NL1019983C2 - Inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaar, alsmede werkwijze voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces. - Google Patents

Description

Titel: Inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaar, alsmede werkwijze voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, omvattende een wervelbedkamer, voorzien van middelen voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal opgebouwd wervelbed en een met de wervelbedkamer verbonden 5 toevoerleiding voor het aan de wervelbedkamer toevoeren van vloeiend medium, zodanig dat het medium de wervelbedkamer in opwaartse richting kan doorstromen en het wervelbed in een gefluïdiseerde toestand kan houden.

Een dergelijke inrichting met wervelbedkamer is van algemene 10 bekendheid in de procesindustrie. Het granulaire materiaal van het wervelbed brengt een turbulente stroming in het medium teweeg die onder meer kan worden toe gepast voor het mengen van twee media die de wervelbedkamer doorstromen of, wanneer het granulaire materiaal bijvoorbeeld een katalysator is, het veroorzaken van intensief contact tussen 15 de katalysator en de mediumstroom.

Een dergelijk wervelbed kan op bijzonder voordelige wijze worden toegepast in een wervelbedwarmtewisselaar waarbij de wervelbedkamer stroomafwaarts aansluit op een bundel stijgpijpen waarin het wervelbed zich voortzet voor een gelijkmatige verdeling van vloeiend medium over de 20 stijgpijpen die een reservoir van een warmtewisselaar doorkruisen. Bij een dergelijke wervelbedwarmtewisselaar zorgt de met het wervelbed gerealiseerde turbulente stroming voor een efficiënte warmte-overdracht tussen het vloeiende medium in de stijgpijpen en een verder medium in het reservoir dat de stijgpijpen aan hun buitenzijden omstroomt. De 25 gefluïdiseerde toestand van het wervelbed is dan stationair. Op deze wijze kan met het granulaire materiaal, hier ook wel aangeduid als f019983·» 2 wervelbeddeeltjes, op de binnenwanden van de stijgpijpen een licht abrasief effect worden uitgeoefend, wat met name voordelig is wanneer de stijgpijpen onderhevig zijn aan sterke vervuiling ten gevolge van het vloeiend medium. Het wervelbed kan zo worden ingesteld dat een deel van het granulaire 5 materiaal met het medium wordt mee gevoerd door de stijgpijpen. De gefluïdiseerde toestand van het wervelbed is dan quasi-stationair.

PCT/NL94/00081 beschrijft een inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, in het bijzonder een wervelbedwarmtewisselaar, omvattende een met opwaarts gerichte buizen 10 uitgerust reservoir, welke buizen aan een onder- en bovenzijde zijn opgenomen in pijpplaten en in open verbinding staan met een bovenkast en een onderkast. In de onderkast is een wervelbedkamer opgenomen met tenminste één verdeelplaat voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal bestaand wervelbed dat door middel van een via de onderkast 15 toegevoerd en opwaarts naar de buizen stromend, te behandelen of te verwarmen medium in een quasi-stationaire, gefluïdiseerde toestand kan worden gehouden. De inrichting is voorts voorzien van een met de bovenkast verbonden scheidingsinrichting voor het uit het medium afscheiden van het granulaire materiaal en van een buiten het reservoir 20 geplaatste valpijp voor het naar de in de onderkast ondergebrachte wervelbedkamer terugvoeren van het afgescheiden granulaire materiaal.

PCT/NL94/00082 beschrijft een soortgelijke inrichting waarbij is voorzien in een omloopleiding waarmee een deel van de totaal beschikbare volumestroom aan vloeiend medium stroomafwaarts en boven het 25 wervelbed aan de onderkast kan worden toegevoerd. Hierdoor is het mogelijk om ook bij zeer grote volumestromen aan vloeiend medium en/of bij toepassing van een vloeiend medium met hoge viscositeit in de wervelbedkamer een wervelbed te handhaven.

Tijdens bedrijf van een van een wervelbedkamer voorziene 30 inrichting is het van belang om een fluïdisatietoestand van het wervelbed in 1019983· 3 stand te houden die het meest wenselijk is. De fluïdisatietoestand van het wervelbed kan worden aangegeven met behulp van de porositeit van het wervelbed als parameter. Onder porositeit van het wervelbed dient in deze context te worden verstaan een parameter die de fluïdisatietoestand 5 beschrijft als samenstelling van het wervelbed uit vaste deeltjes (granulair materiaal) en continue fase (vloeiend medium), bijvoorbeeld uitgedrukt in de volumefractie vloeiend medium. Uiteraard kunnen ook andere parameters worden gebruikt om de fluïdisatietoestand van het wervelbed uit te drukken. Wanneer de samenstelling van het wervelbed in de 10 wervelbedkamer juist is, kan een quasi-stationaire toestand worden gehandhaafd waarbij een constante stroom wervelbeddeeltjes uit de wervelbedkamer naar de opwaartse buizen stroomt en homogeen over de buizen is verdeeld. Bij een te lage porositeit heeft het wervelbed in de wervelbedkamer te veel vaste deeltjes. Het wervelbed heeft dan een te hoge 15 dichtheid waardoor een gepakt bed kan ontstaan. Een dergelijk gepakt bed kan als gevolg van verontreinigingen in het medium verstoppen, waardoor een ongelijke verdeling van medium en granulair materiaal over de stijgpijpen ontstaat. Bij een te hoge porositeit heeft het wervelbed in de wervelbedkamer te weinig wervelbeddeeltjes. De dichtheid van het 20 wervelbed is dan te laag. Hierdoor ontstaat een zeer inhomogene toestand van vloeiend medium en deeltjes. Ook dit kan een slechte verdeling van medium/wervelbeddeeltjes over de pijpen veroorzaken. Een verstoring van de porositeit van het wervelbed tot buiten de aanvaardbare grenzen kan dus de met wervelbeddeeltjes beoogde turbulentie en abrasieve werking in de 25 stijgpijpen verstoren.

In de praktijk wordt derhalve gebruik gemaakt van middelen voor het instellen van de porositeit van het wervelbed in de wervelbedkamer, zoals een regelafsluiter voor het regelen van het via de toevoerleiding aan het wervelbed toegevoerde debiet aan vloeiend medium. Eventueel kunnen 30 de middelen voor het instellen van de porositeit van het wervelbed een 1019983« 4 regelklep omvatten voor het regelen van de toevoer van gerecirculeerde wervelbeddeeltjes.

In de praktijk is het in sommige gevallen een probleem om de gewenste fluïdisatietoestand van het wervelbed in stand te houden, 5 aangezien deze afhankelijk is van een groot aantal factoren, zoals de dichtheid van het materiaal van het werveldeeltje, de afmeting en de vorm van het wervelbeddeeltje, de dichtheid van het vloeiend medium, de viscositeit van het vloeiend medium en de volumestroom aan vloeiend medium die per eenheid van doorstroomoppervlak aan het wervelbed wordt 10 toegevoerd.

