DE1033187B

DE1033187B - Wirbelschichtreaktor mit zwei getrennten Reaktionskammern

Info

Publication number: DE1033187B
Application number: DEE10929A
Authority: DE
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1954-06-28
Filing date: 1955-06-28
Publication date: 1958-07-03
Also published as: GB794997A; NL99020C; US2881133A; NL198169A; BE539185A

Description

DEUTSCHES

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Neues rr ANMELDE TA G: 28. JUN 11955

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

3. JULI 1958

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelschichtreaktor mit zwei getrennten Reaktionskammern und die Beförderung feinkörniger Feststoffe darin zwischen diesen Kammern, wobei sich die Feststoffe im Umlauf zwischen zwei oder mehr Behandlungszonen befinden, in denen sie verschiedenen Behandlungen unterworfen werden. Die Erfindung ist besonders bei solchen Verfahren anwendbar, bei denen in den Behandlungszonen verschiedene gasförmige Stoffe vorhanden sind, und eine gegenseitige Vermischung der gasförmigen Reaktionsteilnehmer dieser Zonen vermieden werden muß.

Die Feststoff-Wirbelschicht-Technik, bei der feste Stoffe mit Gasen oder Flüssigkeiten zusammengebracht werden, wurde in letzter Zeit bei vielen industriellen Verfahren angewandt, insbesondere in der Erdölraffination. Dieser Arbeitsweise bedient man sich z. B. beim Raffinieren und Cracken von Gasölen, Rohbenzinen und Rückstandsölen. Vielfach arbeitet man nach dem sogenannten Zweikammerverfahren unter Verwendung aufgewirbelter Feststoffe, d. h. man behandelt einen Reaktionsteilnehmer in einer Reaktionszone in Berührung mit festen Stoffen, worauf man diese festen Stoffe kontinuierlich in eine zweite, von der ersten getrennte Kammer überführt, die als Regenerations- oder Verbrennungszone dient, und von da wieder in die erste Behandlungszone zurückführt. Die beiden Kammern des Wirbelschicht · reaktors sind mit Zuleitungen für die Feststoffteilchen am unteren Teil, Abzugsleitungen für gasförmige Reaktionsprodukte am oberen Teil jeder Kammer sowie mit je einer Transportleitung für die Feststoffteilchen von einer der Kammern zur anderen verbunden.

Zum Überführen der feinkörnigen Feststoffteilchen von einer Kammer in die andere kennt man bereits miteinander verbundene Fall- und Steigrohre, mit denen man ein ziemlich gleichmäßiges Fließen der festen Stoffe erreicht und ein Zurückfließen verhindert. Nach einer der üblichen Ausführungsarten solcher Fallrohranlagen ist am unteren Teil jeder der beiden Förderleitungen, die die beiden Kammern verbinden, ein U-förmiger Verschluß angeordnet, um zu verhindern, daß die Gase von einer Kammer nach der anderen strömen: die Fließgeschwindigkeit der festen Stoffe innerhalb dieser Förderleitung wird dadurch geregelt, daß man genau bemessene Mengen Gas vom unteren Ende dieser U-Rohre aus in die Steigleitung einbläst.

U-Rohre dieser Bauart arbeiten äußerst zufriedenstellend, insbesondere wenn sie bei Crackverfahren mit aufgewirbelter Katalysatorschicht angewandt werden.-Es ist jedoch ziemlich schwierig, den Druckabfall in den gebogenen Rohren dieser Art zu regeln Wirbelschichtreaktor mit zwei getrennten Reaktionskammern

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil, Rechtsanwalt, Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 28. Juni 1954

und auf ein gewünschtes niedriges Maß zu verringern, wenn man mit festen Stoffen arbeitet, die bedeutend grobkörniger als die üblichen Katalysatoren sind. Man braucht in diesem Falle große Mengen Fördergas und muß dieses sehr weitgehend verteilen.

Die bei Wirbelschichtverfahren zur Verkokung von Kohlenwasserstoffölen gebrauchten Feststoffteilchen sind gröber als die für katalytische Crackverfahren benutzten Teilchen und zeigen, da ihr Größenbereich nicht so eng begrenzt ist, ein besseres Fließvermögen als die letzteren. Während letztere eine mittlere Teilchengröße von über etwa 80 μ oder auch weniger besitzen, beträgt die Größe bei den erstgenannten Teilchen etwa 40 bis 800, vorzugsweise jedoch 175 bis 200 μ. Bei Anwendung von U-Rohren zum Fördern von Koksteilchen war stets ein höherer Druckabfall zu beobachten. Dieser höhere Druckabfall scheint kennzeichnend für die groben Feststoffe zu sein, die sich von dem Fördergas rasch wieder trennen und zur Klumpenbildung neigen, besonders wenn sie in waagerechter oder seitlicher Richtung fließen.

