EP2560750A1 - Device and method for thermally pre-treating solid raw materials in a concentrically stepped fluidized bed - Google Patents

Device and method for thermally pre-treating solid raw materials in a concentrically stepped fluidized bed

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EP2560750A1
EP2560750A1 EP11714489A EP11714489A EP2560750A1 EP 2560750 A1 EP2560750 A1 EP 2560750A1 EP 11714489 A EP11714489 A EP 11714489A EP 11714489 A EP11714489 A EP 11714489A EP 2560750 A1 EP2560750 A1 EP 2560750A1
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EP
European Patent Office
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fluidized bed
treatment zone
treatment
fluidized
overflow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11714489A
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German (de)
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Inventor
Ralf Abraham
Stefan HAMEL
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Uhde GmbH filed Critical ThyssenKrupp Uhde GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current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
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    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to the thermal pretreatment of solid
  • Fluidized bed takes place through at least two concentrically arranged treatment zones, wherein both an individual residence time and an individual temperature can be set in the stepped treatment zones.
  • Torrefaction is understood as meaning the decomposition reactions of organic feedstocks, such as biomass, occurring below about 300 ° C., for which purpose the term "mild pyrolysis" is used as well, whereas above 400 ° C. only a small amount of solid remains as coke, about 20% by weight .-% for beech wood at 400 ° C, remain at about 250 ° C depending on the biomass type about 80 to 95 wt .-% as a solid.
  • the treatment of the biomass at 220 ° C to 350 ° C causes the by As a result, subsequent, further size reduction is simplified and the required energy expenditure for the fiber structure is reduced
  • the object of the invention is therefore to be able to adjust the residence time distribution of the treated particles more homogeneously, so a homogenization of
  • Treated treatment zones and their geometric design are Treated treatment zones and their geometric design.
  • the object of the invention is achieved with a fluidized bed reactor for the thermal pretreatment of solid, hydrous starting materials, containing
  • Each of the treatment zones has at least one separate gas inlet for fluidizing gas
  • Each treatment zone is separated from the other adjacent treatment zone by an overflow weir,
  • the outermost treatment zone has a charge feed device
  • the innermost treatment zone has a trigger for pretreated feedstocks.
  • an overflow weir which has a lowered part overflow, which is arranged offset by 180 degrees to the feeder.
  • more overflow weirs can be provided, which all have a lowered partial overflow, each offset by 180 degrees to the overflow of each outer
  • Treatment zone is arranged.
  • an underflow weir is provided within at least one of the treatment zones.
  • Treatment zones provided separate gas exhaust devices.
  • As the gas inlet for Fluidisiergas be nozzles. Holes, slits or bells provided.
  • the object of the invention is also achieved by a process for the thermal pretreatment of solid feedstocks in a stepped fluidized bed in a fluidized bed reactor having at least two concentrically arranged treatment zones, wherein
  • the temperatures of the fluidizing gas of the respective stages are regulated separately,
  • the fluidized material flows from the respective outer treatment zone via the overflow weir into the respective inner treatment zone, and
  • FIG. 1 shows by way of example a variant with two treatment zones
  • FIG. 2 shows, analogously to FIG. 1, a two-stage device
  • FIGS. 3 and 4 each show a device according to the invention with three concentric treatment zones
  • FIGS 5 and 6 show further advantageous embodiments of the invention.
  • Figure 1 shows an example of a variant with two treatment zones.
  • Feedstock 1 is via a feed screw 2 in the reactor 3 in the first
  • Treatment zone 4 introduced. This is loosened and fluidized with the aid of the fluidizing gas 5.
  • the temperature of the fluidizing gas 5 is selected, for example, such that drying of the starting material takes place in the first treatment zone 4.
  • the exhaust gas 6 from fluidizing gas and evaporated water leaves the treatment zone 4.
  • Fluidization and the continuous feed supply is continuously fed dried feedstock 1 via the overflow 7 in the second treatment zone 9 promoted. Both treatment zones are separated by the partition wall 8, the arrangement is concentric.
  • the treatment zone 9 is fluidized with the aid of the fluidizing gas 10.
  • the temperature of the fluidizing gas 10 may be adjusted according to the desired treatment. If, for example, a torrefaction of the feedstock 1 is desired, then the temperature of the fluidizing gas 10 is selected such that an average temperature of the fluidized bed in the treatment zone 9 of e.g. 250 ° C.
  • the exhaust gas 11 from the fluidizing gas 10 and the gaseous components released during the torrefaction leaves the treatment zone 9.
  • the treated product 13 is withdrawn at the bottom of the treatment zone 9 with a discharge screw 12.
  • FIG. 2 shows, analogously to FIG. 1, a two-stage device.
  • the bottom of the treatment zone 4 as well as the wall of the reactor 3 is conical.
  • Figure 3 shows a device according to the invention with three concentric treatment zones 4, 16 and 9, which are each fluidized individually.
  • Figure 4 shows a device according to the invention with three concentric treatment zones 4, 16 and 9, which are each provided with a separate fluidizing gas supply.
