NO131869B - - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og apparat til å regulere overflatenivået av faste partikler i et sterkt turbulent fluidisert sjikt.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt fluidiserte sjikt og går mer spesielt ut på en fremgangsmåte og et apparat til å regulere overflatenivået av faste partikler i et første sterkt turbulent fluidisert sjikt, som det tilføres faste partikler til. Fra dette sjikt bringes partikler til å strømme over en første overløpskant til et annet fluidisert sjikt, som består av samme faste partikler og er anordnet ved siden av det første overløp, idet overflatenivået i det annet sjikt reguleres ved at faste partikler fra det annet sjikt strømmer over en annen overløpskant til en utløpsåpning.

Ifølge vanlig industriell praksis som anvendes ved effektive kjemiske reaksjoner, varmeveksling mellom faste stoffer og gasser, katalytiske prosesser, transport av faste stoffer, sorbsjon av gassformet materiale og lignende, tilveiebringes der et sjikt av findelte faste stoffer som er fluidisert ved hjelp av en gasstrøm som ledes gjennom sjiktet, hvorunder faste partikler forlater sjiktet ved overløp gjennom et passende utløp samti-dig som ytterligere faste partikler tilføres til sjiktet. Eksempel på en slik praksis er beskrevet i US patent 3 503 184. I dette patentskrift er beskrevet en prosess ved hvilken hydrogenfluorid og findelte faste stoffer fjernes fra gasser som er ut-viklet i elektrolytiske celler. Gassene anvendes ved fremstil-ling av aluminium under anvendelse av et sjikt av aluminiumoksyd-partikler. Disse partikler er fluidisert ved hjelp av en kontinuerlig gasstrøm som kommer fra cellene»

I noen tilfeller velges volumet og hastigheten

av den fluidiserte gasstrøm og avstanden mellom og størrelsen av perforeringen i en plate, som bærer de findelte faste stoffer i fluidisert tilstand og gjennom hvilken plate den fluidiserte gass strømmer, slik at de fluidiserte partikler beveges under dannelse av et sterkt turbulent sjikt. Mengden av fluidiserte partikler som strømmer bort fra et slikt sjikt over et overløp er tilbøye-lig til å bli vilkårlig, med det resultat at det er vanskelig å opprettholde et konstant eller jevnt nivå av de faste partikler i sjiktet. Til trods for at man har forsøkt å regulere strømnin-gen av de faste partikler til eller fra sjiktet i avhengighet av variasjoner i sjiktdybden, har det ved kjente fremgangsmåter vist seg vanskelig å oppnå en ønsket stabil tilstand av sjiktet. Kjente reguleringsmetoder har'omfattet anvendelse av avfølingsinnret-. ninger for avføling av endringer i trykkfallet av den fluidiserte gasstrøm gjennom sjiktet, idet strømningshastigheten av de faste partikler til eller fra sjiktet er regulert i avhengighet av de ved hjelp av avfølingsinnretningene tilveiebragte pulser„

I mange tilfeller vil stigning og senkning av sjiktnivået være uønsket. F.eks. ved gassbehandlingsmetoden som er beskrevet i det forannevnte US patent er et konstant sjiktnivå viktig, fordi sjiktdybden direkte vil innvirke på volumet av gassen som strømmer gjennom sjiktet, på effektiviteten av fjernel-sen av hydrogenfluorid og faste partikler til gasstrømmen, og på prosessens økonomi.

Ved fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås en effektiv regulering av overflatenivået av de faste partikler i et første sterkt turbulent fluidisert sjikt som det tilføres faste partikler til,og fra hvilke partikler bringes til å strømme over en overløpskant til et annet fluidisert sjikt.

Det karakteristiske for fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 er et skjematisk grunnriss av et apparat ifølge en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen i hvilket et forholdsvis rolig fluidisert sjikt er anordnet for å motta utløpet fra et sterkt turbulent sjikt (bare delvis vist) i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; og Fig. 2 er et sideriss (med visse deler i snitt) av konstruksjonen som er vist på fig. 1. Figurene viser skjematisk utløpsenden av et første fluidisert sjikt 10 av den type som f.eks. ble beskrevet i det forannevnte US patent, selv om oppfinnelsen ikke er begrenset til en slik utførelse. Sjiktet er vist anordnet i et kammer 1 (fig. 2) i hvilket det befinner seg en perforert plate 2 som er anordnet horisontalt i høyde over toppveggen 3 av et samlekammer 4,

som er dannet av den nevnte toppvegg, en nedre sidevegg 5 og en bunn 6. Toppveggen i samlekammeret er forsynt med åpninger 7

(av hvilke bare to er vist på fig. 2). Kammeret 1 omfatter en øvre sidevegg 8, to sidevegger 9a og 9b og en toppvegg 9c, av hvilke veggene 9a og b er vist på fig. 1, mens veggene 8 og 9c er vist på fig. 2.

