 00969437A EP 1154846 A1 EP1154846 A1 EP 1154846A1
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EP
European Patent Office
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diffuser
particle layer
nozzle
fluidized particle
solid powder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00969437A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Gross
Günter Lailach
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Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
Publication of EP1154846A1 publication Critical patent/EP1154846A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/004—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor by means of a nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow

Definitions

  • the invention relates to a method for carrying out a reaction between gaseous and solid reactants in a fluidized particle layer, wherein a fluidizing gas flows through a loose bed of primary particles, thereby raising the bed to form the fluidized particle layer and reacting with the primary particles, wherein a stream loaded with solid powder and accelerated to supersonic speed by means of a supersonic nozzle
  • Propellant gas is blown into the fluidized particle layer transversely to the main flow direction of the fluidizing gas.
  • the invention relates to a reactor for carrying out a reaction in a fluidized particle layer, with an inflow floor through which a fluidizing gas is introduced into a bed of primary particles located above the inflow floor for the purpose of producing the fluidized particle layer, and with a reactor wall surrounding the fluidized particle layer , in which at least one entry device is inserted above the inflow floor, which comprises a supersonic nozzle, by means of which a propellant gas is accelerated to supersonic speed with the formation of a propellant gas flow directed transversely to the main flow direction of the fluidizing gas.
  • the invention particularly relates to a process for producing metal chlorides such as TiCl 4 , ZrCl and SiCl 4 .
  • granular oxidic raw materials and granular petroleum coke are usually reacted at temperatures above 800 ° C. in fluidized bed reactors with the fluidizing gases chlorine and oxygen to form metal chlorides, CO 2 and CO.
  • FIG. 5 shows an entry device for the entry of a solid into a reactor in the form of an injector, as are known from pneumatic conveying technology.
  • injectors consist of an intake chamber (53)
  • finely divided solids can be conveyed from a lower pressure above the inlet opening (55) to a higher pressure (reactor) located behind the diffuser (52).
  • the problem with this device is that the speed of the conveying gas stream (56) emerging from the nozzle (51) can only be varied within a relatively small range, because otherwise backflow occurs in the suction chamber (53).
  • a loosening gas (54) can be blown through a sieve into the suction space (53) from below to avoid solid deposits in the suction space (53).
  • DE-A197 22 570 discloses a method and a reactor according to the type mentioned at the outset. It is suggested that gas flows be injected into fluidized particle layers of a fluidized bed reactor by transversal injection at supersonic speed in order to avoid problems due to local concentration differences. It is also proposed to blow gas-solid mixtures into the fluidized particle layer in this way.
  • the technical implementation of this proposal is difficult, however, because in order to generate a gas jet at supersonic speed, the gas in front of the supersonic nozzle (hereinafter also referred to as the “Laval nozzle”) must have a pressure of several bars and both the compression of gases containing dust and the entry of dust into a compressed gas stream are extremely problematic, so the known method can only achieve a weak solid loading of the gas stream with a relatively small penetration depth into the fluidized particle layer.
  • a slotted grate is provided, over which the fluidized particle layer is generated. This is surrounded by a reactor jacket in which Laval nozzles are installed.
  • the Laval nozzles accelerate a gas stream laden with solids transversely to the main flow direction of the fluidizing gas in the direction of the fluidized particle layer to supersonic speed.
  • the invention has for its object a simple and economical
  • the invention has for its object to provide a simple and reliable reactor for performing the method.
  • this object is achieved, based on the method mentioned at the outset, in that the propellant gas stream is loaded with the solid powder after leaving the supersonic nozzle and is blown into the fluidized particle layer via a diffuser opposite the supersonic nozzle.
  • the propellant gas stream is first accelerated to supersonic speed by means of the supersonic nozzle and only then loaded with the solid powder.
  • the compression and acceleration of the unloaded propellant gas stream presents no particular technical difficulties.
  • a vacuum is created in the area behind the supersonic nozzle due to the high flow velocity of the propellant gas flow.
  • the method according to the invention enables a high solids loading of the propellant gas flow, a constant suction power and a high gas outlet speed from the diffuser and, as a result, a large depth of penetration of the solid powder into the fluidized particle layer.
  • the solid powder reacts with the fluidizing gas introduced.
  • the reaction can consist of a chemical reaction or a mechanical or thermal treatment.
  • An example is the return of dust-like, solid raw materials into the fluidized particle layer of a fluidized bed reactor in the production of TiCI 4 , ZrCI 4 and SiCi 4 , which have been discharged from the reactor by the flow of the fluidizing gas.
  • the diffuser is a component that is common in flow technology, by means of which a flow of high speed and low pressure is converted into a flow of lower speed and higher pressure.
  • the Diffuser has a flow channel with an inlet opening and with an outlet opening for the flow medium.
  • the propellant gas stream enters the fluidized particle layer in a transverse direction - based on the main flow direction of the fluidizing gas.
  • transverse encompasses the directions running transverse to the main flow direction.
  • the solid powder is advantageously provided in a suction space and sucked in from there by means of the propellant gas stream.
  • the intake chamber surrounds the gas outlet side of the supersonic nozzle. It can extend over the entire area between the supersonic nozzle and the diffuser and serve as a storage reservoir for a larger volume of the solid powder, thereby ensuring a uniform loading of the propellant gas stream.
  • Another improvement is to provide the solid powder in the suction space under increased pressure. This can be achieved, for example, by introducing the solid powder from locks into the suction space with increased pressure. The solids loading and the penetration depth of the propellant gas stream can thereby be increased still further.
  • fluidizing gas is used as the propellant gas. Due to their identical chemical composition, propellant gas and fluidizing gas act in the same way on the solid powder.
  • a propellant gas containing chlorine and / or oxygen is preferably used to carry out chlorination reactions.
  • the method according to the invention has its full effect if the propellant gas is accelerated to a supersonic speed corresponding to at least 1.2 Mach, preferably 1.3 Mach to 3 Mach.
  • the additional zone of reduced pressure increases the depth of penetration of the laden propellant gas stream into the fluidized particle layer.
