HU223445B1 - Eljárás reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lefuttatására - Google Patents
Eljárás reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lefuttatására Download PDFInfo
- Publication number
- HU223445B1 HU223445B1 HU0002934A HUP0002934A HU223445B1 HU 223445 B1 HU223445 B1 HU 223445B1 HU 0002934 A HU0002934 A HU 0002934A HU P0002934 A HUP0002934 A HU P0002934A HU 223445 B1 HU223445 B1 HU 223445B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- reactants
- oxygen
- reactor
- nozzles
- fluidized
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 33
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 25
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 13
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 8
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 6
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N halofenozide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)N(C(C)(C)C)NC(=O)C1=CC=C(Cl)C=C1 CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000001648 tannin Substances 0.000 description 1
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 description 1
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical class Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
-
- 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
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
-
- 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
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
- B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
-
- 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
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/0318—Processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
A találmány tárgya eljárás reakcióknak fluidizált szemcserétegbentörténő lefuttatására egy vagy több reaktánsnak a fluidizáltszemcserétegbe történő transzverzális bevezetése mellett. A találmánylényege, hogy a reaktánsok bevezetését szuperszonikus sebességgelhangsebesség feletti fúvókákkal végzik, amelyeket a reaktorfalban abeömlőfenék felett rendeznek el, egyik reaktánsként tiszta oxigént,oxigénnel dúsított levegőt vezetnek be. ŕ
Description
A találmány tárgya eljárás reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lefuttatására, ahol a reaktánsokat a fluidizált részecskerétegbe befújjuk.
Ismeretesek reakciók fluidizált részecskerétegekben, ahol ezek a reakciók, úgynevezett örvényrétegreaktorokban játszódnak le, vagy gázáramban szuszpendált részecskékben, reaktorokban cirkuláltatott örvényrétegekben, és itt a reaktorból kihordott részecskeáramot teljesen, vagy részben a gázáramból leválasztják, és a reaktor alsó részébe visszavezetik. A fluidizált részecskék lehetnek mind a reaktensek, mint például pörkölést folyamatoknál vagy szénelégetésnél, vagy klórozási eljárásoknál stb., mind pedig katalizátorok, mint krakkolási eljárásoknál vagy hidratáiási eljárásoknál stb., vagy pedig inért anyagok. Számos reakciónál a fluidizált részecskerészekben, amit sok esetben FPSnek neveznek, a fluidizáló közeg gázáramú. Ezeknél a kiömlőfenekek, amelyeken keresztül a reaktorba a fluidizáló gázokat bevezetik, gyakran problémát okoznak, mert ezek mind a kémiai, mind pedig a mechanikai behatásoknak ki vannak téve. További probléma nagy reaktoroknál abban van, hogy az egyenletes gázelosztás a nagy beömlési keresztmetszetben nehézkes, és a beömlőfenék mechanikus hordozóképessége üzemszünetben igen nagy igénybevételnek van kitéve. Végül az oldalsó részecskebevezetés esetén nem elégséges részecskekeveredés jön létre, és különböző zónákban, különböző reakciófeltételek keletkeznek.
Különösen fluidizált rétegben történő reakciók lejátszatásánál merülnek fel még problémák, amikor kettő vagy több, gáz alakú és folyékony reaktenst kell elválasztottan a fluidizált rétegbe bevezetni, mivel például a fluidizált rétegen kívüli keveredéskor robbanó keveréket képezhetnek. Amennyiben egy vagy több ilyen reaktenst a reaktorfal nyílásain keresztül vezetnek be, akkor egyenlőtlen a különböző reaktensek eloszlása a fluidizált rétegben. Ennek elkerülésére viszont igen bonyolult berendezéseket kell alkalmazni, ahol a különböző reaktenseket külön-külön, vezetékeken keresztül kell a beömlési fenéken át bejuttatni.
Ismert oxigén alkalmazása stacioner vagy cirkuláló örvényrétegekben, ahol oxidáló reakciókat kell lefuttatni, mint például szulfidércek pörkölése agyagoknak kalcinálása, vagy derítőiszap elégetése. Levegőnek mint fluidizáló gáznak az alkalmazása révén történhet a szilárdanyag-részecskék fluidizálása, azaz a lebegésben tartása, és egyidejűleg oxigénnel történő táplálása az oxidáló reakció lejátszatására. Fluidizált részecskék lehetnek az oxidálható reaktensek, inért anyagok vagy katalizátorok.
