JP2014205145A - Apparatus and method for top removal of granular and fine material from fluidized bed deposition - Google Patents

Apparatus and method for top removal of granular and fine material from fluidized bed deposition Download PDF

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M Lord Stephen
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for top removal of granular material from a fluidized bed deposition reactor, which enables a decreased disengaging height and provides passive means of controlling the bed level despite deposition increasing the weight and height of the bed.SOLUTION: The savings from reducing the disengaging height allow use of a taller fluidized bed 222 in a shorter overall reactor length 244 and thus provides increased production with reduced reactor cost. The separation of a gas inlet 212 from a product outlet 231 allows the gas inlet area to be cooler than the product outlet. The separation of the product grinding, caused by the inlet gas, from the outlet reduces the loss of seed in the product and produces a more uniform product. Removing the hot product and the hot gas at the same place 230 allows energy recovery from both in a single step.

Description

本発明は、概括的には、析出反応器の分野に関し、より具体的には、流動床析出反応器
からの粒状物質の上方取り出しのための器械と方法に関する。
The present invention relates generally to the field of precipitation reactors, and more specifically to an apparatus and method for upward removal of particulate matter from a fluidized bed precipitation reactor.

(関連出願の相互参照)
該当無し
(連邦政府後援の研究又は開発に関する声明)
該当無し
(付録の記載)
該当無し
流動床反応器は、化学工業では長い伝統を有しており、そこでは流動床は、通常、微粉
化した高価な触媒から成るため、触媒損失が防止されるように反応器を設計する必要があ
る。そのため、床面上方の大きい分離用高さを必要条件とし且つ微粉体を捕えてそれを床
に戻すためにサイクロンを使用するという実践法が開発された。重力によって沈降するは
ずの粒子が沈降し終えた高さを推定する合計分離高さ、即ちTDH、と呼ばれる概念が開
発された。この高さに内部サイクロンを設けて、より微細な粉体が捕えられ床に戻される
ようにした。触媒は、取り除く場合は常に底部から重力によって取り除かれた。他に、希
薄相又は輸送反応器と呼ばれる反応器は、全固体物を飛沫同伴させて反応器の中を運び上
げ上方から出されるようにしたものであり、これらの反応器には床と認められるものは無
かった。これらの気体−固体反応器の概念を、床粒子が成長するように気体が導入される
析出反応器の設計に適用したところ、希薄相反応器では、主に好ましくない微粉体が生成
されてしまうという大きな問題があった。而して、析出反応器の大多数は流動床にされ、
そのため、大きい分離用の高さと底部固体出口を有する流動床の基本設計が使用されてき
た。内部サイクロンという着想は、サイクロン外側への析出と、サイクロンの出口を塞ぐ
こと無く粒子を再導入するという課題のせいで、ほとんど使用されることは無かった。常
に或る程度の微粉体は形成されるので、殆どの析出反応器は、粉体を閉じ込め、排気回収
に使用される機材への損傷を未然に防ぐのに、外部サイクロン又はフィルターを装備して
いる。この様に、歴史的な手法は、生成物を底部から取り出せるようにし、生成物の損失
を最小限に抑えるために大きな分離用の高さを設け、外部的な粉体取出部を使用する、と
いうものであった。析出反応器の主たる利用は高純度シリコン析出にあり、Lordは、図1
bの米国特許第6,451,277号の中で、床の上面付近からビードを取り出し、その
後それらを加熱して床へ戻すという、床加熱方法を説明している。生成物3は、依然、底
部から取り出されていることに注目頂きたい。上記特許では、この床加熱方法は、ビード
を重力によって底部から取り出し、それらをパルス方式で再度加熱して床へ戻すという好
適な選択肢を支持する場合には、退けられた。Lordは、米国特許第6,827,786号
の中で、大きい床高さを活用して気体注入点を反応器の側面に沿って追加することにより
シリコンを増産するという、多段析出反応器について詳細に説明している。この設計では
、余分なノズルのせいで反応器に沿って細砕化による種生成が拡大し、入口から遠くに起
こる析出もあるが、細砕化と析出の殆どは固体生成物が取り出される底部に起こる。Lord
は、「De Beers」論文の第3段第25行に示されている、生成物の結晶化とビードの脱水
素化が完全に行われるようにするには一定の滞留時間と温度が必要であることについて論
じている。彼は、これを、高温のパルス式ビードヒーター内で、短い滞留時間で行ってい
る。Lord及び同人の多くの文献では、排気からのエネルギー回収は論じられていないが、
Loadは、米国特許第5,798,137号及び同第6,451,277号の中では、流出
する生成物からの熱を、流入気の加熱に使用することを論じている。
(Cross-reference of related applications)
Not applicable (Federal-sponsored statement on research or development)
Not applicable (Appendix description)
N / A Fluidized bed reactors have a long tradition in the chemical industry, where fluidized beds usually consist of finely divided and expensive catalyst, so the reactor is designed to prevent catalyst loss. There is a need. Therefore, a practice has been developed that requires a large separation height above the floor and uses a cyclone to capture the fine powder and return it to the floor. A concept called total separation height, or TDH, has been developed that estimates the height at which particles that should settle due to gravity have settled. An internal cyclone was provided at this height to capture finer powder and return it to the floor. The catalyst was removed from the bottom by gravity whenever it was removed. In addition, reactors called dilute phase or transport reactors are entrained with all solids and carried through the reactors to exit from above, and these reactors are recognized as beds. There was nothing to be done. When these gas-solid reactor concepts are applied to the design of a precipitation reactor into which gas is introduced so that bed particles grow, the dilute phase reactor mainly produces undesirable fine powders. There was a big problem. Thus, the majority of precipitation reactors are fluidized beds,
Therefore, a fluid bed basic design with a large separation height and a bottom solids outlet has been used. The idea of an internal cyclone was rarely used due to the deposition on the outside of the cyclone and the challenge of reintroducing the particles without blocking the cyclone exit. Since some degree of fine powder is always formed, most precipitation reactors are equipped with an external cyclone or filter to confine the powder and prevent damage to the equipment used for exhaust recovery. Yes. In this way, the historical approach allows the product to be removed from the bottom, provides a large separation height to minimize product loss, and uses an external powder take-off, It was that. The main use of the deposition reactor is in high-purity silicon deposition.
US Pat. No. 6,451,277 to B describes a floor heating method in which beads are removed from near the top surface of the floor and then heated back to the floor. Note that product 3 is still removed from the bottom. In the above patent, this floor heating method was rejected if it supported the preferred option of removing the beads from the bottom by gravity and reheating them back to the floor in a pulsed fashion. Lord, in US Pat. No. 6,827,786, describes a multi-stage deposition reactor that uses a large bed height to increase the production of silicon by adding gas injection points along the sides of the reactor. Explains in detail. This design expands seed generation by comminution along the reactor due to extra nozzles, with some precipitation occurring far from the inlet, but most of the comminution and precipitation is at the bottom where the solid product is removed. To happen. Lord
As shown in the third column, line 25 of the “De Beers” article, a certain residence time and temperature are required to ensure complete product crystallization and bead dehydrogenation. Discussing something. He does this with a short residence time in a hot pulsed bead heater. Many of Lord and his literature do not discuss energy recovery from exhaust,
Load discusses in US Pat. Nos. 5,798,137 and 6,451,277 that heat from the effluent product is used to heat the incoming air.