  • the measure represents an alternative to the arrangement of a plurality of entry devices. It has proven useful to produce the vacuum zone by blowing in a propellant gas stream into a pressure reducing device connected to the diffuser. This makes it possible to increase the solids loading of the propellant gas stream several times over conventional processes.
  • the solids loading of the propellant gas stream in the method according to the invention can be two to three times as high as in the pneumatic conveying of the solids with conventional injectors mentioned at the outset, without backflow occurring.
  • raw material dust discharged from the fluidized particle layer is used as a solid powder.
  • the method according to the invention makes it possible to return the dust discharged from the reactor in a manufacturing or processing process back into the reactor, in order to improve the economics of the process.
  • the raw material dust is advantageously separated directly from the hot reaction gas in a dust separator and returned to the reactor by means of the process according to the invention.
  • the raw material powders can be separated from the reaction gas of a fluidized bed reactor together with solid metal chlorides and dried after washing out the metal chlorides and then blown into the fluidized bed reactor.
  • primary particles are used as solid powder.
  • the primary particles to be treated in the fluidized particle layer are partially or completely introduced into the reactor using the method according to the invention. This measure, which is characterized by its economy, also makes it possible to use the raw material dust discharged from the fluidized particle layer as a solid powder in addition to the primary particles.
  • waste dust is used as a solid powder.
  • the waste dust is dust-like raw materials that arise in other processes.
  • the propellant gas stream is preferably blown into the lower half, preferably into the lower quarter of the fluidized particle layer.
  • the solid powder thus reaches a lower zone of the fluidized particle layer, so that a sufficient residence time for the reaction or treatment is ensured therein.
  • the fluidized particle layer can contain additional particles of an inert material.
  • the above-mentioned object is achieved on the basis of the device according to the invention mentioned at the outset by the fact that the supersonic nozzle is opposite a diffuser in the flow direction of the propellant gas stream, that a suction space between the supersonic nozzle and the diffuser is provided for feeding a solid powder is provided.
  • Supersonic nozzle, diffuser and suction chamber are components of an entry device for the entry of a solid powder into the reactor.
  • the propellant gas flow is accelerated to supersonic speed in the direction of the diffuser by means of the supersonic nozzle.
  • An intake space is provided between the supersonic nozzle and the diffuser for the provision of a solid powder.
  • the supersonic nozzle extends into the intake space.
  • As a suction space in this sense also acts as an outlet of a collecting container or a line for solid powder, which opens between the supersonic nozzle and the diffuser. Solid powder is sucked into the propellant gas stream from the suction chamber.
  • the suction space can serve as a storage for a larger volume of the solid powder, so that a uniform loading of the propellant gas flow and thus a safe operation of the device is ensured.
  • the reactor can be provided with several such entry devices for the entry of a solid powder.
  • the diffuser is a component that is common in flow technology, by means of which a flow of high speed and low pressure is converted into a flow of lower speed and higher pressure.
  • the diffuser has a flow channel with an inlet opening and with an outlet opening for the flow medium.
  • a reactor in which the diffuser is designed in the form of a Venturi nozzle is particularly simple and effective.
  • a further improvement of the reactor is achieved in that the diffuser has a gas outlet opening which is operatively connected to a pressure reducing device.
  • a negative pressure is generated in the area of the gas outlet opening by means of the pressure reducing device.
  • the additional negative pressure causes a greater depth of penetration of the loaded propellant gas stream into the fluidized particle layer.
  • a pressure reducing device designed as an annular gap nozzle or swirl nozzle has proven particularly useful for this.
  • An entry device can also be equipped with several such pressure reducing devices.
  • the pressure reducing device succeeds in increasing the solids loading of the propellant gas stream several times over conventional methods.
  • the supersonic nozzle is preferably in the direction of the diffuser and in
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an insertion device according to the invention for the introduction of a particle stream into a reactor in a side view
  • FIG. 2 shows a further embodiment of such an insertion device with an annular nozzle provided on the outlet side of the diffuser, in a side view,
  • FIG. 3 shows a side view of a diffuser provided with a swirl nozzle on the outlet side
  • FIG. 4 shows a cross section through the diffuser according to FIG. 3 along the line A-A in a plan view
  • Figure 5 shows an entry device for the entry of a particle stream into a reactor according to the prior art in a side view.
  • the feed device shown in FIG. 1 is used to feed solid dust into a fluidized bed reactor.
  • the insertion device comprises a Laval nozzle 4, a diffuser 2 in the form of a Venturi nozzle, and a suction chamber 3.
  • the Laval nozzle 4 opens into the suction chamber 3.
  • the diffuser 2 is located coaxially opposite the Laval nozzle 4 in the suction chamber 3.
  • the Laval nozzle 4 accelerates propellant gas, which is symbolized by the directional arrow 11, to supersonic speed.
  • the propellant gas 1 1 flows through the suction chamber 3 as a propellant gas stream.
  • Solid dust is available in the suction chamber 3 and is to be introduced into the fluidized bed reactor.
  • the solid dust is fed to the suction chamber 3 via the entry opening 5, as indicated by the directional arrow 12.
  • the propellant gas stream sucks in the solid dust from the suction chamber 3 and arrives in the diffuser 2. From the diffuser 2, it enters the fluidized bed reactor (not shown in the figure) as a gas jet 13 containing solids. Depending on the operating parameters of the entry device according to FIG. 1, a different internal pressure is established in the area of the intake space 3. In order to keep this as small as possible, the distance between the Laval nozzle 4 and the diffuser 2 is adjusted by a corresponding displacement of the Laval nozzle 4 in the direction of the Diffuser 2 adjustable, as indicated by arrow 9.
  • the input device is flanged from the outside to the reactor jacket in the region of the lower quarter of the fluidized particle layer of the fluidized bed reactor by means of the flange 1.
  • the suction chamber 3 is provided with a gas inlet for a purge gas 14.
  • the input device according to FIG. 2 is equipped on the output side to the diffuser 2 with a pressure reducing device in the form of an annular gap nozzle 6.