Außerdem ist es nicht immer zweckmäßig, die Kammern so anzuordnen, wie es für das U-Rohr am günstigsten ist; so erwies es sich vielfach als nötig die festen Stoffe nach der Seite hin oder waagerecht zii fördern, um die günstigste Kammeranordnung zu erzielen.

Die Erfindung betrifft Wirbelschichtreaktoren der genannten Art mit zwei getrennten Reaktionskammern und mit Zuleitungen für Feststoffteilchen

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mer einmündet. Diese letztgenannte Leitung dient für die erforderliche seitliche Beförderung unter möglichst geringem Druckabfall und mit möglichst glattem Durchfluß.

Ein Ventil dient zur Regelung des Durchflusses der festen Stoffe. Vorzugsweise wird das Ventil eine bis fünf Rohrweiten von der scharfen Rohrkrümmung entfernt in den Unterteil des Fallrohres eingebaut. Es kann jedoch auch an einer anderen Stelle, z. B.

am unteren Teil und mit Zuleitungen für gasförmige Reaktionsprodukte am oberen Teil jeder dieser Kammern sowie mit je einer Transportleitung für Feststoffteilchen von einer Kammer zur anderen, wobei das Besondere darin liegt, daß jede der Transportleitungen für die Feststoffteilchen aus einem senkrechten Fallrohr mit Absperrventil besteht und sich in eine Leitung fortsetzt, die mit scharfer Krümmung in einen schräg nach oben geneigten

Rohrabschnitt mündet, dessen Neigung mehr als 50° io im Unterteil des senkrechten Steigrohrabschnittes,

gegenüber der Waagerechten beträgt, und der dann angeordnet sein.

in stumpfem Winkel nach oben abbiegt und über In Fig. I wird schematisch ein erfindungsgemäßes einen etwa senkrechten Steigrohrabschnitt nach der Leitungssystem gezeigt, das dazu dient, bei einem anderen Reaktionskammer führt. Der Winkel von Wirbelschichtverfahren zur Verkokung von Kohlenmehr als 50° für den ersten steigenden Abschnitt des 15 wasserstoffölen Feststoffe von einer Behandlungs-Transportrohres ist so gewählt, daß er in jedem Falle kammer zur anderen zu befördern, steiler ist als der natürliche Schüttwinkel des aus Fig. II ist eine vergrößerte, schematische Ansicht den Feststoffteilchen bestehenden Gutes. Hierdurch der Transportleitungen, in der vor allem die Anorderreicht man, daß sich etwa aus dem Strom des För- nung der Fördergashähne dargestellt ist. Das senkdergases ausscheidendes Gut nicht in der Leitung 20 rechte Steigrohr ist hier in eine Reaktionskammer festsetzt, sondern vielmehr in dieser abwärts bis zu mündend dargestellt. ■

einer Stelle in der Nähe der Einlaßöffnung des Fig. I der Zeichnung zeigt eine übliche Wirbel-Fördergases gleitet, durch das es sofort wieder auf- schichtkammer 1 zur Verkokung von Kohlenwassergewirbelt wird. Die Fördergase werden im Unterteil stoffen mit Verbrennungszone oder Heizvorrichdes Steigrohrabschnittes eingeleitet, und zwar vor- 25 tung 2, die dazu dient, die für das Verfahren erforzugsweise in der Nähe der scharfen Krümmung vor derliche Wärme zu erzeugen. Die Kammern enthalten dem geneigten Steigrohrabschnitt und/oder zu Beginn Wirbelschichten, die von feinzerteilten Feststoffen des senkrechten Teiles dieses Rohres, wobei man vor- mit einer Teilchengröße von etwa 40 bis 800 gebildet zugsweise statt einer einzigen Einleitungsstelle deren werden. Gewöhnlich wird der bei dem Abfahren ermehrere anordnet, die in bestimmten Abschnitten in 30 zeugte Koks als wärmeübertragender Feststoff verdas Steigrohr einmünden. wendet; es können jedoch auch andere Feststoffe, Bei nach unten geneigten Leitungen, die sich an z. B. Sand, Bimsstein oder verbrauchte Katalysatoden senkrechten Steigrohrabschnitt anschließen kön- ren, hierfür benutzt werden.