先行技術の主たる欠点は、底部出口と大きな分離用空間を設けるという、受け継がれて
きた流動床設計に固執していることと、細砕による大量の種生成を引き起こしもする低温
の析出気体の導入を、高温の生成物が取り出されたその同じ場所で行うという、付きまと
う相対立する要求を受け入れていることである。Lordは、様々な特許の中で、気体注入を
散らばらせることによって熱と種生成の問題に対処しようと試みているが、床を完全に流
動化させるのに十分な量の気体は底部に注入しなくてはならないので、この様式で達成で
きるものには限界がある。必然的に、底部の温度は必要な結晶化をもたらすために800
℃より上に維持されなければならず、そうすると、一部の種は生成物のものではなくなり
、今度はその生成物が破壊された「種ビード」によって汚染される。高温と高い析出気体
濃度が合わさると、その結果、反応速度が速まって壁面析出物が増加し、凝集して詰まり
を来す危険性が高まることになる。
The main disadvantages of the prior art are the persistence of the inherited fluid bed design of providing a bottom outlet and a large separation space, and the introduction of a low temperature precipitation gas that can cause a large amount of seed formation by comminution. Is accepting the adjoining requirement to do the same product where the hot product is removed. Lord attempts in various patents to address the problem of heat and seed generation by dispersing gas injection, but enough gas at the bottom to fully fluidize the bed. There is a limit to what can be achieved in this manner since it must be injected. Inevitably, the bottom temperature is 800 to provide the necessary crystallization.
It must be maintained above 0 ° C., so that some species are not of the product and this time the product is contaminated by the “seed beads” that have been destroyed. When the high temperature and the high concentration of the precipitated gas are combined, as a result, the reaction rate increases, the wall deposits increase, and the risk of aggregation and clogging increases.

この多段方法の手法は、更に、丈の高い反応器へとつながり、またその様な反応器のた
めの高純度ライナの製造には費用と製造可能性の問題があり、そのため段数が制限され、
ひいては所与の直径の反応器の生産能力が制限されることになる。
This multi-stage method approach further leads to tall reactors, and the production of high purity liners for such reactors has cost and manufacturability issues, which limits the number of stages,
This in turn limits the production capacity of a given diameter reactor.

床レベルを測定し、床が成長している場合は、弁を開きパージ流を変えて適量のビード
が床を離れられるようにすることで床の一部が取り去られるようにした正しい対応が取ら
れることも必要である。誤作動又は弁詰まりは、床が高くなりすぎたり又は低くなりすぎ
たりする状況を招く原因になる。これらの状態は、どちらも、望ましくない乱れた状態で
ある。
If the floor level is measured and the floor is growing, the correct action is taken to remove part of the floor by opening the valve and changing the purge flow to allow the appropriate amount of beads to leave the floor. It is also necessary to be able to. A malfunction or valve clogging causes a situation where the floor becomes too high or too low. Both of these conditions are undesirable turbulent conditions.

