NO319701B1 - Fremgangsmate for gjennomforing av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt - Google Patents
Fremgangsmate for gjennomforing av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt Download PDFInfo
- Publication number
- NO319701B1 NO319701B1 NO19990299A NO990299A NO319701B1 NO 319701 B1 NO319701 B1 NO 319701B1 NO 19990299 A NO19990299 A NO 19990299A NO 990299 A NO990299 A NO 990299A NO 319701 B1 NO319701 B1 NO 319701B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- supersonic
- reactants
- nozzles
- oxygen
- reactor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 30
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 10
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 25
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid group Chemical class S(O)(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 7
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 7
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N halofenozide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)N(C(C)(C)C)NC(=O)C1=CC=C(Cl)C=C1 CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
- B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/0318—Processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til gjennomføring av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt, hvor reaktanter blir blåst inn i fluidiserte partikkelsjiktene.
Reaksjoner i fluidiserte partikkelsjikt er kjent. Disse sjikt kan være stasjonære sjikt i såkalte fluidiserte sjikt- eller virvelsjiktreaktorer eller strømmer av gassuspenderte partikler i reaktorer med sirkulerende virvelsjikt, ved hvilke den av reaktoren utgående partikkelstrøm delvis eller fullstendig blir delt fra gasstrømmen og føres tilbake til den nederste del av reaktoren. De fluidiserte partikler kan være så vel reaktanter, som f.eks. ved risteprosesser, kullforbrenning, kloreringsprosesser osv., så vel som katalysatorer som f.eks. ved spaltningsprosesser, hydreringsreaksjoner osv. eller inert materiale. Ved et flertall av de i teknisk målestokk gjennomførte reaksjoner i fluidiserte partikkelsjikt (FPS), hos hvilke fluidiseirngsmediet er på gassform, utgjør tilførselsbunnene, gjennom hvilket fluidiseirngsgassen blir tilført til reaktoren, ofte et problem, fordi de blir utsatt for så vel kjemiske som mekaniske angrep. Et ytterligere problem oppstår ved store reaktorer på grunn av at det er vanskelig å få en jevn fordeling av gassen over store tilførselsflater og at der stilles store krav til den mekaniske bæreevnen av tilførselsbunnene ved driftstillstand. Endelig kan der ved partikkeltilførsel fra siden oppstå utilstrekkelig radial partikkelblanding med soner med forskjellig reaksjonsbetingelser innenfor FPS'en.
Spesielle problemer ved gjennomføringen av reaksjoner i FPS, oppstår når to eller flere gassformige eller flytende reaktanter skal tilføres en FPS adskilt, fordi de f.eks. ved blanding utenfor FPS'en danner eksplosive blandinger. Fører man en eller flere av disse reaktanter gjennom åpninger i reaktorveggen, oppstår problemer på grunn av den ujevne fordeling av de forskjellige reaktanter i FPS'en. For å unngå dette, anvendes kompliserte anordninger, ved hvilke de forskjellige reaktanter blir tilført via adskilte tilførsler gjennom tilførselsbunnen.
Velkjent er anvendelsen av oksygen i stasjonære eller sirkulerende virvelsjikt- hhv. fluidisert sjiktreaktorer ved oksideringsreaksjoner, som f.eks. risting av sulfidisert malm, den termiske spalting av avfallssvovelsyrer, kalsineringen av leire eller avbrenningen av slam fra renseanlegg. Ved anvendelsen av luft som fluidiseringsgass blir faststoffpartiklene fluidisert, det betyr holdt i svevende tilstand og samtidig blir der tilført oksygen til den oksiderende reaksjon med reaktanten. Fluoriserte partikler kan være så vel oksyderbare reaktanter, inerte stoffer eller katalysatorer.