nen, ist der Neigungswinkel gegenüber der Waage- Das durch Pyrolyse zu veredelnde öl, ζ. Β. ein

rechten nicht so ausschlaggebend. Abwärts geneigte 35 Süd-Louisiana-Vakuumrückstandsöl, wird durch die Leitungen sollten um mehr als 15°, vorzugsweise um

45 bis 70°, gegen die Waagerechte geneigt sein.

Die Ausführung der Transportleitungen gemäß der Erfindung bietet eine Reihe von besonderen Vorteilen :

1. Durch den senkrechten Fallrohrteil wird ein sehr hoher Druckanstieg erzielt.

2. Die scharfe Krümmung am unteren Ende des Fallrohres, deren Biegungshalbmesser etwa einer

Leitung 3 zugeführt und tritt durch Leitungen 4 an mehreren Stellen in die Verkokungskammer ein. Das Öl kommt hier mit den festen Teilchen in Berührung, die etwa 510° C warm sind, wobei beträchtliche Mengen Kohlenwasserstoffdämpfe entwickelt und kohlenstoffhaltige Rückstände auf den aufgewirbelten Teilchen abgeschieden werden. Die Dämpfe ziehen oben durch die Leitung 5 ab.

Von unten wird in die Kammer 1 an mehreren

Rohrweite oder weniger entspricht, ist noch mit 45 Stellen (eine dieser Stellen ist hier als Leitung 6 aneiner ausreichenden mechanischen Festigkeit ver- gegeben) Dampf eingeblasen. Dieser Dampf dient einbart. dazu, das Bett aufzuwirbeln und außerdem die Koh-

3. In dem gekrümmten Rohrstück, das das Fallrohr lenwasserstoffdämpfe von den festen Teilchen im mit dem Steigrohr verbindet, geht der Druck nur Unterteil der Kammer abzustreifen. In der Regel wenig zurück, auch wenn man mit sehr wenig 50 arbeitet man dabei mit Oberflächengeschwindigkeiten Fördergas arbeitet. von etwa 15 bis 90 cm/Sek In einigen Teilen der

Kammer können die Geschwindigkeiten bis auf 1,2 oder 1,5 m/Sek ansteigen.

Da bei dem Wirbelschichtverkokungsverfahren mehr Koks erzeugt wird, als zur Deckung des Wärmebedarfs verbrannt werden muß, wird ein Teil der festen Stoffe aus der Anlage entfernt. Dieser Überschuß an Koks wird durch die Leitung 8 ausgetragen. Prallplatten 7 im Unterteil der Verkokungs-

zwischen dem schrägen Steigrohrabschnitt und 60 kammer begünstigen die Vermischung und die innige dem senkrechten Steigrohrteil, für die ein Radius Berührung der festen Stoffe mit dem Wirbel- und

Abstreifgas.

Ein Teil der Wirbelschicht wird kontinuierlich durch die Leitung 9 entfernt und in die Verbrennungszone 2 übergeführt. Luft oder ein anderes sauerstoff haltiges Gas wird durch die Leitung 11 von unten in die Verbrennungszone eingeblasen und dient dazu, die dort vorhandenen Kohlenstoffteilchen aufzuwirbeln und teilweise zu verbrennen. Durch diese teil-

4. Die neue Bauart ermöglicht eine ausreichende seitliche Bewegung der festen Stoffe, wodurch ein zuverlässiger Abschluß zwischen den Gasräumen der beiden Reaktionskammern erreicht wird.

5. Der schräg geneigte Steigrohrabschnitt ist um mindestens 50°, vorzugsweise jedoch um 60° oder mehr, gegenüber der Waagerechten geneigt.

6. Die Krümmung mit ziemlich großem Radius

von etwa 1,50 m oder von fünf Rohrweiten (je nachdem, welcher davon größer ist) bevorzugt wird, gestattet, den Druckabfall möglichst niedrig zu halten.

