PT82751B

PT82751B - Reactor de leito fluidificado e processo para a operacao de um reactor de leito fluidificado

Info

Publication number: PT82751B
Application number: PT82751A
Authority: PT
Original assignee: Aalborg Vaerft As
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1986-06-12
Publication date: 1992-07-31
Also published as: ES8800066A1; NO167008B; FI85344B; FI85344C; IE59048B1; CN1016231B; KR870000411A; DK158531B; PT82751A; NO167008C; JPH0631293Y2; IE861586L; EP0211483A2; CA1261593A; ES557607A0; US4788919A; NO862281D0; AU587466B2; JPH04100616U; NO862281L

Description

Memória descritiva referente à paten te de invenção de Aalborg Vasrft A/S, dinamarquesa, industrial e co_ mercial, com sede em 9100 Aalborg,'

Dinamarca, para REACTOR DE LEITO

FLUIDIFICADO E PROCESSO PARA A OPER.

ÇAO DE UM REACTOR DE LEITO FLUIDIFI

CAPO.

Memória descritiva

A‘ presente invenção refere-se a um reactor de leito fluidificado e a um processo para a operação de tal reaç tor.

Os sistemas com leito fluidificado são usados em ligação com um certo número de processos nos quais se pre_ tende um bom contacto entre um material de partículas sólidas e um gás. São exemplos típicos os processos de permuta de ca_ lor, as reacçães catalisadas de maneira heterogénea e as reac_ çães directas entre sólidos e gases. Nos anos mais recentes, os sistemas de leito fluidificado ganharam um interesse particular em ligação com as instalaçóes para a combustão de combus tíveis sólidos. A razão desse facto deve procurar-se em particular nos problemas de ambiente a que dão origem os queimadores convencionais, pois nesses queimadores é dispendioso e complicado evitar uma poluição inaceitável do ar, em particular devi

do ao dióxido de enxofre (S0₂) e aos óxidos de azoto (Ν0_χ).

processo e o reactor segundo a presente invenção são em particular muito apropriados para usar em ligação com instalações para a combustão de combustíveis sólidos, mas trazem tambóm vantagens em todos os casos em que haja a necessidade de aquecer ou arrefecer um material do leito, incluindo os casos nos quais um material sólido com a forma de partículas, ou que pode ser reduzido a essa forma, deve reagir exoter micamente ou endotermicamente com um gás.

Os sistemas de leito fluidificado dividem-se, com base no tipo de fluidificação, em três tipos, isto é, o ti po de leito borbulhante”, o tipo de leito turbulento e o ti po de leito rápido. Nos dois tipos mencionados em primeiro lugar, a velocidade do gás de fluidificação é tão baixa (tipicamente 1 a 3 m/s) que o material sólido do reactor mantém-se substancialmente no leito, que é por isso também chamado um leito lento”. Num leito rápido a velocidade do gás de fluidi— ficação é maior (tipicamente maior que 6 m/s) que a velocidade terminal do material sólido do reactor, o que significa que as partículas do leito estão a ser levadas com o fluxo do gás e transportadas para fora do leito. Nos leitos rápidos as partículas do leito são portanto recirculadas, sendo por isso usado para esses sistemas o termo leitos circulantes. Além disso, é característico de tais sistemas que as partículas estão dis_ tribuidas por densidades decrescentes no sentido do fluxo do reactor até que a condição do fluxo pode ser considerada apenas como transporte de partículas.

Quando se utilizam sistemas com leito fluidifi cado rápido ou leito circulante num processo de combustão, ape -2-

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nas até cerca de 5 fo da massa das partículas serão constituídaj por combustível, enquantofque o restante será material inerte, em particular areia, cinzas e absorvente do enxofre. Num tal sistema, é necessário arrefecer as partículas do leito, pois de outro modo podem gerar-se temperaturas tão elevadas que es_ tas partículas seriam sinterizadas. Esse arrefecimento pode ser feito arrefecendo as paredes do reactor, ou por meio de tubos de caldeira incluidos no interior do reactor (ver por exemplo a patente americana N*² 4 0Ô4 545) · Uma outra possibilidade pa_ ra o arrefecimento é arrefecer o material de partículas círcu_ lante num arrefecedor de partículas exterior antes de voltar ao reactor (ver por exemplo o pedido de patente internacional publicado PCT/US8O/O1737)· tambám possível combinar estes dois sistemas de arrefecimento. Porém, nenhuma destas soluções é satisfatória pois tornam difícil a realização de uma operação óptima. Utilizando apenas superfícies de arrefecimento ou tubos de caldeira no reactor, haverá uma distribuição não uniforme da temperatura na direcção radial ao longo de uma secção transversal de um reactor, em particular no caso de se arrefecer a parede do reactor, e não será portanto possível optimizar o desenrolar do processo. Além disso, a acção de arrefecimento de tais superfícies de arrefecimento internas é quase constante, independente de outros parâmetros de operação do sistema o que dá menos possibilidades de regulação e consequentemente me nores possibilidades de optimização. Usando o arrefecimento ex terno de material circulante do reactor, o simples facto de ser necessário arrefecer uma grande massa compacta de partículas constantemente limita a velocidade de fluidificação. Além dis_ so, o arrefecimento externo limita as pressões que podem ser