Videre er det kjent, å øke kapasiteten av anordningen og redusere behovet for brennstoff ved eksoterme reaksjoner, som spaltningen av avfallssvovelsyre, ved at det som forbrenningsluft i stedet for anvendes oksygen eller med oksygenberiket luft. Foregår forbrenningen av brennstoffet med brennere (DE-patent 2.506.438) er denne fremgangsmåte uproblematisk. Anvendelsen av oksygenberiket luft gir også fordeler ved gjennomføringen av slike reaksjoner i fluidisert sjiktreaktorer (DE-patent 3.328.708). Imidlertid er der relativt snevre grenser for oksygeninnholdet, på den ene side på grunn av bestandigheten av materialet i området omkring tilførselssystemet for fluidiseringsluften og på den andre side på grunn av en temperaturforhøyelse i umiddelbar nærhet av tilførselsbunnen på grunn av oksygenbeirkningen. Dette fører til problemer med hensyn til den mekaniske styrke og gasskorrosjon av bunnene.
Fra US 3.377.350 er det kjent å innføre smeltet urea ved overlydtrykk til en reaktor.
EP 610944 angir innføring av forbrenningsluft på vanlig måte, mens det i tillegg
injekteres vanndamp for å oppnå bedre sammenblanding. Transversal injeksjon beskrives ikke.
Oppgaven for foreliggende oppfinnelse var det derfor, å frembringe en fremgangsmåte
til gjennomføring av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt, med hvilken de ovenfor nevnte problemer, som ujevn fordeling i FPS'en, kjemisk og mekanisk bestandighet og bæreevne av tilførselsbunnene, ujevn gassfordeling og utilstrekkelig radial partikkelblanding og forskjellige reaksjonsbetingelser i FPS'en, kan unngås og med hvilken der kan arbeides effektivt og kostnadsgunstig.
Denne oppgave kan løses med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.
Overraskende ble det funnet, at de ovenfor nevnte problemer i stor utstrekning eller fullstendig kan løses ved transversal injeksjon av reaktanter med overlydhastighet i FPS'en.
Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for gjennomføring av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt under transversal innføring av én eller flere reaktanter, kjennetegnet ved at innføringen av reaktantene i det fluidiserte partikkelsjikt et foregår ved transversal injeksjon med overlydhastighet gjennom overlyddyser og en av reaktantene er rent oksygen eller oksygenanriket luft.
Ved gjennomføring av fremgangsmåten kan man anvende en reaktor med tilførselsbunn, gjennom hvilken en fluidiseirngsgass tilføres til et partikkelsjikt som befinner seg over denne tilføringsbunn for å danne et fluidisert partikkelsjikt, hvor der i reaktorveggen ovenfor tilførselsbunnen er anbrakt en eller flere overlyddyser.
Ved reaktorene dreier det seg om reaktorer, ved hvilke der ved tilføring av fluidiseringsgass gjennom en tilførselsbunn dannes et fluidisert partikkelsjikt over denne bunnen og ved hvilke reaktanten injiseres gjennom transversale overlyddyser radialt eller i en vinkel på radius med overlydhastighet til dette fluidiserte partikkelsjikt.
Overlyddysene, også kjent som Laval-dyser, blir etter behov fortrinnsvis utstyrt med en kjølekappe.
Overlyddyser (Laval-dyser) har funnet en bred anvendelse i teknikken og blir anvendt til å akselerere gasstrømmer fra underlydhastighet til overlydhastighet. Der kan være anbrakt en eller et flertall av overlyddyser på reaktorens omkrets.
Dysene kan være anbrakt på en eller flere planer.
Avstanden mellom dysene og tilførselsbunnen er fortrinnsvis minst 100 mm, spesielt foretrukket 250 til 600 mm.
Innbygningen av Laval-dysene foregår fortrinnsvis slik at de avslutter med reaktorinnerveggen eller er tilbaketrukket i forhold til denne.
Dysenes helning i forhold til det horisontale plan er fortrinnsvis mindre enn 20°, spesielt foretrukket 0°.
Overlyddysene er fortrinnsvis anbrakt radialt eller i en vinkel til radius.