Ismeretes továbbá berendezések kapacitásának azáltal történő növelése exoterm reakciók esetén, valamint a tüzelőanyag-igény csökkentése oly módon, hogy égési levegő helyett oxigént, vagy oxigénnel dúsított levegőt alkalmaznak. A tüzelőanyagok elégetése a DE 2 506 438 számú leírás szerinti égővel történik. Ez az eljárás problémamentes. Előnyt jelent az oxigéntartalmú levegő alkalmazása, még olyan reakcióknál is, amelyek ömlesztett ágyas reaktorokban játszódnak le (DE-PS 3 328 708). Hátrány azonban, hogy itt az oxigéntartalom szempontjából a szerkezeti anyagok ellenálló képessége miatt a vezetékrendszer tartományában és a beömlőfenék közelében a hőmérséklet-növelés következtében az oxigéndúsítás igen szűk határok között játszódhat csak le. Eltérés esetén ez problémákat okozhat a mechanikus szilárdság és a fenék tönkremenetele szempontjából.
A találmány feladata tehát egy olyan eljárás létesítése reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lejátszatására, amely segítségével az említett problémák, mint az egyenlőtlen anyagelosztás, és a beáramlást fenék vegyi és mechanikus ellenálló képessége és mechanikus szilárdsága, valamint az egyenlőtlen gázelosztás és a nem kielégítő részecskekeveredés megoldható, és egy egyenletes reakció feltételei biztosíthatók a teljes fluidizált rétegben, aminek következtében hatásosabb és olcsóbb eljárás biztosítható.
A feladatot az alkalmazott reaktorral sikerült megoldani, ahol a reaktorfalba a beömlőfenék felett hangsebesség feletti füvókák vannak beépítve.
Meglepő eredményt jelent a fenti probléma megoldására, ha a reaktenseket transzverzális injektálással, hangsebesség feletti sebességgel juttatjuk a fluidizált részecskerétegbe.
A találmány értelmében tehát egy fluidizáló gázt a beömlőfenéken fekvő részecskerétegbe fluidizált részecskeréteg előállítása céljából bevezetjük, majd a reaktánsok bevezetését egy vagy több hangsebesség feletti fúvókén keresztül végezzük.
Itt olyan reaktorokról van szó, ahol a fluidizáló gáz betáplálását a beömlőfenéken keresztül juttatjuk be, és ezen fenék fölött egy fluidizált részecskeréteget alakítunk ki, amelybe azután transzverzálisán hangsebesség feletti fúvókákon keresztül sugárirányban, vagy attól kis szögben eltérően reaktenseket vezetünk be hangsebesség feletti sebességgel, azaz a reaktenseket a fluidizált részecskerétegbe injektáljuk.
A hangsebesség feletti füvókákként, az önmagában ismert Laval-fűvókákat alkalmazzuk, amelyek igény esetén hűtött köpennyel vannak ellátva.
A hangsebesség feletti füvókák (Laval-fúvókák) a műszaki életben, széles területen nyernek alkalmazást, és arra használják őket, hogy gázáramokat, amelyek sebessége a hangsebesség feletti sebességnél kisebb, a hangsebesség feletti sebességre felgyorsítsák.
A találmány szerinti eljárás esetén a reaktornál egy vagy több hangsebesség feletti füvókát lehet a reaktor kerületén elrendezni. A füvókák egy vagy több síkban lehetnek elrendezve.
A füvókák és a beömlőfenék közötti távolság, előnyösen legalább 100 mm, de előnyösen legalább 250-600 mm.
A Laval-fúvókák beépítése előnyösen úgy történik, hogy azok a reaktor belső falában vannak, vagy ahhoz képest vissza vannak húzva.
A füvókák dőlése a vízszinteshez képest előnyösen kevesebb, mint 20°, de különösen kedvező, ha teljesen vízszintes elhelyezkedésűek.
Az ultrahangfúvókák előnyösen sugárirányúak, vagy sugártól kis szögben térnek el.
HU 223 445 Bl
A Laval-íüvókák legkisebb keresztmetszetének és kilépő keresztmetszetének méretei az injektálandó anyag mennyiségétől, hőmérsékletétől és a fúvókéból kilépő reaktensek Mach-számától függ, valamint az egyes komponensek rendelkezésére álló nyomásától.
A fűvókák kialakítása a szakember számára ismert Laval-füvóka formulából végezhető.