  • the annular gap nozzle 6 is provided with a gas inlet by an additional one
  • Propellant gas stream 15 is introduced through the annular gap nozzle 6.
  • the propellant gas stream 15 generates a pressure drop in the region of the gas outlet from the diffuser 2, which leads to the acceleration of the gas jet 13 emerging from the diffuser 2 and thus causes a greater depth of penetration into the fluidized particle layer.
  • a swirl nozzle 7 flanged to the diffuser 2 in the region of the gas outlet, as shown in FIGS. 3 and 4, has a similar effect.
  • the propellant gas flow 15 is swirled by means of the tangential swirl nozzle 7.
  • guide vanes can also be used for swirling the propellant gas stream 15.
  • Injectors are known from pneumatic conveyor technology, which consist of a
  • Suction chamber with solids inlet opening, a, mostly conical, nozzle and a coaxial diffuser.
  • the device is such that the speed of the propellant gas stream emerging from the nozzle can only be varied within a relatively small range, because otherwise there would be backflow in the intake space.
  • the achievable solids loading of the conveying gas flow, the counterpressure that can be overcome in the space behind the diffuser and the gas exit velocity from the diffuser are relatively low.
  • the system therefore also has few advantages in solving the problem of introducing dust into the fluidized particle layer of fluidized bed reactors and distributing it well in the layer
  • An injector according to FIG. 5 was mounted on a fluidized bed reactor 30 cm above the inflow floor, as is usually used in pneumatic conveying technology when solids are required.
  • the injector was flanged to the reactor wall with the gas outlet opening of the diffuser 52.
  • the diffuser 52 had the shape of a ventun nozzle
  • the gas outlet of the conical nozzle 51 had a diameter of 11 mm.
  • Oxygen was used as the propellant 56, the pressure of which was reduced to 1.7 bar.
  • the optimum distance between the nozzle 51 and the diffuser 52 was previously due to the dusty ore determined by a pipeline
  • the pressure caused by the layer fluidized in the fluidized bed reactor pulsed in the area of the gas inlet connection between 1.15 and 1.20 bar.
  • the ore dust was metered through a speed-controlled cellular wheel sluice into the suction chamber 53 At 1.7 bar propellant gas pressure 100 m 3 flowed O / h through nozzle 51 and Dif fusor 52 in the reactor
  • 5 m 3 0 2 / h as a loosening gas 54 were blown through a sieve from below into the suction space 53.
  • the feed device shown in FIG. 1 was flanged onto the fluidized bed reactor. From a design point of view, the conical nozzle 51 (FIG. 5) was essentially replaced by a Laval nozzle 4 (FIG. 1).
  • the Laval nozzle 4 had been calculated and manufactured in such a way that it generated a propellant gas velocity of 1.5 Mach at an oxygen admission pressure of 3.9 bar and 200 m 3 / h O 2 .
  • the distance between Laval nozzle 4 and diffuser 2 was optimized by means of the pneumatic delivery line. With this arrangement and the process parameters mentioned, 2.5 t / h of ore dust could be introduced into the reactor without excess pressure and solid build-up occurring in the suction space 3. With a dust input of up to 600 kg / h, the composition of the dust discharged from the reactor changed only insignificantly. Between 80% and 90% of the injected dust was converted in the reactor.

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Abstract

Zur Durchführung einer Reaktion zwischen gasförmigen und festen Reaktanten in einer fluidisierten Partikelschicht durchströmt üblicherweise ein Fluidisierungsgas eine lose Schüttung von Primär-Partikeln, hebt die Schüttung unter Bildung der fluidisierten Partikelschicht an und reagiert mit den Primär-Partikeln. Es ist auch bekannt, einen mit Feststoffpulver beladenen und mittels einer Überschalldüse (4) auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten Strom (11) eines Treibgases transversal zur Haupströmungsrichtung des Fluidisierungsgases in die fluidisierte Partikelschicht einzublasen. Um die Feststoffbeladung und die Eindringtiefe des Treibgas-Stromes (11) zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass der Treibgas-Strom (11) nach Verlassen der Überschalldüse (4) mit dem Feststoffpulver beladen und über einen der Überschalldüse (4) gegenüberliegenden Diffusor (2) in die fluidisierte Partikelschicht eingeblasen wird. Ein einfacher und betriebssicherer Reaktor zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch eine Überschalldüse (4) aus, der in Strömungsrichtung des Treibgas-Stroms (11) gesehen ein Diffusor (2) gegenüberliegt, wobei zwischen Überschalldüse (4) und Diffusor (2) ein Ansaugraum (3) für ein Feststoffpulver vorgesehen ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Reaktion zwischen gasförmigen und festen Reaktanten in einer fluidisierten Partikelschicht
Die Erfindung betrifft ein ein Verfahren zur Durchführung einer Reaktion zwischen gasförmigen und festen Reaktanten in einer fluidisierten Partikelschicht, wobei ein Fluidisierungsgas eine lose Schüttung von Primär-Partikeln durchströmt, dabei die Schüttung unter Bildung der fluidisierten Partikelschicht anhebt und mit den Primär- Partikeln reagiert, wobei ein mit Feststoffpulver beladener und mittels einer Überschalldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigter Strom eines
Treibgases transversal zur Hauptströmungsrichtung des Fluidisierungsgas in die fluidisierte Partikelschicht eingeblasen wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Reaktor zur Durchführung einer Reaktion in einer fluidisierten Partikelschicht, mit einem Anströmboden, durch den ein Fluidisierungsgas in eine über dem Anströmboden befindliche Schüttung von Primär- Partikeln zwecks Erzeugung der fluidisierten Partikelschicht eingeleitet wird, und mit einer die fluidisierte Partikelschicht umgebenden Reaktorwand, in die oberhalb des Anströmbodens mindestens eine Eintragvorrichtung eingesetzt ist, die eine Überschalldüse umfaßt, mittels der ein Treibgas unter Bildung eines transversal zur Hauptströmungsrichtung des Fluidisierungsgases gerichteten Treibgas-Stroms auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von Metallchloriden wie TiCI4, ZrCI und SiCI4.