Dimensjonen av det minste tverrsnitt og utgangstverrsnittene av Laval-dysene avhenger av den mengde som skal injiseres, temperaturen og mach-tallet for reaktanten som skal komme ut av dysen og det tilgjengelige trykk av komponentene.
Utlegningen av dysene foregår etter den av fagmannen kjente formel for Laval-dyser.
Utgangshastigheten av reaktantene fra den eller de overlyddyse(ne) antar fortrinnsvis minst Mach 1, spesielt foretrukket minst Mach 1,5. Utgangshastigheten er spesielt foretrukket mindre enn Mach 3.
De injiserte resterende reaktanter kan være på gassform. Er reaktantene flytende eller faste stoffer, blir de injisert ved hjelp av en bæregass i det fluidiserte partikkelsjikt. Forskjellige reaktanter kan bli injisert gjennom adskilte dyser.
Andre reaktanter, som kommer i betraktning til å bli tilført ved transversal overlydinjeksjon til FPS'en er spesielt gasser, som f.eks. H2, CI2, hydrokarboner, vanndamp og mange andre. Men der kan også i en gasstrøm (bæregass) injiseres forstøvede væsker, som f.eks. fyringsolje, eller suspenderte faste stoffer, som f.eks. kullstøv, gjennom transversal overlyddysene.
Oksygenberiket luft omfatter fortrinnsvis med minst 30 volum-% O2.
Ifølge oppfinnelsen kan virvelsjiktet ut over oksygen bli tilført ytterligere brennbare reaktanter gjennom separate dyser gjennom transversal injeksjon med overlydhastighet.
Ved den transversale innblåsing av oksygen og eventuelt brennbare reaktanter med overlydhastighet blir blandingsenergien i det fluidiserte partikkelsjiktet øket og dermed forbedres den radiale varme- og stofftransport. Herav resulterer en jevn kasseformet temperaturprofil og en homogen stoffordeling, hvilket fører til en ensartet produktkvalitet. Det ytterligere tilbud av oksygen gir en betydelig mulighet for økning av produksjonskapasiteten ved samme tilførselsflate hhv. en minskning av tilførselsflaten ved nybygning av en virvelsjiktreaktor.
Den beskrevne fremgangsmåte for transversal overlydinjeksjon av oksygen og eventuell brennbare reaktanter lar seg anvende ved alle oksidasjonsprosesser i et virvelsjikt, f.eks. ved den oksiderende risting av sulfidisert malm eller forgasningen av kull, ved den termiske spaltning av avfallssvovelsyrer, salter, beise- og utlutningsbad, ved kalsineringen av leire, ved forbrenningen av slam fra renseanlegg eller avfall, ved gjenbruk av støperisand, ved regenerering av katalysatorer og ved spaltning av saltsyre. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er dermed ikke begrenset til de tidligere oppførte og eksempelvis nevnte prosesser.
Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse gir spesielt da fordeler, når
fluidiseringsgassen og en ytterligere reaktant først skal komme i kontakt med hverandre i FPS'en, som det f.eks. er tilfellet ved kalsineringsprosesser. Der blir det fluidisert med luft, og i FPS'en blir et brennstoff forbrent. Tidligere krevde denne prosess kompliserte tilførselsbunner, for å tilføre luften og brennstoffet adskilt gjennom en mengde av åpninger/dyser gjennom tilførselsbunnen. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse gjør det nå mulig å gjennomføre breimstoffmatingen gjennom relativt få transversale overlyddyser og tilføring av fluidiseringsluften gjennom en enkelt tilførselsbunn med et mindre tverrsnitt, samtidig med at driftstemperaturen for tilførselsbunnen ligger under det som er kjent fra kjent teknikk. Gjennom brennstoffmatingen til FPS'en med overlydhastighet inntreffer en bemerkelsesverdig radial oppblanding av brennstoff, fluidiseringsluft og fluidiserte partikler. Ved overlydinjeksjon av oksygen oppnåes en betydelig kapasitetsstigning ved den forhåndsangitte reaktor.