A találmány tárgya tehát eljárás reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lefuttatására egy vagy több reaktánsnak a fluidizált szemcserétegbe történő transzverzális bevezetése mellett. A találmány lényege, hogy a reaktánsok bevezetését szuperszonikus sebességgel hangsebesség feletti fiivókákkal végezzük, amelyet a reaktorfalban a beömlőfenék felett rendezünk el. Egyik reaktánsként tiszta oxigént, oxigénnel dúsított levegőt vagy tüzelőanyagot vezetünk be.
Előnyösen a szuperszonikus sebességgel bevezetett reaktánst gáz formájában vezetjük be. Célszerű eljárási lépés, ha az oxigén mellett járulékos, hangsebesség feletti fiivókákkal tüzelőanyagot szuperszonikus sebességgel vezetünk be a fluidizált szemcserétegbe.
Célszerű, ha a reaktánsok kilépési sebességét a hangsebesség feletti fúvókéból legalább 1,5 Mach-ra választjuk meg.
A találmány szerinti eljárásnál előnyösen a szemcseréteg fluidizálását a beömlőfenéken át bevezetett levegővel vagy oxigénnel végezzük.
Előnyös megoldás esetén egy vagy több hangsebesség feletti fiivókát helyezünk el a reaktor kerületén, vagy a hangsebesség feletti fúvókát egy vagy több síkban helyezzük el.
A gyakorlati megvalósítás céljából még kiegészítésként megjegyezzük, hogy az injektált reaktánsok gáz alakúak lehetnek. Amennyiben a reaktánsok folyékonyak vagy szilárd anyagúak, azokat hordozógáz segítségével injektáljuk a fluidizált részecskerétegbe. Különböző reaktánsokat külön fúvókákon injektálunk.
Reaktánsokként, amelyeket transzverzális hangsebesség feletti fúvókákon keresztül juttatunk a fluidizált részecskerétegbe, előnyösen gázok, például O2, H2, Cl2, szénhidrogének, vízgőz, vagy egyebek lehetnek. Azonban lehetséges egy gázáramban, azaz hordozógáz-áramban porlasztóit folyadékot, mint fűtőolajat, szuszpendált szilárd anyagokat, mint porszenet transzverzális hangsebesség feletti fúvókákon injektálni.
Reaktánsként előnyösen oxigént, vagy oxigénnel dúsított levegőt lehet legalább 30 térfogat% O2-dal injektálni.
A találmány szerint oxigén mellett járulékos éghető anyagok is kerülhetnek külön fúvókákon injektálásra szuperszonikus sebességgel az örvényrétegbe.
Az oxigén transzverzális befúvásával és adott esetben éghető reaktánsok hangsebesség fölötti injektálásával a fluidizált részecskerétegben a keverési energia megnő, és így javul a radiális hő- és anyagátadás. Ebből egy egyenletes szekrény alakú hőmérsékletprofil adódik és homogén anyageloszlás, ami egyenletes termékminőséget eredményez. Az oxigén járulékos bejuttatása jelentősen növeli a teljesítményt adott áramlási felület mellett, illetve csökkenti az áramlási felületet egy új, örvényréteges reaktor létesítésénél.
A találmány szerinti eljárás transzverzális hangsebesség feletti injektoroknál oxigén és adott esetben éghető reaktánsok bevitelénél és mindenekelőtt mindenféle oxidációs folyamatnál előnyösen alkalmazható, mint például szulfidércek oxidációs pörkölésénél, vagy szén elgázosításánál, továbbá anyagok termikus elválasztásánál, például sók, cserzőszerek elválasztásánál, bizonyos anyagok kalcinálásánál, derítőiszapok elégetésénél vagy szemétégetésnél, katalizátorok regenerálásánál és sósavak szétválasztásánál. A találmány szerinti eljárás azonban nincs az előbb felsorolt példákra és az említett eljárásokra korlátozva.