7. Es kann ein senkrechtes Steigrohr benutzt werden, werden, das unmittelbar in eine Aufnahmekammer oder in eine Förderleitung führt, die, abwärts geneigt, unter einem Winkel von 15° oder mehr,

vorzugsweise von 45 bis 70°, in eine solche Kam- 70 weise Verbrennung wird die Temperatur der festen

Stoffe in der Verbrennungszone um 50 bis 170° C oder mehr über diejenige der Teilchen in der Verkokungskammer gesteigert. Das während der Verbrennung gebildete Abgas wird oben durch die Leitung 12 abgelassen und entweicht ins Freie.

Die erwärmten Feststoffe werden kontinuierlich aus der Verbrennungszone durch die Leitung 10 abgezogen und in die Verkokungskammer befördert, um ihr so die für die Pyrolyse notwendige Wärme zuzuführen.

Erfindungsgemäß werden die umlaufenden Feststoffe durch ein besonders gestaltetes Leitungssystem geleitet. Die festen Teilchen, die von der Verkokungskammer in die Heizvorrichtung befördert werden, fließen zunächst durch das Fallrohr 9 a nach unten. Dieses Fallrohr ist genügend hoch, um einen Druck zu erzeugen, der zum Ausgleich der des Druckgefälles zwischen der Verkokungskammer und der Heizvorrichtung sowie des Gegendruckes in dem senkrechten Steigrohr und der Reibungsverluste ausreicht.

Die Feststoffe fließen dann am unteren Ende des Fallrohres durch ein Ventil 13 und gelangen in den scharf gekrümmten Rohrteil 9 b, von wo aus sie sich durch den schrägen Rohrteil 9 c nach oben bewegen. Das Absperrventil wird vorzugsweise eine bis fünf Rohrweiten von der Rohrkrümmung entfernt angeordnet. Vorzugsweise besitzt die Rohrkrümmung einen Radius von weniger als einer Rohrweite und das geneigte Steigrohr weist eine Neigung von mehr als 50° gegen die Waagerechte auf. Der Förderweg der festen Stoffe nach der Seite hin durch das schräge Steigrohr ist so kurz wie möglich zu bemessen. Im allgemeinen soll das schräge Steigrohr eine Länge besitzen, die zum Leeren der Kammer ausreicht. Es kann dabei mitunter auch langer sein und dennoch störungsfrei arbeiten, so daß man es zur Überbrükkung kurzer seitlicher Entfernungen verwenden kann, während die obere Leitung, die zur waagerechten Beförderung der festen Stoffe dient, wegfallen kann. Zur Regelung der Dichte und der Beweglichkeit der suspendierten festen Stoffe leitet man Fördergas z. B. durch die Zuleitungen 17 und 18 sowohl in den schrägen Rohrteil wie auch in das mit kleinem Radius gebogene Rohrstück.

Nachdem der Teilchenstrom den geneigten Abschnitt 9 c durchlaufen hat, wird die Feststoffsuspension mit Gas verdünnt, das durch die Leitung 16 eintritt. Dieses Gas verringert die Dichte der Feststoffsuspensionen und erzeugt ein Druckgefälle, durch das die Suspension durch die Leitung bewegt wird, d. h., in dem senkrechten Steigrohr 9 besitzt die Feststoffsuspension eine geringere Dichte als in der Wirbelschichtverkokungskammer oder in dem senkrechten Fallrohr 9 a. Durch entsprechende Bemessung der Menge des an dieser Stelle in die Steigrohrleitung eingeblasenen Gases sowie durch Regelung des Druckverlustes durch das Ventil 13 kann man die Umlaufgeschwindigkeit der festen Stoffe leicht genau einstellen-

Manchmal bevorzugt man hierfür ein bei dem Verfahren als Reaktionsteilnehmer verwendetes Gas als Steigrohrgas. So kann man Luft durch die Leitung 16 in das Rohr 9 einleiten, die nicht nur zur Förderung der festen Teilchen, sondern auch zu ihrer teilweisen Verbrennung dient. Wenn man inertes Gas verwenden muß, wird Dampf als ,Steigrohr- und Fördergas bevorzugt.

Nachdem die Suspension in dem senkrechten Steigrohr die gewünschte Höhe erreicht hat, wird sie durch eine Rohrkrümmung mit großem Radius in das schräge Rohr9<i geleitet und von da in die Verbrennungszone 2. Dieses abwärts geneigte Rohr bildet einen Winkel von 15 bis 70°, z. B. von 45° mit der Waagerechten; es kann ferner mit entsprechenden Belüftungshähnen versehen sein.