Prosesser, ved hvilke der som ovenfor beskrevet, kan oppnåes spesielle fordeler, ved transversal overlydinjeksjon av brennstoff og oksygen, kan også nevnes kalsineringsprosessene f.eks. den oksiderende termiske behandling av malm, fjernelsen av olje fra valseslagg og andre, avbrenningen av slam fra renseanlegg eller søppel, den delvise eller fullstendige reduksjon av malmer, den termiske spaltning av metallklorid eller -sulfat, den oksiderende risting av sulfidisert malm osv.
Fordeler byr fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse også på ved fremstillingen av klorider av titan, silisium, zirkonium, og andre metaller, ved hvilke tilførselsbunnen er utsatt for spesielt kraftige kjemiske angrep. Tilførselsbunnene kan f.eks. være relativt små.
Fordelaktig lar oppfinnelsen seg også anvende ved virvelsjiktvarmebehandlingsovner, ved hvilke der N2 eller kullanrikningsmiddel som naturgass, metanol eller CO kan injiseres gjennom Laval-dysene.
Ytterligere prosesser, ved hvilke foreliggende oppfinnelse virker fordelaktig, er spaltningsprosesser, hydreringsreaksjoner, fremgangsmåter til regenerering av katalysatorer, spesielt fremgangsmåter til avbrenning av karbonholdige avleiringer og andre. Opplistningen av prosesser ved hvilke fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse gir fordeler, er foretaket eksempelvis og er ikke begrenset til disse prosesser.
Oppfinnelsen skal ifølge de etterfølgende eksempler beskrives nærmere.
Sammenligningseksempel 1
En fluidisert sjiktreaktor med en diameter på 4 m i området for tilførselsbunnen (f.eks. av slissrist typen) ble anvendt til termisk spaltning av metallsulfater, som var tilgjengelig som filterkake med fuktighet bestående av 68 % svovelsyre. Spaltningen foregikk ved ca. 1000°C, hvor pyritt og koks ble anvendt som reduksjonsmiddel og brennstoff.
Til reaktoren ble det matet 12,5 t/h av den ovenfor nevnte filterkake, 2 t/h pyritt og 2,45 t/h koks. Gjennom risten (tilførselsbunnen) ble der tilført 20.000 m<3>/h. 100 mm over risten ble der målt en temperatur på 980°C. 1.100 mm over risten var temperaturen 1060°C, i gassavgangskanalen 1070"C. S02-innholdet i gassen som kom ut av reaktoren lå ved 11,2 volum-% (i forhold til tørket gass).
Sammenligningseksempel 2
En fluidisert sjiktreaktor med en diameter på 4 m i området for tilførselsbunnen (f.eks. av typen slissrist) ble anvendt til termisk spaltning av metallsulfater, som forelå som filterkake med fuktighet bestående av 68 %-holdig svovelsyre. Spaltningen foregikk ved omkring 1000°C, hvor pyritt og koks ble anvendt som reduksjonsmiddel og brennstoff.
Til reaktoren ble der matet 20 t/h av den ovenfor nevnte filterkake, 3,3 t/h pyritt og 3 t/h koks. Gjennom risten (tilførselsbunnen) ble der tilført 18.000 mVh (i normtilstand) luft og 1900 m<3>/h O2 (tilsvarende 28,1 volum-% O2 i fluidiseringsgassen). Blåserens motorarbeid for transport av luft/02-blandingen antok verdien 142 kW, fortrykket før risten lå på 170 mbar. Der ble målt en temperatur på 995°C ved en avstand på 100 mm over risten. Ved en avstand på 1100 mm over risten var temperaturen 1060°C, i reaktorens gassavgangskanal lå temperaturen ved 1065°C.
Av de faste reaksjonsprodukter (metalloksidblanding + aske) ble omkring 85% båret ut med reaksjonsgassen som støv og omkring 15% tatt ut i bunnen av reaktoren som grovt sandformig sjiktmateriale. Den av reaktoren utgående reaksjonsgass inneholdt 18,3 volum-% SO2 (i forhold til tørket gass).
Sammenligningseksempel 3
På en reaktor, ifølge sammenligningseksempel 1 og 2, ble der anbrakt 6 gasstusser ensartet fordelt langs omkretsen, gjennom hvilke oksygen ble tilført i en høyde på 350 mm over risten. Oksygen tilførselen foregikk gjennom rør av varmebestandig stål med en indre diameter på 24 mm, som var montert slik at de endte ved innersiden av reaktorveggen.
Matingen av faste stoffer filterkake, pyritt og koks foregikk som i sammenligningseksempel 1 og 2. Gjennom risten ble der matet kun 18.100 mVh luft. Tilførselen av de 1900 m3/h O2 foregikk ensartet gjennom de 6 tilgangsrør. Blåsemotorens kraftopptak var ved et fortrykk på 155 mbar nå kun 124 kW. Temperaturen i en høyde på 100 mm over risten var nu kun 920°C. Målestedene i en høyde på 1100 mm over risten viste temperaturer på 940 og 1135°C. I gassavgangskanalen lå temperaturen ved 1070°C.
Etter 2 timers forsøkstid ble der i sjiktmaterialet observert grove sintrede stykker opp til knyttneve størrelse. Da deres andel tok til i det videre forsøksforløp, ble forsøket avbrudt etter 6 timer. De påbygde gasstilførselsrør viste på den indre ende sterke forbrenninger.
Eksempel 1
På de 6 stusser i reaktorkappen ble der i stedet for de enkle gasstilførselsrør (ifølge sammenligningseksempel 3) innbygget Laval-dyser, som var omsluttet av en kjølekappe, som der strømmet kjølevann igjennom. Dyseenden var i forhold til reaktorveggen forsenket 20 mm.
Gjennom Laval-dysene (minste diameter 10,2 mm) ble der, med et fortrykk på 4,9 bar (absolutt) og et reaktortrykk på 1 bar absolutt, tilsammen tilført 1900 m3/h O2. Den beregnede utgangshastighet av oksygen var Mach 1,7. Luftmengden og ristdata for luftblåseren tilsvarte de fra sammenligningseksempel 2, mengdene av matet faststoff tilsvarte de fra sammenligningseksempel 1 og 2.1 en høyde på 100 mm over risten var temperaturen 920°C. Ved alle målesteder 1100 mm over risten ble der målt 1060 til 1065°C, i gassavgangskanalen lå temperaturen ved 1065°C.
Sjiktmaterialet som ble tatt ut var ensartet sandformig uten sintrede klumper. Ved en kontroll av ristbunnen etter 8 måneders driftstid viste denne betydelig mindre glødeskallsdannelse som etter tilsvarende driftstid under de lignende driftsbetingelser tilsvarende sammenligningseksempel 1. Herved ble der spesielt også oppnådd en ensartet fordeling av fluidiseringsluften gjennom hele driftstiden. Dette er viktig for prosessen, fordi ved dårlig fordeling kan metallsulfat sammen med metalloksidstøvet bli båret ut.
Eksempel 2
I reaktoren utstyrt med Laval-dyser (ifølge eksempel 1) ble kun 16.000 mVh fluidiseirngsluft tilført. Ch-trykket fra Laval-dysene (minste diameter 13,2 mm) ble øket til 7,8 bar absolutt, slik at tilsammen 4000 mVh O2 ble tilført. Den beregnede utgangshastighet fra dysene antok ca. Mach 2. Kraftbehovet for blåsemotoren falt til 112 kW ved 135 mbar fortrykk. Til reaktoren kunne der nå mates 28 t/h filterkake, 4,5 t/h pyritt og 4 t/h koks. Temperaturen 100 mm over risten steg til 940°C, de andre temperaturer forble tilsvarende til eksempel 1.
I sjiktmaterialet ble der ikke observert noen sintring. Metalloksidblandingen som ble tømt ut som støv var homogen. SCVinnholdet i reaksjonsgassen lå med 25,0 volum-% (i forhold til tørr gass) omkring 6,7 volum-% høyere enn i eksempel 1, hvorved den videre bearbeiding til svovelsyre ble gjort betydelig lettere. I forhold til eksempel 1 kunne spaltingseffekten økes med 40% fra 20 t/h til 28 t/h filterkake. Etter tre måneders driftstid viste Laval-dysene ingen tegn på nedslidning.
Eksempel 3
Som i eksempel 1 ble 18.100 m<3>/h fluidiseirngsluft matet til reaktoren. Analogt med eksempel 2 ble 4000 m3/h O2 blåst inn gjennom Laval-dysene med Mach 2 utgangshastighet. Matningen av filterkake kunne økes til 28,8 t/h. Det ble videre matet 6,2 t/h pyritt og 4,1 t/h koks. SCh-innholdet i reaksjonsgassen lå på 23,6 volum-% (i forhold til tørket gass).
Gjennom 02-matningen ifølge foreliggende oppfinnelse gjennom Laval-dyser muliggjøres således i forhold til sammenligningseksempel 1 en stigning i filterkake-spaltningskapasiteten til 144%.
Claims (6)
1.
Fremgangsmåte for gjennomføring av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt under transversal innføring av én eller flere reaktanter, karakterisert v e d at innføringen av reaktantene i det fluidiserte partikkelsjiktet foregår ved transversal injeksjon med overlydhastighet gjennom overlyddyser og en av reaktantene er rent oksygen eller oksygenanriktet luft.
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de med overlydhastighet innførte reaktantene er gassformige.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ved siden av oksygen gjennom ytterligere overlyddyser, innføres brennstoffer med overlydhastighet i det fluidiserte partikkelsjiktet.
4.
Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert v e d at utløpshastigheten av reaktantene fra overlyddysene utgjør minst 1,5 Mach.
5.
Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4, karakterisert v e d at fluidiseringen av partikkelsjiktet foregår ved hjelp av gjennom tilførselsbunnen innledet luft eller med oksygenanriket luft.
6.
Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 5, karakterisert v e d at ved fremgangsmåten er det anordnet én eller flere overlyddyser på reaktoromkretsen eller overlyddysene er anordnet i ett eller flere plan.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722382A DE19722382A1 (de) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von oxidierenden Reaktionen in fluidisierten Partikelschichten |
| DE1997122570 DE19722570A1 (de) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Apparat und Verfahren zur Durchführung von Reaktionen in fluidisierten Partikelschichten |
| PCT/EP1998/003114 WO1998053908A2 (de) | 1997-05-28 | 1998-05-27 | Apparat und verfahren zur durchführung von reaktionen in fluidisierten partikelschichten |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO990299D0 NO990299D0 (no) | 1999-01-22 |
| NO990299L NO990299L (no) | 1999-03-15 |
| NO319701B1 true NO319701B1 (no) | 2005-09-05 |
Family
ID=26036940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19990299A NO319701B1 (no) | 1997-05-28 | 1999-01-22 | Fremgangsmate for gjennomforing av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6682705B1 (no) |
| EP (1) | EP0920352B1 (no) |
| KR (1) | KR20000030020A (no) |
| CN (1) | CN1112960C (no) |
| AT (1) | ATE298622T1 (no) |
| AU (1) | AU735307B2 (no) |
| CZ (1) | CZ298588B6 (no) |
| DE (1) | DE59812894D1 (no) |
| DK (1) | DK0920352T3 (no) |
| ES (1) | ES2246071T3 (no) |
| HR (1) | HRP980257B1 (no) |