I drift opprettholdes der i sjiktet 10 en sterk turbulens av findelte faste partikler (ikke vist) over den perforerte plate 2 ved hjelp av et fluidiserende medium som ledes gjennom samlekammeret 4 og åpningene 7 i toppveggen 3 for dette kammeroPartiklene som danner det fluidiserte sjikt ledes kontinuerlig inn i sjiktet 10. Ved et punkt i avstand over platen 2 ved hjelp av en passende transportør (ikke vist). I tidligere kjente apparater med fluidisert sjikt, f.eks. av den type som beskrevet i det forannevnte US patent, var det anordnet en langstrakt utløpsåpning i en endevegg av kammeret som omgir sjiktet, gjennom hvilken åpning de faste partikler fra sjiktet strømmet ut. En innstillbar overløpsplate i utløpsåpningen, som strekker seg i hele dennes lengde, holdt sjiktet av fluidiserte faste partikler i .en dybde svarende til høyden av overløpskanten. Som imidler-tid forklart i det foranstående, er det ved sterkt turbulente sjikt meget vanskelig å opprettholde et konstant jevnt sjiktnivå som følge av en uregelmessig strømning av faste partikler over overløpskanten. For eksempel vil de turbulente faste partikler i nærheten av utløpsåpningen komme over overløpskanten selv om den gjennomsnittlige sjikthøyde ligger godt under overløpskanten. Det var derfor, som ovenfor forklart, nødvendig å regulere ut-strømningen av de faste partikler fra sjiktet, respektive tilfør-selen av partikler til sjiktet, for å opprettholde nivået av sjiktet i passende høyde.

I overensstemmelse med prinsippene for foreliggende oppfinnelse skaffes et sterkt turbulent fluidisert sjikt med et

jevnere utløp og tilnærmet konstant sjikthøyde hvor det turbulente sjikt videre er selvregulerende, slik at det ikke blir nødven-dig med særlige forholdsregler for regulering av strømmen av faste partikler til eller fra sjiktet, og heller ikke slike innret-ninger og kretser som trenges for automatisering av slike forholdsregler.

Dette oppnås ved anvendelse av et annet fluidisert sjikt 12 anordnet horisontalt ved utløpsenden for det første sjikt 10, idet det annet sjikt har en slik utførelse og fluidiserer på en slik måte at det skaffes et forholdsvis rolig sjikt som forklart mer detaljert idet følgende. En første overløpskant 14, som dannes av den øvre del av sideveggen 5, som vist på fig. 2, danner grensen mellom de to sjikt. Det annet sjikt 12 er videre utført med en utløpsåpning 16, vist anordnet på midten av sjiktet på fig. 1, og en annen overløpskant 18 som omgir åpningen. Den annen overløpskant kan være den øvre endekant av et rør som strekker seg tilnærmet til samme høyde som den første overløpskant 14 som vist på fig. 2.

Ifølge en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen omfatter det annet sjikt 12 to langstrakte avdelinger 20 og 22 anordnet efter hverandre i lengderetningen som vist på fig. 1. Den indre ende av de to avdelinger ender i nærheten av utløpsåp-ningen 16 og overløpskanten 18, idet den aktuelle åpning er anordnet i toppveggen 24 av et låsekammer 25 som er anordnet under utløpsåpningen 16. Overløpet 18 er festet til den nevnte toppvegg 24. Denne toppvegg anvendes til å forbinde de indre ender av de to sjiktavdelinger med hverandre, slik at disse avdelinger og den del av toppveggen 24 som befinner seg mellom avdelingene danner en sammenhengende sjiktkonstruksjon, nemlig for den annen sjiktavdeling 22.

Hver avdeling 20 og 22 omfatter en langstrakt nedre kanal 26 (fig. 2) som oventil er dekket med en gassgjennomtrengelig vegg 27 som strekker seg i kanalens lengderetning. Et egnet materiale vil være en duk som er porøs over hele sin overflate. (på tegningene er det gassgjennomtrengelige materiale eller duken ba-re vist i grunnrisset på fig. 1. Duken og toppveggen 24 i låsekammeret 25 er anordnet i tilnærmet samme horisontalplan, slik at ved siderisset på fig. 2 er bare veggen 24 med åpningen 16 syn-lig.) Kanalene 26 for de to sjiktavdelinger 20 og 22 er hver forsynt med et forbindelsesrør 28 for tilførsel av et fluidiserende medium til kanalene.