米国特許第6,451,277号US Pat. No. 6,451,277 米国特許第6,827,786号US Pat. No. 6,827,786 米国特許第5,798,137号US Pat. No. 5,798,137

「De Beers」論文、第3欄第25行"De Beers" paper, column 3, line 25

本発明の主たる目的は、生産性により優れた丈の低い反応器を提供することである。
本発明の別の目的は、レベル制御の受動的な方法を提供することである。
本発明の別の目的は、品質のより優れた生成物を提供することである。
The main object of the present invention is to provide a low-profile reactor that is more productive.
Another object of the present invention is to provide a passive method of level control.
Another object of the present invention is to provide a product of better quality.

本発明の別の目的は、反応器の底部における高温の必要性を低減することである。
本発明の更に別の目的は、詰まりの危険性を低減することである。
本発明の更に別の目的は、壁面析出物の厚さを減少させることである。
Another object of the present invention is to reduce the need for high temperatures at the bottom of the reactor.
Yet another object of the present invention is to reduce the risk of clogging.
Yet another object of the present invention is to reduce the thickness of wall deposits.

本発明の別の目的は、生成物取出システム内の圧力を下げることである。
本発明の別の目的は、エネルギーを回収することである。
Another object of the present invention is to reduce the pressure in the product removal system.
Another object of the present invention is to recover energy.

本発明の他の目的及び利点は、本発明の或る実施形態が例示及び一例として開示されて
いる以下の説明を添付図面と関連付けて参照することから明らかになってゆくであろう。
本発明の好適な実施形態によれば、流動床析出反応器からの粒状物質の上方取り出しの
ための器械と方法において、反応器の頂部から生成物を排気共々取り出すことと、粒状生
成物を排気から分離することと、生成物と気体からの同時熱回収と、随意的な更なる粉体
及び熱回収と、を含んでいる器械と方法が開示されている。
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein certain embodiments of the invention are disclosed by way of illustration and example.
In accordance with a preferred embodiment of the present invention, an apparatus and method for upward removal of particulate matter from a fluidized bed deposition reactor, wherein the product is withdrawn from the top of the reactor and the particulate product is evacuated. An apparatus and method is disclosed that includes separation from the product, simultaneous heat recovery from the product and gas, and optional additional powder and heat recovery.

この設計の技法的利点は、受動的なレベル制御、分離用の高さの減少、反応器の高さ縮
小及びその中の流動床の高さ増加、気体入口の生成物出口からの切り離し、生成物細砕化
の生成物出口からの切り離し、エネルギーの回収及びその結果による資本及び運転コスト
の低下、生成物の品質向上、及び所与の反応器直径での処理量増加である。
The technical advantages of this design are passive level control, reduced separation height, reduced reactor height and increased fluidized bed height, separation of the gas inlet from the product outlet, production Detachment of product comminution from the product outlet, energy recovery and resulting reduction in capital and operating costs, product quality improvement, and increased throughput at a given reactor diameter.

図面は、本明細書の一部を成し、様々な形態で具現化することのできる本発明の代表的
な実施形態を含んでいる。本発明を理解し易くするために、本発明の様々な態様は過大又
は拡大して示されている場合もあるものと理解頂きたい。
The drawings form part of the present specification and include exemplary embodiments of the present invention that may be embodied in various forms. It should be understood that various aspects of the present invention may be shown as being oversized or enlarged to facilitate understanding of the invention.

底部取出部と大きな分離用空間を備えている、先行技術の流動床析出反応器の動作を図解している構成図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating the operation of a prior art fluidized bed deposition reactor having a bottom extraction section and a large separation space. 本発明の利点を示すように修正を加えた同様の図である。FIG. 6 is a similar view with modifications to show the advantages of the present invention. 反応器の上方部の詳細な説明図であり、粒状粒子取り出しのメカニズムを示している。It is detailed explanatory drawing of the upper part of a reactor, and has shown the mechanism of granular particle taking-out. 一体型熱回収部を備えた生成物分離器の構成図である。It is a block diagram of the product separator provided with the integrated heat recovery part.

ここでは好適な実施形態を詳細に説明してゆく。しかしながら、本発明は様々な形態に
具現化できるものと理解頂きたい。従って、ここに開示されている特定の詳細事項は、限
定を課すものでなく、特許請求の範囲のための根拠、及び当業者に本発明を何らかの適し
た詳細なシステム、構造、又は様式で実際に利用することを教示するための代表的な標準
、であると解釈されるべきである。
A preferred embodiment will now be described in detail. However, it should be understood that the present invention can be embodied in various forms. Accordingly, the specific details disclosed herein are not intended to be limiting, but may be practiced in any suitable detailed system, structure, or manner for claim basis and for those skilled in the art. It should be construed to be a representative standard for teaching use.