  • the treatment zones 4 and 16 are themselves divided into zones by means of an underflow weir 22.
  • the fluidized solid must first pass the underflow weir 22, before the partition 8, as
  • Overflow weir is designed, in the next treatment zone 9 or 16 passes.
  • Dust separator 18 is shown in FIG. 4 by way of example as a filter with backwashing gas 21 required for this purpose, but it can also be used, for example, as a filter. be executed as a cyclone, electrostatic precipitator or other dust separator according to the prior art.
  • the dust 19 removed from the gas is advantageously recycled, as shown, and returned to the reactor with the feedstock. Not shown is also a further advantageous variant, to supply the dust 19 directly to the product stream 13.
  • FIG. 5 shows a further advantageous embodiment of the invention.
  • the dividing walls which form the underflow weirs 22 are extended in the treatment zones up to the reactor head. This will be the
  • One or more of the sub-streams may also be used to deliver the fluidizing gas 10 to another treatment zone. It would be advantageous, for example, to recirculate the exhaust gas 11 withdrawn from the central treatment zone 9 and to supply the fluidizing gas 5 or 14 at least partially. This would be a renewed depending on the temperature level
  • FIG. 6 shows a further advantageous embodiment of the invention.
  • an optimized design of the overflow weir 8 is shown in FIG.
  • the overflow weir 8 is provided with a recess 23 which forms the overflow 7 here.
  • the particles fluidized in the treatment zone 4 are preferably at this lowest point of the overflow weir 8 in the next
  • Recess 23 is arranged opposite the feed screw 2, whereby the residence time of the particles is considerably prolonged and residence time distribution is significantly uniformed.
  • erfindungskonformer applies that the dimensions of the treatment zones can be selected individually as a function of the desired residence time of the respective treatment zone.
  • the feed screw 2 promotes the treatment zone 4 from the outside, while the goal is to achieve a maximum residence time of the particles. That there are two configurations:
  • Each treatment zone is subjected to individually tempered fluidizing gas.
  • the reactor 3 and the dividing wall 8 are round, the addition of the fluidizing gas 5 and 10 can be such that within the treatment zones a twist within the fluidized bed and within each treatment zone is established.
  • the outer wall of the reactor 3 can be designed as a double jacket and be acted upon with additional heating medium.
  • the partition 8 can be carried out thermally conductive, so that between the
  • Treatment zone 4 is dried and torrefiziert in the treatment zone 9, so heat transfer takes place from the inside to the outside.
  • the bottom of the inner treatment zone can be conical and the discharge screw 12 can be designed as a cooling screw.
  • Inert gas e.g. Nitrogen or carbon dioxide or mixtures thereof
  • the dedusted exhaust gas 20 can be mixed with fresh gas, ie flue gas, inert gas or air and reheated and finally the apparatus supplied as a fluidizing gas.
  • the design of the gas distributor floor can be made so that each
  • Treatment zone is provided with its own gas distributor.
  • Nozzle bottom variant 1 advantageous: In Figure 1, a flat gas distributor plate is shown for the treatment zone 4. In this case, one would be in the
  • Fluid bed technique of conventional "open" nozzle bottom recommend over the solids can be pulled down, e.g. in case of foreign matter, or in case of planned emptying at standstill.
  • An "open" nozzle bottom is also recommended if it is a total conical bottom, as shown in Figures 2 to 5.
  • Nozzle bottom variant 2 Here, a total conical bottom over all gas distributors is shown. In the case of a necessary emptying flaps can be provided in the wall 8, so that the entire solid can get into the inner treatment zone 9 and can be discharged there via the central discharge.

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Abstract

The invention relates to a fluidized bed reactor for thermally pre-treating solid raw materials containing water with devices for receiving a stepped, stationary fluidized bed, comprising at least two concentrically arranged treatment zones. Each treatment zone has at least one separate gas inlet for fluidizing gas, and the individual treatment zones are only connected to each other by overflows. The outermost treatment zone has a feeding device for raw material. Each treatment zone is divided from the respective other adjacent treatment zone by an overflow weir, and the innermost treatment zone has an outlet for reaction products. The solid raw material is fed into the outermost treatment zone of the fluidized bed, said fluidized bed being loosened and fluidized with fluidizing gas. A first temperature and a first residence time are set in a first step of the fluidized bed, and a second temperature and a second residence time are set in a second step of the fluidized bed. The temperatures of the fluidizing gas of the first step and the second step are controlled separately. The fluidized material flows out of the outer treatment zone over the overflow weir into the inner treatment zone, and the fluidized material is drawn off from the floor of the innermost treatment zone with the product.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR THERMISCHEN VORBEHANDLUNG VON FESTEN EINSATZSTOFFEN IN EINER KONZENTRISCH GESTUFTEN WIRBELSCHICHT  DEVICE AND METHOD FOR THE THERMAL PRE-TREATMENT OF SOLUBLE SUBSTANCES IN A CONCENTRICALLY STAGED SWITCH LAYER
[0001] Die Erfindung betrifft die thermische Vorbehandlung von festen The invention relates to the thermal pretreatment of solid
Energierohstoffen, wozu zum Beispiel biogene und andere hochreaktive Brennstoffe, fossile Brennstoffe und Reststoffe zählen, in einer gestuften Wirbelschicht. Die Stufung der Energy commodities, which include, for example, biogenic and other highly reactive fuels, fossil fuels and residuals, in a staged fluidized bed. The gradation of
Wirbelschicht erfolgt durch mindestens zwei konzentrisch angeordnete Behandlungszonen, wobei in den gestuften Behandlungszonen sowohl eine individuelle Verweilzeit als auch eine individuelle Temperatur einstellbar ist. Fluidized bed takes place through at least two concentrically arranged treatment zones, wherein both an individual residence time and an individual temperature can be set in the stepped treatment zones.