Zur Herstellung derartiger Mettallchlo de werden körnige oxidische Rohstoffe und körniger Petrolkoks bei Temperaturen oberhalb 800°C üblicherweise in Fließbettreaktoren mit den Fluidisierungsgasen Chlor und Sauerstoff zu Metallchloriden, CO2 und CO umgesetzt.
Etwa 5 bis 15 % der festen Reaktanten werden als Staub mit den Reaktionsgasen ausgetragen, nachdem die Korngröße durch die Reaktionen stark reduziert worden ist. Diese Rohstoffverluste durch Staubaustrag erhöhen die Herstellkosten für die Metallchloride signifikant.
Die Rückführung dieses Staubes in die Fließbettreaktoren zwecks vollständiger Reaktion führte bisher zu unbefriedigenden Ergebnissen.
Einerseits sind Stäube nur schwierig gegen den in der fluidisierten Partikelschicht im Fließbettreaktor herrschenden erhöhten Druck einzutragen, andererseits ergibt sich im Falle des Eintrages hinter der Eintragsöffnung infolge der für Fließbettreaktoren typischen geringen Quervermischung ein im Vergleich zum Angebot besonders reaktionsfähiger feiner Teilchen unzureichendes Angebot an Reaktionsgasen, so daß ein Großteil des Staubes wieder ausgetragen wird.
Man hat vorgeschlagen, den Staub zu pelletieren, jedoch ist der Aufwand erheblich und der Erfolg hängt stark von der Festigkeit der kalzinierten Pellets ab.
Figur 5 zeigt eine Eintrageinrichtung für den Eintrag eines Feststoffes in einen Reaktor in Form eines Injektors, wie sie aus der pneumatischen Fördertechnik bekannt sind. Derartige Injektoren bestehen aus einem Ansaugraum (53) mit
Feststoff-Eintragsöffnung (55), einer, meist konischen Düse (51 ) und einem koaxial dazu angeordneten Diffusor (52). Mit diesen Injektoren können feinteilige Feststoffe aus einem über der Eintragsöffnung (55) gelegenen Raum geringeren Druckes in einen hinter dem Diffusor (52) gelegenen Raum höheren Druckes (Reaktor) gefördert werden. Das Problem dieser Vorrichtung ist, daß die Geschwindigkeit des aus der Düse (51) austretenden Fördergasstrom (56) nur in einem relativ kleinen Bereich variiert werden kann, weil sonst Rückstau im Ansaugraum (53) entsteht. Um Feststoffabiagerung im Ansaugraum (53) zu vermeiden, kann ein Auflockerungsgas (54) durch ein Sieb von unten in den Ansaugraum (53) geblasen werden. Die erreichbare Feststoffbeladung des Fördergasstromes (56), der überwindbare
Gegendruck im Raum hinter dem Diffusor (52) sowie die Gasaustrittsgeschwindigkeit aus dem Diffusor (52) sind relativ gering. Das System bringt demzufolge ebenfalls wenig Vorteile bei der Lösung des Problems, Stäube in die fluidisierte Partikelschicht von' Fließbettreaktoren einzutragen und in der Schicht gut zu verteilen. Aus der DE-A197 22 570 sind ein Verfahren und ein Reaktor gemäß der eingangs genannten Gattung bekannt. Darin wird angeregt, Gasströme durch transversale Injektion mit Überschallgeschwindigkeit in fluidisierte Partikelschichten eines Fließbettreaktors einzublasen, um so Probleme durch lokale Konzentrationsunterschiede zu vermeiden. Dabei wird auch vorgeschlagen, Gas- Feststoff-Gemische auf diese Weise in die fluidisierte Partikelschicht einzublasen.
Die technische Realisierung diese Vorschlages ist aber schwierig, weil zur Erzeugung eines Gasstrahles mit Überschallgeschwindigkeit das Gas vor der Überschalldüse (im folgenden auch als „Laval-Düse" bezeichnet) mehrere bar Druck haben muß und sowohl die Kompression staubhaltiger Gase als auch der Eintrag von Staub in einen komprimierten Gasstrom äußerst problematisch sind. Mittels des bekannten Verfahrens ist daher nur eine schwache Feststoffbeladung des Gasstromes bei relativ geringer Eindringtiefe in die fluidisierte Partikelschicht erreichbar.
Bei dem aus der DE-A197 22 570 bekannten Fließbettreaktor ist ein Schlitzrost vorgesehen, über dem die fluidisierte Partikelschicht erzeugt wird. Diese ist von einem Reaktormantel umgeben, in den Laval-Düsen eingebaut sind. Mittels der Laval-Düsen wird ein feststoffbeladener Gasstrom quer (transversal) zur Hauptströmungsrichtung des Fluidisierungsgases in Richtung auf die fluidisierte Partikelschicht auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches
Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem zwecks Durchführung einer Reaktion in einer fluidisierten Partikelschicht ein Gasstrom mit hoher Feststoffbeladung und großer Eindringtiefe transversal in die fluidisierte Partikelschicht eingeblasen werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und betriebssicheren Reaktor zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Treibgas-Strom nach Verlassen der Überschalldüse mit dem Feststoffpulver beladen und über einen der Überschalldüse gegenüberliegenden Diffusor in die fluidisierte Partikelschicht eingeblasen wird. Der Treibgas-Strom wird zunächst mittels der Überschalldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und erst danach mit dem Feststoffpulver beladen. Die Komprimierung und Beschleunigung des unbeladenen Treibgas- Stromes bereitet technisch keine besonderen Schwierigkeiten. Im Bereich hinter der Überschalldüse stellt sich infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Treibgas-Stromes ein Unterdruck ein. Dieser Effekt wird durch den Diffusor noch verstärkt, so daß die Beladung des Treibgas-Stromes im Bereich vor dem Diffusor erleichtert wird, indem das Feststoffpulver durch die Wirkung des Unterdruckes in den Treibgas-Strom eingesaugt wird. Die oben genannten Schwierigkeiten hinsichtlich der Kompression staubhaltiger Gase und des Eintrages von Staub in einen komprimierten Gasstrom treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren daher nicht auf.