先ず、図1には、典型的な流動床析出反応器の構成図が示されており、同反応器は、或
る高さ144の格納容器又はライナ111、気体導入手段112、随意的な気体配送手段
113、底部生成物取出手段114、床加熱手段115、気体/粉体混合物出口116、
接続手段127、粉体/気体分離手段117、粉体取出手段118、及び気体出口119
を備えている。格納容器111は、気泡121によって流動化されていて平均上面レベル
122を有する粒体の床120を取り囲んでおり、この上面レベルより上では、床より上
へ跳ね上げられた生成物粒体123が、縮小された分離用空間124内で床内の無作為衝
突によって突き上げられては重力よって落下しながら弧を描いており、一方、飛沫同伴さ
れた微小な粉体粒子125は上昇を続け、排気126と共に気体/粉体混合物出口116
から出て接続手段127を通って粉体/気体分離手段117に入ると、そこで粉体125
の殆どが気体126から取り出され、その後最終的に粉体取出手段118を経てシステム
を出てゆき、他方、気体126と残った粉体は出口119を通って出てゆく。差圧計12
8は、底部生成物取出手段114と気体出口119の間の圧力の差を測定する。この測定
値は、粒体の床120のレベル122を表している。底部取出手段114は、生成物粒体
123が粒体の床120へ戻されて底部生成物取出手段114によって取り出せるように
分離用空間124が維持されるよう、上面レベル122を制御するのに使用されている。
これは、非常に大まかな構成図であり、特許文献には、これらの要件を満たすべく提案さ
れている様々な方法及び機械が満載されている。2つ以上の気体入口を設けて気体配送機
構を省略してもよいし、加熱手段は多種多様なものが可能であり、粉体取り出しは、図示
のサイクロンか、フィルターか、又は別の気体清浄装置によって行うこともできる。
Referring first to FIG. 1, a block diagram of a typical fluidized bed deposition reactor is shown, which comprises a containment vessel or liner 111 at a height 144, a gas introduction means 112, an optional gas. Delivery means 113, bottom product removal means 114, floor heating means 115, gas / powder mixture outlet 116,
Connection means 127, powder / gas separation means 117, powder take-out means 118, and gas outlet 119
It has. The containment vessel 111 surrounds a bed 120 of granules that has been fluidized by bubbles 121 and has an average upper surface level 122, above which the product granules 123 that have sprung up from the floor are contained. In the reduced separation space 124, it is pushed up by a random collision in the floor, and it is arced while falling due to gravity, while the entrained minute powder particles 125 continue to rise and exhaust 126 with gas / powder mixture outlet 116
Exiting the connecting means 127 and entering the powder / gas separating means 117, where the powder 125
Most of the gas is extracted from the gas 126 and then finally exits the system via the powder extraction means 118, while the gas 126 and the remaining powder exit through the outlet 119. Differential pressure gauge 12
8 measures the pressure difference between the bottom product removal means 114 and the gas outlet 119. This measurement represents the level 122 of the granular floor 120. The bottom extraction means 114 is used to control the top level 122 so that the separation space 124 is maintained so that the product granules 123 are returned to the granule floor 120 and can be removed by the bottom product extraction means 114. Has been.
This is a very rough block diagram and the patent literature is packed with various methods and machines that have been proposed to meet these requirements. Two or more gas inlets may be provided and the gas delivery mechanism may be omitted, and a wide variety of heating means may be used, and powder removal may be performed using the illustrated cyclone, filter, or another gas purifier. It can also be performed by a device.

本発明による図2aは、図1と同様の構成図を示しているが、粒状生成物を、排気が気
体/粉体分離手段217に入る手前に差し挟まれている気体/粒体分離器手段230を介
して、頂部から取り出すために修正が加えられている。別の修正は、図1に示されていた
差圧送信器128を、床レベル制御に不要になったため取り払ったことである。従って、
本発明は、或る高さ244の格納容器又はライナ211、気体導入手段212、随意的な
気体配送手段213、随意的な底部生成物取出手段214、床加熱手段215、気体/粉
体/粒体混合物出口216、第1接続手段241、粒体取出手段231付き気体/粒体分
離器手段230、随意的な熱回収手段242、別の接続手段229、気体/粉体分離手段
217、別の随意的な熱回収手段243、粉体取出手段218、及び気体出口219を備
えている。格納容器211は、気泡221とスラグ240によって流動化されていて平均
上面レベル222を有している粒体の床220を取り囲んでおり、この上面レベルより上
では、床より上へ跳ね上げられた一部の粒体223が、縮小された分離用空間224内で
床内の無作為衝突によって突き上げられては重力によって落下しながら弧を描いており、
一方、一部の粒体236と微小な飛沫同伴された粉体粒子225は上昇を続け、排気23
3と共に気体/粉体/粒体混合物出口216から出て接続手段241を通って気体/粒体
分離器手段230に入ると、そこで、粒体は粒体取出手段231を介して取り出される。
残った気体と粉体は、気体/粉体の頂部出口管229を通って出てゆき、次いで気体/粉
体分離手段217に入り、そこで、粉体225の殆どは気体233から取り出され、最終
的に粉体取出手段218を経てシステムを出てゆき、他方、気体233と残った粉体は出
口219を通って出てゆく。
FIG. 2a in accordance with the present invention shows a block diagram similar to FIG. 1, but with a gas / granular separator means in which the particulate product is sandwiched before the exhaust enters the gas / powder separation means 217. Modifications have been made for removal from the top via 230. Another modification is that the differential pressure transmitter 128 shown in FIG. 1 has been removed because it is no longer needed for floor level control. Therefore,
The present invention includes a containment vessel or liner 211 at a height 244, gas introduction means 212, optional gas delivery means 213, optional bottom product removal means 214, floor heating means 215, gas / powder / grains. Body mixture outlet 216, first connection means 241, gas / particle separator means 230 with granule removal means 231, optional heat recovery means 242, another connection means 229, gas / powder separation means 217, another Optional heat recovery means 243, powder extraction means 218, and gas outlet 219 are provided. The containment vessel 211 encloses a granular bed 220 fluidized by bubbles 221 and slag 240 and having an average upper surface level 222 above which it was sprung above the floor. Some of the particles 223 are pushed up by a random collision in the floor within the reduced separation space 224 and are falling in an arc while falling by gravity.
On the other hand, some of the particles 236 and the finely entrained powder particles 225 continue to rise, and the exhaust 23
3 exits the gas / powder / granule mixture outlet 216 and enters the gas / granule separator means 230 through the connecting means 241 where the granules are removed via the granule take-out means 231.
The remaining gas and powder exit through the gas / powder top outlet tube 229 and then enter the gas / powder separation means 217, where most of the powder 225 is removed from the gas 233 and finally In particular, it leaves the system via the powder extraction means 218, while the gas 233 and the remaining powder exit through the outlet 219.