[0002] Unter Vorbehandlung wird die Trocknung oder auch die Torrefizierung des Einsatzstoffes verstanden. Unter Torrefizierung versteht man die unterhalb von etwa 300°C ablaufenden Zersetzungsreaktionen von organischen Einsatzstoffen wie Biomassen, wofür man auch den Begriff„milde Pyrolyse" verwendet. Während oberhalb der 400°C nur noch ein geringer Anteil an Feststoff als Koks zurückbleibt, etwa 20 Gew.-% für Buchenholz bei 400°C, verbleiben bei ca. 250°C in Abhängigkeit des Biomassetyps etwa 80 bis 95 Gew.-% als Feststoff. Die Behandlung der Biomasse bei 220°C bis 350°C bewirkt, dass sich die durch die Faserstruktur hervorgerufene Zähigkeit verringert. Dadurch wird eine nachfolgende, weitergehende Zerkleinerung vereinfacht und der benötigte Energieaufwand für die  Under pretreatment, the drying or torrefaction of the starting material is understood. Torrefaction is understood as meaning the decomposition reactions of organic feedstocks, such as biomass, occurring below about 300 ° C., for which purpose the term "mild pyrolysis" is used as well, whereas above 400 ° C. only a small amount of solid remains as coke, about 20% by weight .-% for beech wood at 400 ° C, remain at about 250 ° C depending on the biomass type about 80 to 95 wt .-% as a solid.The treatment of the biomass at 220 ° C to 350 ° C causes the by As a result, subsequent, further size reduction is simplified and the required energy expenditure for the fiber structure is reduced
Zerkleinerung reduziert sich deutlich. Shredding is reduced significantly.
[0003] Ein typisches Charakteristikum einer einstufigen Wirbelschicht ist die  A typical characteristic of a single-stage fluidized bed is the
Verweilzeitverteilung der abgezogenen Produktpartikel. Dies ist insbesondere bei der angestrebten Torrefizierung von Nachteil, da sich aufgrund der unterschiedlichen Residence time distribution of the withdrawn product particles. This is particularly in the desired Torrefizierung disadvantage, since due to the different
Aufenthaltszeiten eine unerwünschte Variation der Elementarzusammensetzung des Residence times an undesirable variation of the elemental composition of the
Produktes einstellt. Product.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist daher, die Verweilzeitverteilung der behandelten Partikel homogener einstellen zu können, also eine Vergleichmäßigung der  The object of the invention is therefore to be able to adjust the residence time distribution of the treated particles more homogeneously, so a homogenization of
Partikelaufenthaltszeiten zu erreichen. Diese Aufgaben werden durch die Stufung der Particle residence times to achieve. These tasks are performed by grading the
Wirbelschicht und die getrennte thermische Behandlung in unterschiedlichen Fluidized bed and the separate thermal treatment in different
Behandlungszonen und deren geometrische Gestaltung angegangen. Treated treatment zones and their geometric design.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Wirbelschichtreaktor zur thermischen Vorbehandlung von festen, wasserhaltigen Einsatzstoffen, enthaltend  The object of the invention is achieved with a fluidized bed reactor for the thermal pretreatment of solid, hydrous starting materials, containing
• Vorrichtungen zur Aufnahme einer gestuften, stationären Wirbelschicht mit  • Devices for receiving a stepped, stationary fluidized bed with
mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, wobei • jede der Behandlungszonen mindestens einen separaten Gaseinlass für Fluidisiergas aufweist, und at least two concentrically arranged treatment zones, wherein Each of the treatment zones has at least one separate gas inlet for fluidizing gas, and
• die einzelnen Behandlungszonen nur durch Überläufe miteinander verbunden sind, • the individual treatment zones are connected to each other only by overflows,
• jede Behandlungszone gegen die jeweils andere benachbarte Behandlungszone durch ein Überlaufwehr abgetrennt ist, Each treatment zone is separated from the other adjacent treatment zone by an overflow weir,
• die äußerste Behandlungszone eine Zuführeinrichtung für Einsatzstoff aufweist, und The outermost treatment zone has a charge feed device, and
• die innerste Behandlungszone einen Abzug für vorbehandelte Einsatzstoffe aufweist. • the innermost treatment zone has a trigger for pretreated feedstocks.