En langstrakt øvre kanal 30 strekker seg over duken

27 i forbindelse med det første overløp 14 og en utvendig verti-kal vegg 31 som strekker seg i hele lengden av innerveggen for kammeret 1. Kanalen 26 er forsynt med langsgående horisontale flenser 33 (fig» 2). Over duken 27 er det i hver avdeling 20, 22 anordnet en ramme 32 som strekker seg over flensene 33 og tjener til fastholdning av duken 27 mellom rammen og flensene 33. Hvis det ønskes at kammeret 1 ikke skal stå i åpen forbindelse med at-mosfæren ved den ende ved hvilken det annet sjikt 12 befinner seg, kan de øvre deler av kammerets sidevegger 9a og 9b utføres slik at de strekker seg ut over det annet sjikt, slik at den vertikale vegg 31 for det annet sjikt kan strekke seg opp til og forbindes med kammerets sidevegg 8, som vist på fig. 2. på denne måte vil kammeret 30 for det annet sjikt bare kommunisere med kammeret 1 som inneholder det første sjikt 10.

Mellom det første sjikt 10 og åpningen 16 i det annet sjiktkammer 12 er det anordnet en skvettplate 34. Som vist på fig. 1 strekker denne plate seg en liten avstand ut på hver side av åpningen langs en sideveis forlengelse av sjiktene, og som vist på fig. 2, kan platen strekke seg opp til og være for-bundet med veggene 8 og 31.

Låsekammeret 25 anvendes for stengning eller forseg-ling av utløpsenden av kammeret 1 hvis det er ønskelig eller nød-vendig at gassene i kammeret ikke skal unnvike sammen med utløpet av de fluidiserte partikler fra sjiktene. Kammeret 25 er, som vist på fig. 2, anordnet under åpningen 16 som befinner seg i kammerets toppvegg 24, og er på passende måte festet til utsiden av veggen 5 for samlekammeret 4. Låsekammeret 25 er fortrinnsvis utført trangt (fig» 1) og oppdelt med en vertikalt anordnet skil-levegg 35 (fig. 2) anordnet mellom en utløpsåpning 36, anordnet i kammerets yttervegg 37, og innløpsåpningen til kammeret som er åpningen 16 er anordnet i kammerets toppvegg. Den nedre del av kammeret er forsynt med fluidiserende midler, nemlig en fluidums-gjennomtrengelig vegg 38 anordnet over et luftrom 39, til hvilket det kan tilføres et fluidiserende medium gjennom en tilførsels-ledning 40 anordnet i låsekammerets bunnvegg.

Virkemåten av den hittil beskrevne apparatkonstruk-sjon er følgende. Det ønskede nivå av det første (turbulente) sjikt 10 velges ved valg av høyden av det første overløp 14. på lignende måte velges nivåene av sjiktavdelingene 20 og 22 ved valg av høyden av det annet overløp 18, idet overkantene av over-løpene fortrinnsvis befinner seg tilnærmet i samme horisontalplan.

Når høyden av overløpene er valgt, settes det førs-te sjikt i drift ved å rette en strøm av faste findelte partikler kontinuerlig inn i sjiktkammeret og fluidiserer partiklene ved å rette en strøm av et fluidiserende medium gjennom samlekammeret 4 og opp gjennom den perforerte plate 2.

Når sjiktkammeret 10 er fylt med fluidiserte faste partikler og det tilføres en kontinuerlig strøm av faste partikler til sjiktet, vil partiklene strømme over det første overløp 14 i sjiktkammerets lengderetning som antydet ved de vertikale piler på fig. 1 og over i det annet sjikt 12, dvs. i de to langstrakte sjiktavdelinger 20 og 22 og på de der anordnede duker 27. De faste partikler i avdelingene 20 og 22 fluidiseres ved hjelp av et annet fluidiseringsmedium, og da duken 27 er porøs over he-le sin overflate, vil det fluidiserende medium strømme gjennom duken i form av en tilnærmet jevn strøm og danne et jevnt, forholdsvis rolig sjikt av fluidiserte partikler som ovenfor beskrevet. De faste partikler som strømmer over fra sjiktet 10, trer derfor inn i et sjikt (i avdelingene 20 og 22) som har mindre turbulens enn sjiktet 10, og de faste partikler strømmer på en slik måte at en bølgebevegelse av de faste partikler over i avdelingene 20 og 22 på et sted langs avdelingenes lengderetning vil bevirke at faste partikler fra de sistnevnte sjiktavdelinger vender tilbake til sjiktet 10 på et annet sted. Således vil til-bakeløp av faste partikler over overløpet 14 bidra til å opprettholde det tilnærmet konstante sjiktnivå i det turbulente sjikt 10.