大粒体の取り出しを達成するため、平均上面レベル222は、気体/粉体/粒体混合物
出口216に非常に近接しており、その結果、床より上へ跳ね上げられた生成物粒体23
6の一部は、分離用空間224内で突き上げられては重力により落下しながら弧を描くの
ではなく、飛沫同伴粉体225と共に上り続け、気体/粉体/粒体混合物出口216に出
てくる。平均床レベル222は出口216に近接しているので、図1に示されている先行
技術に比べて、床レベル222の高さを高くすることができ、及び/又は全高244をよ
り詰めることができる。
In order to achieve large particle removal, the average top surface level 222 is very close to the gas / powder / particle mixture outlet 216 so that the product particles 23 that have sprung above the floor.
A portion of 6 is pushed up in the separation space 224 and does not draw an arc while falling due to gravity, but continues to rise with the entrained powder 225 and exits to the gas / powder / particle mixture outlet 216. come. Because the average floor level 222 is proximate to the outlet 216, the floor level 222 can be higher and / or more full height 244 compared to the prior art shown in FIG. it can.

図2bには、生成物粒体236が気体出口216へと運び出されるようにする様々なメ
カニズムが詳細に示されている。基本的なメカニズムは、床の上面222からの生成物粒
体236の無作為突出しと、これらの粒体の気体/粉体/粒体混合物出口216への気送
である。更に、床レベルは、気体スラグ240の形成のせいで上下に振動し、これにより
床の或る区分が高レベル232まで持ち上げられ、最終的にそれら区分が弾けると床レベ
ルが低レベル234に収まる。床は、一時的に出口より上になる程の過度に高いレベル2
35に達することもあり得る。出口管241は、図示の様に90°か又は水平方向より上
又は下に勾配を付けて、出口216に取り付けることができる。選定角度は、出口管24
1内の気体速度を用いた標準的な気送計算法の応用により求めることができる。
FIG. 2 b shows in detail the various mechanisms that allow the product granules 236 to be carried out to the gas outlet 216. The basic mechanism is the random protrusion of product granules 236 from the upper surface 222 of the floor and the airing of these granules to the gas / powder / particle mixture outlet 216. Furthermore, the floor level oscillates up and down due to the formation of the gas slug 240, which causes certain sections of the floor to be lifted to a high level 232, and eventually the floor level falls to the low level 234 when those sections are flipped. . Level 2 is excessively high enough to be temporarily above the exit
35 can be reached. The outlet tube 241 can be attached to the outlet 216 at 90 ° as shown or sloped above or below the horizontal direction. The selected angle is the outlet pipe 24
It can be obtained by applying a standard air transport calculation method using a gas velocity within 1.

図3には、高温高純度の用途に適した一体型熱回収システム301を備えた生成物分離
器330の更に詳細な構成図が示されている。気体/粉体/粒体混合物333が、貫通部
358を介して熱回収システム301を通り抜けている入口357を通って生成物分離器
330に入ると、気体と粉体356は分かれて頂部に上り、出口管329を介して出てゆ
き、一方、粒体336は、分かれて底部出口331に下り、そこで、パージ流359によ
り流動化され、必要に応じて引き出される。
FIG. 3 shows a more detailed block diagram of a product separator 330 with an integrated heat recovery system 301 suitable for high temperature, high purity applications. As the gas / powder / granular mixture 333 enters the product separator 330 through the inlet 357 through the heat recovery system 301 via the penetration 358, the gas and powder 356 separate and rise to the top. , Exiting through the outlet tube 329, while the granules 336 are separated and descend to the bottom outlet 331 where they are fluidized by the purge stream 359 and withdrawn as needed.

熱回収システム301は、容器351に熱伝達流体360を入れて構成されており、同
容器は、生成物分離器の壁からの熱350を捕える形状に作られ、熱伝達流体360のた
めの入口354と出口355を有している。容器は、水又は高温油の様な、様々な熱伝達
流体を利用することができる。通常、容器は、更に高い温度での熱回収を許容する圧力容
器であるのが好都合である。熱は、壁から容器へ、放射、伝導、又は対流によって伝達さ
れるようにしてもよく、周知の熱伝達技法を使用して、気体及び固体から壁への熱伝達が
強化されるようにしてもよい。同様に、サイクロン又はフィルターの様な周知の気体−固
体取り出し技法を使用して、気体−固体分離が強化されるようにしてもよい。
The heat recovery system 301 is configured with a heat transfer fluid 360 in a container 351 that is shaped to capture heat 350 from the product separator wall and is an inlet for the heat transfer fluid 360. 354 and outlet 355. The container can utilize a variety of heat transfer fluids, such as water or hot oil. Usually, the vessel is conveniently a pressure vessel that allows heat recovery at higher temperatures. Heat may be transferred from the wall to the container by radiation, conduction, or convection, using well-known heat transfer techniques, so that heat transfer from gases and solids to the wall is enhanced. Also good. Similarly, well-known gas-solid removal techniques such as cyclones or filters may be used to enhance gas-solid separation.