A találmány szerinti eljárás különösen akkor előnyös, ha a fluidizáló gáz és a reaktánsok először a fluidizált részecskerétegben kell hogy érintkezésbe kerüljenek, mint például a kalcinálási eljárások esetében. Itt levegővel fluidizálnak, és a fluidizált részecskerétegben tüzelőanyaggal elégetnek. Eddig ez az eljárás igen bonyolult beömlési feneket igényelt, hogy a levegőt és a tüzelőanyagot elválasztva lehessen több nyíláson, fúvókén keresztül a beömlési fenekeken átáramoltatni, illetve bevezetni. A találmány szerinti eljárásnál a tüzelőanyag-betáplálást viszonylag kevés transzverzális hangsebesség feletti fúvókén keresztül lehet végezni, és a fluidizáló levegőt egy egyszerű beömlőfenéken keresztül viszonylag kis keresztmetszet mellett bevezetni, és a beömlőfenék üzemi hőmérsékletét a technika szintjénél eddig megkövetelt hőmérséklet alatt tartani. A tüzelőanyagnak a fluidizált részecskerétegbe történő hangsebességnél nagyobb sebességű betáplálásával egy kiváló sugárirányú keveredés jön létre a tüzelőanyag és a fluidizáló levegő, valamint a fluidizált részecskék között. Oxigénnek járulékos hangsebesség fölötti injektálásával még további jelentős kapacitásnövekedés érhető el előre megadott reaktor esetén.
A találmány esetén előnyöket jelentő, például transzverzális, hangsebességnél nagyobb üzemanyagbetáplálás és oxigénbetáplálás esetén különleges előnyök érhetők el a kalcinálási eljárásokon kívül, például fémek oxidáló hőkezelése esetén, olajtalanításnál, vagy szemét vagy derítőiszap elégetésénél, ércek teljes redukciójánál, fémkloridok, vagy fémszulfátok hőkezelésénél stb.
A találmány szerinti eljárás és reaktor titán-kloridok, szilícium, cirkon és más fémek előállításánál előnyös, ahol a beömlőfenék különlegesen nagy kémiai igénybevételnek van kitéve. A beömlőfeneket viszonylag kis méreten lehet tartani,
A találmány alkalmazható örvényrétegű hőkezelő kemencékben, ahol a Laval-fúvókán keresztül N2-ot, vagy földgázt, metanolt, vagy CO-ot lehet injektálni.
További eljárások, ahol a találmány előnyösen alkalmazható, a katalizátorok regenerálása, szénlerakódások leégetése, Crack-folyamatok, hidratálási reakciók stb. Azok az eljárások, amelyeknél a találmány szerinti reaktort és eljárást előnyösen lehet alkalmazni, természetesen nem kerülhetnek mind felsorolásra, és a talál3
HU 223 445 Bl mány nincs is a megemlített eljárásokra és reaktorokra korlátozva.
A találmányt részletesebben példák alapján ismertetjük.
1. összehasonlító példa
Egy 4 m-es átmérőjű reaktor esetén a beömlőfenék tartományában, például egy hasítékos rostély esetén, fémszulfátok hőelválasztásánál szűrőlepény 68%-os kén-hidrogén-tartalommal kerül feldolgozásra. Az elválasztás 1000 °C-on történik, miközben redukciós anyagként és égési anyagként piritet és kokszot alkalmazunk.
A reaktorban 12,5 t/h fent nevezett szűrőlepényhez 1 t/h pirít és 2,45 t/h koksz kerül beadagolásra. A rostélyon, a beömlési fenéken keresztül 20 000 m3/h levegőt vezetünk be. A rostély fölött 100 mm-re a hőmérséklet 980 °C. 1100 mm-re a rostély fölött 1060 °C-ot mérünk, míg a gáz kilépőcsatomájában 1070 °C-ot. A SO2-tartalom a reaktorból kilépő gáznál 11,2 térfogat%, a száraz gázra számítva.
2. összehasonlító példa
Egy 4 m átmérőjű reaktorban a beömlőfenék tartományában fémszulfátok termikus szétválasztására, amely szűrőlepényként 68%-os kén-hidrogén-tartalommal kerül feldolgozásra. A szétválasztás 1000 °C-on történik, amikor is redukciós közegként és tüzelőanyagként piritet és kokszot alkalmazunk.
A reaktorba 20 t/h mennyiségben juttatunk be a fent említett szűrőlepényből, 3,3 t/h piritet és 3 t/h kokszot. A beömlőfenéken keresztül 18 000 m3/h levegőt vezetünk be és 1900 m3/h O2-ot. Ez mintegy 28,1 térfogat% O2-nak felel meg a fhiidizáló gázban. A fúvókaventilátor szükséges motorteljesítményét, amellyel a levegő/O2 keverék szállításra kerül, mintegy 140 kW. A beömlőfenék rostélya előtt a nyomás 170 mbar. A rostély fölött 100 mm magasságban 995 °C hőmérsékletet lehet mérni, míg 1100 mm magasságban a hőmérséklet 1060 °C, és a gázkilépési csatornában a reaktornál a hőmérséklet 1065 °C.