Dadurch, daß der Treibgas-Strom mit Überschallgeschwindigkeit aus der Überschalldüse (Laval-Düse) aus- und in den Diffusor eintritt, ist es möglich, das Feststoffpulver aus einem Raum geringeren Druckes in den Reaktor, in dem ein höherer Druckes herrscht, zu fördern. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine hohe Feststoffbeladung des Treibgas-Stroms, eine konstante Ansaugleistung und eine hohe Gasaustrittsgeschwindigkeit aus dem Diffusor und damit einhergehend eine große Eindringtiefe des Feststoffpulvers in die fluidisierte Partikelschicht.
In der fluidisierten Partikelschicht reagiert das Feststoffpulver mit dem eingeleiteten Fluidisierungsgas. Die Reaktion kann in einer chemischen Umsetzung bestehen oder in einer mechanischen oder thermischen Behandlung. Als Beispiel sei die Rückführung von staubförmigen, festen Rohstoffen in die fluidisierte Partikelschicht eines Fließbettreaktor bei der Herstellung von TiCI4, ZrCI4 und SiCi4 genannt, die durch den Strom des Fluidisierungsgases aus dem Reaktor ausgetragen worden sind.
Bei dem Diffusor handelt es sich um ein in der Strömungstechnik übliches Bauteil, mittels dessen eine Strömung großer Geschwindigkeit und kleinen Drucks in eine Strömung kleinerer Geschwindigkeit und größeren Drucks umgesetzt wird. Der Diffusor weist einen Strömungskanal mit einer Eintrittsöffnung und mit einer Austrittsöffnung für das Strömungsmedium auf.
Der Treibgasstrom tritt in die fluidisierte Partikelschicht in transversaler Richtung - bezogen auf die Hauptströmungsrichtung des Fluidisierungsgases - ein. Der Ausdruck „transversal" umfaßt in diesem Zusammenhang die quer zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Richtungen.
Vorteilhafterweise wird das Feststoffpulver in einem Ansaugraum bereitgestellt und von dort mittels des Treibgas-Stroms angesaugt. Der Ansaugraum umgibt dabei die Gasausgangsseite der Überschalldüse. Er kann sich über den gesamten Bereich zwischen Überschalldüse und Diffusor erstrecken und als Vorratsspeicher für ein größeres Volumen des Feststoff pulvers dienen, wodurch eine gleichmäßige Beladung des Treibgas-Stromes gewährleistet ist.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, das Feststoffpulver im Ansaugraum unter erhöhtem Druck bereitzustellen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Feststoffpulver aus Schleusen mit erhöhtem Druck in den Ansaugraum eingetragen wird. Die Feststoffbeladung und die Eindringtiefe des Treibgas-Stromes können dadurch noch weiter erhöht werden.
In einer besonders einfachen Verfahrensweise wird als Treibgas Fluidisierungsgas eingesetzt. Aufgrund ihrer gleichen chemischen Zusammensetzung wirken Treibgas und Fluidisierungsgas in gleicher Weise auf das Feststoffpulver ein.
Zur Durchführung von Chlorierungsreaktionen wird bevorzugt ein Treibgas eingesetzt, das Chlor und/oder Sauerstoff enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren entfaltet seine volle Wirkung, wenn das Treibgas auf eine Überschallgeschwindigkeit entsprechend mindestens 1 ,2 Mach, vorzugsweise 1 ,3 Mach bis 3 Mach beschleunigt wird.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, im Bereich der Gasaustrittsöffnung des Diffusors eine Unterdruckzone zu erzeugen.
Durch die zusätzliche Zone verminderten Drucks wird die Eindringtiefe des beladenen Treibgas-Stromes in die fluidisierte Partikelschicht erhöht. Diese Maßnahme stellt insbesondere bei Fließbettreaktoren mit großem Durchmesser eine Alternative zur Anordnung mehrerer Eintrageinrichtungen dar. Dabei hat es sich bewährt, die Unterdruckzone durch Einblasen eines Treibgas-Stromes in eine an den Diffusor angeschlossene Druckminderungseinrichtung zu erzeugen. Dadurch gelingt es, die Feststoffbeladung des Treibgas-Stromes um ein Mehrfaches gegenüber konventionellen Verfahren zu steigern. Beispielsweise kann die Feststoffbeladung des Treibgas-Stromes bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei bis drei mal so hoch sein, wie bei der eingangs erwähnten pneumatischen Förderung der Feststoffe mit herkömmlichen Injektoren, ohne daß Rückstau auftritt.
In einer bevorzugten Verfa rens Variante wird aus der fluidisierten Partikelschicht ausgetragener Rohstoffstaub als Feststoff pulver eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den bei einem Herstellungs- oder Verarbeitungsprozeß aus dem Reaktor ausgetragenen Staub wieder in den Reaktor zurückzuführen, um so die Wirtschaftlichkeit des Prozesses zu verbessern. Vorteilhaft wird der Rohstoffstaub direkt aus dem heißen Reaktionsgas in einem Staubabscheider abgetrennt und dem Reaktor mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder zugeführt. Es ist aber auch möglich, diese wertvollen Rohstoffe zunächst aufzuarbeiten. Beispielsweise können die Rohstoffpulver zusammen mit festen Metallchloriden aus dem Reaktionsgas eines Fließbettreaktors abgetrennt und nach dem Auswaschen der Metallchloride getrocknet und dann in den Fließbettreaktor eingeblasen werden.
In einer weiteren und gleichermaßen bevorzugten Verfahrensvariante werden Primär- Partikel als Feststoffpulver eingesetzt. Dabei werden die Primär-Partikel, die in der fluidisierten Partikelschicht behandelt werden sollen, teilweise oder vollständig mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Reaktor eingebracht. Diese Maßnahme, die sich durch ihre Wirtschaftlichkeit auszeichnet, erlaubt es auch, zusätzlich zu den Primär-Partikeln den aus der fluidisierten Partikelschicht ausgetragenen Rohstoffstaub als Feststoffpulver einzusetzen.
In einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante wird Abfallstaub als Feststoffpulver eingesetzt. Bei dem Abfallstaub handelt es sich um staubförmige Rohstoffe, die bei anderen Prozessen anfallen. Als Beispiel seien gewaschene und getrocknete Ti02- Abfallstäube genannt, die als unlösliche Rückstände beim Aufschluß von Titanrohstoffen mit Schwefelsäure anfallen.
Bevorzugt wird der Treibgas-Strom in die untere Hälfte, vorzugsweise in das untere Viertel der fluidisierten Partikelschicht eingeblasen. Das Feststoffpulver gelangt so in eine untere Zone der fluidisierten Partikelschicht, so daß eine für die Reaktion oder Behandlung ausreichende Verweilzeit darin gewährleistet ist. Zur Verlängerung der Verweilzeit kann die fluidisierte Partikelschicht zusätzliche Teilchen aus einem inerten Material enthalten.
Im Sinne einer hohen Feststoffbeladung des Treibgas-Stromes wirkt eine Einstellung des Abstandes zwischen Überschalldüse und Diffusor derart, daß der Druck im Ansaugraum minimal ist.
Hinsichtlich des Reaktors zur Durchführung dieses Verfahrens wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von der eingangs genanten Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Überschalldüse in Strömungsrichtung des Treibgas-Stroms gesehen ein Diffusor gegenüberliegt, daß zwischen Überschalldüse und Diffusor ein Ansaugraum für die Einspeisung eines Feststoffpulvers vorgesehen ist.
Überschalldüse, Diffusor und Ansaugraum sind Bestandteile einer Eintragvorrichtung für den Eintrag eines Feststoffpulvers in den Reaktor. Mittels der Überschalldüse wird der Treibgas-Strom auf Überschallgeschwindigkeit in Richtung des Diffusors beschleunigt. Zwischen Überschalldüse und Diffusor ist ein Ansaugraum für die Bereitstellung eines Feststoffpulvers vorgesehen. Im einfachsten Fall erstreckt sich die Überschalldüse in den Ansaugraum. Als Ansaugraum in diesem Sinne wirkt auch ein Auslaß eines Sammelbehälters oder einer Leitung für Feststoff pulver, der zwischen Überschalldüse und Diffusor mündet. Aus dem Ansaugraum wird Feststoff pulver in den Treibgas-Strom eingesaugt. Der Ansaugraum kann als Vorratsspeicher für ein größeres Volumen des Feststoffpulvers dienen, so daß eine gleichmäßige Beladung des Treibgas-Stromes und damit eine sichere Betriebsweise der Vorrichtung gewährleistet ist. Hinsichtlich der Verfahrensdetails und Begriffsdefinitionen wird auf die obigen Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
Der Reaktor kann mit mehreren derartigen Eintrageinrichtungen für den Eintrag eines Feststoffpulvers versehen sein.
Bei dem Diffusor handelt es sich um ein in der Strömungstechnik übliches Bauteil, mittels dessen eine Strömung großer Geschwindigkeit und kleinen Drucks in eine Strömung kleinerer Geschwindigkeit und größeren Drucks umgesetzt wird. Der Diffusor weist einen Strömungskanal mit einer Eintrittsöffnung und mit einer Austrittsöffnung für das Strömungsmedium auf. Als besonders einfach und effektiv gestaltet sich ein Reaktor, bei dem der Diffusor in Form einer Venturi-Düse ausgebildet ist.
Eine weitere Verbesserung des Reaktors wird dadurch erreicht, daß der Diffusor eine Gasaustrittsöffnung aufweist, die mit einer Druckminderungseinrichtung in Wirkverbindung steht. Mittels der Druckminderungseinrichtung wird im Bereich der Gasaustrittsöffnung ein Unterdruck erzeugt. Der zusätzliche Unterdruck bewirkt eine größere Eindringtiefe des beladenen Treibgas-Stromes in die fluidisierte Partikelschicht. Diese Maßnahme stellt insbesondere bei Fließbettreaktoren mit großem Durchmesser eine Alternative zur Anordnung mehrerer Eintrageinrichtungen dar.
Eine als Ringspaltdüse oder Dralldüse ausgebildete Druckminderungseinrichtung hat sich hierfür besonders bewährt. Eine Eintragvorrichtung kann auch mit mehreren derartiger Druckminderungseinrichtungen ausgestattet sein. Durch die Druckminderungseinrichtung gelingt es, die Feststoffbeladung des Treibgas-Stromes um ein Mehrfaches gegenüber konventionellen Verfahren zu steigern.
Vorzugsweise ist die Überschalldüse in Richtung auf den Diffusor und in
Gegenrichtung dazu bewegbar. Dadurch läßt sich besonders einfach der Abstand zwischen Überschalldüse und Diffusor einstellen, der sich auf den Unterdruck im Bereich des Auslasses des Ansaugraumes und damit auf die Ansaugleistung des Treibgas-Stromes auswirkt. Nachfolgend werden Verfahren und Reaktor gemäß der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen anhand von Schnittdarstellungen im einzelnen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eintrageinrichtung für den Eintrag eines Partikelstrom in einen Reaktor in einer Seitenansicht,
Figur 2 eine weitere Ausführungsform einer derartigen Eintrageinrichtung mit einer ausgangsseitig des Diffusors vorgesehenen Ringdüse in einer Seitenansicht,
Figur 3 einen ausgangsseitig mit einer Dralldüse versehenen Diffusor in einer Seitenansicht,
Figur 4 einen Querschnitt durch den Diffusor gemäß Figur 3 entlang der Linie A-A in einer Draufsicht, und
Figur 5 eine Eintrageinrichtung für den Eintrag eines Partikelstroms in einen Reaktor gemäß dem Stand der Technik in einer Seitenansicht.