Wanneer bijvoorbeeld de dichtheid en/of de viscositeit van het medium in de wervelbedkamer verandert, bestaat de kans dat de porositeit van het wervelbed een onaanvaardbare waarde aanneemt, waardoor bovengenoemde slechte verdeling van wervelbeddeeltjes over de stijgpijpen 15 kan ontstaan. Bij een te hoge porositeit van het bed kunnen plots alle wervelbeddeeltjes in opwaartse richting met de mediumstroom uit de wervelbedkamer worden afgevoerd, waardoor in de wervelbedkamer stroomopwaarts van de pijpen niet voldoende deeltjes over blijven voor verdeling over de pijpen. Voorts bestaat de kans dat de porositeit van het 20 wervelbed te laag wordt, waardoor een gepakt bed kan ontstaan met bovengenoemde slechte verdeling van wervelbeddeeltjes over de stijgpijpen.

In het bijzonder is het een probleem om de gewenste fluïdisatietoestand in stand te houden wanneer de viscositeit van het vloeiend medium tijdens de bedrijfsvoering kan veranderen, door 25 bijvoorbeeld een verandering van de concentratie aan vaste stoffen in het vloeiend medium. Een dergelijke situatie kan zich bijvoorbeeld voordoen in een indamp-installatie. Voorts is bij sommige vloeiende media de viscositeit afhankelijk van de turbulentie in het medium, waardoor het instellen van de gewenste porositeit van het wervelbed in ernstige mate kan worden 30 verstoord. Vooral bij niet-Newtonse vloeiende media, waarbij de viscositeit T019983· 5 van het medium afhankelijk is van de mate van turbulentie, is het toepassen van een wervelbed in de praktijk een onoverkomelijk probleem gebleken.

De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef genoemde 5 soort waarmee bovengenoemde problemen kunnen worden vermeden. Daartoe omvat de inrichting volgens de uitvinding een wervelbedkamer, voorzien van middelen voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal opgebouwd wervelbed, en een met de wervelbedkamer verbonden toevoerleiding voor het aan de wervelbedkamer toevoeren van vloeiend 10 medium, zodanig dat het medium de wervelbedkamer in opwaartse richting kan doorstromen en het wervelbed in een gefluïdiseerde toestand kan houden, voorts omvattende een hulpwervelbedkamer, voorzien van middelen voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal opgebouwd hulpwervelbed, en een met de hulpwervelbedkamer verbonden 15 hulp toevoerleiding voor het aan de hulpwervelbedkamer toevoeren van een deelstroom aan genoemd medium, zodanig dat de deelstroom aan medium de hulpwervelbedkamer in opwaartse richting kan doorstromen en het hulpwervelbed in een gefluïdiseerde toestand kan houden, welke inrichting voorts is voorzien van een regelsysteem voor het tijdens bedrijf in 20 afhankelijkheid van de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed, regelen van de porositeit van het wervelbed, zodat het een hoofdwervelbed vormt.

Hierdoor wordt bereikt dat tijdens bedrijf de interactie tussen het vloeiend medium en het wervelbed in de wervelbedkamer kan worden gesimuleerd onder werkelijke procescondities. Door stroomopwaartse 25 plaatsing van de hulpwervelbedkamer kan op fluctuaties van dichtheid en viscositeit van het medium worden geanticipeerd en kan de gewenste porositeit van het wervelbed in de wervelbedkamer in stand kan worden gehouden. Indien echter de porositeit slechts beïnvloed wordt door turbulentie en in minder mate door temperatuurverandering in de 30 warmtewisselaar, is het ook mogelijk de hulpwervelbedkamer 1019983· 6 stroomafwaarts van de wervelbedkamer te plaatsen. Bij het opstarten van het proces moet dan de noodzakelijke voorzichtigheid in acht worden genomen in verband met mogelijke instabiliteit. In dit geval is het minder gemakkelijk te anticiperen vergeleken met de situatie van een 5 stroomopwaarts geplaatste hulpwervelbedkamer. Een ander voordeel van het stroomopwaarts plaatsen van de hulpwervelbedkamer is de aanwezigheid van een drukverschil, veroorzaakt door het wervelbed en de verdeelplaat, dat kan worden benut om het vloeiend medium stroomafwaarts terug te voeren. In dit geval zijn geen extra middelen 10 vereist om het gewenste drukverschil te creëren.

Overeenkomstig de werkwijze volgens de uitvinding wordt het uit granulair materiaal op gebouwd wervelbed met een medium in opwaartse richting doorstroomd en in een gefluïdiseerde toestand gehouden, waarbij de porositeit van het wervelbed wordt ingesteld aan de hand van de 15 fluïdisatietoestand van een uit granulair materiaal opgebouwd hulpwervelbed dat met een deelstroom aan genoemd medium in opwaartse richting wordt doorstroomd, zodat het wervelbed een hoofdwervelbed vormt.

De fluïdisatietoestand van het hoofdwervelbed is bij voorkeur quasi-stationair, bijvoorbeeld door recirculatie van door het medium uit het 20 hoofdwervelbed meegevoerde deeltjes. De fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed is bij voorkeur stationair, waarbij het meevoeren van deeltjes uit het hulpwervelbed wordt vermeden door bijvoorbeeld door opsluiting van de wervelbeddeeltjes in de hulpwervelbedkamer met behulp van een zeefplaat.

25 Bij voorkeur omvat het regelsysteem middelen voor het bepalen van de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed en middelen voor het instellen van de porositeit van het wervelbed.

De middelen voor het bepalen van de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed omvatten bij voorkeur een dichtheidsmeetopstelling, een in 30 de hulptoevoerleiding opgenomen flowmeter en een rekeneenheid.

1019983# 7

De middelen voor het instellen van de porositeit van het wervelbed omvatten bij voorkeur een regelklep voor het regelen van de toevoer van medium aan de hoofdwervelbedkamer, een in de toevoer opgenomen flowmeter en/of een regelafsluiter voor het regelen van de toevoer van 5 granulair materiaal aan het wervelbed.

Het regelsysteem omvat bij voorkeur eveneens middelen voor het instellen van de porositeit van het hulpwervelbed, zoals een in de hulptoevoerleiding opgenomen regelafsluiter.

In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding omvatten de 10 middelen voor het bepalen van de porositeit van het hulpwervelbed een dichtheidsmeetopstelling voor het bepalen van de dichtheid van het hulpwervelbed. Op elegante wijze kan de dichtheid van het hulpwervelbed bepaald worden aan de hand van tenminste twee in opwaartse stroomrichting langs de hulpwervelbedkamer uiteen geplaatste drukmeters 15 die samen een drukverschilmeter vormen. Uiteraard kunnen de middelen voor het bepalen van de dichtheid ook zijn uitgevoerd als meetmiddelen waarmee de samenstelling van een dwarsdoorsnede van het wervelbed wordt bepaald, zoals röntgensensoren, scanners of andersoortige dichtheidsmeters.