[0006] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Überlaufwehr vorgesehen, welches einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweist, der um 180 Grad versetzt zur Zuführeinrichtung angeordnet ist. Im Falle mehrerer konzentrisch angeordneter Behandlungszonen können mehrer Überlaufwehre vorgesehen werden, welche alle einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweisen, der jeweils um 180 Grad versetzt zum Überlauf der jeweils äußeren  In one embodiment of the invention, an overflow weir is provided, which has a lowered part overflow, which is arranged offset by 180 degrees to the feeder. In the case of several concentrically arranged treatment zones more overflow weirs can be provided, which all have a lowered partial overflow, each offset by 180 degrees to the overflow of each outer
Behandlungszone angeordnet ist. Treatment zone is arranged.
[0007] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird innerhalb mindestens einer der Behandlungszonen ein Unterlaufwehr vorgesehen.  In a further embodiment of the invention, an underflow weir is provided within at least one of the treatment zones.
[0008] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden für jede der  In a further embodiment of the invention are for each of
Behandlungszonen separate Gasabzugsvorrichtungen vorgesehen. Als Gaseinlass für Fluidisiergas werden Düsen. Löcher, Schlitze oder Glocken vorgesehen. Treatment zones provided separate gas exhaust devices. As the gas inlet for Fluidisiergas be nozzles. Holes, slits or bells provided.
[0009] Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren zur thermischen Vorbehandlung von festen Einsatzstoffen in einer gestuft betriebenen Wirbelschicht in einem Wirbelschichtreaktor mit mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, wobei  The object of the invention is also achieved by a process for the thermal pretreatment of solid feedstocks in a stepped fluidized bed in a fluidized bed reactor having at least two concentrically arranged treatment zones, wherein
• der feste Einsatzstoff in die äußerste Behandlungszone der Wirbelschicht  • the solid feed to the outermost treatment zone of the fluidized bed
eingebracht wird, wobei die Wirbelschicht mit Fluidisiergas aufgelockert und fluidisiert wird,  is introduced, wherein the fluidized bed is fluidized with fluidizing and fluidized,
• in jeder der Stufen der Wirbelschicht eine bestimmte Temperatur und eine bestimmte Verweilzeit eingestellt werden,  In each of the stages of the fluidized bed, a specific temperature and a certain residence time are set,
• die Temperaturen des Fluidisiergases der jeweiligen Stufen separat geregelt werden, The temperatures of the fluidizing gas of the respective stages are regulated separately,
• das Wirbelgut aus der jeweils äußeren Behandlungszone über das Überlaufwehr in die jeweils innere Behandlungszone fließt, und The fluidized material flows from the respective outer treatment zone via the overflow weir into the respective inner treatment zone, and
• das Wirbelgut mit dem Produkt vom Boden der innersten Behandlungszone  • the fluidization with the product from the bottom of the innermost treatment zone
abgezogen wird. [0010] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von 6 Figuren näher erläutert. is deducted. The invention will be explained in more detail with reference to FIG 6 figures.
Figur 1 zeigt exemplarisch eine Variante mit zwei Behandlungszonen, FIG. 1 shows by way of example a variant with two treatment zones,
Figur 2 zeigt analog zur Figur 1 eine zweistufige Vorrichtung, FIG. 2 shows, analogously to FIG. 1, a two-stage device,
Figuren 3 und 4 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei konzentrischen Behandlungszonen,  FIGS. 3 and 4 each show a device according to the invention with three concentric treatment zones,
Figuren 5 und 6 zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.  Figures 5 and 6 show further advantageous embodiments of the invention.
[0011] Figur 1 zeigt exemplarisch eine Variante mit zwei Behandlungszonen.  Figure 1 shows an example of a variant with two treatment zones.