Die in Figur 1 dargestellte Eintragvorrichtung dient zum Eintrag von Feststoff-Staub in einen Fließbettreaktor. Die Eintragvorrichtung umfaßt eine Laval-Düse 4, einen Diffusor 2 in Form einer Venturi-Düse, und einen Ansaugraum 3. Die Laval-Düse 4 mündet in den Ansaugraum 3. Der Diffusor 2 liegt der Laval-Düse 4 im Ansaugraum 3 koaxial gegenüber. Mittels der Laval-Düse 4 wird Treibgas, das durch den Richtungspfeil 11 symbolisiert ist, auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Das Treibgas 1 1 durchströmt als Treibgas-Strom den Ansaugraum 3. Im Ansaugraum 3 steht Feststoff-Staub bereit, der in den Fließbettreaktor einzutragen ist. Der Feststoff- Staub wird dem Ansaugraum 3 über die Eintragsöffnung 5 zugeführt, wie durch den Richtungspfeil 12 angedeutet. Der Treibgas-Strom saugt den Feststoff-Staub aus dem Ansaugraum 3 an und gelangt in den Diffusor 2. Aus dem Diffusor 2 tritt er als feststoffhaltiger Gasstrahl 13 in den Fließbettreaktor (in der Figur nicht dargestellt) ein. Je nach Betriebsparametern der Eintragvorrichtung gemäß Figur 1 stellt sich im Bereich des Ansaugraumes 3 ein unterschiedlicher Innendruck ein. Um diesen möglichst gering zu halten, ist der Abstand zwischen der Laval-Düse 4 und dem Diffusor 2 durch entsprechende Verschiebung der Laval-Düse 4 in Richtung des Diffusors 2 einstellbar, wie dies durch den Pfeil 9 gekennzeichnet ist. Die Eintragvorrichtung ist mittels des Flansches 1 von außen an den Reaktormantel im Bereich des unteren Viertels der fluidisierte Partikelschicht des Fließbettreaktors angeflanscht. Zum Zwecke einer Auflockerung des Feststoff-Staubes ist der Ansaugraum 3 mit einem Gaseinlaß für ein Spülgas 14 versehen.
Bei der Darstellung in Figur 2 werden für die Bezeichnung gleicher und äquivalenter Bestandteile der Eintragvorrichtung dieselben Bezugsziffern benutzt wie in Figur 1.
Zusätzlich ist die Eintragvorrichtung gemäß Figur 2 ausgangsseitig zum Diffusor 2 mit einer Druckminderungseinrichtung in Form einer Ringspaltdüse 6 ausgestattet. Die Ringspaltdüse 6 ist mit einem Gaseinlaß versehen, durch ein zusätzlicher
Treibgasstrom 15 durch die Ringspaltdüse 6 eingeleitet wird. Der Treibgasstrom 15 erzeugt im Bereich des Gasaustritts vom Diffusor 2 einen Druckabfall, der zur Beschleunigung des aus dem Diffusor 2 austretenden Gasstrahls 13 führt und so eine größere Eindringtiefe in die fluidisierte Partikelschicht bewirkt.
Eine ähnliche Wirkung entfaltet eine im Bereich des Gasaustritts an den Diffusor 2 angeflanschte Dralldüse 7, wie sie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Mittels der tangential verlaufenden Dralldüse 7 wird der Treibgasstrom 15 verdrallt. Für das Verdrallen des Treibgasstroms 15 können alternativ zur Dralldüse 7 auch Leitschaufeln eingesetzt werden.
Aus der pneumatischen Fördertechnik sind Injektoren bekannt, die aus einem
Ansaugraum mit Feststoffeintragsöffnung, einer, meist konischen, Düse und einem koaxial dazu angeordneten Diffusor bestehen.
Mit diesen Injektoren können feinteilige Feststoffe aus einem über der Eintragsöffnung gelegenen Raum geringeren Druckes in einen hinter dem Diffusor gelegenen Raum höheren Druckes gefördert werden. Das Problem dieser
Vorrichtung ist, daß die Geschwindigkeit des aus der Düse austretenden Treibgas- Stromes nur in einem relativ kleinen Bereich variiert werden kann, weil sonst Rückstau im Ansaugraum entsteht. Die erreichbare Feststoffbeladung des Fördergasstromes, der überwindbare Gegendruck im Raum hinter dem Diffusor sowie die Gasaustrittsgeschwindigkeit aus dem Diffusor sind relativ gering. Das System bringt demzufolge ebenfalls wenig Vorteile bei der Losung des Problems, Staube in die fluidisierte Partikelschicht von Fließbettreaktoren einzutragen und in der Schicht gut zu verteilen
Die in Figur 5 dargestellte Eintrageinrichtung in Form eines aus dem Stand der Technik bekannten Injektors ist weiter oben naher beschrieben
Nachfolgend das erfindungsgemaße Verfahren anhand eines Ausfuhrungsbeispiels und eines Vergleichsbeispiels unter Bezugnahme auf die in den Figuren 1 und 5 dargestellten Vorrichtungen naher erläutert
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
An einem Fließbettreaktor wurde 30 cm über dem Anstromboden an einen Stutzen ein Injektor gemäß Figur 5 montiert, wie er in der pneumatischen Fordertechnik bei der Forderung von Feststoffen üblicherweise eingesetzt wird Der Injektor wurde mit der Gasaustnttsoffnung des Diffusors 52 an der Reaktorwand angeflanscht Der Diffusor 52 hatte die Form einer Ventun-Duse Die Gasaustnttsoffnung der konischen Düse 51 hatte einen Durchmesser von 11 mm Als Treibgas 56 wurde Sauerstoff verwendet, dessen Druck auf 1 ,7 bar reduziert wurde Der optimale Abstand zwischen Düse 51 und Diffusor 52 war vorher durch Forderung des staubformigen Erzes durch ein Rohrleitung ermittelt worden Der durch die im Fließbettreaktor fluidisierte Schicht verursachte Druck pulsierte im Bereich des Gaseintrittsstutzens zwischen 1 , 15 und 1 ,20 bar Der Erzstaub wurde durch eine drehzahlgeregelte Zellenradschleuse in den Ansaugraum 53 dosiert Bei 1 ,7 bar Treibgasvordruck strömten 100 m3 O /h durch Düse 51 und Diffusor 52 in den Reaktor Um Feststoffablagerung im Ansaugraum 53 zu vermeiden, wurden 5 m3 02/h als Auflockerungsgas 54 durch ein Sieb von unten in den Ansaugraum 53 geblasen Unter diesen Verhaltnissen war kein gleichmäßiger Unterdruck in Ansaugraum 53 einstellbar Wenn mehr als 400 kg Erzstaub /h dosiert wurden, verstopfte der Ansaugraum Eine gleichmaßige Dosierung war bereits ab ca 250 kg/h nicht mehr möglich Der Anteil des Erzes in dem aus dem Reaktor mit den Reaktionsgasen ausgetragenen Erz/Koks-Staubgemisch war auch bei einer Dosierung von 200 kg Erzstaub/h deutlich erhöht (Alle Volumenangaben betreffen m3 im Normalzustand, alle Druckangaben Absolutdruck) Beispiel 2
Anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Injektors wurde an den Fließbettreaktor die in Figur 1 dargestellte Eintragvorrichtung angeflanscht. Aus konstruktiver Sicht wurde demnach im wesentlichen die konische Düse 51 (Figur 5) durch eine Laval-Düse 4 (Figur 1) ersetzt.