20 In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding is het granulaire materiaal waaruit het wervelbed en het hulpwervelbed zijn opgebouwd, gelijk. Wanneer het wervelbed en het hulpwervelbed zijn opgebouwd uit identieke wervelbeddeeltjes verhoudt de volumestroom aan vloeiend medium zich bij een gelijke porositeit van het wervelbed en het 25 hulpwervelbed als de verhouding van het doorstroomoppervlak van het wervelbed tot die van het hulpwervelbed. Voorts wordt door toepassing van gelijke wervelbeddeeltjes bereikt dat ook bij een eventueel meevoeren van wervelbeddeeltjes uit het hulpwervelbed de deelstroom aan medium na het passeren van het hulpwervelbed stroomafwaarts van het wervelbed aan de 10199834 8 mediumstroom kan worden teruggevoerd, zodat slechts één inrichting benodigd is voor het afscheiden en recirculeren van de wervelbeddeeltjes.

Bij voorkeur heeft de hulpwervelbedkamer dwars op de opwaartse stroomrichting een kleinere doorsnede dan de hoofdwervelbedkamer.

5 Hierdoor wordt bereikt dat het hulpwervelbed kan worden opgebouwd met relatief weinig deeltjes.

Bij voorkeur is de doorsnede van de hulpwervelbedkamer gelegen tussen circa 15 en 50 maal de doorsnede van een wervelbeddeeltje. De doorsnede van de hulpwervelbedkamer wordt daarbij in verband met kosten 10 liefst zo klein mogelijk gekozen, terwijl toch nog het bed over de lengte van de hulpwervelbedkamer homogeen kan zijn. In de praktijk zijn goede resultaten bereikt met buisvormige hulpwervelbedkamers met een cirkelvormige doorsnede van circa 5,0 cm (2 inch) en circa 10,1 cm (4 inch) bij een flow van vloeiend medium van circa 2 tot circa 25 m3/uur, 15 afhankelijk van de afmetingen van de deeltjes en de eigenschappen van de vloeistof.

Bij voorkeur is de hulpwervelbedkamer voorzien van middelen voor het instellen van de flow vloeiend medium door de hulpwervelbedkamer

Bij voorkeur is de hoofdwervelbedkamer en/of de 20 hulpwervelbedkamer uitgevoerd als een opwaarts gericht buisdeel met cirkelvormige doorsnede. De middelen voor het ondersteunen van het wervelbed in de hoofdwervelbedkamer zijn daarbij op voordelige wijze uitgevoerd als tenminste één stroomafwaarts van de toevoerleiding in het buisdeel aangebrachte verdeelplaat. De middelen voor het ondersteunen 25 van het hulpwervelbed zijn daarbij bij voorkeur uitgevoerd als een kogelklep, die op voordelige wijze is uitgevoerd als een keelvormig instroomdeel van de hoofdwervelbedkamer waarin een kogel is opgenomen.

In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft de hulpwervelbedkamer in opwaartse stroomrichting een grotere bedhoogte h 1019983· 9 dan de hoofdwervelbedkamer. Hierdoor kan een nauwkeurige drukmeting over het hulpwervelbed worden uitgevoerd.

Op gemerkt wordt, dat onder de term "opwaarts" in deze context verstaan dient te worden "tegen de richting van de zwaartekracht in", 5 terwijl onder de term "stroomopwaarts" in deze context verstaan dient te worden "tegen de richting van de mediumstroom in".

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld dat in een tekening is weergegeven.

In de tekening toont: 10 fig. 1 een schematische weergave van een wervelbedwarmtewisselaar met een in een meetbuis ondergebracht hulpwervelbed,

De figuur is slechts een schematische weergave van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding.

15 Fig. 1 toont een wervelbedwarmtewisselaar 1 die is voorzien van een toevoerleiding 2 voor het toevoeren van een hoog visceus vloeiend medium met een sterk niet-Newtons vloeistofgedrag, bijvoorbeeld een stroom nikkel lateriet slurrie van wisselende dichtheid. De wervelbedwarmtewisselaar 1 omvat een in een onderkast 3 ondergebrachte 20 hoofdwervelbedkamer 4 die is voorzien van middelen voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal opgebouwd hoofdwervelbed 6. De middelen voor het ondersteunen van het hoofdwervelbed 6 zijn uitgevoerd als één of meer liggend in de onderkast 3 aangebrachte verdeelplaten 5. Het hoofdwervelbed 6 is opgebouwd uit deeltjes granulair materiaal, de 25 zogenoemde wervelbeddeeltjes, in de figuur weergegeven als stippen. De wervelbeddeeltjes zijn bij voorkeur uitgevoerd als gehakte stukjes metaaldraad, maar kunnen op velerlei wijzen zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld als bolletjes of cilinders uit een slijtvast materiaal, zoals glas, keramiek of gravel. De zijwanden 7 van de hoofdwervelbedkamer 4 worden in dit 30 uitvoeringsvoorbeeld gevormd door een opwaarts gericht buisdeel met 1019983· 10 cirkelvormige doorsnede dat tevens de wanden van de onderkast 3 definieert. Het moge duidelijk zijn dat de zijwanden 7 van de hoofdwervelbedkamer 4 eveneens op andere wijze kunnen worden gevormd en dat de hoofdwervelbedkamer 4 voorts een van de cirkelvorm afwijkende 5 doorsnede kan hebben, zoals een rechthoekige of polygonale doorsnede.

De toevoerleiding 2 is met de hoofdwervelbedkamer 4 verbonden via een hoofdwervelbedkamertoevoerleiding 8 die uitmondt in een onder de hoofdwervelbedkamer 4 gelegen instroomdeel 9 van de onderkast 3, zodat tijdens gebruik het vloeiend medium de hoofdwervelbedkamer 4 in 10 opwaartse richting kan doorstromen en het hoofdwevelbed 6 in een quasi-stationaire, gefluïdiseerde toestand kan houden. Opgemerkt wordt dat het op zich mogelijk is om meerdere media aan de hoofdwervelbedkamer 4 toe te voeren, zodanig dat de hoofdwervelbedkamer 4 met meerdere media in opwaartse richting wordt doorstroomd, bijvoorbeeld wanneer een menging 15 van twee media wordt nagestreefd in een kristallisator of verdamper.

Menging van media met verschillende fasen is ook mogelijk, bijvoorbeeld vloeistof/gas, vloeistof/vaste stof (zoals kristallen) of vloeistof/gas/vaste stof.

De hoofdwervelbedkamer 4 sluit via een uitstroomdeel 10 van de onderkast 3 stroomafwaarts aan op een bundel opwaarts gerichte stijgpijpen 20 11 die een reservoir 12 van een warmtewisselaar 1 doorkruisen. Het reservoir 12 wordt in dit uitvoeringsvoorbeeld gevormd door een opwaarts gericht cilindrisch buisdeel dat aansluit op de onderkast 3. Het reservoir 12 wordt afgesloten door pijpplaten 14 waarin de stijgpijpen 11 zijn opgenomen. Het reservoir 12 wordt doorstroomd met een medium, zodat het 25 via de buitenwanden van de stijgpijpen 11 in afgescheiden, warmtewisselend contact is met het opwaarts door de stijgpijpen 11 vloeiende medium. De stijgpijpen 11 zijn aan hun onderzijden voorzien van tot in het uitstroomdeel 10 van de onderkast 3 reikende inloopstukken 15 voorzien van zijboringen 15A en zijn aan hun bovenzijden voorzien van 30 uitloopstukken 16 die via een tussenkast 17 uitmonden in een bovenkast 18.