usadas no reactor. Uma pressão elevada no reactor é particular mente desejável, porque a activação do efeito do reactor com uma certa velocidade de fluidificação aumenta quando aumenta a pressão.

Compreender-se-á ainda que um leito circulante tem um período de arranque relativamente grande, devido à gran de massa de material em parte inerte e aos revestimentos refrai tários.

A presente invenção proporciona um processo de operação de um reactor de leito fluidificado rápido bem como a de um reactor de leito fluidificado compacto, que, em comparação com o tipo da tácnica anterior atrás citado de leitos rápi dos, dá possibilidades substancialmente maiores de optimização do processo, incluindo o funcionamento a maiores pressães. Quando se utiliza a presente invenção em ligação com um proces so de combustão, este processo actua separadamente da transmis são do calor. Obtêm-se vantagens particulares em ligação com a dessulfuração e, devido às maiores possibilidades da optimização do processo, facilita-se o controlo dos teores de N0_x no gás de combustão. Alám disso, a presente invenção proporciona vantagens em ligação com o arranque de um reactor. Outras van_ tagens poderão ver-se na descrição que se segue.

No aspecto da presente invenção referente ao processo, a invenção refere-se a um processo para a operação de um reactor de leito fluidificado circulante, no qual se for nece um material de partículas sólidas que compreende um reagente sólido à parte inferior do reactor, produzindo-se um lei to rápido por meio de um gás de fluidificação que contám um reagente gasoso, que é introduzido na parte inferior do reactor, llj

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enquanto que as partículas que não reagiram são retiradas da parte superior do reactor e recirculadas para o leito. Este processo é caracterizado pelo facto de uma fracção predeterminada do material de partículas sólidas presentes no reactor se? removida de pelo menos um sítio situado abaixo da parte superi or do reactor, sujeita a um tratamento térmico e recirculada (

para pelo menos um sítio mais baixo do leito.

Por meio deste processo, estabelece-se um ndme ro qualquer de circuitos separados, por meio dos quais é possí vel remover uma quantidade predeterminada de material de parti cuias sólidas, arrefecer ou aquecer este material e fazê-lo voltar a um ou mais sítios do leito situados mais abaixo. A ex pressão ”uma fracção” aqui usada no seguimento deve entender-se como uma quantidade que é menor que a quantidade total de material que está presente em qualquer instante na parte em questão do leito. Embora a área mais importante de utilização da presente invenção seja num processo de combustão, deve compreender-se que será igualmente possível arrefecer uma fracção de um material sólido em qualquer outra reacção exotérmica, tal como é possível precisamente fornecer calor exterior numa reac ção endotérmica.

Como reagente sólido para o processo segundo a presente invenção, pode usar-se qualquer material que possa se:? levado a uma forma dividida apropriadamente fina para a fluidi ficação. No caso de um processo de combustão, o reagente sólido será proporcionado pelo combustível e será tipicamente carvão, incluindo a linhite ou a antracite, mas também podem usar· -se outros materiais com carvão, tais como biomassa, lixo, ma deira, turfa ou coque de petróleo. 0 grau de trituração do com

-5PORTUGAI

bustível não é crítico e pode tipicamente variar de cerca de 0 a cerca de 40 mm, em particular de cerca de 0 a cerca de 10 mm. 0 combustível pode ser introduzido em qualquer mistura com material inerte em partículas, por exemplo areia, e pode igualmen te ser introduzido como uma suspensão aquosa, isto é, uma pas__ ta fluida ou lama. Tipicamente, 2 a 5 % do material sólido no reactor serão de combustível e o restante será material inerte em partículas, incluindo um absorvente do enxofre.