Die Laval-Düse 4 war so berechnet und gefertigt worden, daß sie bei einem Sauerstoffvordruck von 3,9 bar und 200 m3/h O2 eine Treibgasgeschwindigkeit von 1 ,5 Mach erzeugte. Mittels der pneumatischen Förderleitung wurde der Abstand zwischen Laval-Düse 4 und Diffusor 2 optimiert. Mit dieser Anordnung und den genannten Verfahrensparametern konnten 2,5t/h Erzstaub in den Reaktor eingetragen werden, ohne daß im Ansaugraum 3 Überdruck und Feststoff rückstau auftrat. Bei einem Staubeintrag von bis zu 600 kg/h änderte sich die Zusammensetzung des aus dem Reaktor ausgetragenen Staubes nur unwesentlich. Es wurden zwischen 80% und 90% des eingeblasenen Staubes im Reaktor umgesetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Durchführung einer Reaktion zwischen gasförmigen und festen Reaktanten in einer fluidisierten Partikelschicht, wobei ein Fluidisierungsgas eine lose Schüttung von Primär-Partikeln durchströmt, dabei die Schüttung unter Bildung der fluidisierten Partikelschicht anhebt und mit den Primär- Partikeln reagiert, wobei ein mit Feststoffpulver beladener und mittels einer Überschalldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigter Strom eines Treibgases transversal zur Hauptrömungsrichtung des Fluidisierungsgases in die fluidisierte Partikelschicht eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibgas-Strom (1 1) nach Verlassen der Überschalldüse (4) mit dem Feststoffpulver beladen und über einen der Überschalldüse (4) gegenüberliegenden Diffusor (2) in die fluidisierte Partikelschicht eingeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffpulver in einem Ansaugraum (3) bereitgestellt und von dort mittels des Treibgas- Stroms (11 ) angesaugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffpulver im Ansaugraum (3) unter erhöhtem Druck bereitgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibgas das Fluidisierungsgas eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibgas Chlor und/oder Sauerstoff enthält.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibgas auf eine Überschallgeschwindigkeit entsprechend mindestens 1 ,2 Mach, vorzugsweise 1 ,3 Mach bis 3 Mach beschleunigt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (2) eine Gasaustrittsöffnung aufweist, und daß im Bereich der Gasaustrittsöffnung eine Unterdruckzone erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckzone durch Einblasen eines Treibgasstromes (15) in eine an den Diffusor (2) angeschlossene Druckminderungseinrichtung (6; 7) erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der fluidisierten Partikelschicht ausgetragener
Rohstoffstaub als Feststoffpulver eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Primär-Partikel als Feststoffpulver eingesetzt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Abfallstaub als Feststoffpulver eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibgas-Strom (1 1) in die untere Hälfte, vorzugsweise in das untere Viertel der fluidisierten Partikelschicht eingeblasen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Überschalldüse (4) und Diffusor (2) so eingestellt wird, daß der Druck im Ansaugraum (3) minimal ist.
14. Reaktor zur Durchführung einer Reaktion in einer fluidisierten Partikelschicht, mit einem Anströmboden, durch den ein Fluidisierungsgas in eine über dem Anströmboden befindliche Schüttung von Primär-Partikeln zwecks Erzeugung der fluidisierten Partikelschicht eingeleitet wird, und mit einer die fluidisierte
Partikelschicht umgebenden Reaktorwand, in die oberhalb des Anströmbodens mindestens eine Eintragvorrichtung eingesetzt ist, die eine Überschalldüse umfaßt, mittels der ein Treibgas unter Bildung eines transversal zur Hauptrömungsrichtung des Fluidisierungsgases gerichteten Treibgas-Stroms auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschalldüse (4) in Strömungsrichtung des Treibgas-Stroms (1 1 ) gesehen ein Diffusor (2) gegenüberliegt, und daß zwischen Überschalldüse (4) und Diffusor (2) ein Ansaugraum (3) für die Aufnahme eines Feststoffpulvers vorgesehen ist.
15. Reaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (2) in Form einer Venturi-Düse ausgebildet ist.
16. Reaktor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (2) eine Gasaustrittsöffnung aufweist, die mit einer Druckminderungseinrichtung (6; 7) in Wirkverbindung steht.
17. Reaktor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckminderungseinrichtung als Ringspaltdüse (6) oder als Dralldüse (7) ausgebildet ist.
18. Reaktor nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse (4) in Richtung (9) auf den Diffusor (2) und in Gegenrichtung dazu bewegbar ist.
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