FI94150C - Tapa ja laite reaktiokaasujen syöttämiseksi sulatusuuniin - Google Patents

Description

94150

TAPA JA LAITE REAKTIOKAASUJEN SYÖTTÄMISEKSI SULATUSUUNIIN

Tämä keksintö kohdistuu tapaan ja laitteeseen reaktiokaasujen, edullisesti hapen ja ilman tai niiden seoksen syöttämiseksi sulatusuuniin siten, että poikkipinta-alaa, jonka kautta reaktiokaasut syötetään, voidaan säätää. Siten kaasujen nopeus niiden purkautuessa sulatusuuniin voidaan pitää riittävän korkeana kaasumäärän ja sen laadun vaihdellessa.

Kun suspensiosulatusuuniin syötetään reaktioaineita ja reaktiokaasua, nämä saatetaan toistensa kanssa kosketuksiin ja sekoitetaan toisiinsa vasta uunin reaktio-vyöhykkeessä. Tällöin massansiirto reagoivan kiintoaine-hiukkasen ja sitä ympäröivän kaasun välillä saadaan mahdollisimman suureksi itse reaktiotilasssa, koska myös nopeusero reaktiokaasun ja jauhemaisen kiintoaineen välillä saadaan suurimmilleen.

US-patentista 4 210 315 tunnetaan laite, jossa jauhe maisen kiintoaineen ja reaktiokaasun suspensio muodostetaan syöttämällä kiintoaine reaktiotilaan keskeisesti reaktiokaasun syöttöön nähden. Kiintoaineen syöttöputken sisään on samakeskeisesti asennettu lisäksi kaasun syöttöputki, josta syötetään osa kaasusta, ja kaasun syöttöputki on alapäästään muotoiltu kartio-maiseksi siten, että kaasu purkautuu kartion alaosassa olevista aukoista. Purkausaukoista tuleva kaasu suuntaa kartiopintaa pitkin putoavan kiintoaineen kohden kiinto-ainevirran ulkopuolelta tulevaa varsinaista reaktiokaasu-vyöhykettä eli reaktiotilan reunaosiin päin.

FI-patentista 63 259 tunnetaan menetelmä ja laite, jonka avulla edellisen patentissa kuvatun pääreaktiokaasuvirran 2 94150 suuntaa voidaan juoheasti muuttaa. Laitteen avulla aluksi vaakasuorassa tuleva kaasuvirta jaetaan säteensuuntaises-ti osavirtoihin väliseinien avulla, ja samalla kaasuvir-ran suunta käännetään sulatusuunin reaktiokuilun keskiak-selin suuntaiseksi siten, että osavirtojen nopeus samalla nousee. Osavirrat purkautuvat reaktiotilaan rengasmaisena virtana ympäröiden sisäpuolelta syötettävän rikaste-virran.

FI-patentti 63 780 kuvaa menetelmää ja laitetta, jonka avulla US-patentin 4 210 315 mukainen pääosa reaktiokaa-suvirrasta syötetään useana erillisenä, pyörteistettynä suihkuna symmetrisesti jauhemaisen aineen virran ympäriltä reaktiotilaan. Purkausputket, joiden kautta pyör-teistetyt suihkut virtaavat, ovat säädettäviä siten, että niissä voidaan pyörteistyksen määrää tai suuntaa säätää.

Edellä esitetyt jauhemaisen aineen, lähinnä rikasteen syöttöön tarkoitetut laitteet ovat hyvin käyttökelpoisia niin kauan kuin sulatusuuniin syötettävän materiaalin määrä pysyy suunnilleen vakiona. Jos sulatusuuniin syötettävän rikasteen määrä jostakin syystä pienenee oleellisesti, pitää rryös syötettävän reaktiokaasumäärän pienentyä. Rikasteen syötössä ei yleensä tapahdu mitään suurempia ongelmia, mitoitettu ja sitä pienempi määrä voidaan yleensä vaivatta syöttää samoista syöttölaitteista. Suurempi ongelma kuitenkin syntyy syötettävän reaktiokaasun kohdalla, sillä jos kaasumäärää olennaisesti pienennetään, samalla sen nopeus purkausaukossa laskee, koska poikkipinta, jonka kautta se syötetään, Pysyy kuitenkin samana.