carvão contém quantidades variáveis de enxo fre, em função da origem, tipicamente da ordem de 1 a 3 % de enxofre. A dessulfuração nos processos de combustão é normalmen te feita por calcinação de pedra calcárea com desprendimento de dióxido de carbono, depois do que o óxido de cálcio formado reage com dióxido de enxofre e oxigénio para dar sulfato de cálcio. 0 processo de calcinação é endotérmico, enquanto que a formação do sulfato de cálcio é exotérmica. Verificou-se que é possível tirar proveito particular destas condições no processe segundo a presente invenção pois a energia térmica necessária para calcinar a pedra calcárea pode ser fornecida pela(s) fraç ção (fraeções) circulantes de material sólido proveniente do leito, porque a pedra calcárea pode vantajosamente ser introdu zida para mistura directa com um material de partículas sólidas circulante num sítio onde as partículas são removidas para tratamento térmico. Neste caso a pedra calcárea é calcinada nu ma área na qual a pressão parcial do dióxido de carbono é baixa, mesmo fazendo funcionar o reactor a uma maior pressão, de modo que se obtem um elevado grau de calcinação. Na reacção se_ guinte entre o óxido de cálcio e o dióxido de enxofre, gera-se calor útil e o sulfato de cálcio formado pode ser separado de

acordo com as necessidades do gás de combustão.

Como gás de fluidificação no processo segundo a presente invenção, pode usar-se qualquer gás que contenha um reagente gasoso. Num processo de combustão, o gás de fluidifi_ cação é ar que é introduzido em parte como ar primário e em parte como ar secundário. 0 ar primário á de preferência intro

duzido numa quantidade correspondente à combustão das substâncias voláteis e à oxidação do carbono para dar monéxido de car bono, dependente além disso da carga sélida.

Como atrás se mencionou, no processo segundo

a presente invenção, pretende-se estabelecer um sistema com leito fluidificado rápido ou leito circulante. Na prática isso pode ser obtido introduzindo o gás de fluidificação, em parti_ cular o ar primário, na parte inferior do reactor a uma velocí dade que depende da distribuição das dimensões das partículas, de preferência entre 0,4 e 4 m/s, tipicamente entre 0,6 e 2,0 m/s, de modo que inicialmente se estabelece um leito borbulhan te ou leito turbulento. A partir da área da superfície deste leito é ^rtelevadaⁿ uma parte das partículas por meio do gás de fluidificação, de preferência partículas com uma dimensão inferior a 2 000 micrémetros e tipicamente menor que 300 micróme ros, depois do que as partículas elevadas, possivelmente meio do ar secundário introduzido, são levadas com o gás fluidificação, de preferência numa quantidade de 5 a 300 típicamente 15 a 70 kg/m^/s. Estas partículas são depois portadas para cima através do reactor como leito rápido.

por de

Kg/m^ /s, trans valor de cada fracção predeterminada separada é de preferência 30 a 70 %, em peso, da quantidade de parti cuias na secção transversal correspondente do reactor, e esta f

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quantidade é recirculada depois do tratamento térmico.e possí_ vel fornecimento de outras partículas, para um ou vários sítios mais baixos no leito. A quantidade de partículas introduzida no sítio mais baixo no leito pode ser a mesma que atrás se se__ parou, mas é tipicamente 30 a 70 peso, da quantidade de partículas na secção transversal do reactor, onde está a ser introduzida no leito. Podem também introduzir-se no leito maio res quantidades de partículas, se se desejar obter uma acumula çãp de partículas para o lado de baixo no sistema do reactor. Uma tal acumulação de partículas que será instável verificar-se-á usualmente quando a carga desce e a quantidade de ar, tendo isso em vista, é desacelerada, valor de cada fracção predeterminada separada é além disso determinado era relação com o volume do reactor, de modo que a operação é estável para uma quantidade total dada de partículas e para certa velocidade do gás. Quando a quan tidade de reagente sélido que se introduz na parte inferior do reactor por unidade de tempo variar, também é necessário fazer variar a velocidade o gás de fluidificação, de modo a obter-se uma nova condição estável. No caso de um processo de combustão no qual se aumenta a velocidade de carga, a quantidade de ar primário é aumentada lentamente, tipicamente para uma quantidade de ar que é de 1,1 a 1,3 vezes a quantidade de ar correspondente à operação estável com a carga em questão. Quando o novo ponto de estabilidade tiver sido atingido, regula-se o ar primário para corresponder ao nível de operação. Se se baixar a velocidade de carga, a quantidade de ar primário é diminuida lentamente e de maneira correspondente, mais uma vez tipicamen te para um valor entre 1,1 e 1,3 vezes a quantidade de ar cor_

-Ô-

respondente à operação estável, até ter sido

atingida a nova condição de equilíbrio e depois regula-se o ar primário para corresponder ao nível de operação. A quantidade de ar durante a aceleração e a desaceleração pode na prática ser controlada em função da quantidade de substâncias voláteis no reagente só lido, em particular controlando a quantidade de ar secundário.