A szilárd reakciótermékekből (fém-oxid keverék -ι-hamu) mintegy 85% por kerül a reakciógázokkal kihordásra, és 15% mint durva homokszerű ágyanyag kerül alul a reaktorból eltávolításra. A reaktorból kilépő reakciógáz 18,3 térfogat% SO2-ot tartalmaz a száraz gázra vonatkoztatva.
3. összehasonlító példa
Az 1. és 2. összehasonlító példa szerinti reaktornál a kerületen elosztva hat gázbelépőcsonk van elrendezve, amelyeken keresztül az oxigén mintegy 350 mm magasságban a rostély felett kerül bevezetésre. Az oxigénvezeték hőálló acélcsövekből áll 24 mm-es belső átmérővel, amelyek úgy vannak szerelve, hogy a reaktorfal belső felületén végződnek.
A szilárd anyagú szűrőlepény, pirít és koksz betáplálása ugyanúgy történik, mint az 1. és 2. összehasonlító példáknál. A rostélyon keresztül csak 18 100 m3/h levegő kerül bevezetésre. Az 1900 m3/h O2 bevezetése egyenletesen hat bevezetőcsövön keresztül történik.
A füvókaventilátor motorjának a teljesítményfelvétele 155 mbar nyomásnál 124 kW. 100 mm magasságban a rostély fölött a hőmérséklet 920 °C. Az 1100 mm magasságú mérési helyen a hőmérséklet 940 °C. Gázkilépési csatornában a hőmérséklet 1070 °C.
Két óra kísérleti idő után az ágy anyagában durva, szinterezett darabok voltak megfigyelhetők, majdnem ökölnagyságig terjedő nagyságban. Mivel ezek a kísérlet folyamán tovább nőttek mennyiségileg, a kísérletet 6 óra után megszakítottuk. A kiépített gázvezetékcsövek belül erős revéredést mutattak.
1. példa
A 6 csonkon a reaktorköpenyen egyszerű gázbevezető csövek helyett (hasonlítsd össze a 3. összehasonlító példával) a találmány szerint Laval-fúvókákat építettünk be, amelyeket hűtőköpeny vesz körül, és hűtővíz áramlik a hűtőköpenyekben. A fúvókavégek a reaktor falához képest 20 mm-rel vissza vannak ugratva.
A Laval-fúvókákon keresztül, amelyeknek legkisebb átmérője 10,2 mm, egy mintegy 4,9 bar-os abszolút nyomásnál és 1 bar reaktomyomásnál összesen 1900 m3/h O2-t vezetünk be. A számított kilépési sebesség az oxigén esetén 1,7 Mach. A légmennyiség és a légfúvókák üzemi adatai megfelelnek a 2. összehasonlító példáéval a betáplált szilárd anyag mennyisége az 1. és 2. összehasonlító példákéval azonos. 100 mm magasságban a rostély fölött a hőmérséklet 920 °C. Mindegyik mérési helyen a rostély fölött 1100 mm-nél a hőmérséklet 1060-1065 °C, míg a gázkilépő csatornában 1065 °C.
Az elvezetett ágyanyag egyenletes homok alakú, szinterezett darabok nélkül. A rostélyfenék ellenőrzésénél 8 hónap üzemidő után lényegesen kevesebb reveképződés volt található azonos üzemidő után az 1. összehasonlító példa esetén. Ezáltal különösen egyenletes fluidizálólevegő-elosztás érhető el a teljes üzemidőben. Ez az eljárás szempontjából nagyon fontos, mert a rossz anyagelosztás esetén fémszulfátok kerülhetnek fém-oxid-porokkal együtt kihordásra.
2. példa
A találmány szerinti Laval-fúvókákkal ellátott reaktorban (1. példa szerinti) csupán 16 000 m3/h fluidizáló levegő kerül bevezetésre. Az O2 nyomása a Laval-fúvókák előtt, amelyeknek legkisebb átmérője 13,2 mm, 7,8 bar abszolút nyomásra kerül növelésre úgy, hogy összességében 4000 m3/h O2-t vezetünk be. A számított kilépési sebesség a fúvókákból kb. 2 Mach. A fúvókaventilátorok motorjainak a teljesítményigénye 112 kW, 135 mbar előnyomásnál. A reaktorban most 28 t/h szűrőlepényt, 4,5 t/h piritet és 4 t/h kokszot lehetett betáplálni. A hőmérséklet 100 mm magasságban a rostély fölött 940 °C, míg a további hőmérsékletek azonosak az 1. példánál tapasztalt hőmérsékletekkel.