1019983« 11

Het reservoir 12 is voorzien van toevoermiddelen 19 voor het toevoeren van het warmtewisselende medium, en van afvoermiddelen 20 voor het afvoeren van het warmtewisselende medium, welke omwille van de overzichtelijkheid in de figuur slechts gedeeltelijk zijn weergegeven.

5 Boven of op korte afstand van de bovenste pijpplaat 14A, die de tussenkast 17 afsluit, is een smoorplaat 21 aangebracht, voorzien van openingen 22 die in register liggen met de uitstroomopeningen van de stijgpijpen 11 en die een kleinere diameter bezitten dan de inwendige diameter van de stijgpijpen 11.

10 In de bovenkast 18 bevindt zich een opening 24 waarop een eerste afvoer 25 voor het met een deelstroom aan medium uit de bovenkast 18 afvoeren van in de bovenkast 18 afgescheiden wervelbeddeeltjes aansluit. Voorts bevindt zich in de bovenkast 18 een in de met de pijlen P aangegeven opwaartse stroomrichting van het medium door de bovenkast 18 15 stroomopwaarts gelegen, tweede afvoer 26 voor het afvoeren van een hoofdstroom aan medium zonder granulair materiaal.

Om afscheiding van het granulaire materiaal in de bovenkast 18 mogelijk te maken is deze voorzien van middelen voor het verlagen van de opwaartse stroomsnelheid van het medium, uitgevoerd als een 20 geïntegreerde expansie ruimte E waar de bovenkast 18 een grotere diameter heeft dan het reservoir 12.

Om de stroomsnelheid van het medium in de bovenkast 18 verder te verlagen, zijn de uitloopstukken 16 van de stijgpijpen 11 voorzien van de in de pijpwanden aangebrachte afscheidingsopeningen 27 voor het daar 25 doorheen naar de tussenkast 17 afscheiden van een deelstroom aan medium. De via de pijpwand afgescheiden deelstroom stroomt vanuit de tussenkast 17 via een omloop leiding 28 naar een stroomafwaarts gelegen deel van de bovenkast 18 waar de deelstroom samenkomt met de hoofdstroom aan medium als gevolg van een door een verdeelplaat 18A 30 opgewekt drukverschil. Het is ook mogelijk de deelstroom terug te voeren op 1019983· 12 een ander punt waar een lagere druk heerst, bijvoorbeeld stroomafwaarts waar als gevolg van leiding- en inloop verlies de druk verlaagd is.

De afscheidingsopeningen 27 in de stijgpijpen 11 hebben bij voorkeur een zodanig klein gekozen opening dat de wervelbeddeeltjes niet 5 via de wanden van de stijgpijpen 11 naar de tussenkast 17 worden afgescheiden. Wervelbeddeeltjes die toch worden afgescheiden kunnen nog met een filter, bezinkvaatje 29 of andersoortige afscheider uit de mediumstroom worden afgescheiden.

De eerste afvoer 25 voor het met een deelstroom aan medium uit de 10 bovenkast 18 afvoeren van het granulaire materiaal is verbonden met de bovenzijde van een externe valpijp 30 waarmee het granulaire materiaal naar het hoofdwervelbed 6 kan worden gerecirculeerd. Het granulaire materiaal valt onder invloed van de zwaartekracht naar een verzamelreservoir 31 dat zich aan de onderzijde van de valpijp 30 bevindt. 15 De bovenzijde van de externe valpijp 30 is met behulp van een leiding 32 verbonden met het stroomafwaarts gelegen deel van de bovenkast 18, zodat het in de externe valpijp 30 afgescheiden medium wederom onder invloed van een drukverschil kan worden afgevoerd.

Het verzamelreservoir 31 is door middel van een voor medium 20 doorstroombare deelplaat 33 verdeeld in een ondersectie 34 en een bovensectie 35. De bovensectie 35 is via een of meerdere leidingen 36 aangesloten op de hoofdwervelbedkamer 4 in de onderkast 3, zodat wervelbeddeeltjes na circulatie opnieuw aan het hoofdwevelbed 6 kunnen worden toegevoerd. Om de wervelbeddeeltjes uit de bovensectie 35 van het 25 verzamelreservoir via de leiding 36 te kunnen spoelen met behulp van de mediumstroom, is de ondersectie 34 van het verzamelreservoir 31 via een hulpleiding 37 aangesloten op de toevoerleiding 2.

De wervelbedwarmtewisselaar 1 is voorts voorzien van een stroomopwaarts ten opzichte van de hoofdwervelbedkamer 4 met de 30 toevoerleiding 2 verbonden hulpwervelbedkamer 40. De f019983· 13 hulpwervelbedkamer 40 is voorzien van middelen voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal op gebouwd hulp wervelbed. In dit uitvoeringsvoorbeeld is het hulp wervelbed 42 op gebouwd uit wervelbeddeeltjes die identiek zijn aan de deeltjes van het hoofdwervelbed 5 4. De middelen voor het ondersteunen van het hulpwervelbed 42 zijn in dit uitvoeringsvoorbeeld uitgevoerd als een kogelklep 41, maar kunnen eveneens op andere wijze zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld als een verdeelplaat 5 met gaten of sproeikoppen. De hulpwervelbedkamer 40 omvat een opwaarts gericht buisdeel met cirkelvormige doorsnede. Het moge duidelijk 10 zijn dat de doorsnede van de hulpwervelbedkamer 40 ook een andersoortige doorsnede kan hebben, bijvoorbeeld een rechthoekige of veelhoekige doorsnede. In dit uitvoeringsvoorbeeld is de hulpwervelbedkamer 40 ondergebracht in een meetbuis 43 waarbij de wand van de meetbuis 43 de wand van de hulpwervelbedkamer 40 vormt. De meetbuis 43 is nabij de 15 onderzijde 44 voorzien van een inlaatopening 45, terwijl tussen de inlaatopening 45 en het hulpwervelbed 42 de kogelklep 41 is opgenomen om het hulpwervelbed 42 te ondersteunen en om verlies van wervelbeddeeltjes uit de meetbuis 43 ten gevolge van de zwaartekracht tegen te gaan, bijvoorbeeld bij stilstand van het vloeiend medium in het hulpwervelbed 42. 20 De inlaatopening 45 is via een hulptoevoerleiding 46 stroomopwaarts van de hoofdwervelbedkamer 4 met de toevoerleiding 2 verbonden, zodanig dat een deelstroom aan medium stroomopwaarts van de hoofdwervelbedkamer 4 de hulpwervelbedkamer 40 in opwaartse richting kan doorstromen en het hulpwervelbed 42 in een stationaire gefluïdiseerde 25 toestand kan houden.

De inrichting 1 is voorts voorzien van een regelsysteem R voor het, tijdens bedrijf, in afhankelijkheid van de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed 40, regelen van de fluïdisatietoestand van het hoofdwervelbed 4.

1019983· 14

Het regelsysteem R omvat middelen voor het bepalen van de porositeit van het hulpwervelbed 40 en middelen voor het instellen van de porositeit van het hoofdwervelbed 4.