A quantidade de ar secundário pode na prática ser controlada por meio de um equipamento de medição do oxigé_ nio no gás de combustão antes de este ser expulso para a atmo_s fera. A regulação do ar secundário faz-se de uma maneira tal que se assegure uma mudança do leito turbulento para o leito rápido circulante, e ao mesmo tempo se verifique a oxidação do monóxido de carbono para dar dióxido de carbono e a restante oxidação do óxido de enxofre volátil para dar CaSO^»

Ν0_χ fóssil é reduzido a azoto por hidrocarbonetos provenientes do combustível presente na zona turbulenta e pode ainda ser reduzido introduzindo NH^, em particular com o ar secundário.

Durante a operação estável, e em particular n? operação de desaceleração, é possível manter o processo de com bustão num ponto de equilíbrio precisamente abaixo ou precisamente acima da quantidade teóricamente necessária de ar, É as_ sim possível obter menos de 200 ppm de S0_x, 200 ppm de Ν0_χ e 20 ppm de 00_χ, no gás de combustão durante o funcionamento à pressão atmosférica, adicionando material de dessulfuração nume relação molar de 0 a 2,5, tipicamente de 1,2. Quando se opera a pressão mais elevada, estes valores podem baixar-se ainda mais. Em condições preferidas, não se detectam quaisquer quantidades, ou detectam-se quantidades desprezáveis de hidrocarbo

netos poliaromáticos nos fumos.

Num outro aspecto, a presente invenção proporciona um reactor de leito fluidificado que compreende uma câma ra vertical do reactor, uma primeira entrada para a parte infe rior da câmara do reactor para a introdução de material de par tículas sólidas e uma segunda entrada para a parte inferior da i câmara do reactor para a introdução do gás de fluidificação, e uma conduta de saída na parte superior da câmara do reactor para a remoção do material do reactor, sendo o referido reactor caracterizado por se proporcionar pelo menos mais uma conduta de saída para o material sólido em partículas entre a referida primeira entrada para o material sólido em partículas e a refe rida conduta de saída para o material do reactor, conduzindo a referida outra saída, através de elementos de arrefecimento ou de aquecimento, novamente ao reactor, formando pelo menos outra entrada para o material sólido em partículas.

Um tal reactor é apropriado para realizar o processo segundo a presente invenção atrás descrito, tornando a referida outra conduta de saída, ou outras condutas de saída, possível retirar fracçães predeterminadas de material sólido em partículas, para controlar o aquecimento ou o arrefecimento das mesmas, e fazer voltar ao reactor o material sólido em par tículas tratado desta maneira para um ou mais sítios do leito situados mais abaixo, e prolongar o tempo de permanência da massa de partículas no leito.

Numa forma de realização preferida do reactor segundo a presente invenção a outra ou outras condutas de saída para o material em partículas compreende um ou mais prolongamentos da câmara do reactor. Na parte do reactor assim pro_

longada pode prever-se um permutador de calor para permutar ca lor com o material de partículas sólidas descarregado, de modo que pode obter-se o tratamento térmico desejado por meio deste permutador de calor. Em alternativa, o material sólido em partículas pode ser transportado a uma unidade de tratamento térmico exterior, por exemplo um permutador de calor, a partir do qual volta ao reactor.