Einsatzstoff 1 wird über eine Zufuhrschnecke 2 in den Reaktor 3 in die erste Feedstock 1 is via a feed screw 2 in the reactor 3 in the first
Behandlungszone 4 eingebracht. Diese wird mit Hilfe des Fluidisiergases 5 aufgelockert und fluidisiert. Die Temperatur des Fluidisiergases 5 wird beispielsweise so gewählt, dass in der ersten Behandlungszone 4 eine Trocknung des Einsatzstoffes stattfindet. Das Abgas 6 aus Fluidisiergas und verdampften Wasser verlässt die Behandlungszone 4. Durch die Treatment zone 4 introduced. This is loosened and fluidized with the aid of the fluidizing gas 5. The temperature of the fluidizing gas 5 is selected, for example, such that drying of the starting material takes place in the first treatment zone 4. The exhaust gas 6 from fluidizing gas and evaporated water leaves the treatment zone 4. By the
Fluidisierung und die kontinuierliche Einsatzstoffzufuhr wird kontinuierlich getrockneter Einsatzstoff 1 über den Überlauf 7 in die zweite Behandlungszone 9 gefördert. Beide Behandlungszonen sind durch die Trennwand 8 getrennt, die Anordnung ist konzentrisch. Die Behandlungszone 9 wird mit Hilfe des Fluidisiergases 10 fluidisiert. Die Temperatur des Fluidisiergases 10 kann entsprechend der gewünschten Behandlung eingestellt werden. Ist beispielsweise eine Torrefizierung des Einsatzstoffes 1 angestrebt, so wird die Temperatur des Fluidisiergases 10 so gewählt, dass sich eine mittlere Temperatur des Wirbelbettes in Behandlungszone 9 von z.B. 250°C einstellt. Das Abgas 11 aus dem Fluidisiergas 10 und den während der Torrefizierung freigesetzten gasförmigen Komponenten verlässt die Behandlungszone 9. Das behandelte Produkt 13 wird am Boden der Behandlungszone 9 mit einer Abzugschnecke 12 abgezogen. Fluidization and the continuous feed supply is continuously fed dried feedstock 1 via the overflow 7 in the second treatment zone 9 promoted. Both treatment zones are separated by the partition wall 8, the arrangement is concentric. The treatment zone 9 is fluidized with the aid of the fluidizing gas 10. The temperature of the fluidizing gas 10 may be adjusted according to the desired treatment. If, for example, a torrefaction of the feedstock 1 is desired, then the temperature of the fluidizing gas 10 is selected such that an average temperature of the fluidized bed in the treatment zone 9 of e.g. 250 ° C. The exhaust gas 11 from the fluidizing gas 10 and the gaseous components released during the torrefaction leaves the treatment zone 9. The treated product 13 is withdrawn at the bottom of the treatment zone 9 with a discharge screw 12.
[0012] Figur 2 zeigt analog zur Figur 1 eine zweistufige Vorrichtung. Im Unterschied zur Figur 1 ist der Boden der Behandlungszone 4 ebenso wie die Wand des Reaktors 3 konisch ausgeführt.  FIG. 2 shows, analogously to FIG. 1, a two-stage device. In contrast to Figure 1, the bottom of the treatment zone 4 as well as the wall of the reactor 3 is conical.
[0013] Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei konzentrischen Behandlungszonen 4, 16 und 9, die jeweils individuell fluidisiert werden. Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei konzentrischen Behandlungszonen 4, 16 und 9, die jeweils mit einer separaten Fluidisiergaszufuhr versehen sind. Die Behandlungszonen 4 und 16 sind selbst mittels eines Unterlaufwehrs 22 in Zonen unterteilt. Der fluidisierte Feststoff muss zunächst das Unterlaufwehr 22 passieren, bevor er die Trennwand 8, die als  Figure 3 shows a device according to the invention with three concentric treatment zones 4, 16 and 9, which are each fluidized individually. Figure 4 shows a device according to the invention with three concentric treatment zones 4, 16 and 9, which are each provided with a separate fluidizing gas supply. The treatment zones 4 and 16 are themselves divided into zones by means of an underflow weir 22. The fluidized solid must first pass the underflow weir 22, before the partition 8, as
Überlaufwehr gestaltet ist, in die nächste Behandlungszone 9 bzw. 16 gelangt. Das gesamte Abgas 17, bestehend aus den Fluidisiergasen, je nach Betriebsweise dem freigesetzten Wasserdampf aus der Trocknung und den freigesetzten Flüchtigen, verlässt mit einer wirbelschichttypischen Staubbeladung den Reaktor. Bevor das Abgas 17 weiter verwendet oder behandelt wird oder in die Umgebung entlassen wird, passiert es einen Overflow weir is designed, in the next treatment zone 9 or 16 passes. The entire exhaust gas 17, consisting of the fluidizing gases, depending on the mode of operation of the released water vapor from the drying and the liberated volatiles, leaves the reactor with a typical swirling layer dust loading. Before the exhaust 17 continues to be used or being treated or being released into the environment, it happens
Staubabscheider 18. Der Staubabscheider 18 ist in Figur 4 exemplarisch als Filter mit dazu benötigtem Rückspülgas 21 dargestellt, kann aber auch z.B. als Zyklon, Elektroabscheider oder sonstiger Staubabscheider nach Stand der Technik ausgeführt sein. Der aus dem Gas entfernte Staub 19 wird vorteilhaft, wie dargestellt, zurückgeführt werden und mit dem Einsatzstoff erneut in den Reaktor gebracht werden. Nicht dargestellt ist auch eine weitere vorteilhafte Variante, den Staub 19 direkt dem Produktstrom 13 zuzuführen. Dust separator 18. The dust separator 18 is shown in FIG. 4 by way of example as a filter with backwashing gas 21 required for this purpose, but it can also be used, for example, as a filter. be executed as a cyclone, electrostatic precipitator or other dust separator according to the prior art. The dust 19 removed from the gas is advantageously recycled, as shown, and returned to the reactor with the feedstock. Not shown is also a further advantageous variant, to supply the dust 19 directly to the product stream 13.