De middelen voor het bepalen van de porositeit van het 5 hulpwervelbed omvatten een dichtheidsmeetopstelling, die in het onderstaande nader zal worden toegelicht, een in de hulptoevoerleiding 46 opgenomen flowmeter 48 en een rekeneenheid 61. De middelen voor het instellen van de porositeit van het hoofdwervelbed 4 omvatten een regelklep 64 voor het (indirect) regelen van de toevoer van medium aan de 10 hoofdwervelbedkamer 4 via de hoofdwervelbedtoevoerleiding 8. Het regelsysteem R omvat voorts een in de hoofdwervelbedtoevoerleiding 8 op genomen flowmeter 63 voor het meten van de flow medium naar de hoofdwervelbedkamer 4. Het regelsysteem R omvat in dit voorbeeld tevens een regelklep 47 in de hulpwervelbedtoevoerleiding 46 voor het instellen 15 van de flow aan medium nar het hulpwervelbed 40.

In de hulptoevoerleiding 46 is derhalve in dit voorbeeld een regelafsluiter 47 op genomen en een flowmeter 48 voor het meten van de via de hulptoevoerleiding 46 aan het hulpwervelbed 42 toegevoerde debiet aan vloeiend medium. Stroomafwaarts van de hulpwervelbedkamer 40 is de 20 meetbuis 43 voorzien van een bovenste deel 49 met verwijde doorsnede.

Door toepassing van het bovenste deel 49 met de verwijde doorsnede wordt de opwaartse stroomsnelheid van het vloeiend medium in de meetbuis 43 aanmerkelijk verlaagd, waardoor de kans op opwaarts uitspoelen van wervelbeddeeltjes uit de meetbuis 43 aanzienlijk wordt verkleind. Indien 25 gewenst kan een eventueel verlies aan wervelbeddeeltjes uit de meetbuis 43 worden aangevuld met behulp van een op het hulpwervelbed 42 aangesloten toevoer (niet weergegeven) voor het gedoseerd toevoeren van wervelbeddeeltjes. Een dergelijke toevoer kan op elegante wijze worden voorzien van een sluissysteem voor het gedoseerd toevoeren van 30 wervelbeddeeltjes.

1019983·! 15

De meetbuis 43 is nabij de bovenzijde voorzien van een opening 50 welke via een afvoerleiding 51 is verbonden met een stroomafwaarts van de hoofdwervelbedkamer 4 gelegen deel van de onderkast 3 van de wervelbedwarmtewisselaar 1 of met een ander deel van de inrichting waar 5 een lagere druk heerst, zoals de bovenkast 18.

De hulpwervelbedkamer 40 is voorzien van middelen voor het tijdens bedrijf bepalen van de porositeit van het hulpwervelbed 42. In dit uitvoeringsvoorbeeld zijn de middelen voor het bepalen van de porositeit van het hulpwervelbed 42 uitgevoerd als een dichtheidsmeetopstelling voor 10 het bepalen van de dichtheid van het hulpwervelbed 42. De dichtheidsmeetopstelling omvat een drukverschilmeter 52 voor het meten van een drukverschil ten gevolge van het gewicht van het hulpwervelbed 42 in de hulpwervelbedkamer 40, inclusief het drukverschil dat wordt veroorzaakt door het verschil in dichtheid van het vloeiend medium in de 15 meetbuis 43 en de vloeistof in drukmeetleidingen 53 die de drukverschilmeter 52 met de zijwand van de hulpwervelbedkamer 40 verbinden. Een tweede drukverschilmeter 54 is met behulp van tweede drukmeetleidingen 55 met een stroomafwaarts van de hulpwervelbedkamer 40 gelegen deel van de wand van de meetbuis 43 verbonden, zodanig dat 20 hiermee ter correctie van de meting het drukverschil ten gevolge van het dichtheidsverschil tussen het vloeiend medium en de vloeistof in de drukmeetleidingen 53 kan worden bepaald.

Om vervuiling van de drukverschilmeters 52,54 en de drukmeetleidingen 53,55 ten gevolge van het vloeiend medium uit de 25 inrichting tegen te gaan, kunnen de drukverschilmeters 52,54 en de drukmeetleidingen 53,55 zo zijn uitgevoerd dat deze vóór het verrichten van metingen met behulp van een spoelsysteem 56 gespoeld worden met een spoelmedium, bijvoorbeeld water of een daarvoor geschikt gas.

Het spoelsysteem 56 voor het toevoeren van spoelmedium omvat 30 een toevoerleiding 57 voor het toevoeren van het spoelmedium.

1019983a 16

De toevoerleiding 57 is via afsluiters 58 verbonden met spoelleidingen 59 waarmee het spoelmedium aan de drukmeetleidingen 53.55 kan worden toegevoerd. Het spoelmedium wordt vervolgens via verbindingsopeningen 60 via de wand van de meetbuis 43 naar het 5 inwendige van de meetbuis 43 afgevoerd, zodat het zich met het vloeiende medium kan vermengen. Indien het gebruik van een spoelmedium niet wenselijk is, kunnen scheidingsmembranen tussen de drukmeetleidingen 53.55 en de verbindingsopeningen 60 in de wand van de meetbuis 43 worden gemonteerd. Deze membranen scheiden dan het vloeiend medium 10 van een permanent opgesloten, schoon medium in de meetleidingen 53,55 en de drukverschilmeters 52,54.

De flowmeter 48 en de drukverschilmeters 52,54 zijn gekoppeld met een rekeneenheid 61. Met behulp van de rekeneenheid 61 kan, zoals hierna nog zal worden toegelicht, aan de hand van de met de flowmeter 48 15 en de drukverschilmeters 52,54 gemeten waarden, de eigenschappen van de wervelbeddeeltjes in het hulpwervelbed 42, de meetbuis 43 en de doorsnede van de hulpwervelbedkamer 40, de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed 42 worden uitgedrukt als porositeit van het hulpwervelbed 42.

20 Indien deze porositeit afwijkt van een gewenste waarde kan door verstelling van de regelafsluiter 47 het debiet aan vloeiend medium dat via de hulptoevoerleiding 46 aan het hulpwervelbed 42 wordt toegevoerd, zodanig worden veranderd dat de gewenste porositeit van het hulpwervelbed 42 in de meetbuis 43 wordt gerealiseerd. De via het 25 regelsysteem R of met de hand te bedienen regelafsluiter 47 is in de praktijk zodanig dat het hoogste niveau van het hulpwervelbed 42 tussen het hoogste meetpunt van de drukmeetleidingen 53 en het laagste meetpunt van de tweede drukmeetleidingen 55 is gelegen. Met behulp van de rekeneenheid 61 kan nu ook worden bepaald welk deel van het debiet aan 30 vloeiend medium via de toevoerleiding 2 en wervelbedtoevoerleiding 8 aan 1019983« 17 het hoofdwervelbed 6 moet worden toegevoerd, aangezien de toevoerdebieten van hulp- en hoofdwervelbedkamer zich bij toepassing van gelijke wervelbeddeeltjes tot elkaar verhouden als het kwadraat van de doorsneden van de cilindrische hulp- en hoofdwervelbedkamer.