Das Leitungssystem zur Förderung fester Stoffe von der Verbrennungszone in die Wirbelschichtverkokungskammer entspricht praktisch dem oben beschriebenen. Die festen Stoffe werden hier erst durch das senkrechte Fallrohr 10a, ein Ventil 20 und eine scharfe Rohrkrümmung 10 b in den schrägen Steigrohrteil 10 c und von hier wieder in einen senkrechten Steigrohrabschnitt 10 geleitet. Nach Erreichung der gewünschten Höhe in dem senkrechten Steigrohr fließen die festen Stoffe durch das schräge Rohr 10 ei in die Verkokungskammer. Am unteren Ende des senkrechten Steigrohres wird durch die Leitung 14 ein Fördergas, z. B. Dampf, eingeblasen.

Es ist zweckmäßig, das Fördergas an mehreren Stellen entlang der gesamten Förderleitung verteilt einzublasen, ζ. B. durch die Zuleitung 15, um die Bewegung des Gemisches sowie die Verteilung der Gase in der Suspension richtig zu regulieren.

In Fig. II ist eine Transportleitung ähnlich der in Fig. I dargestellten gezeigt, die eine Wirbelschichtverkokungskammer 31 mit einer Heizkammer 32 verbindet, die beide aus Koksteilchen gebildete Wirbelschichten enthalten; ferner ein Leitungssystem zur Beförderung des Kokses von der Abstreifzone im Unterteil der Verkokungskammer zur Verbrennungszone.

Um die Eintrittsöffnung des Fallrohres 36 herum ist hier ein Sieb 41 angeordnet, um zu verhindern, daß übergroße Teilchen und Koksklumpen in das Fallrohr gelangen und den Durchgang versperren.

Durch einen Verteiler 47 wird Fördergas 36 in das Fallrohr 36 eingeleitet. Im allgemeinen wird hier nur so viel Fördergas zugeführt, wie erforderlich ist, um dieDichte der Feststoffsuspension, während diese durch das Fallrohr nach unten fließt und der Druck ansteigt, unverändert zu halten. Eine ausreichende Regelung ist möglich, wenn man die Einlaßhähne über eine Strecke von etwa 1,2 bis 6 m, vorzugsweise 1,2 bis 3,6 m, verteilt anordnet. Das Fördergas strömt bei niedrigen Feststoffgeschwindigkeiten nach oben, während es sich bei höheren Geschwindigkeiten mit den Feststoffen nach unten bewegt.

Ein im Unterteil des Fallrohres eingebauter Schieber 37 erzeugt einen Druckabfall, der ein Zurückfließen der Feststoffsuspension bei etwaigem Stoßen und Aufwallen des Systems verhindert. Der durch den Schieber erzeugte Druckabfall P_s-P_s macht 2 bis 40% des in der gesamten Feststoffförderleitung entstehenden Druckabfalls aus. Natürlich kann man gegebenenfalls auch noch weitere Schieber an verschiedenen Stellen innerhalb des Leitungssystems anordnen.

Am unteren Ende der Rohrkrümmung ist ein Fördergaseinlaß rohr 46 angebracht, das bei Bedarf als Strahldüse dienen kann, um eine Ansammlung von festen Stoffen an dieser Stelle bei Änderung der Fließrichtung zu verhindern. Gegebenenfalls kann man auch alles zur Verdünnung der Feststoffsuspension dienende Förder- oder Steigrohrgas oder die Hauptmenge davon durch die Leitung 46 zuführen.

\^orzugsweise jedoch leitet man das Fördergas durch den Verteiler 48 in das geneigte Steigrohr 38 ein, um die Dichte der Feststoffsuspension und damit ihre Beweglichkeit zu regeln, während man weitere

Mengen am unteren Ende des senkrechten Steigrohres einleitet. Im allgemeinen liegt die Dichte der Suspension in dem schrägen Steigrohr zwischen den Dichten im Fallrohr 36 und in dem senkrechten Steigrohr 39. Eine gute Regelung ist möglich, wenn die Abstände zwischen den einzelnen Fördergashähnen jeweils eine bis drei Rohrweiten betragen. Vorzugsweise werden die Hähne so angeordnet, daß sie in der Nähe der Rohrkrümmung dicht beieinander liegen, während ihre Abstände nach oben hin, d. h. in der Fließrichtung, immer größer werden. Zur besseren Gasverteilung ist es vorteilhaft, mehr als einen Hahn an jeder dieser Stellen anzuordnen.