[0014] Figur 5 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Ausgehend von der Darstellung in Figur 4, sind in Figur 5 die Trennwände, die die Unterlaufwehre 22 bilden, in den Behandlungszonen bis zum Reaktorkopf verlängert. Dadurch wird die  FIG. 5 shows a further advantageous embodiment of the invention. Starting from the illustration in FIG. 4, in FIG. 5 the dividing walls which form the underflow weirs 22 are extended in the treatment zones up to the reactor head. This will be the
Möglichkeit eröffnet, voneinander getrennte Abgasströme 6, 11 und 15 zu entnehmen. Diese können beispielsweise einer individuellen weiteren Verarbeitung oder Entsorgung zugeführt werden. So kann beispielsweise eine individuelle Entstaubung durchgeführt werden. Es kann auch einer oder mehrere der Teilströme verwendet werden, um das Fluidisiergas 10 für eine andere Behandlungszone zu liefern. Vorteilhaft wäre beispielsweise, das aus der zentralen Behandlungszone 9 abgezogene Abgas 11 zu rezirkulieren und das Fluidisiergas 5 oder 14 zumindest teilweise zuzuführen. Dazu wäre je nach Temperaturniveau eine erneute Possibility opens, to separate from each other separate exhaust gas streams 6, 11 and 15. These can be supplied, for example, to individual further processing or disposal. For example, an individual dedusting can be carried out. One or more of the sub-streams may also be used to deliver the fluidizing gas 10 to another treatment zone. It would be advantageous, for example, to recirculate the exhaust gas 11 withdrawn from the central treatment zone 9 and to supply the fluidizing gas 5 or 14 at least partially. This would be a renewed depending on the temperature level
Aufheizung, ggf. eine Entstaubung und eine Erhöhung des Druckes erforderlich. Heating, possibly dedusting and increasing the pressure required.
[0015] Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Ausgehend von der Darstellung in Figur 1 oder 2 ist hier in Figur 6 eine optimierte Gestaltung des Überlaufwehrs 8 dargestellt. Das Überlaufwehr 8 ist mit einer Aussparung 23 versehen, die hier den Überlauf 7 bildet. Dadurch werden die in der Behandlungszone 4 fluidisierten Partikel bevorzugt an dieser tiefsten Stelle des Überlaufwehrs 8 in die nächste  FIG. 6 shows a further advantageous embodiment of the invention. Starting from the illustration in FIG. 1 or 2, an optimized design of the overflow weir 8 is shown in FIG. The overflow weir 8 is provided with a recess 23 which forms the overflow 7 here. As a result, the particles fluidized in the treatment zone 4 are preferably at this lowest point of the overflow weir 8 in the next
Behandlungszone 9 überlaufen. Ein besonderer Vorteil ergibt sich dann, wenn diese Overflow treatment zone 9. A special advantage arises when this
Aussparung 23 gegenüber der Zufuhrschnecke 2 angeordnet ist, wodurch die Verweilzeit der Partikel erheblich verlängert und Verweilzeitverteilung deutlich vergleichmäßigt wird. Recess 23 is arranged opposite the feed screw 2, whereby the residence time of the particles is considerably prolonged and residence time distribution is significantly uniformed.
[0016] Für die Ausführungsformen der Beispiele sowie die nicht gezeigten weiteren Möglichkeiten erfindungskonformer Ausgestaltungen gilt, dass die Abmessungen der Behandlungszonen individuell in Abhängigkeit der angestrebten Verweilzeit der jeweiligen Behandlungszone gewählt werden können.  For the embodiments of the examples and the other possibilities not shown embodiments erfindungskonformer applies that the dimensions of the treatment zones can be selected individually as a function of the desired residence time of the respective treatment zone.
[0017] Die Zufuhrschnecke 2 fördert von außen die Behandlungszone 4, dabei ist das Ziel, eine maximale Verweilzeit der Partikel zu erreichen. D.h. es gibt zwei Konfigurationen:  The feed screw 2 promotes the treatment zone 4 from the outside, while the goal is to achieve a maximum residence time of the particles. That there are two configurations:
1) Der Feststofftransport von Behandlungszone 4 zur nächsten Behandlungszone erfolgt über einen Überlauf, wie in den Figuren 1 , 2 und 3 gezeigt, dann ist die Zufuhrschnecke im unteren Bettbereich zu positionieren. 2) Der Feststofftransport aus der Behandlungszone 4 heraus erfolgt als erstes mittels Unterlauf, wie in Figur 4 gezeigt, dann ist die Positionierung im oberen Bettbereich vorteilhaft. 1) The solids transport from treatment zone 4 to the next treatment zone via an overflow, as shown in Figures 1, 2 and 3, then the feed screw is to be positioned in the lower bed area. 2) The transport of solids out of the treatment zone 4 takes place first by means of underflow, as shown in FIG. 4, then positioning in the upper bed region is advantageous.
Es sind auch je nach Massenströmen mehrere Zufuhrschnecken verteilt über den Umfang denkbar.  Depending on the mass flows, a plurality of feed screws distributed over the circumference are also conceivable.
[0018] Jede Behandlungszone wird mit individuell temperiertem Fluidisiergas beaufschlagt.  Each treatment zone is subjected to individually tempered fluidizing gas.
- Aufgrund der konzentrischen Gestaltung, der Reaktor 3 und die Trennwand 8 sind rund, kann die Zugabe des Fluidisiergases 5 und 10 so erfolgen, dass sich innerhalb der Behandlungszonen ein Drall innerhalb der Wirbelschicht und innerhalb jeder Behandlungszone einstellt.  Due to the concentric design, the reactor 3 and the dividing wall 8 are round, the addition of the fluidizing gas 5 and 10 can be such that within the treatment zones a twist within the fluidized bed and within each treatment zone is established.
Die Außenwand des Reaktors 3 kann als Doppelmantel ausgeführt werden und mit zusätzlichem Heizmedium beaufschlagt werden.  The outer wall of the reactor 3 can be designed as a double jacket and be acted upon with additional heating medium.
- die Trennwand 8 kann wärmeleitend ausgeführt werden, so dass zwischen den  - The partition 8 can be carried out thermally conductive, so that between the
Behandlungszonen zusätzlich Wärme ausgetauscht wird. Wenn in der  Treatment zones additional heat is exchanged. If in the
Behandlungszone 4 getrocknet und in der Behandlungszone 9 torrefiziert wird, so findet Wärmetransport von innen nach außen statt.  Treatment zone 4 is dried and torrefiziert in the treatment zone 9, so heat transfer takes place from the inside to the outside.
[0019] Der Boden der inneren Behandlungszone kann konisch und die Abzugsschnecke 12 als Kühlschnecke ausgeführt werden.  The bottom of the inner treatment zone can be conical and the discharge screw 12 can be designed as a cooling screw.
[0020] Als Fluidisiergase verwendbar sind  [0020] Suitable fluidizing gases
- Inertgas, wie z.B. Stickstoff oder Kohlendioxid oder Mischungen daraus,  Inert gas, e.g. Nitrogen or carbon dioxide or mixtures thereof,
- Luft oder "abgereicherte" Luft, das ist Luft zuzüglich Zugabe von beispielsweise  - Air or "depleted" air, that is air plus adding for example
Stickstoff, um den Sauerstoffgehalt zu verringern,  Nitrogen to reduce the oxygen content,
- Rauchgase; um zuzuführendes Gas aufzuheizen, wird häufig in einer Zusatzfeuerung ein Brennstoff verbrannt. Das dabei entstehende heiße Rauchgas wird mit Luft und/oder Stickstoff auf die gewünschte Temperatur gemischt und schließlich als Fluidisiergas verwendet.  - flue gases; In order to heat gas to be supplied, a fuel is often burned in an additional firing. The resulting hot flue gas is mixed with air and / or nitrogen to the desired temperature and finally used as Fluidisiergas.
- Kreislaufgas; falls z.B. ein Teil des entstaubten Abgases 20 wieder zurückgeführt wird, kann er mit frischem Gas, also Rauchgas, Inertgas oder Luft gemischt und wieder aufgeheizt und schließlich der Apparatur als Fluidisiergas zugeführt werden.  - cycle gas; if e.g. a portion of the dedusted exhaust gas 20 is returned, it can be mixed with fresh gas, ie flue gas, inert gas or air and reheated and finally the apparatus supplied as a fluidizing gas.
[0021] Die Gestaltung des Gasverteilerbodens kann so erfolgen, dass jede  The design of the gas distributor floor can be made so that each
Behandlungszone mit einem eigenen Gasverteiler versehen wird. Hierzu sind 2 Varianten empfehlenswert. Düsenboden Variante 1 , vorteilhaft: In Figur 1 ist für die Behandlungszone 4 ein flacher Gasverteilerboden dargestellt. In diesem Fall würde sich ein in der Treatment zone is provided with its own gas distributor. For this 2 variants are recommended. Nozzle bottom variant 1, advantageous: In Figure 1, a flat gas distributor plate is shown for the treatment zone 4. In this case, one would be in the
Wirbelschichttechnik üblicher "offener" Düsenboden empfehlen, über den Feststoffe nach unten abgezogen werden können, z.B. im Falle von Störstoffen, oder im Falle einer geplanten Entleerung bei Stillstand. Ein "offener" Düsenboden ist auch zu empfehlen, wenn es sich um einen insgesamt konischen Boden handelt, wie in Figuren 2 bis 5 dargestellt. Fluid bed technique of conventional "open" nozzle bottom recommend over the solids can be pulled down, e.g. in case of foreign matter, or in case of planned emptying at standstill. An "open" nozzle bottom is also recommended if it is a total conical bottom, as shown in Figures 2 to 5.