5 Hiertoe is de hoofdwervelbedkamer 4 met de toevoerleiding 2 verbonden via een hoofdwervelbedtoevoerleiding 8 waarin een flowmeter 63 is opgenomen. Het met behulp van flowmeter 63 gemeten debiet wordt vergeleken met de door de rekeneenheid 61 berekende gewenste waarde, waarna het verschil in gemeten en gewenste waarde wordt gecorrigeerd 10 door verstelling van een regelklep 64. De regelklep 64 kan direct in de hoofdwervelbedtoevoerleiding 8 zijn opgenomen. In dit uitvoeringsvoorbeeld is echter voorzien in een regelklep 64 die is opgenomen in een omloopleiding 65. Met behulp van de omloopleiding 65 kan een overmaat aan debiet dat via de toevoerleiding 2 wordt toegevoerd, stroomafwaarts van het 15 hoofdwervelbed 6 aan de onderkast 3 worden toegevoerd boven het wervelbed. Daardoor gaat er meer of minder flow door het wervelbed. De volumestroom aan vloeiend medium in de omloopleiding 65 is gelijk aan de volumestroom in de stroomafwaarts van de hulptoevoerleiding 46 gelegen deel van de toevoerleiding 2, verminderd met de volumestroom in 20 hoofdwervelbedtoevoerleiding 8 en de volumestroom in hulpleiding 37 naar de ondersectie 34 van het verzamelreservoir 31 onder de externe valpijp 30.

De volumestroom in hulpleiding 37 is een gering en nagenoeg constant deel van de volumestroom in de hoofdwervelbedtoevoerleiding 8, bijvoorbeeld 5 tot 10 volume %, en kan worden ingesteld met behulp van een 25 regelafsluiter 66. Een indicatie van de volumestroom in de hoofdwervelbedtoevoerleiding 8 kan ook worden verkregen uit een drukverschilmeting over de onderste verdeelplaat 5 in de onderkast 3, terwijl een verdeling van de volumestromen over de hoofdwervelbedtoevoerleiding 8 en de omloopleiding 65 ook kan worden 1019983« 18 gerealiseerd door, zoals hierboven reeds aangegeven, een regelafsluiter in de hoofdwervelbedtoevoerleiding 8 op te nemen.

Tijdens bedrijf wordt de porositeit van het hulpwervelbed 42 en eventueel het hoofdwervelbed 6 uitgedrukt in volumefractie vloeiend 5 medium op de hierboven beschreven wijze met behulp van het hulpwervelbed 42 ingesteld op een waarde die bij voorkeur inligt tussen 60 en 80%, dat wil zeggen de dichtheid van het wervelbed is zodanig dat 40 tot 20% volume van het wervelbed wordt ingenomen door de fractie wervelbeddeeltjes, terwijl de resterende 60% tot 80% volume wordt gevormd 10 door het vloeiend medium.

Een te lage porositeit, dat wil zeggen een te lage fractie vloeiend medium, kan leiden tot plugvorming van het hoofdwervelbed 6. Een te hoge porositeit, dat wil zeggen een te grote fractie aan vloeiend medium, kan leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de wervelbeddeeltjes over de 15 stijgpijpen 11.

Bovenstaande regeling berust op het inzicht dat, wanneer het hulpwervelbed en het hoofdwervelbed zijn opgebouwd uitidentieke deeltjes en wanneer het aantal vaste deeltjes per oppevlakte eenheid in hulp- en hoofdwervelbed gelijk is, de porositeit van het hulp- en hoofdwervelbed 20 identiek is als de verhouding van de volumestromen door de wervelbedden gelijk is aan de verhouding van het kwadraat van de diameters van beide wervelbedden.

Aldus kan met de regeling de fluïdisatietoestand van het hoofdwervelbed 6 worden geregeld in afhankelijkheid van de porositeit van 25 het hulpwervelbed 42.

De fluïdisatietoestand van het hoofdwervelbed is in dit uitvoeringsvoorbeeld quasi-stationair door recirculatie van door het medium uit het hoofdwervelbed meegevoerde deeltjes met behulp van de afscheidingsinrichting en de externe valpijp. De fluïdisatietoestand van het 30 hulpwervelbed is in dit uitvoeringsvoorbeeld stationair, waarbij het 1019983* 19 meevoeren van deeltjes uit het hulpwervelbed wordt vermeden door het vwewijde bovendeel van de meetbuis.

Bij niet-Newtonse vloeiende media is de viscositeit afhankelijk van de mate van turbulentie. In het wervelbed heeft het vloeiend medium 5 hierdoor een zogenoemde effectieve viscositeit.

Het bepalen van de effectieve viscositeit kan van belang zijn als verificatieparameter tijdens het bedrijf van de installatie. Bij sommige procescondities is het namelijk mogelijk de parameters die de fluïdisatietoestand van het hoofdwervelbed 6 beschrijven, enigszins anders 10 in te stellen dan de parameters zoals die bepaald zijn in het hulpwervelbed 42. Ook kan de effectieve viscositeit een belangrijke grootheid zijn voor het bepalen van het werkpunt van de installatie voorafgaand aan het bedrijf.

Uit de gegevens van het hulpwervelbed 42 kan met de rekeneenheid 61 de effectieve viscositeit van het medium tijdens bedrijf als 15 volgt worden bepaald.

Uitgegaan wordt van de vergelijking: -dp /Di n 20 Ui,s = U„. 10 . ε (1) waarin:

Ui,s = snelheid van de vloeistof betrokken op de lege buis van het hulpwervelbed 42; deze snelheid is te bepalen uit de gemeten 25 volumeflow van het hulpwervelbed 42 en de dwarsdoorsnede van de hulpwervelbedkamer 40; daarom wordt deze parameter bekend verondersteld,

Uoo = valsnelheid van 1 deeltje in oneindig medium, dat is een buis met een zeer grote diameter (bijvoorbeeld een vat); deze 30 parameter is voorlopig onbekend, dp = diameter deeltje; wordt bekend verondersteld, 9019983» 20

Di = inwendige diameter buis van het hulpbed; wordt eveneens bekend verondersteld, ε = porositeit of volumefractie continue fase in het hulpwervelbed 42; deze parameter wordt hierna uit 5 metingen bepaald; n = empirische factor (bekende functie van Rero); ook deze parameter is onbekend.

De porositeit ε volgt met een drukverschilmeting over een bepaalde lengte of 10 hoogte (willekeurig gekozen, bijvoorbeeld 1 meter of 2 meter) van het hulpwervelbed en wordt bepaald met de vergelijking: APb = g . Lb (1 - ε ). (ps - pi) (2) waarin: 15 APb = drukverschil over de lengte of hoogte Lb van het hulpbed in de hulpbuis g = versnelling van de zwaartekracht

Lb = lengte of hoogte van het hulpwervelbed in de meetbuis ε = porositeit 20 ps = dichtheid van het materiaal van het deeltje pi = dichtheid van het vloeiende medium

De porositeit ε volgt dus als volgt uit vergelijking (2): 25 ε=1- APb / [ g . Lb . (ps - pi) 3 (3)

Als men de waarde van pi weet, omdat het een bekende procesparameter is, dan wel in het proces gemeten wordt met een dichtheidsmeter (voor vloeistoffen) dan volgt ε direct uit vergelijking 3, 1019983· 21 waarbij de drukmeetleidingen 53 tussen hulpwervelbed 42 en meetinstrument 52 gevuld zijn met de procesvloeistof met dichtheid pi.

Als wij te maken hebben met een dichtheid pi van de procesvloeistof en een dichtheid p* van de vloeistof in de drukmeetleiding 55 (bijvoorbeeld 5 water als spoelvloeistof om leidingen schoon te houden) wordt vergelijking 2: APb = g. U . (1 - ε). (ps - pi) + g. Lb . (pi - ρ*) (3A) 10 Vergelijking 3A kan omgewerkt worden tot (1 - ε) = [APb/ (g . Lb) - (pi - p*) ] / (ps - pi) oftewel ε = 1 - [APb/ ( g . U) - ( pi - p*) ] / (ps - pi) (3B) 15

Als de dichtheid pi niet bekend is en bijvoorbeeld varieert als een functie van de tijd (in bijvoorbeeld indampingsprocessen) dan kan de dichtheid gemeten worden door over een bepaalde lengte of hoogte van de meetbuis boven het hulpwervelbed 42 een drukverschil te meten conform de 20 vergelijking APi = g . Li. (p* - pi) (4) waarin APi = drukverschil ten gevolge van verschil dichtheid p* (meet 25 vloeistof in drukmeetleiding 55) en pi g = zwaartekracht

Li = meetlengte voor de bepaling van pi van hulpbuis boven hulpwervelbed 42 1019983* 22 p* = dichtheid meetvloeistof (spoelvloeistof bijvoorbeeld water om meetleidingen schoon te houden) pi = dichtheid procesvloeistof in de hulpbuis boven het hulpwervelbed 5

De waarde van pi volgt dan direct uit de vergelijking: pi = p*- ΔΡι/(g.Li) (5) oftewel: 10 pi = p* - Δι* (6) waarin: Δι* = ΔΡι / ( g . Li) = correctie ten gevolge van het dichtheidsverschil tussen de procesvloeistof en de vloeistof in de drukmeetleiding 53 15 oftewel pi ^p*.

Uit vergelijking (5) volgt nu dus direct de waarde van pi, aangezien p* bekend is (vloeistof in meetleidingen, meestal water) en ΔΡρι / ( g . Lpi) uit de metingen en apparatuurparameters volgt.

20 Alleen als pi Φ p* en p* bekend is, kan je met behulp van vergelijking (5) pi bepalen.

Als pi = p* wordt ΔΡρι = 0 en heeft het meten boven het hulpwervelbed 42 geen zin. Dit is bijvoorbeeld een situatie waarbij de drukmeetleidingen 53 gevuld zijn met procesvloeistof 25 Uit het voorafgaande is nu aangetoond dat ε bepaald kan worden, eventueel met al dan niet bekend zijn van de dichtheid van de procesvloeistof pi. Indien pi niet bekend is, dan kan met een extra meting boven het hulpwervelbed 42 worden gewerkt.

f019983· 23

Aan de hand van de tot nu toe bepaalde parameters is het mogelijk de nog onbekende grootheden in vergelijking (1) als volgt te bepalen. In deze vergelijking toegepast op het hulpwervelbed 42 zijn de porositeit ε, de diameter van het deeltje dp, de inwendige diameter van de buis Di en de 5 snelheid van de vloeistof Ui,s bekend. Ui,s volgt uit de meting van de volumeflow van het vloeiend medium door het hulpwervelbed 42 en de inwendige diameter van de buis waarin zich het hulpwervelbed 42 bevindt. Voor het oplossen van vergelijking (1), waaruit dan tevens de effectieve viscositeit volgt, zijn de volgende vergelijkingen nog van belang: 10

Cd» . (Re» )2 = 4/3 . [ ( dp)3. P1. g. (ps - pi) ] / (ηι)2 (7)

Re» = pi. U» . Di / ηι (8) waarin 15 Cd. =.0.44, Re» =1000 CD«, = (24 / Re»). [ 1 + 0.15 (Re»)°687], Re» < 1000 (9) de weerstandsfactor van het deeltje voorstelt en n = 2.39 Re» = 500 n = 4.45 (Re»)0·1, 200= Re»<500 20 n = (4.45 + 18dp/Di).(Re„)·01, l=Re»<200 (10) een empirische factor is. Verder, pi = dichtheid vloeiend medium (slurrie) ps = dichtheid van het materiaal van het wervelbeddeeltje

Re» = Reynoldsgetal betrokken op U» 25 ηι = dynamische viscositeit van het vloeiend medium.

Hiermee is een stelsel gecreëerd met vijf onafhankelijke vergelijkingen en vijf onbekenden. De iteratieve oplossingsstrategie is nu als volgt:

Kies n(0) = 2.39. Substitueer deze waarde in vergelijking (1). Hieruit volgt een waarde voor U» (0). Substitueer deze in 1019983* 24

Uoo= [ 4 . ( dP)3. g. (ps - pi) ]1/2 / [ 3 . p . ( Di)2. CD»l]1/2 (11) die resulteert uit het elimineren van de viscositeit ηι uit vergelijkingen (7) en (8). Hieruit volgt een waarde voor Cd» (0). Via vergelijking (9) is het mogelijk een corresponderende waarde voor Re» (0) te vinden. Dit leidt 5 uiteindelijk door invulling in vergelijking (8) tot ηι (0). Substitutie in vergelijking (10) tenslotte levert een nieuwe schatting n(l). Nu kan de gehele procedure worden herhaald, zodanig dat achtereenvolgens nieuwe schattingen worden gevonden voor n(l), Uco (1), Cd» (1), Re» (1) en ηι (1). Dit iteratieve schema kan worden voorgezet, totdat de viscositeit ηι (n) naar één 10 waarde convergeert. Dit is dan uiteindelijk de numerieke waarde van de effectieve viscositeit ηι van het vloeiend medium in het hulpwervelbed 42.

De effectieve viscositeit in het hulpwervelbed 42 kan nu worden gebruikt om de volumestroom vloeiend medium die via de hoofdwervelbedkamertoevoerleiding 8 door het hoofdwervelbed 6 te 15 berekenen, indien in het hoofdwervelbed 6 dezelfde deeltjes worden gebruikt als in het hulpwervelbed 42 en ongeveer dezelfde porositeit wordt toegepast als in het hulpwervelbed 42. Men moet namelijk de hoeveelheid volumestroom bepalen die door het hoofd wervelbed 6 moet worden toegevoerd via de hoofdwervelbedkamertoevoerleiding 8 en de hoeveelheid 20 volumestroom die moet worden omgeleid via de omloopleiding 65.