Det fluidiserende medium for sjiktavdelingene 20 og 22, som eventuelt kan være luft, rettets mot kanalene 26 gjennom forbindelsene 28 fra en passende kilde som f.eks. en vifte (ikke vist).

De fluidiserte faste partikler i sjiktavdelingene 20 og 22 beveger seg i disse langs duken 27 i retning mot det

annet overløp 18, som antydet med de horisontale piler på fig. 1, De faste partikler strømmer over det annet overløp og gjennom åpningen 16 ned i låsekammeret 25 på en tilnærmet glatt og jevn må-te, idet de fluidiserte partikler i det annet sjikt har mindre turbulens enn de i det første sjikt 10. De faste partikler som strømmer over det første overløp 14 og som er sterkt turbulente, hindres i å tre inn i åpningen direkte fra det første sjikt ved hjelp av platen 34, slik at alt materiale som kommer over i det annet sjikt, vil ha en viss sideveis bevegelse i retning mot det annet overløp og utløpsåpningen.

Det fluidiserte materiale i låsekammeret 25 ledes derfra under tyngdens innvirkning gjennom åpningen 36 og utløps-røret 41. Skilleveggen 35 som strekker seg ned i materialet som beveger seg gjennom kammeret 25, tjener til å hindre at det unnviker gasser fra kammerne 1 og 30 gjennom låsekammeret. Materialet i låsekammeret fluidiseres ved hjelp av et medium som ledes opp gjennom veggen 38.

Ved kontinuerlig tilførsel av partikkelformet materiale til det første turbulente sjikt 10, vil konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse virke på samme måte som en full vannbeholder som kontinuerlig tilføres vann, idet vannet vil strømme over den fulle beholder på en jevn og regelmessig måte, og graden av overløp vil være avhengig av mengden av vannet som tilføres til beholderen.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til å regulere overflatenivået av faste partikler i et første, sterkt turbulent fluidisert sjikt som det tilføres faste partikler til, og fra hvilket partikler bringes til å strømme over en første overløpskant til et annet fluidisert sjikt som består av samme faste partikler og er anord-

net ved siden av det første overløp og hvor overflatenivået i det annet sjikt reguleres ved at faste partikler fra det annet sjikt strømmer over en annen overløpskant til en utløpsåpning,karakterisert ved at det annet fluidiserte sjikt holdes i mindre turbulent bevegelse enn det første sjikt og at overflatenivået av det annet sjikt på kjent måte holdes på tilnærmet samme høyde som den annen overløpskant.

2. Apparat til utførelse av fremgangsmåten som angitt i krav 1, omfattende et første høyturbulent fluidisert sjikt, et første overløp, et annet fluidisert sjikt anordnet ved siden av det første overløp hvilket annet sjikt har en utløpsåpning og en gassgjennomtrengelig vegg, anordninger for innføring av et fluidiserende medium til de fluidiserte sjikt og et annet over-løp, karakterisert ved at det annet overløp (18) omfatter en rørstuss anordnet omkring utløpsåpningen (16) for det annet fluidiserte sjikt hvilken rørstuss strekker seg over planet for den gassgjennomtrengelige vegg (27) og at det er anordnet en skvettplate (34) mellom det første fluidiserte sjikt og utløps-åpningen (16) for å hindre at fluidisert materiale strømmer direkte fra det første fluidiserte sjikt til utløpsåpningen.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at det annet fluidiserte sjikt (12) omfatter to langstrakte avdelinger (20 og 22) anordnet i lengderetningen av hverandre, hvilke langstrakte avdelinger tjener til å rette materialet i disse mot den annen overløpskant og utløpsåpningen (16) .

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at apparatet omfatter et kammer (25) som kom-muniserer med og er anordnet under utløpsåpningen (16) i det annet fluidiserte sjikt hvilket kammer (25) tjener til å hindre at gass fra det annet fluidiserte sjikt unnviker når partiklene strømmer ut gjennom utløpsåpningen (16)„