特に好都合な設計では、熱は、放射によって、生成物分離器の高温の表面から加圧容器
へ移り、加圧容器では、水352が入口354を介して流入し、蒸気353が出口355
を介して流出するようになっている。
In a particularly advantageous design, heat is transferred by radiation from the hot surface of the product separator to the pressurized vessel, where water 352 flows in via inlet 354 and steam 353 exits 355.
It is supposed to flow out through.

図2を使用している或る例は、以下の通りである。容器の直径は300mm、ライナの
全高244は7メートル、平均床レベル222は6メートルで、高レベルは約6.6メー
トル、低レベルは約5.4メートルである。容器の頂部での気体空塔速度は、4.7ft
/s(1.4m/s)である。粒体の平均粒子寸法は1mmであり、終速度は21.8f
t/s(6.56m/s)である。粒子の終速度は、空塔気体速度の約4倍である。これ
は、粒体を反応器から運び出すためには、床の直上の区域での局所速度が、平均より4倍
高い局所サージを有していなければならないことを意味している。この規模の速度サージ
は、床の上面近く床上約20cmに起こる。スラグ240は、約1.2メートルの最大長
さを有しており、そのため、スラグの周期的成長及びバーストによって低レベルと高レベ
ルの間の1.2メートルという高さ変化がもたらされる。スラグは、更に、バーストする
と粒状粒子を加速させ、粒子はその結果飛沫同伴されて反応器から出る。よって、粒体取
り出しは、スラグ240の脈動によって変化する。
One example using FIG. 2 is as follows. The vessel diameter is 300 mm, the liner total height 244 is 7 meters, the average floor level 222 is 6 meters, the high level is about 6.6 meters, and the low level is about 5.4 meters. The gas superficial velocity at the top of the vessel is 4.7 ft
/ S (1.4 m / s). The average particle size of the granules is 1 mm and the final velocity is 21.8 f.
t / s (6.56 m / s). The final velocity of the particles is about 4 times the superficial gas velocity. This means that in order to carry the granules out of the reactor, the local velocity in the area directly above the floor must have a local surge 4 times higher than average. A velocity surge of this magnitude occurs approximately 20 cm above the floor near the top surface of the floor. The slag 240 has a maximum length of about 1.2 meters, so the periodic growth and burst of slag results in a height change of 1.2 meters between the low and high levels. The slag further accelerates the granular particles as they burst, and the particles are consequently entrained and exit the reactor. Therefore, the particle take-out changes due to the pulsation of the slag 240.

図1で平均床レベル122を6メートルとして同様の作動条件下で比較すると、先行技
術の下で通常必要とされる分離用空間を確保するためには、全高は10メートルになるは
ずである。
Comparing under similar operating conditions with an average floor level 122 in FIG. 1 of 6 meters, the total height should be 10 meters to ensure the separation space normally required under the prior art.

反応器の底部の粒体及び気体は700℃であり、加熱されて、温度800℃の流れ23
3として出口216を通って反応器を出てゆく。それらは、接線方向の入口を通ってサイ
クロン型生成物分離器230に入り、気体及び固体は容器の壁へと押し流されるため、気
体対壁熱伝達が向上する。サイクロンの直径は、10インチ(250mm)で、長さは6
ft(1.8m)である。これは、熱伝達のための十分な表面積を提供するために、固体
取り出しのみの場合に必要とされる長さより長くなっている。気体と粒体は共に600℃
で出てゆく。粉体/気体分離器217は、同様の大きさであるが、温度差の減少のために
約半分の熱しか奪うことができない。気体と粉体は、その後、500℃で粉体/気体分離
器を出る。どちらの熱回収システムも、様々な目的のための施設で有用な実用的標準であ
って従って常に需要のある150psgiの蒸気として熱を回収する。
The granules and gas at the bottom of the reactor are at 700 ° C and are heated to a stream 23 at a temperature of 800 ° C.
3 exits the reactor through outlet 216. They enter the cyclonic product separator 230 through a tangential inlet, and gas and solids are swept into the vessel wall, improving gas-to-wall heat transfer. The cyclone has a diameter of 10 inches (250 mm) and a length of 6
ft (1.8 m). This is longer than that required for solid removal only to provide sufficient surface area for heat transfer. Both gas and particles are 600 ° C
Go out. The powder / gas separator 217 is similar in size, but can only take about half the heat due to the reduced temperature difference. The gas and powder then exit the powder / gas separator at 500 ° C. Both heat recovery systems are a practical standard useful in facilities for a variety of purposes and therefore always recover heat as 150 psgi steam that is in demand.