Jos kaasun purkausnopeus rikastehajottimessa ja siten myös uunin reaktiovyöhykkeessä laskee oleellisesti, se vaikeuttaa hyvän suspension muodostumista reaktiokui-lussa, ja sen seurauksena rikasteen ja kaasun väliset

Il ! Ill IJB I il f| j 3 94150 reaktiot tapahtuvat epätasaisesti ja epätyydyttävästi. Jonkin verran ongelmaa pystytään hoitamaan FI-patentin 63 780 mukaisella laitteistolla, jolloin kaasun pyörteis-tystä lisätään, mutta jos kaasumäärä putoaa esim. puoleen ' mitoitusarvoista, on hyvän suspension aikaansaaminen tälläkin menetelmällä vaikeata. Reaktiokaasumäärän pienenemisen toinen tärkeä syy nykyisin on, että yhä enemmän siirrytään entistä voimakkaampaan happirikastukseen, jolloin kaasumäärä tietenkin pienenee.

Tämän keksinnön mukaisesti on nyt kehitetty tapa ja laite, jossa virtauspoikkipinta-alaa, jonka kautta reak-tiokaasu virtaa, voidaan säätää siten, että reaktio-kaasujen virtausnopeus voidaan pitää riittävänä ja siten varmistaa jauhemaisen kiintoaineen partikkelien ja kaasun hyvä suspensio uunin reaktiokuilussa, jolloin myös halutut kiintoaineen ja kaasun väliset reaktiot etenevät nopesti. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

Keksinnön mukainen tapa reaktiokaasun syöttämiseksi suspensiosulatusuunin reaktiokuiluun perustuu siis siihen, että kaasunjakokammio jaetaan useampaan sisäkkäiseen osaan siten, että kaasua voidaan syöttää joko ·, kaikkien annuluksenmuotoisten osakammioiden kautta tai vain esim. yhden kautta kaasumäärästä riippuen ja siten voidaan koko ajan ylläpitää riittävä kaasun nopeus kammion purkausaukolla. Kaasu voidaan tuoda jakokammioon yhdestä tai useammasta eri suunnasta.

y V Jauhemainen aine, kuten rikaste ja kuonanmuodostajat voidaan syöttää keskeisesti kaasunjakokammion sisäpuolelta esim. US patentin 4 210 315 mukaisen keskeis- suihkuhajottimen tai FI patenttihakemuksen 90 0409 mukaisella laitteistolla. Keksinnön mukaisella tavalla voidaan esim. reaktiokaasun ilma/happisuhdetta portaat- 4 941 50 tomasti säätää, sillä happisuhteen noustessa kaasumäärä vähenee, ja tämä pienempi määrä voidaan nyt syöttää käyttämättä kaikkia osakammioita.

Keksinnön mukaista laitetta kuvataan vielä viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa osittain leikattuna sivuku-vantona.

Rikastehajotin 1 on sijoitettu sulatusuunin, kuten suspensiosulatusuunin holville 2 siten, että hajottimesta purkautuvat jauhemainen kiintoaine kuten rikaste ja reaktiokaasut tulevat erillisiä kanavia pitkin ja kohtaavat vasta holvin alapuolella olevassa reaktiokuilussa muodostaakseen siellä suspension.

Rikaste tuodaan hajottimeen rikasteputkien 3 kautta, ja se saatetaan valumaan alas valutusputkea 4 pitkin reaktiokuiluun. Rikasteen valutusputken 4 sisälle on sijoitettu rikasteen hajottamiseksi syötettävän kaasun, yleensä ilman syöttöputki 5, jonka alapää ulottuu valutusputken alaosaa alemmaksi, ja on muodostettu kartiomaiseksi ja varustettu jättöreunastaan rei'illä. Hajotusilma purkautuu reikien kautta lähes vaakasuoraan ja hajottaa siten rengasmaisena ympärillä virtaavan rikasteverhon. Hajotusilman syöttöputken sisälle voidaan vielä sijoittaa toinen kaasun syöttöputki 6, jonka kautta johdetaan reaktiotilaan osa tarvittavasta reaktiokaa-susta. Tämä kaasu on edullisesti happi.