| HU (1) | HU223445B1 (no) |
| ID (1) | ID21228A (no) |
| NO (1) | NO319701B1 (no) |
| PT (1) | PT920352E (no) |
| RS (1) | RS49546B (no) |
| TR (1) | TR199900187T1 (no) |
| WO (1) | WO1998053908A2 (no) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001081480A2 (en) | 2000-04-27 | 2001-11-01 | E.I. Dupont De Nemours And Company | Process for making durable titanium dioxide pigment by vapor phase deposition |
| DE10155811C1 (de) * | 2001-11-13 | 2002-11-21 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zur Leistungssteigerung bei der exothermen Verbrennung von Abfallstoff |
| DE10237124A1 (de) * | 2002-08-13 | 2004-02-26 | Linde Ag | Treibdüsen-Injektions-Verfahren in Wirbelschichtreaktoren |
| DE102004051477B4 (de) * | 2004-10-22 | 2008-10-02 | Alstom Technology Ltd. | Verfahren zur Regulierung der Feststoffumlaufmenge eines zirkulierenden Wirbelschichtreaktorsystems |
| DE102008020600B4 (de) * | 2008-04-24 | 2010-11-18 | Outotec Oyj | Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung feinkörniger mineralischer Feststoffe |
| US8940955B2 (en) * | 2008-12-19 | 2015-01-27 | Uop Llc | Fluid catalytic cracking system and process |
| WO2014070419A2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Physical Shockwave Industrial Applications, Llc | Process and apparatus for supersonic collision shockwave reaction mechanism making chemical compounds |
| US9421510B2 (en) * | 2013-03-19 | 2016-08-23 | Synthesis Energy Systems, Inc. | Gasifier grid cooling safety system and methods |
| DE102013208274A1 (de) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | Wacker Chemie Ag | Wirbelschichtreaktor und Verfahren zur Herstellung von granularem Polysilicium |
| US9925511B2 (en) * | 2014-06-23 | 2018-03-27 | Basf Se | Apparatus for introduction of droplets of a monomer solution into a reactor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US337350A (en) * | 1886-03-02 | Half to enoch h | ||
| GB1051923A (no) * | 1964-08-19 | 1900-01-01 | ||
| FI63869C (fi) * | 1981-11-27 | 1983-09-12 | Jouko Niemi | Tryckkammarkvarn |
| US5061457A (en) * | 1988-02-03 | 1991-10-29 | Chevron Research & Technology Company | Apparatus for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems |
| FR2644795B1 (fr) * | 1989-03-24 | 1993-12-17 | Institut Francais Petrole | Procede et dispositif d'injection de la charge d'hydrocarbures dans un procede de craquage catalytique a l'etat fluide |
| US5223550A (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-29 | Hoechst Celanese Corp. | Fine polybenzimidazole-containing particles |
| DE69317107T2 (de) * | 1993-01-13 | 1998-07-23 | Wurth Paul Sa | Verfahren zum Evakuieren von festen Abfällen aus einer Gasreinigungsvorrichtung |
| US5341753A (en) * | 1993-02-12 | 1994-08-30 | Pyropower Corporation | Circulating fluidized bed power plant with improved mixing of sorbents with combustion gases |
| DE19513034A1 (de) * | 1995-04-06 | 1996-10-10 | Nied Roland | Vorrichtung für die Fließbett-Strahlmahlung |
-
1998
- 1998-05-13 HR HR19722570.5 patent/HRP980257B1/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 AT AT98932087T patent/ATE298622T1/de active
- 1998-05-27 WO PCT/EP1998/003114 patent/WO1998053908A2/de active IP Right Grant
- 1998-05-27 ES ES98932087T patent/ES2246071T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 ID ID990022A patent/ID21228A/id unknown
- 1998-05-27 RS YU22898 patent/RS49546B/sr unknown
- 1998-05-27 AU AU82106/98A patent/AU735307B2/en not_active Ceased
- 1998-05-27 US US09/230,364 patent/US6682705B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 EP EP98932087A patent/EP0920352B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 TR TR1999/00187T patent/TR199900187T1/xx unknown
- 1998-05-27 CZ CZ0064299A patent/CZ298588B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 DE DE59812894T patent/DE59812894D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-27 CN CN98800934A patent/CN1112960C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-27 KR KR1019997001984A patent/KR20000030020A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-05-27 HU HU0002934A patent/HU223445B1/hu active IP Right Grant
- 1998-05-27 DK DK98932087T patent/DK0920352T3/da active
- 1998-05-27 PT PT98932087T patent/PT920352E/pt unknown
-
1999
- 1999-01-22 NO NO19990299A patent/NO319701B1/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0920352A2 (de) | 1999-06-09 |
| ES2246071T3 (es) | 2006-02-01 |
| US6682705B1 (en) | 2004-01-27 |
| HUP0002934A2 (hu) | 2001-01-29 |
| PT920352E (pt) | 2005-10-31 |
| CZ64299A3 (cs) | 1999-11-17 |
| ATE298622T1 (de) | 2005-07-15 |
| WO1998053908A2 (de) | 1998-12-03 |
| NO990299L (no) | 1999-03-15 |
| CN1112960C (zh) | 2003-07-02 |
| DK0920352T3 (da) | 2005-09-12 |
| ID21228A (id) | 1999-05-06 |
| KR20000030020A (ko) | 2000-05-25 |
| EP0920352A3 (de) | 1999-06-16 |
| EP0920352B1 (de) | 2005-06-29 |
| RS49546B (sr) | 2007-02-05 |
| HRP980257A2 (en) | 1999-06-30 |
| DE59812894D1 (de) | 2005-08-04 |
| HRP980257B1 (en) | 2002-08-31 |
| YU22898A (sh) | 2000-03-21 |
| AU735307B2 (en) | 2001-07-05 |
| AU8210698A (en) | 1998-12-30 |
| HU223445B1 (hu) | 2004-07-28 |
| WO1998053908A3 (de) | 1999-03-04 |
| NO990299D0 (no) | 1999-01-22 |
| TR199900187T1 (xx) | 1999-10-21 |
| CN1234750A (zh) | 1999-11-10 |
| HUP0002934A3 (en) | 2001-05-28 |
| CZ298588B6 (cs) | 2007-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI83096B (fi) | Submersfoerbraenning i smultna material. | |
| US3957458A (en) | Gasifying coal or coke and discharging slag frit | |
| JPH021878B2 (no) | ||
| NO319701B1 (no) | Fremgangsmate for gjennomforing av reaksjoner i et fluidisert partikkelsjikt | |
| US3642441A (en) | Treatment of metal chlorides in fluidized beds | |
| JPS58136709A (ja) | 製鋼法 | |
| CA1052102A (en) | Slag bath generator adapted to operate under pressure | |
| US4411697A (en) | Metal refining processes | |
| US4008074A (en) | Method for melting sponge iron | |
| US4813179A (en) | Process for the cocurrent gasification of coal | |
| ZA200100948B (en) | Method for heat-treating recyclings containing oil and iron oxide. | |
| US4555249A (en) | Solid fuel gasifying unit and gas fractionating unit | |
| US4144316A (en) | Production of chlorine and iron oxide from ferric chloride | |
| AU756767B2 (en) | Method for producing directly reduced iron in a layered furnace | |
| KR20010072468A (ko) | 용융 선철을 제조하는 방법 | |
| US20080267858A1 (en) | Reduced Moisture Chemical Reactions | |
| JP4785840B2 (ja) | 単一流動層を用いた直接還元工程 | |
| JP2002522642A (ja) | 重金属及び鉄酸化物を含有する残滓物質の熱処理方法 | |
| RU2294894C2 (ru) | Способ и установка для получения терморасширенного графита | |
| WO2010028459A1 (en) | Direct reduction | |
| US5035742A (en) | Reduced chromium-ore bearing powder and method for producing the same | |
| SK2599A3 (en) | Process for producing a reduction gas for reduction of metal ore | |
| RU2061772C1 (ru) | Способ получения металлического олова | |
| EP0783456B1 (en) | Process for the realization of endothermic decomposition of pyrites, producing gases and solid residues | |
| JPH11166185A (ja) | 廃棄物のガス化処理方法および装置 |