Az ágyban szinterképződés nem volt megfigyelhető. A porként kihordott fém-oxid-keverék homogén volt. Az SO2-tartalom a reakciógázban mintegy 25 térfogat% (a száraz gázra számítva), ami 6,7 térfogat%kal magasabb, mint az 1. példánál, aminek következté4
HU 223 445 Β1 ben a kén-dioxid további feldolgozása jelentősen könnyebbé válik. Az 1. példával szemben a teljesítmény 40%-kal, azaz 20 t/h-ról 28 t/h-ra volt növelhető. Három hónap üzemidő után a Laval-fúvókák semmiféle kopást nem szenvedtek.
3. példa
Ugyanúgy, mint az 1. példánál 18 100 m3/h fluidizáló levegőt vezetünk a reaktorba. A 2. példával analóg módon 4000 m3/h O2-ot juttatunk a Lavalfúvókákon keresztül 2 Mach kilépési sebességgel a reaktorba. A szűrőlepény-beadagolás 28,8 t/h-ra volt növelhető. Azonkívül 6,2 t/h piritet és 4,1 t/h kokszot lehetett beadagolni. Az SO2-tartalom a reak5 ciógázokban mintegy 23,6 térfogat%-nál volt, szintén szárított gázra vonatkozóan.
A találmány szerinti O2-beadagolás révén a Lavalfúvókákon keresztül az 1. összehasonlító példával szemben a teljesítmény a szűrőlepény-elválasztás vonat· kozásában mintegy 144% növekedést mutatott.
Claims (6)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Eljárás reakcióknak fluidizált szemcserétegben történő lefuttatására egy vagy több reaktánsnak a fluidizált szemcserétegbe történő transzverzális bevezetése mellett, azzal jellemezve, hogy a reaktánsok bevezetését szuperszonikus sebességgel hangsebesség feletti fiivókákkal végezzük, amelyeket a reaktorfalban a beömlőfenék felett rendezünk el, egyik reaktánsként tiszta oxigént, oxigénnel dúsított levegőt vezetünk be.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szuperszonikus sebességgel bevezetett reaktánst gáz formájában vezetjük be.
- 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxigén mellett járulékos, hangsebesség feletti fúvókákkal tüzelőanyagot szuperszonikus sebességgel vezetünk be a fluidizált szemcserétegbe.
- 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktánsok kilépési sebességét a hangsebesség feletti fúvókából legalább 1,5 Machra választjuk meg.
- 5. Az 1 -4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szemcseréteg fluidizálását a beömlőfenéken át bevezetett levegővel vagy oxigénnel végezzük.
- 6. Az 1 -5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás során egy vagy több hangsebesség feletti fúvókát helyezünk el a reaktor kerületén, vagy a hangsebesség feletti fúvókát egy vagy több síkban helyezzük el.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722382A DE19722382A1 (de) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von oxidierenden Reaktionen in fluidisierten Partikelschichten |
| DE1997122570 DE19722570A1 (de) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Apparat und Verfahren zur Durchführung von Reaktionen in fluidisierten Partikelschichten |
| PCT/EP1998/003114 WO1998053908A2 (de) | 1997-05-28 | 1998-05-27 | Apparat und verfahren zur durchführung von reaktionen in fluidisierten partikelschichten |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUP0002934A2 HUP0002934A2 (hu) | 2001-01-29 |
| HUP0002934A3 HUP0002934A3 (en) | 2001-05-28 |
| HU223445B1 true HU223445B1 (hu) | 2004-07-28 |
Family
ID=26036940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0002934A HU223445B1 (hu) | 1997-05-28 | 1998-05-27 | Eljárás reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lefuttatására |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6682705B1 (hu) |
| EP (1) | EP0920352B1 (hu) |
| KR (1) | KR20000030020A (hu) |
| CN (1) | CN1112960C (hu) |
| AT (1) | ATE298622T1 (hu) |
| AU (1) | AU735307B2 (hu) |
| CZ (1) | CZ298588B6 (hu) |
| DE (1) | DE59812894D1 (hu) |
| DK (1) | DK0920352T3 (hu) |