Suurin osa reaktiokaasusta johdetaan rikasteen valutusputkea 4 ympäröivän kaasunjakokammion 7 kautta, johon kaasu johdetaan vähintään yhden syöttöputken 8 kautta. Kuvassa syöttöputkia on kaksi. Syöttöputki on loppuosastaan, ennen sen päättymistä kaasunjakokammioon, I SH r »Hl t : I Ϊ» r 5 94150 jaettu vähintään kahteen eri osaan 9 ja 10 väliseinillä 11. Väliseinän suuntaa käännetään reaktiokuilun keskiakselin suuntaiseksi eli pystysuuntaiseksi ja se muodostetaan jatkumaan rengasmaisena olennaisesti sylinterimäisen kaasunjakokammion sisällä kammion alareunaan asti. Siten kaasunjakokammio muodostuu useammasta sisäkkäin sijoitetusta rengasmaisesta osasta 12, 13, ja kaasun purkausaukko reaktiokuiluun on siten kaksi- tai useampiosainen.

Kaasun syöttöä kaasunjakokammioon säädetään syöttöputkiin 8 sijoitettujen säätöventtiilien 14 avulla, jotka voivat toimia käsisäädöllä tai automaattisesti. Prosessikaasu johdetaan siis jokaiseen sisäkkäiseen kammioon 9, 10 oman erillisen, säätöventtiilillä varustetun kanavan kautta. Osakammioiden väliseinät 11 ulottuvat kaasunjakokammion purkausreunaan 15 eli uunin holvin alareunaan asti. Maksimikuormalla ajettaessa kaasu purkautuu jokaisesta sisäkkäisestä kammiosta prosessin kannalta edullisimmalla nopeudella. Minimikuormalla ajettaessa tarvittava proses-sikaasumäärä johdetaan vain yhden kammion kautta muiden ollessa suljettuna.

♦ t . , • «

Claims (4)

94150

1. Tapa reaktiokaasujen, erityisesti ilman, hapen tai niiden seoksen syöttämiseksi suspensiosulatusuunin reak-tiovyöhykkeeseen, jolloin osa kaasusta syötetään alaspäin virtaavan jauhemaisen aineen rengasmaisen verhon sisäpuolelta, tunnettu siitä, että pääosa kaasusta syötetään jauhemaisen aineen rengasmaisen verhon ulkopuolelta kaasunjakokammion kautta, joka on jaettu ainakin kahdeksi sisäkkäiseksi putkeksi, ja että kaasun-jakokammion kautta virtaavan kaasun nopeutta säädetään saattamalla kaasuvirta purkautumaan sulatusuunin reaktio-vyöhykkeeseen yhtenä tai useampana sisäkkäisenä, annuluk-sen muotoisena virtauksena. (

2. Laite reaktiokaasujen, erityisesti ilman, hapen tai niiden seoksen syöttämiseksi suspensiosulatusuunin reak-tiokuiluun sen holville (2) sijoitetun rikastehajottimen (1) kautta, jolloin ainakin osa reaktiokaasusta syötetään jauhemaisen aineen valutusputken (4) sisäpuolelle sijoitettujen laitteiden (5,6) kautta, tunnettu siitä, että reaktiokaasun pääosan syöttämiseksi jauhemaisen aineen valutusputken (4) ympäriltä on rikastehajotin (1) varustettu ainakin yhdellä kaasun syöttöputkella (8), joka on ennen liittämistään kaasunjakokammioon (7) jaettu väliseinällä (11) ainakin kahteen (9,10) osaan, ja kaasunjakokammiossa (7) väliseinät (11) on muodostettu rengasmaisiksi ja niiden suunta on käännetty reaktio-kuilun keskiakselin suuntaiseksi. •

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että väliseinät (11) ulottuvat kaasunjakokammion (7) purkausreunaan (15) asti. 7 941 50

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttöputken (8) väliseinillä (11) erotetut osat (9,10) on varustettu säätöventtiileillä (14).