Op gemerkt wordt, dat de uitvinding niet beperkt is tot het hier beschreven uitvoeringsvoorbeeld. In het bijzonder wordt opgemerkt dat bij het bepalen en instellen van de porositeit van het wervelbed niet alleen gewerkt kan worden met de porositeit uitgedrukt als volumefractie continue 25 fase, maar bijvoorbeeld ook met een andere uitdrukking van de samenstelling van het bed uit vaste deeltjes en continue fase, zoals een volume-fractiedeeltjes (1- ε) een gewichtsfractie of een quotiënt van de vaste en continue fractie, en/of de effectieve viscositeit.

1019983· 25

Het zal de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier besproken voorkeursuitvoeringsvorm en dat vele variaties mogelijk zijn binnen het bereik van de uitvinding zoals verwoord in de hierna volgende conclusies.

5 1019983«

Claims (30)

1. Inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, omvattende een wervelbedkamer, voorzien van middelen voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal op gebouwd wervelbed, en een met de wervelbedkamer verbonden toevoerleiding voor het aan de 5 wervelbedkamer toevoeren van vloeiend medium, zodanig dat het medium de wervelbedkamer in opwaartse richting kan doorstromen en het wervelbed in een gefluïdiseerde toestand kan houden, voorts omvattende een hulpwervelbedkamer, voorzien van middelen voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal opgebouwd hulpwervelbed, en een met de 10 hulpwervelbedkamer verbonden hulptoevoerleiding voor het aan de hulpwervelbedkamer toevoeren van een deelstroom aan genoemd medium, zodanig dat de deelstroom aan medium de hulpwervelbedkamer in opwaartse richting kan doorstromen en het hulpwervelbed in een gefluïdiseerde toestand kan houden, welke inrichting voorts is voorzien van 15 een regelsysteem voor het tijdens bedrijf in afhankelijkheid van de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed, regelen van de porositeit van het wervelbed, dat daardoor een hoofdwervelbed vormt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de hulptoevoerleiding stroomopwaarts van de hoofdwervelbedkamer van de toevoerleiding is 20 afgetakt, zodat de deelstroom aan medium stroomopwaarts van het hoofdwervelbed aan de hulpwervelbed wordt toegevoerd.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij het regelsysteem middelen omvat voor het bepalen van de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed en middelen voor het instellen van de porositeit van het hoofdwervelbed.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij het regelsysteem voorts middelen omvat voor het instellen van de porositeit van het hulpwervelbed. 1019983·

5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, waarbij het regelsysteem middelen omvat voor het bepalen van de fluïdisatietoestand van het medium in het hulpwervelbed en/of het hoofdwervelbed.

6. Inrichting volgens een der conclusies 3-5, waarbij het regelsysteem 5 een in de hulptoevoerleiding opgenomen flowmeter omvat voor het bepalen van de flow van het vloeiend medium door het hulpwervelbed.

7. Inrichting volgens een der conclusies 3-6, waarbij de middelen voor het bepalen van de porositeit van het hulpwervelbed een dichtheidsmeetopstelling omvat voor het bepalen van de dichtheid van het 10 hulpwervelbed.

8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de dichtheidsmeetopstelling voor het bepalen van de dichtheid van het hulpwervelbed tenminste een in opwaartse stroomrichting langs het hulpwervelbed geplaatste drukverschilmeter omvat.

9. Inrichting volgens een der conclusies 3-8, waarbij de middelen voor het instellen van de porositeit van het hulpwervelbed een in de hulptoevoerleiding opgenomen regelafsluiter omvatten.

10. Inrichting volgens een der conclusies 3-9, waarbij de middelen voor het instellen van de porositeit van het hoofdwervelbed een in de 20 toevoerleiding opgenomen flowmeter omvatten.

11. Inrichting volgens een der conclusies 3-10, waarbij de middelen voor het instellen van de porositeit van het hoofdwervelbed een in de toevoerleiding opgenomen regelafsluiter omvatten.

12. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het 25 granulaire materiaal waaruit het hoofdwervelbed en het hulpwervelbed zijn opgebouwd, gelijk is.

13. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hulpwervelbedkamer dwars op de opwaartse stroomrichting een kleinere doorsnede heeft dan de hoofdwervelbedkamer. 1019983*

14. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de diameter van de hulpwervelbedkamer circa 15 a 50 maal de diameter van een wervelbeddeeltje bedraagt.

15. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies waarbij de 5 diameter van de hulpwervelbedkamer inligt tussen circa 5 cm en circa 10 cm.

16. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hulpwervelbedkamer in opwaartse stroomrichting een grotere bedhoogte heeft dan de hoofdwervelbedkamer.

17. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies waarbij de hulpwervelbedkamer is uitgevoerd als een opwaarts gericht buisdeel met cirkelvormige doorsnede.

18. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hoofdwervelbedkamer is uitgevoerd als een opwaarts gericht buisdeel met 15 een cirkelvormige doorsnede.

19. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de middelen voor het ondersteunen van het hoofdwervelbed één of meerdere verdeelplaten omvatten.

20. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de 20 middelen voor het ondersteunen van het hulpwervelbed een kogelklep omvatten.

21. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hulpwervelbedkamer stroomafwaarts uitmondt in een deel met vergrote doorsnede.

22. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hoofdwervelbedkamer stroomafwaarts aansluit op een bundel stijgpijpen die een reservoir van een warmtewisselaar doorkruisen.

23. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij stroomafwaarts van de hoofdwervelbedkamer is voorzien in een 1019983« afscheidingsinrichting voor het uit het vloeiende medium afscheiden van uit de hoofdwervelbedkamer meegevoerd materiaal.

24. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de fluïdisatietoestand van het hoofwervelbed quasi stationair is en waarbij is 5 voorzien in middelen voor het aan de hoofdwervelbedkamer terugvoeren van uit het vloeiende medium afgescheiden materiaal.

25. Inrichting volgens conclusie 24, waarbij de middelen voor het aan de hoofdwervelbedkamer terugvoeren een buiten de hoofdwervelbedkamer gelegen valpijp omvatten.

26. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed stationair is en waarbij de hulpwervelbedkamer is voorzien van een verwijd bovendeel om afvoer van wervelbeddeeljes uit het hulpwervelbed tegen te gaan.

27. Werkwijze voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch 15 proces, waarbij een uit granulair materiaal opgebouwd wervelbed met een stroom medium in opwaartse richting wordt doorstroomd en in een gefluïdiseerde toestand wordt gehouden en waarbij de porositeit van het wervelbed wordt ingesteld aan de hand van de fluïdisatietoestand van een uit granulair materiaal opgebouwd hulpwervelbed dat met een deelstroom 20 aan genoemd medium in opwaartse richting wordt doorstroomd, zodat het wervelbed een hoofdwervelbed vormt.

28. Werkwijze volgens conclusie 27, waarbij de deelstroom aan medium stroomopwaarts van de hoofdwervelbedkamer van de stroom medium wordt afgetakt, zodat de deelstoom aan medium stroomopwaarts 25 van het hoofdwervelbed aan de hulpwervelbed wordt toegevoerd.

29. Werkwijze volgens conclusie 27 of 28, waarbij de fluïdisatietoestand van het hoofdwervelbed quasi-stationair is.

30. Werkwijze volgens een der conclusies 27-29, waarbij de fluïdisatietoestand van het hulpwervelbed stationair is. 30 104 99834