Die Menge des von unten in das senkrechte Steigrohr 39 durch die Leitung 49 eingeblasenen Fördergases beträgt z. B. 0,19 m³ je kg bewegten Feststoff. Um eine gleichmäßigere Verteilung zu erzielen, kann man das Gas auch an mehreren Stellen entlang des Steigrohres, z. B. durch die Leitung 50, einblasen.

Die aus dem senkrechten Steigrohr austretenden Feststoffe werden durch eine Prallwand 40 in die Wirbelschichtverbrennungszone der Kammer 32 abgelenkt. Sie können in dem senkrechten Steigrohr auch außerhalb des Reaktionsgefäßes nach oben getragen werden und dann von oben her in die Kammer, ober- oder unterhalb der Wirbelschichtgrenze L 2 eintreten.

In einer Wirbelschichtverkokungsanlage für Kohlenwasserstoffe, wie sie in Fig. II dargestellt ist, arbeitet man z. B. mit 40 bis 800 μ großen Koksteilchen (mittlere Größe 175 μ), deren wahres spezifisches Gewicht 1,6 beträgt. Die obere Grenze L₁ der Wirbelschicht in der Verkokungskammer liegt 24,4 m über der Bodenfläche L₄ der Rohrkrümmung und 20,5 m über der Höhe L₃ der Eintrittsstelle der Feststoffe in das Fallrohr. Die obere Grenze L₂ der in der Heizkammer befindlichen Wirbelschicht liegt auch etwa 24,4 m über dem Boden L₄ der Rohrkrümmung, und die Förderleitung endet etwa 1,5 tn unterhalb dieser Grenzfläche L₂. Die Dichte Q₁ der Wirbelschicht in der Verkokungskammer beträgt 0,65 und diejenige, ρ₅, in der Heizkammer 0,48.

Unter diesen Bedingungen beträgt der Druck P₁ in der Verkokungskammer 0,77 kg/cm² und in der Heizkammer P₆ 0,48 kg/cm². Somit liegt am Eintritt der Leitung ein Druck P₂ von 2,1kg/cm² und am Austritt von 0,90 kg/cm² vor. Im Fallrohr 36 hat die Feststoffsuspension eine Dichte Q₂ von 0,67, die ausreicht, um den Druck alle m um etwa 0,07 kg/cm² zu steigern. Sind höhere Drücke erforderlich, so kann man das Fallrohr entsprechend verlängern.

Oberhalb des Ventils beträgt der Druck P₃ etwa 2,3 kg/cm², während der Druckabfall im Ventil etwa 0,37 kg/cm² betragen kann, so daß in der Rohrkrümmung ein Druck von 1.94 kg/cm² herrscht. In der Rohrkrümmung kann der Druckverlust 0,07 bis 0,21 kg/cm² sein. Nach Einleitung von etwa 4,7 1 Fördergas auf 1 kg Feststoffe besitzt die Feststoffsuspension in dem geneigten Steigrohr 38 eine Dichte ρ₃ von etwa 0,45 und in dem senkrechten Steigrohr 20 eine solche, ρ₄, von etwa 0,32. 1,6 1 Fördergas werden durch die Leitungen 46 und 48 und 0,6 1 durch die Leitung 49 zugeführt.

Bei Verwendung einer Rohrleitung von 35 mm Durchmesser beträgt die Geschwindigkeit des Fest-Stoffstromes unter diesen Bedingungen 58,6 kg/h/cm², wobei die Geschwindigkeit im Fallrohr 1,45 m/Sek. und in dem senkrechten Steigrohr 3 m/Sek. beträgt.

Innerhalb des schrägen Rohres und dss Steigrohres entsteht dabei ein Druckabfall von 0,89 kg/cm² (hiervon 0,05 kg/cm² durch Reibung), so daß ein Druck" von 0,9 kg/cm² als statischer Druck oder Antriebskraft verbleibt.