Düsenboden Variante 2: Hier ist ein insgesamt konischer Boden über alle Gasverteiler dargestellt. Im Falle einer notwendigen Entleerung können Klappen in der Wand 8 vorgesehen sein, so dass der gesamte Feststoff in die innere Behandlungszone 9 gelangen kann und dort über den zentralen Austrag abgeführt werden kann. Nozzle bottom variant 2: Here, a total conical bottom over all gas distributors is shown. In the case of a necessary emptying flaps can be provided in the wall 8, so that the entire solid can get into the inner treatment zone 9 and can be discharged there via the central discharge.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Einsatzstoff feedstock
Zufuhrschnecke  feed screw
Reaktor  reactor
Behandlungszone  treatment zone
Fluidisiergas  fluidising
Abgas  exhaust
Überlauf  overflow
Trennwand / Überlaufwehr Partition / overflow weir
Behandlungszone treatment zone
Fluidisiergas  fluidising
Abgas  exhaust
Abzugschnecke  deduction screw
Produkt  product
Fluidisiergas  fluidising
Abgas  exhaust
Behandlungszone  treatment zone
Abgas  exhaust
Staubabscheider  dust collector
Staub  dust
Entstaubtes Abgas Dusted exhaust
Rückspülgas backwash
Unterlaufwehr  Underflow weir
Aussparung  recess

Claims

Ansprüche claims
1. Wirbelschichtreaktor zur thermischen Vorbehandlung von festen, wasserhaltigen 1. fluidized bed reactor for the thermal pretreatment of solid, hydrous
Einsatzstoffen, gekennzeichnet durch  Starting materials, characterized by
Vorrichtungen zur Aufnahme einer gestuften, stationären Wirbelschicht mit mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, wobei  Apparatus for receiving a stepped, stationary fluidized bed with at least two concentrically arranged treatment zones, wherein
• jede der Behandlungszonen mindestens einen separaten Gaseinlass für Fluidisiergas aufweist, und  Each of the treatment zones has at least one separate gas inlet for fluidizing gas, and
• die einzelnen Behandlungszonen nur durch Überläufe miteinander verbunden sind, • the individual treatment zones are connected to each other only by overflows,
• jede Behandlungszone gegen die jeweils andere benachbarte Behandlungszone durch ein Überlaufwehr abgetrennt ist, Each treatment zone is separated from the other adjacent treatment zone by an overflow weir,
• die äußerste Behandlungszone eine Zuführeinrichtung für Einsatzstoff aufweist, und The outermost treatment zone has a charge feed device, and
• die innerste Behandlungszone einen Abzug für vorbehandelte Einsatzstoffe aufweist. • the innermost treatment zone has a trigger for pretreated feedstocks.
2. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein Überlaufwehr, 2. fluidized bed reactor according to claim 1, characterized by an overflow weir,
welches einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweist, der um 180 Grad versetzt zur Zuführeinrichtung angeordnet ist.  which has a lowered part overflow, which is arranged offset by 180 degrees to the feed device.
3. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Überlaufwehre, welche alle einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweisen, der jeweils um 180 Grad versetzt zum Überlauf der jeweils äußeren Behandlungszone angeordnet ist. 3. fluidized bed reactor according to claim 2, characterized by overflow weirs, which all have a lowered part overflow, which is arranged in each case offset by 180 degrees to the overflow of the respective outer treatment zone.
4. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Unterlaufwehr innerhalb mindestens einer der Behandlungszonen. 4. fluidized bed reactor according to one of claims 1 to 3, characterized by an underflow weir within at least one of the treatment zones.
5. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass jede der Behandlungszonen separate Gasabzugsvorrichtungen aufweist. 5. fluidized bed reactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that each of the treatment zones has separate gas extraction devices.
6. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass der Gaseinlass für Fluidisiergas Düsen, Locher, Schlitzen oder Glocken aufweist. 6. fluidized bed reactor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gas inlet for Fluidisiergas nozzles, holes, slots or bells.
7. Verfahren zur thermischen Vorbehandlung von festen Einsatzstoffen in einer gestuft betriebenen Wirbelschicht in einem Wirbelschichtreaktor mit mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, dadurch gekennzeichnet, dass7. A process for the thermal pretreatment of solid feedstocks in a staged fluidized bed in a fluidized bed reactor having at least two concentrically arranged treatment zones, characterized in that
• der feste Einsatzstoff in die äußerste Behandlungszone der Wirbelschicht • the solid feed to the outermost treatment zone of the fluidized bed
eingebracht wird, wobei die Wirbelschicht mit Fluidisiergas aufgelockert und fluidisiert wird, • in jeder der Stufen der Wirbelschicht eine bestimmte Temperatur und eine bestimmte Verweilzeit eingestellt werden, is introduced, wherein the fluidized bed is fluidized with fluidizing and fluidized, In each of the stages of the fluidized bed, a specific temperature and a certain residence time are set,
• die Temperaturen des Fluidisiergases der jeweiligen Stufen separat geregelt werden, The temperatures of the fluidizing gas of the respective stages are regulated separately,
• das Wirbelgut aus der jeweils äußeren Behandlungszone über das Überlaufwehr in die jeweils innere Behandlungszone fließt, und The fluidized material flows from the respective outer treatment zone via the overflow weir into the respective inner treatment zone, and
• das Wirbelgut mit dem Produkt vom Boden der innersten Behandlungszone  • the fluidization with the product from the bottom of the innermost treatment zone
abgezogen wird.  is deducted.
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