Enquanto o gás de fluidificação com partículas sólidas fluidificadas passa num prolongamento do reactor, a ve_ locidade de fluidificação é automáticamente reduzida na parte mais exterior do leito ao longo da parede do reactor. A variação da velocidade de fluidificação é aproximadamente inversamente proporcional ao quadrado da variação da secção transversal do reactor, de modo que uma duplicação da secção transversal do reactor reduz a velocidade de fluidificação de 1/4. Com preende-se que por meio de uma configuração apropriada do prolongamento do reactor, pode diminuir-se a velocidade de fluidi ficação numa medida em que as partículas maiores, bem como as acumulações de partículas de menores dimensões, pode descer devido ao efeito da gravidade, de modo que podem ser transportadas da parte inferior do prolongamento do reactor, através da referida conduta de saída para um sítio mais baixo do leito. A conduta de saída está provida de elementos de válvula apro_ priados por meio dos quais pode controlar-se a quantidade de partículas sólidas recirculadas. Além disso, as partículas que caem podem, na parte prolongada do reactor, ser novamente fluidificadas por introdução de gás suplementar, tal como ar secun dário ou gases de combustão recirculados, podendo assim a parte prolongada do reactor actuar como leito borbulhante. Além disse,

podem proporcionar-se entradas para material sólido adicional nas secções de prolongamento do reactor, incluindo material de dessulfuração, que pode tipicamente ser pedra calcárea, como atrás se mencionou.

Um reactor segundo a presente invenção pode compreender um número arbitrário de extensões do reactor com as respectivas condutas para tratamento térmico e retorno de fracções do material em partículas para o reactor. Como a elaboração das referidas extensões do reactor com as respectivas condutas aumenta os custos do reactor, este será construído com o menor número possível de extensões, de preferência não mais de 3, em particular apenas 2 e, mais preferivelmente ape nas 1 extensão do reactor. Para o tratamento térmico suplementar do material em partículas pode proporcionar-se uma outra unidade do tratamento térmico na extremidade de saída da câmara do reactor ou na última extensão do reactor; esta unidade pode em particular ser um arrefecedor de leito fluidificado com tubo de saída para o material sólido acumulado ou um per_ mutador de calor, em particular uma hélice de refrigeração. Uma hélice de refrigeração colocada na parte superior de um reactor ficará normalmente exposta auum forte desgaste, mas no reactor segundo a presente invenção, uma grande quantidade das partículas será removida nos separadores anteriores, e a velo_ cidade das partículas será fortemente diminuída. Por conseguin te, uma hélice de refrigeração não ficará exposta a qualquer desgaste (erosão) substancial no presente caso. A temperatura do gás e das partículas pode ser baixada no arrefecedor de lei to ou na hélice de refrigeração até uma temperatura que permita a utilização de ciclones de aço carbono usual, de modo que

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»----------se evitam revestimentos refractários pouco apropriados.

A parte do material reagente sólido que não en tra em reacção no reactor, juntamente com o material de parti cuias inertes, as cinzas e materiais análogos, é expulsa por meio do gás de saída através da conduta de saída na parte su__ perior da câmara do reactor e as partículas sólidas podem de_ pois, de uma maneira conhecida em si, ser separadas por um se

parador de partículas, em particular um ciclone. As partícu_ las sólidas recuperadas podem depois ser transportadas da par te inferior do ciclone para um depósito ou ser devolvidas pa__ ra o reactor, de preferência através de uma ou mais entradas, para as fracçães de material em partículas retiradas do reac_ tor. 0 reactor pode estar provido na sua parte superior de vá rios separadores de partículas e, nesse caso, podem ser ciclo nes colocados simétricamente em torno do reactor, por exemplo dois ciclones diametralmente opostos. Quer no caso de se pre__ ver apenas um ciclone, quer em particular no caso de vários ciclones, a ou as condutas de saída para as partículas sólida:5 do reactor podem ser introduzidas através da parte lateral do reactor na sua parte superior, projectando-se uma pequena par te da ou das condutas para o interior do reactor, para evitar na medida do possível, que partículas de areia sejam arrasta_ das para o interior do ou dos ciclones.

processo segundo a presente invenção pode ser realizado à pressão atmosférica normal mas, como atrás se mencionou, é especificamente desejável uma pressão elevada no reactor, porque isso permite um maior efeito. Para o funciona mento a uma pressão mais elevada, o gás da combustão purifica do pode accionar um turbo-carregador que, por sua vez, pode

-13comprimir o material reagente gasoso, tal como o ar atmosférico, até k pressão de funcionamento desejada, que de preferência está compreendida entre 1 e 3,5 bar ou é superior a 12 a 16 bar.

Durante o arranque ou o funcionamento à pres_ são atmosférica, desengata-se o turbo-carregador, ou desliga-se, e o fornecimento de ar obtém-se por meio de um compressor de ar, que tipicamente pode ser accionado eléctricamente.

Para o aquecimento ou preaquecimento do reagen te gasoso pode usar-se uma caldeira durante o período de arran que, que pode ser aquecida a gás ou a óleo. Num processo de combustão esta caldeira de arranque será acoplada no circuito do ar primário e aquece ou preaquece o ar até que o processo entre em regime ou até a temperatura desejada, depois do que pode dosear-se o combustível sólido para o reactor para a con tinuação do aquecimento. A caldeira de arranque é desacoplada ou é apenas usada como preaquecedor de ar, tipi c amente a partir de 65O°C, até ser atingida a temperatura de funcionamento.

Descreve-se a seguir o processo e o reactor se gundo a presente invenção, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1, uma forma de realização de um reactov segundo a presente invenção com três extensões do reactor; e

A fig. 2, um reactor correspondente segundo a presente invenção com uma extensão do reactor e nas condições de operação.

reactor representado na fig. 1 é constituído por uma câmara do reactor (1), na generalidade cilíndrica, que compreende uma câmara inferior (2), extensões intermédias (3a)

e (3b) do reactor, bem como uma extensão superior do reactor ou câmara superior (4)* As extensões (3a), (3b) e (4) do reac_ tor comunicam, através de um número qualquer, tipicamente de 1 a 12 em 1 a 6 níveis, de tubos de fluxo descendente (5) pro_ vidos de válvulas de regulação (6), com partes do reactor res pectivas situadas por baixo. As válvulas de regulação (6) po_ dem ser válvulas L, reguladores de mistura ou dispositivos anj logos para a regulação do fluxo das partículas. A referência (7) designa entradas para o ar secundário para a parte inferi or de cada extensão do reactor. Pode introduzir-se material aditivo, incluindo material de dessulfuração, através de condutas (6) para o interior das extensões (3a) e (3b) do reactor, enquanto o material reagente sólido primário, por exemplo com bustível, e o material inerte em partículas, pode ser forneci do através de um tubo (9) introduzido através da câmara infe_ rior(2). Se se desejar, o material sólido pode ser retirado através de um tubo (10) na câmara inferior (:2) ·

Na forma de realização representada, há um ar_ refecedor de leito fluidificado (11) na câmara superior (4), a partir do qual pode remover-se o material acumulado, através de um tubo de saída (12), ou para um depósito (13) ou para a câmara inferior (2), através do tubo (14). A referência (15) indica um ciclone com o tubo de saída do gás (16) e o tubo de saída inferior (17) que, através de derivações com válvulas apropriadas (16), conduz ao depósito (19), ou através de tubos (20) para o tubo de fluxo descendente (5). Nas extensões (3a), (3b) e (4) do reactor, a referência (21) indica os tubos para um permutador de calor com ura meio de permuta do calor que é introduzido do exterior. Finalmente, o reactor está provido na

parte inferior com um tubo de entrada (22) para o gás de flui— dificação, que possui uma ramificação (23) para o fornecimento de ar secundário atravás das entradas (7) mencionadas para a parte inferior das extensões (3a), (3b) e (4) do reactor res pectivas já mencionadas. Pode levar-se gás suplementar que pas sa atravás das entradas (7) da saída de gás do ciclone (15) atravás da conduta de saída (16), um turbo-carregador e uma coil duta ramificada (24). Todos os tubos representados podem, inde pendentemente de isso estar ou não representado, estar providos de dispositivos de válvula apropriados que permitem a regulaçãc í

de todas as quantidades transportadas.

modo de funcionamento do reactor representa do vai agora ser descrito com referência a ura processo de combustão .

ar primário á usado na quantidade de 50 a

100 % da quantidade total necessário para um processo de combuj tão, conduzido atravás do tubo (22), atravás de tubeiras (25)

representadas por uma linha a tracejado para 0 interior da câmara inferior (2). Um combustível sólido em partículas apropriado material inerte e possivelmente material de dessulfuração são transportados, separada ou conjuntamente, atravás da entrada (9) para a câmara inferior (2), formando-se assim um leito flui dificado. Depois de um trajecto dado de passagem na câmara (1) do reactor, 0 gás e as partículas sólidas passam pela primeira extensão (3a) do reactor, onde á retirada uma parte predetermi nada do material do reactor. Esta remoção pode ser provocada já pela menor velocidade de fluidificação por efeito da gravidade, mas pode também ser amplificada por meios designados em princípio pela referência (26). Estes meios podem ser pneumáticos, me

retirado da cânicos ou eléctricos. A quantidade de material extensão (3a) do reactor é determinada pela quantidade que po de passar através do tubo de fluxo descendente (5) depois do arrefecimento por meio do permutador de calor (21). 0 ar secur dário proveniente do tubo (23) ou gás de recirculação proveni ente do tubo (24), ou uma mistura dos dois, podem ser levados através do tubo (7) para a parte inferior da extensão (3a) do reactor, formando assim um leito fluidificado (30), que tipi_ camente pode ser um leito borbulhante. Numa forma de realização preferida da presente invenção o material de dessulfuração é fornecido a esse leito através da entrada (Ô).