本発明について、或る好適な実施形態に関連して説明してきたが、そこには本発明の範
囲を記載されている特定の形態に限定する意図は無く、逆に、特許請求の範囲によって定
義されている本発明の精神及び範囲に含めることのできる代替、修正、及び等価物を網羅
することを意図している。
Although the invention has been described in connection with certain preferred embodiments, it is not intended to limit the scope of the invention to the particular forms described, but is instead defined by the claims. It is intended to cover alternatives, modifications, and equivalents that may be included within the spirit and scope of the invention as described.

111、211 格納容器又はライナ
112、212 気体導入手段
113、213 気体配送手段
114、214 底部生成物取出手段
115、215 床加熱手段
116 気体/粉体混合物出口
117、217 粉体/気体分離手段
118、218 粉体取出手段
119、219 気体出口
120、220 粒体の床
121、221 気泡
122、222 平均上面レベル
123、223、236、336 粒体
124、224 分離用空間
125、225 粉体
126 排気
127、229、241 接続手段
128 差圧計、差圧送信器
140、240 スラグ
144、244 ライナの高さ
216 気体/粉体/粒体混合物出口
230 気体/粒体分離器手段
231 粒体取出手段
232 床の高レベル
233 排気、気体
235 床の過剰に高いレベル
242、243 熱回収手段
301 一体型熱回収システム
329 出口管
330 生成物分離器
333 気体/粉体/粒体混合物
350 生成物分離器の壁からの熱
351 容器
352 水
354 熱電体流体用入口
355 熱伝達流体用出口
356 気体と粉体
357 熱回収システムへの入口
358 貫通部
359 パージ流
360 熱伝達流体
111, 211 Containment vessel or liner 112, 212 Gas introduction means 113, 213 Gas delivery means 114, 214 Bottom product extraction means 115, 215 Floor heating means 116 Gas / powder mixture outlet 117, 217 Powder / gas separation means 118 218 Powder extraction means 119, 219 Gas outlet 120, 220 Granule floor 121, 221 Air bubbles 122, 222 Average upper surface level 123, 223, 236, 336 Granule 124, 224 Separation space 125, 225 Powder 126 Exhaust 127, 229, 241 Connection means 128 Differential pressure gauge, Differential pressure transmitter 140, 240 Slag 144, 244 Liner height 216 Gas / powder / particle mixture outlet 230 Gas / particle separator means 231 Particle take-out means 232 High floor level 233 Exhaust, gas 235 Excessively high floor level 242, 243 Heat recovery means 301 Integrated heat recovery system 329 Outlet tube 330 Product separator 333 Gas / powder / particle mixture 350 Heat from product separator wall 351 Container 352 Water 354 Thermoelectric fluid inlet 355 Heat transfer fluid outlet 356 Gas and powder 357 Entrance to heat recovery system 358 Penetration 359 Purge flow 360 Heat transfer fluid

本発明について、或る好適な実施形態に関連して説明してきたが、そこには本発明の範囲を記載されている特定の形態に限定する意図は無く、逆に、特許請求の範囲によって定義されている本発明の精神及び範囲に含めることのできる代替、修正、及び等価物を網羅することを意図している。
(項目1)
流動床析出反応器からの粒状物質の上方取り出しのための器械と作動方法において、
底部又は底部付近の少なくとも1つの気体用の入口と、頂部又は頂部付近の少なくとも1つの気体及び固体用の出口と、を有する、或る設定された高さの容器と、
気体の流れによって流動化及び析出が起こる可変高さの粒状粒子の床と、
気体/粒状生成物分離器手段と、
前記粒状粒子の床の前記高さが安定した高さに到達するまで増加できるようにした作動方法と、を備えている器械と作動方法。
(項目2)
粒状生成物を分離しながら熱を回収するための器械において、1つ又は複数の生成物分離器手段と、1つ又は複数の熱回収手段と、を備えている器械。
(項目3)
更に、粒状生成物取り出しのための少なくとも1つの手段が、前記底部に設けられている、項目1に記載の器械。
(項目4)
前記熱回収手段の内の少なくとも1つは、主として熱回収ボイラへの放射によるものである、項目2に記載の器械。
(項目5)
平均粒子寸法が異なる2つ以上の生成物の流れを提供するために、2つ以上の分離器手段が使用されている、項目2に記載の器械。
Although the invention has been described in connection with certain preferred embodiments, it is not intended to limit the scope of the invention to the particular forms described, but is instead defined by the claims. It is intended to cover alternatives, modifications, and equivalents that may be included within the spirit and scope of the invention as described.
(Item 1)
In an apparatus and method of operation for upward removal of particulate matter from a fluidized bed precipitation reactor,
A container of a set height having at least one gas inlet at or near the bottom and at least one gas and solid outlet at or near the top;
A bed of variable-sized granular particles where fluidization and precipitation occurs by gas flow;
A gas / particulate product separator means;
An actuating method, wherein the height of the bed of granular particles can be increased until a stable height is reached.
(Item 2)
An apparatus for recovering heat while separating a particulate product, the instrument comprising one or more product separator means and one or more heat recovery means.
(Item 3)
The instrument of claim 1, further comprising at least one means for removing the particulate product at the bottom.
(Item 4)
The instrument of item 2, wherein at least one of the heat recovery means is primarily due to radiation to a heat recovery boiler.
(Item 5)
Item 3. The instrument of item 2, wherein two or more separator means are used to provide two or more product streams having different average particle sizes.

Claims (5)

流動床析出反応器からの粒状物質の上方取り出しのための器械と作動方法において、
底部又は底部付近の少なくとも1つの気体用の入口と、頂部又は頂部付近の少なくとも
1つの気体及び固体用の出口と、を有する、或る設定された高さの容器と、
気体の流れによって流動化及び析出が起こる可変高さの粒状粒子の床と、
気体/粒状生成物分離器手段と、
前記粒状粒子の床の前記高さが安定した高さに到達するまで増加できるようにした作動
方法と、を備えている器械と作動方法。
In an apparatus and method of operation for upward removal of particulate matter from a fluidized bed precipitation reactor,
A container of a set height having at least one gas inlet at or near the bottom and at least one gas and solid outlet at or near the top;
A bed of variable-sized granular particles where fluidization and precipitation occurs by gas flow;
A gas / particulate product separator means;
An actuating method, wherein the height of the bed of granular particles can be increased until a stable height is reached.
粒状生成物を分離しながら熱を回収するための器械において、1つ又は複数の生成物分離
器手段と、1つ又は複数の熱回収手段と、を備えている器械。
An apparatus for recovering heat while separating a particulate product, the instrument comprising one or more product separator means and one or more heat recovery means.
更に、粒状生成物取り出しのための少なくとも1つの手段が、前記底部に設けられている
、請求項1に記載の器械。
The instrument of claim 1, further comprising at least one means for removing particulate product at the bottom.
前記熱回収手段の内の少なくとも1つは、主として熱回収ボイラへの放射によるものであ
る、請求項2に記載の器械。
The instrument of claim 2, wherein at least one of said heat recovery means is primarily due to radiation to a heat recovery boiler.
平均粒子寸法が異なる2つ以上の生成物の流れを提供するために、2つ以上の分離器手段
が使用されている、請求項2に記載の器械。
3. An instrument according to claim 2, wherein two or more separator means are used to provide two or more product streams having different average particle sizes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112708472A (en) * 2019-10-25 2021-04-27 中国石油化工股份有限公司 Combined biomass gasification device and biomass gasification method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1070215A (en) * 1952-02-05 1954-07-20 Dorr Co Method and installation for controlling the temperature of exothermic reactions between solids in the divided state and gases
GB844823A (en) * 1958-08-05 1960-08-17 Metallgesellschaft Ag Method of carrying out physical and chemical processes between finely divided solids and gases circulating in stationary cyclonic whirls
JPH05504509A (en) * 1990-12-12 1993-07-15 モスコフスコエ ナウチノ―プロイズボドストベンノエ オビエディネニエ ヒミチェスコゴ マシノストロエニア ヌポ“ニイヒムマシ” Granular product manufacturing equipment
JPH11510560A (en) * 1995-06-07 1999-09-14 アドバンスド シリコン マテリアルズ インコーポレーテツド Method and apparatus for depositing silicon in a fluidized bed reactor
JP2002102677A (en) * 2000-09-29 2002-04-09 Shimadzu Corp Apparatus for circulating catalyst
WO2004013044A1 (en) * 2002-07-22 2004-02-12 Lord Stephen M Methods for heating a fluidized bed silicon manufacture apparatus
JP2004076197A (en) * 2002-08-19 2004-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and apparatus for producing carbon nanofiber
JP2004531450A (en) * 2001-05-22 2004-10-14 ソーラーワールド・アクチエンゲゼルシヤフト Method for producing high-purity particulate silicon in a fluidized bed
WO2008150552A2 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Lord Stephen M Apparatus and method for top removal of granular from a fluidized bed deposition reactor

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1070215A (en) * 1952-02-05 1954-07-20 Dorr Co Method and installation for controlling the temperature of exothermic reactions between solids in the divided state and gases
GB844823A (en) * 1958-08-05 1960-08-17 Metallgesellschaft Ag Method of carrying out physical and chemical processes between finely divided solids and gases circulating in stationary cyclonic whirls
JPH05504509A (en) * 1990-12-12 1993-07-15 モスコフスコエ ナウチノ―プロイズボドストベンノエ オビエディネニエ ヒミチェスコゴ マシノストロエニア ヌポ“ニイヒムマシ” Granular product manufacturing equipment
JPH11510560A (en) * 1995-06-07 1999-09-14 アドバンスド シリコン マテリアルズ インコーポレーテツド Method and apparatus for depositing silicon in a fluidized bed reactor
JP2002102677A (en) * 2000-09-29 2002-04-09 Shimadzu Corp Apparatus for circulating catalyst
JP2004531450A (en) * 2001-05-22 2004-10-14 ソーラーワールド・アクチエンゲゼルシヤフト Method for producing high-purity particulate silicon in a fluidized bed
WO2004013044A1 (en) * 2002-07-22 2004-02-12 Lord Stephen M Methods for heating a fluidized bed silicon manufacture apparatus
JP2004076197A (en) * 2002-08-19 2004-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and apparatus for producing carbon nanofiber
WO2008150552A2 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Lord Stephen M Apparatus and method for top removal of granular from a fluidized bed deposition reactor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112708472A (en) * 2019-10-25 2021-04-27 中国石油化工股份有限公司 Combined biomass gasification device and biomass gasification method
CN112708472B (en) * 2019-10-25 2022-11-01 中国石油化工股份有限公司 Combined biomass gasification device and biomass gasification method

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