| ES (1) | ES2246071T3 (hu) |
| HR (1) | HRP980257B1 (hu) |
| HU (1) | HU223445B1 (hu) |
| ID (1) | ID21228A (hu) |
| NO (1) | NO319701B1 (hu) |
| PT (1) | PT920352E (hu) |
| RS (1) | RS49546B (hu) |
| TR (1) | TR199900187T1 (hu) |
| WO (1) | WO1998053908A2 (hu) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001081480A2 (en) | 2000-04-27 | 2001-11-01 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Process for making durable titanium dioxide pigment by vapor phase deposition |
| DE10155811C1 (de) * | 2001-11-13 | 2002-11-21 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zur Leistungssteigerung bei der exothermen Verbrennung von Abfallstoff |
| DE10237124A1 (de) * | 2002-08-13 | 2004-02-26 | Linde Ag | Treibdüsen-Injektions-Verfahren in Wirbelschichtreaktoren |
| DE102004051477B4 (de) * | 2004-10-22 | 2008-10-02 | Alstom Technology Ltd. | Verfahren zur Regulierung der Feststoffumlaufmenge eines zirkulierenden Wirbelschichtreaktorsystems |
| DE102008020600B4 (de) * | 2008-04-24 | 2010-11-18 | Outotec Oyj | Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung feinkörniger mineralischer Feststoffe |
| US8940955B2 (en) * | 2008-12-19 | 2015-01-27 | Uop Llc | Fluid catalytic cracking system and process |
| WO2014070419A2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Physical Shockwave Industrial Applications, Llc | Process and apparatus for supersonic collision shockwave reaction mechanism making chemical compounds |
| US9421510B2 (en) * | 2013-03-19 | 2016-08-23 | Synthesis Energy Systems, Inc. | Gasifier grid cooling safety system and methods |
| DE102013208274A1 (de) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | Wacker Chemie Ag | Wirbelschichtreaktor und Verfahren zur Herstellung von granularem Polysilicium |
| US9925511B2 (en) * | 2014-06-23 | 2018-03-27 | Basf Se | Apparatus for introduction of droplets of a monomer solution into a reactor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US337350A (en) * | 1886-03-02 | Half to enoch h | ||
| GB1051923A (hu) * | 1964-08-19 | 1900-01-01 | ||
| FI63869C (fi) * | 1981-11-27 | 1983-09-12 | Jouko Niemi | Tryckkammarkvarn |
| US5061457A (en) * | 1988-02-03 | 1991-10-29 | Chevron Research & Technology Company | Apparatus for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems |
| FR2644795B1 (fr) * | 1989-03-24 | 1993-12-17 | Institut Francais Petrole | Procede et dispositif d'injection de la charge d'hydrocarbures dans un procede de craquage catalytique a l'etat fluide |
| US5223550A (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-29 | Hoechst Celanese Corp. | Fine polybenzimidazole-containing particles |
| DE69317107T2 (de) * | 1993-01-13 | 1998-07-23 | Wurth Paul Sa | Verfahren zum Evakuieren von festen Abfällen aus einer Gasreinigungsvorrichtung |
| US5341753A (en) * | 1993-02-12 | 1994-08-30 | Pyropower Corporation | Circulating fluidized bed power plant with improved mixing of sorbents with combustion gases |
| DE19513034A1 (de) * | 1995-04-06 | 1996-10-10 | Nied Roland | Vorrichtung für die Fließbett-Strahlmahlung |
-
1998
- 1998-05-13 HR HR19722570.5 patent/HRP980257B1/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 AT AT98932087T patent/ATE298622T1/de active
- 1998-05-27 WO PCT/EP1998/003114 patent/WO1998053908A2/de active IP Right Grant
- 1998-05-27 ES ES98932087T patent/ES2246071T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 ID ID990022A patent/ID21228A/id unknown
- 1998-05-27 RS YU22898 patent/RS49546B/sr unknown
- 1998-05-27 AU AU82106/98A patent/AU735307B2/en not_active Ceased
- 1998-05-27 US US09/230,364 patent/US6682705B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 EP EP98932087A patent/EP0920352B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 TR TR1999/00187T patent/TR199900187T1/xx unknown
- 1998-05-27 CZ CZ0064299A patent/CZ298588B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 DE DE59812894T patent/DE59812894D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 CN CN98800934A patent/CN1112960C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-27 KR KR1019997001984A patent/KR20000030020A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-05-27 HU HU0002934A patent/HU223445B1/hu active IP Right Grant
- 1998-05-27 DK DK98932087T patent/DK0920352T3/da active
- 1998-05-27 PT PT98932087T patent/PT920352E/pt unknown
-
1999
- 1999-01-22 NO NO19990299A patent/NO319701B1/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0920352A2 (de) | 1999-06-09 |
| ES2246071T3 (es) | 2006-02-01 |
| US6682705B1 (en) | 2004-01-27 |
| HUP0002934A2 (hu) | 2001-01-29 |
| PT920352E (pt) | 2005-10-31 |
| CZ64299A3 (cs) | 1999-11-17 |
| ATE298622T1 (de) | 2005-07-15 |
| WO1998053908A2 (de) | 1998-12-03 |
| NO319701B1 (no) | 2005-09-05 |
| NO990299L (no) | 1999-03-15 |
| CN1112960C (zh) | 2003-07-02 |
| DK0920352T3 (da) | 2005-09-12 |
| ID21228A (id) | 1999-05-06 |
| KR20000030020A (ko) | 2000-05-25 |
| EP0920352A3 (de) | 1999-06-16 |
| EP0920352B1 (de) | 2005-06-29 |
| RS49546B (sr) | 2007-02-05 |
| HRP980257A2 (en) | 1999-06-30 |
| DE59812894D1 (de) | 2005-08-04 |
| HRP980257B1 (en) | 2002-08-31 |
| YU22898A (sh) | 2000-03-21 |
| AU735307B2 (en) | 2001-07-05 |
| AU8210698A (en) | 1998-12-30 |
| WO1998053908A3 (de) | 1999-03-04 |
| NO990299D0 (no) | 1999-01-22 |
| TR199900187T1 (xx) | 1999-10-21 |
| CN1234750A (zh) | 1999-11-10 |
| HUP0002934A3 (en) | 2001-05-28 |
| CZ298588B6 (cs) | 2007-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3008153B1 (en) | Apparatus for endothermic reactions | |
| JPS63500735A (ja) | 粒状固形燃料の高圧バーナー | |
| US6350427B1 (en) | Processes for reacting gaseous reactants containing solid particles | |
| EA013278B1 (ru) | Установка для термической обработки твердых материалов, содержащих оксид железа, с использованием реактора с псевдоожиженным слоем | |
| HU223445B1 (hu) | Eljárás reakcióknak fluidizált részecskerétegben történő lefuttatására | |
| KR950704515A (ko) | 철광석으로 부터 선철을 생산하는 방법과 쉽게 부서지는 재료의 열적 및/또는 화학적 처리 또는 이 방법을 통한 선철의 생산을 위한 장치(process and device for producing pig iron from iron ore or for thermally and/or chemically treating an easily decomposable material) | |
| US20050062205A1 (en) | Method and apparatus for heat treatment of particulates in an electrothermal fluidized bed furnace and resultant products | |
| JPH0120206B2 (hu) | ||
| JP5450800B2 (ja) | 石炭の熱分解ガス化方法および石炭の熱分解ガス化装置 | |
| JPS5864252A (ja) | 特にセメント製造において粉末鉱質材料を「ひ」 | |
| EP3483119B1 (en) | Production of activated carbon | |
| US10723627B2 (en) | Production of activated carbon | |
| EP0308024A2 (en) | Compartmented gas injection device | |
| UA46849C2 (uk) | Плавильно-газифікаційний апарат для отримання розплаву металу і установка для отримання розплавів металу | |
| RU2294894C2 (ru) | Способ и установка для получения терморасширенного графита | |
| JP2012515697A5 (hu) | ||
| KR101867720B1 (ko) | 배소로 | |
| JP2005060196A (ja) | フラーレンの製造設備及び方法 | |
| JPS62197135A (ja) | ガス状物質を高温で生成するための方法及びその方法を実施するための装置 | |
| CN110182771B (zh) | 回转窑法合成硅氮化物的方法 | |
| CN109563422B (zh) | 平衡接近反应器 | |
| SU1655931A1 (ru) | Способ получени извести | |
| EP0783456B1 (en) | Process for the realization of endothermic decomposition of pyrites, producing gases and solid residues | |
| RU2118942C1 (ru) | Способ получения терморасщепленного графита | |
| JP2736538B2 (ja) | 多孔質不融化ピッチ粒体または炭素粒体を焼成・賦活する方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HFG4 | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20040524 |