Depois da primeira fase de separação através da extensão (3a) do reactor, o gás e a parte não separada do material do leito, e possivelmente material do leito recircu_ lado proveniente de fases de separação sobrejacentes, são introduzidos, juntamente com o ar secundário, através da entrada (7), ou o gás recirculado transportado para a extensão seguin_ te (3b) do reactor. Aqui o material é sujeito a uma segunda fase de separação segundo o mesmo princípio da fase de separação em ligação com a extensão (3a) do reactor. A partir desta segunda fase de separação o material do leito arrefecido é re_ circulado para a parte inferior do reactor ou para outro sítio escolhido do reactor.

A partir da segunda fase de separação, o gás, com o material do leito, é transportado para a câmara superior (4), onde o material do leito é sujeito ao arrefecimento segun do os mesmos princípios que nas extensões (3a) e (3b) do reac_ tor. Além disso, o material do leito pode ser arrefecido por meio do arrefecedor de leito fluidificado (11), através das tu

beiras (27) por onde passam o gás e a parte restante do materi_ al do leito. 0 material acumulado no arrefecedor de leito (11) é retirado através da conduta ramificada (12) e levado para o depósito (13) ou retornado para a parte inferior da câmara (2). Em alternativa, o arrefecimento pode fazer-se por meio de uma hélice de arrefecimento (29) ou pode fazer-se um arrefecimento suplementar por meio da referida hélice de arrefecimento.

A saída do gás, juntamente com o restante mate rial do leito, faz-se pela parte superior do reactor através da conduta de saída (23) para o ciclone (15), onde o gás é purificado para os fins desejados e o material separado é descarregado através da conduta (17) e recirculado para o reactor (1) ou transportado para o depósito (.19)·

No arranque do reactor é possível, tomando me didas apropriadas de controlo, parar o leito na primeira extensão (3a) do reactor e conseguir assim um arranque mais rápido numa menor quantidade de material em partículas.

A fig. 2 representa uma outra forma de realiza ção de um reactor segundo a presente invenção, no qual os números de referência correspondem aos da fig. 1. Esta forma de rea lização tem apenas uma extensão (4) do reactor e, em comparação com a fig. 1, fizeram-se algumas modificações na disposição dos tubos. A conduta (10) está, para a possível remoção do material sólido, colocada centralmente na parte inferior, o gás suplemen tar de fluidificação pode ser introduzido na conduta (10) através de tubos (32); um certo número de tubeiras (22) está dispôs to na parte inferior do reactor para introdução do ar primário, uma conduta suplementar (22a) para introdução de ar secundário e a conduta de saída (23) é introduzida por meio de uma peça de

ligação na parte lateral da extensão superior (4) do reactor.

Além disso, uma minha a tracejado indica um possível ciclone adicional (15) com a conduta de saída (16). 0 diâmetro do reac tor efectivo (1) está designado por (d) e o diâmetro da parte alongada do reactor está designado por (D). 0 circuito do gás está indicado por meio de linhas a tracejado com setas, enquan to o circuito das partículas está indicado por linhas a cheio com setas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- I^a -

Processo para a operação de um reactor de leito fluidificado circulante, por meio do qual um material de partículas sólidas que compreende um material reagente sólido é introduzido na parte inferior do reactor para formar um leito rápido por meio de um gás de fluidificação que contém um ma terial reagente gasoso introduzido na parte inferior do reactor, enquanto as partículas que não reagiram são descarregadas da parte superior do reactor e recirculadas para o leito, caracte rizado por uma fracção predeterminada do material de partículas sólidas presente no reactor ser removida de pelo menos um sítio do leito situado abaixo da parte superior do reactor, ser SU— jeita a tratamento térmico e recirculada para pelo menos um ou tro sítio do leito situado mais abaixo.

- 2a .

Processo de acordo com a reivindicação 1, caraç terizado por o material reagente sólido ser um combustível com carbono, por o material reagente gasoso ser oxigénio e o tratamento térmico se um arrefecimento.

- 3a _

Processo de acordo com a reivindicação 2, caraç terizado por 0 material de dessulfuração, de preferência pedra calcárea, ser adicionado em ligação com 0 arrefecimento de uma fracção das partículas removidas.

- 4^a -

Processo de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado por 0 material do reactor na extremidade de saída

-20do reactor ser sujeita a um outro arrefecimento.

- 5a -

Processo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por o material sólido no gás de saída do reaç tor ser recirculado para se misturar com uma fracção retirada de material em partículas.

- 6a -

Processo de acordo com as reivindicações 1 a 3 caracterizado por ser realizado h. pressão atmosférica ou a uma pressão mais elevada, de preferência de cerca de 1 a cerca de 3,5 bar ou acima de 12 a 16 bar.

_ ya _

Processo de acordo com as reivindicações 1 a 6. caracterizado por se adicionar material reagente gasoso suplementar a urna fracção de material sólido em partículas removida,

- ~

Reactor de leito fluidificado que compreende uma câmara vertical (1) do reactor, uma primeira entrada (9) na parte inferior (2) da câmara do reactor para a introdução de material sólido em partículas e uma segunda entrada (22) na parte inferior da câmara do reactor para introdução de gás de fluidificação, e uma conduta de saída (2â) na parte superior (4) da câmara do reactor para a remoção do material principal, caracterizado por se prever pelo menos mais uma conduta de saí da (5j3a,3b,4) para o material sólido em partículas entre a re ferida primeira entrada (9) para o material sólido em partícu_ las e a referida conduta de saída (23) para o material do.rèac tor, conduzindo a referida outra conduta de saída, através de elementos de arrefecimento ou de aquecimento (21), novamente ao reactor constituindo pelo menos uma outra entrada do mate_ rial sólido em partículas.

- 9a _

Reactor de acordo com a reivindicação caraç terizado por a referida outra conduta de saída (5) compreender uma extensão (3a, 3b, 4) na câmara do reactor.

- 10 a -

Reactor de acordo com a reivindicação 9, caraç terizado por se prever um permutador de calor (21) na parte prolongada do reactor para a permuta de calor com o material reagente sólido retirado.

- lia -

Reactor de acordo com as reivindicações 9 ou

10, caracterizado por o prolongamento do reactor estar provido de uma entrada (7,23,24) para o material reagente gasoso suplç mentar.

- 12& _

Reactor de acordo com a reivindicação 11, ca_ racterizado por a entrada (7) para o material reagente gasoso suplementar ser formada de maneira a permitir a formação de um leito fluidificado separado na extensão do reactor.

- 13& -

Reactor de acordo com as reivindicações 9 a

12, caracterizado por possuir uma outra entrada ($) em ligaçãc com a extensão do reactor para aditivos sólidos que compreen_ dem material de dessulfuração.

- 14^a -

Reactor de acordo com as reivindicações δ a

13, caracterizado por se prever um arrefecedor fluidificado (11) com a conduta de saída (12) para o material sólido acumu__ lado na extremidade de saída da câmara do reactor ou na última extensão (4) do reactor.

- 15^a Reactor de acordo com as reivindicações Ô a

14, caracterizado por se prever um permutador de calor, em par ticular uma hélice de arrefecimento (29), na extremidade de saí da da câmara do reactor ou da última extensão (4) do reactor.

— 16 ^a —

15, tor lar

Reactor de acordo com as reivindicações Ó a caracterizado por a conduta de saída (2$) da câmara do reac comunicar com um separador de partículas (15), em particu_ um ciclone, a partir do qual uma ou mais entradas (20) duzem à conduta de saída ou h conduta ou condutas de saída con adi cionais (5) para o material reagente sólido.

- 17^a Reactor de acordo com as reivindicações Ó

16, caracterizado por compreender uma câmara (1) do reactor substancialmente cilíndrica com qualquer número de extensões (3a,3b,4) do reactor simétricas, cada uma delas compreendendo uma câmara para a produção de um leito fluidificado (30) separado da câmara primária (1) do reactor.

A requerente declara que os primeiros pedidos desta patente foram depositados na Dinamarca em 14 de Junho de

-231985 e em 23 de Maio de 1986, sob os n²s 2688/85 e 2425/06, respectivamente.