Die vorliegende Erfindung ist ganz allgemein zur ^!i Förderung fester Stoffe mit Teilchengrößen von 0 bis ^; μ anwendbar, deren wahre spezifischen Gewichte zwischen 1,28 und 3,2 betragen. Die Umlaufgeschwindigkeit der festen Stoffe kann dabei zwischen 2,45 und kg/h/cm² liegen; die Dichte der Feststoffsuspension ist im Fallrohr 30 bis 65%, in dem sclrägen Steigrohr 10 bis 50% und in dem senkrechten Steigrohr 4 bis 40% des wahren spezifischen Gewichts der festen Stoffe. |

Claims

Patentansprüche:

1. Wirbelschichtreaktor mit zwei getrennten Reaktionskammern, die mit Zuleitungen für Feststoffteilchen am unteren Teil, Abzugsleitungen für r gasförmige Reaktionsprodukte am oberen Teil jeder Kammer sowie mit je einer Transportleitung für Feststoffteilchen von einer Kammer zur anderen Kammer verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Transportleitungen für die Feststoffteilchen aus einem senkrechten Fallrohr (9 a, 10 a, 36) mit Absperrventil (13, 20, 37) besteht und sich in eine Leitung fortsetzt, die mit scharfer Krümmung (9 b, 10 b) in einen nach oben geneigten Rohrabschnitt (9 c, 10 c, 38) mündet, dessen Neigung mehr als 50% gegenüber der Waagerechten beträgt, und der im stumpfen Winkel nach oben abbiegt und über einen etwa senkrechten Steigrohrabschnitt (9, 10, 39) zu der zweiten Reaktionskammer führt.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die scharfe Krümmung (9 b, 10 b) im Abstand sowohl unterhalb des Ein- wie auch des Auslasses des jeweiligen Leitungssystems befindet.

3. Reaktor nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Einlasse (14, 16, 49) für ein Fördergas am unteren Ende des senkrechten Steigrohrabschnittes (9, 10, 39).

4. Reaktor nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Einlasse (17, 18, 46, 48) für das Fördergas an der scharfen Krümmung (96, 10 b) der Leitung und entlang dem geneigten Steigrohrabschnitt (9 c, 10 c, 38) angebracht sind.¹

5. Reaktor nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Absperrventile (13, 20, 37), die zur Regelung des Durchflusses der festen Stoffe etwa ' eine bis fünf Rohrweiten von der scharfen Rohr- :.\ krümmung (96, 10 b) entfernt in dem Fallrohr ΐ (9 α, 10 α, 36) angeordnet sind. .:;;:;-:

6. Reaktor nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeich- :' net durch einen nach unten geneigten Rohr- ;; abschnitt (9d,. 10rf) zur Weiterförderung der :"' festen Stoffe nach der nächsten Kammer (21), der ;, an das obere Ende des senkrechten Steigrohr- , abschnittes (9, 10) durch ein gekrümmtes Rohr ,;;; mit großem Biegungsradius angeschlossen ist und v eine Neigung von 15 bis 70° gegenüber der '·: Waagerechten aufweist.

7. Reaktor nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch Fördergaseinlässe (49), die am Un' erteil des senkrechten Steigrohrabschnittes (39) angebracht sind, sowie durch weitere Einlasse (47), ;_; die über den Fallrohrabschnitt (9 d, 10 d) alle 1,2 i, bis 6 m verteilt sind, durch Einlasse (48) in dem |i geneigten Rohrabschnitt (38), die in Abständen J von einer bis drei Rohrweiten darüber verteilt , ;||

sind, und durch einen Einlaß (46) für Fördergas an der scharfen Rohrkrümmung unten.

8. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man feste Stoffe darin befördert, die ein wahres spezifisches Gewicht von 1,28 bis 3,2 und eine Teilchengröße von 0 bis 1000 μ aufweisen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Stoffe mit einer Geschwindigkeit von 2,45 bis 100 kg/h/m² durch die Rohrleitung gefördert werden, und daß die Dichte der Feststoffsuspension in dem Fallrohr 30 bis 6O°/o, in dem schrägen Steigrohrabschnitt auf 10 bis 50% und in dem senkrechten Steigrohrabschnitt

auf 4 bis 40% des wahren spezifischen Gewichts gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptmenge des Fördergases den Feststoffen in der Rohrkrümmung zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fördergas dem Steigrohr an verschiedenen Stellen in dem senkrechten Rohrabschnitt in Mengen bis 0,19 m³/kg des geförderten Feststoffes zuleitet.

In Betracht gezogene Durckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 589 124.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen