DE3910227A1 - Reaktormodul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reaktormodul mit einem Wanderbett aus rieselfähigem Gut mit einem Gaseintritt und einem Gasaustritt für ein gasförmiges, das Wanderbett durchströmendes Medium.

Bei Reaktoren dieser Art kommt es einerseits darauf an, daß keine verschieden langen Wege einzelner Körner des rieselfähigen Guts während des Wanderns im Wanderbett vorhanden sind, so daß prak­ tisch nur eine senkrechte Fließrichtung, aber keine Querbewegung der Körner möglich ist, andererseits keine bevorzugten Durch­ trittzonen mit Hohlräumen an der Unterseite der Gutsäule entstehen, wodurch unterschiedliche Beladungen der in den Hohl­ räumen aufgewirbelten Partikel und der angrenzenden Gutzonen entstehen könnten.

Durch die DE 34 06 413 A1 ist ein Reaktor bekannt, der mit dach­ förmigen Leitprofilen versehen ist, die für das rieselfähige Gut undurchlässig aber für das gasförmige Medium durchlässig sind. Die Austragsorgane dieses Reaktors bestehen aus einer gitterför­ migen, hin- und herbewegbaren, Depots für Teilmengen des Riesel­ guts enthaltenden Platte, die von relativ schmalen Staubplatten getragen ist, die sich jeweils unterhalb der Gutdurchtrittsspal­ te befinden und über deren Ränder das Gut beim Hin- und Hergang des Depots abrieselt. Dadurch ist nur eine relativ großstufige Variierung des Gutdurchsatzes durch den Reaktor möglich, da das Volumen der Depottaschen aus baulichen Gründen und auch wegen der Verstopfungsgefahr nicht beliebig verringert werden kann. Ein weiterer Mangel des bekannten Reaktors besteht darin, daß die Leitprofile mit extrem feinen Bohrungen oder schmalen Spalten versehen sein müssen, um für das gasförmige Medium durchlässig, für das Schüttgut aber undurchlässig zu sein. Dadurch kommt es einerseits zu erheblichen Durchströmungswiderständen, anderer­ seits besteht die Gefahr des Zusetzens der Öffnungen durch Ver­ unreinigungen.

Die ein Abstreifen des Schüttgutes bewirkende Hin- und Herbewe­ gung erfordert eine relativ starke Antriebsvorrichtung, weil die zwischen den feststehenden Staubplatten und der bewegten Depot­ taschenplatte hohen Reibungskräfte zu überwinden sind. Darüber hinaus können zwischen den bewegten Teilen Gutpartikel einge­ quetscht werden, die zu unzukontrollierbaren Widerstandsvergrö­ ßerungen führen können. Außerdem kann bei empfindlichen Gütern eine Desintegration oder Beschädigung der Gutpartikel eintreten, welche die Reaktionsfähigkeit des Gutes mit dem gasförmigen Medium beeinträchtigen kann.

In der nicht vorveröffentlichten DE 38 05 198 A1 ist vorgeschla­ gen worden, die Austragsvorrichtung mit sich verschmälernden Gutaustrittsspalten und einer unteren, undurchlässigen Platte auszubilden, wobei die untereinander angeordneten Platten der Gutsaustragsvorrichtung mit einem Schwingantrieb bewegt werden. Auf den übereinander liegenden Platten bilden sich Schüttgut­ winkel aus, die ein Durchrieseln des Schüttgutes beim Stillstand der Platten verhindern. Werden die Platten vibrierend in Schwingung versetzt, rieselt das Schüttgut seitlich über die Ränder der Platten, so daß eine sehr feine Dosierung des Schüttgutaustrags ohne eine wesentliche Scherbewegung zwischen feststehenden und bewegten Teilen möglich ist.

Reaktoren, in denen gasförmige Medien mit dem Schüttgut in Kontakt kommen sollen, beispielsweise zur Absorbtion von in den gasförmigen Medien enthaltenen Verunreinigungen, zum Ausfiltern von Feststoffen oder zur thermochemischen Behandlung der Schütt­ güter durch das gasförmige Medium, bedarf es einer sorgfältigen Dimensionierung des Reaktors, damit das Wanderbett eine ausrei­ chende Verweildauer des Gases im Schüttgut gewährleistet. Für die Reinigung sehr großer Gasmengen, beispielsweise von Rauchgas, durch Absorbtion an Aktivkohle oder Aktivkoks werden sehr große Reaktoren benötigt, bei denen die Realisierung der Schwingan­ triebe für eine Austragsvorrichtung bereits problematisch wird. Jede Reaktorgröße muß darüber hinaus mit besonderen Dimensionie­ rungen der Inneneinrichtungen für das Wanderbett, der Wände mit Gaseintritts- und Gasaustrittsöffnungen und mit eigenen statischen Berechnungen erstellt werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Reaktormodul zu erstellen, das den Aufbau von Reaktoren ver­ schiedener Größen zur Bewältigung unterschiedicher Aufgaben ohne eine Einzelanfertigung des Reaktors für die besondere Größe erfordert und bei dem vorteilhafte Austragsvorrichtungen einfach realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Reaktormodul der eingangs erwähnten Art gelöst, das folgende Merkmale aufweist:

• - durch einen Schwingantrieb bewegbare Zuführrinnen im oberen Bereich des Moduls,
• - feststehende Schüttgutleitprofile, die zwischen sich jeweils einen Gutaustrittsspalt über die Tiefe des Moduls bilden,
• - unter jeweils einem Gutaustrittsspalt angeordnete Gutaustragsvorrichtungen bestehend aus wenigstens einer Platte, deren Breite größer ist als der jeweils über ihr befindliche Gutaustrittsspalt und die einen mittleren Gutaustrittsspalt bildet, dessen Breite kleiner ist als die des jeweils darüber befindlichen Gutaustrittsspaltes, aus einer darunter befindlichen, den Durchtritt des Schüttgut verhindernden Platte, deren Breite die Breite des darüber befindlichen Gutaustrittsspaltes übertrifft und aus einem Schwin­ antrieb für die Platten, über deren Ränder das Schütt­ gut bei der Bewegung der Platten herunterrieselt.

Das erfindungsgemäße Reaktormodul weist vorzugsweise eine Quader­ form auf und hat eine feste Größe, beispielsweise mit gleichen Kantenlängen von drei Metern in allen Richtungen. Mehrere Reaktormodule lassen sich vorteilhaft zu einem Gesamtreaktor zusammenstellen, dessen gesamte Wanderbettgröße somit aus der Anzahl der Reaktormodule variierbar ist. In jedem Reaktormodul bildet sich ein Teil-Wanderbett aus, für das eigene Zuführrinnen und ggf. eigene Abförderrinnen vorgesehen sind, wobei der Austrag über eine Schwing-Austragsvorrichtung erfolgt. Auch die Rinnen sind in vorteilhafter Weise mit einem Schwingantrieb, vorzugs­ weise in Längsrichtung der Rinnen, in Bewegung versetzt.

Die erfindungsgemäßen Reaktormodule eignen sich insbesondere für eine Durchströmung im Gegenstromverfahren, wenn der Gaseintritt unterhalb der Gutaustrittsöffnungen und der Gasaustritt oberhalb des Wanderbettes angeordnet sind. Dabei sind Gaseintritt und Gasaustritt vorzugsweise an gegenüberliegenden Seitenwänden positioniert.

Die erfindungsgemäßen Reaktormodule können in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden, indem an mehreren Modulen Sammel­ leitungen angebracht sind, die die Gaseintritte und die Gasaus­ tritte jeweils miteinander verbinden.

Bei einer Kombination mehrerer Module kann es zweckmäßig sein, daß sich die Zuführrinnen und ggf. die Abförderrinnen über mehrere, hintereinander angeordnete Module erstrecken.

In allen Fällen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Gutaus­ tragsvorrichtung und ggf. auch die Zuführrinnen und die etwaigen Abförderrinnen als vorgefertigte Einbauteile in die Module einschiebbar sind. Der jeweilige erforderliche Schwingantrieb ist dabei vorzugsweise in das Einbauteil integriert, ist aber nach dem Einbau außerhalb der Modulwände angeordnet.

Die erfindungsgemäßen Reaktormodule können auch so miteinander kombiniert werden, daß größere einheitliche Reaktorräume mit verschiedenen Wanderbetten entstehen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abförderrinnen in wenigstens zwei Etagen so angeordnet, daß die Abförderrinnen über die Breite des Reaktormoduls abwechselnd in den beiden Etagen aneinander anschließen und sich dabei in ihrer Breite etwas überlappen. Die Abförderrinnen nehmen dabei vorzugsweise die Breite des gesamten Reaktormoduls ein. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, mehrere Reaktormodule übereinander anzuordnen, um beispielsweise ein zu reinigendes Gas durch mehrere spezifische Wanderbetten zu leiten, wenn die oberen Reaktormodule ohne einen Boden ausgebildet sind. Die beschriebene Anordnung der Abförderrinnen sorgt für eine Durchströmbarkeit, so daß das Gas in vertikaler Richtung, vorzugsweise im Gegenstrom, also von unten nach oben durch mehrere Reaktormodule strömen kann.

Es ist auch möglich, die Reaktormodule in der Breite aneinander anzuordnen und die Zwischenwände mit Durchtrittsöffnungen für das Gas zu versehen. Die Durchtrittsöffnung befindet sich dann vorzugsweise unterhalb der Gutaustragsvorrichtung bzw. im Bereich der Zuführrinnen.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Reaktors bestehend aus acht im wesentlichen gleichen Reaktormodulen.

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktormodul.

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Austragsvorrichtungen eines Reaktormoduls.

Fig. 4 schematische Darstellungen von mit den Reaktor­ modulen aufgebauten Reaktoren.

Fig. 5 ein Reaktorsystem für die Reinigung von 600 000 Nm³/h Rauchgas durch Adsorbtion.

Der in Fig. 1 dargestellte Reaktor weist acht gleiche Reaktor­ module 1 auf, die über eine externe Kokseintragvorrichtung 2 mit einem Aufgabetrichter 3, einer Schleuse 4 und einem Verteil­ system 5 beschickt werden. Über das Verteilsystem 5 wird Aktivkoks auf nebeneinander angeordnete Zuführrinnen 6 der einzelnen Reaktormodule 1 verteilt, die mit einem Schwingantrieb in eine Schwingbewegung in Richtung ihrer Längsachse versetzt werden. Dadurch wird der über die Kokseintragvorrichtung 2 zuge­ führte Aktivkoks gleichmäßig über die Länge der Reaktormodule 1 verteilt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei hintereinander angeordnete Reaktormodule mit durchgehenden Förderrinnen 6 versehen, so daß die Verteilung des Aktivkokses auf Wanderbetten 7 der hintereinander angeordneten Reaktor­ module 1 erfolgt. Der Boden des Wanderbettes 7 wird durch eine Austragsvorrichtung 8 gebildet, von denen in dem in Fig. 1 eines Reaktormoduls 1 schematisch drei nebeneinander angeordnet sind.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, weisen die Austragsvorrichtungen 8 konisch aufeinander zulaufende ortsfeste Schüttgutleitprofile 9 auf, die jeweils einen Gutaustrittsspalt 10 bilden. Unter dem Gutaustrittsspalt 10 befindet sich in einer ersten, oberen Etage eine Platte 11, deren Breite größer ist als die Breite des Gutaustrittsspaltes 10 und die einen mittigen Gutaustrittsspalt 12 aufweist, dessen Breite wesentlich geringer ist als die Breite des Gutaustrittsspalts 10 der Schüttgutleitprofile 9.

In einer darunter befindlichen zweiten Etage befindet sich eine weitere Platte 13, deren Breite geringer ist als die Breite der darüber befindlichen Platte 11 und deren mittiger Gutaustritts­ spalt 14 kleiner ist als der Gutaustrittsspalt 12.

In einer untersten Etage befindet sich eine durchgehende Platte 15, deren Breite größer ist als die Breite des Gutaustrittsspalts 14, aber kleiner als die Breite der darüber befindlichen Platte 13.

Fig. 2 verdeutlicht noch, daß die Zuführrinnen 6 in ihrer Längsrichtung hintereinander angeordnete rohrförmige Stutzen 6′ aufweisen, über die das auf den Zuführrinnen 6 bewegte Schüttgut zum Wanderbett 7 gelangt. Im Betriebszustand des Reaktormoduls 1 erstreckt sich das Wanderbett 7 bis zur Unterseite der Stutzen 6′, die mit Schüttgut gefüllt sind, wobei auch die Zuführrinnen 6 mit einer Schüttgutschicht bedeckt sind. Dadurch ist sicher­ gestellt, daß über die Gutaustragsvorrichtung 8 das Wanderbett 7 verlassende Schüttgut über die Zuführrinnen 6 und die Stutzen 6′ sofort zur Aufrechterhaltung der vollen Höhe des Wanderbetts 7 nachsackt.

Die die Schwingrichtung angebenden Pfeile A, B, C in Fig. 2 verdeutlichen, daß die Schwingrichtung in Längsrichtung der Zuführrinnen 6, der Gutaustragsvorrichtung 8 und der Abförder­ rinnen 16, also senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2 erfolgt.

Die Dimensionierung der Gutaustrittsspalte 12, 14 sowie die Breite der Platten 11, 13, 15 erfolgt so, daß das Schüttgut des Wanderbettes 7 bei stillstehenden Platten 11, 13, 15 Schütt­ gutwinkel bildet, die ein Durchrieseln des Schüttgutes durch die Austragsvorrichtung 8 verhindern. Werden die Platten 11, 13, 15 jedoch gemeinsam durch einen Vibrationsantrieb in Schwingungen versetzt, rieselt das Schüttgut seitlich über die Kanten der Platten 11, 13, 15 herunter. Zum Abtransport der durch die Austragsvorrichtung 8 fein dosiert ausgetragenen Schüttgutkörner des Wanderbettes 7 befinden sich unterhalb der Austragsvorrich­ tung 8 Abförderrinnen 16, die in zwei Etagen jeweils einander überlappend angeordnet sind und die gesamte Breite des Reaktormoduls erfassen.

In jeder Stufe der Reaktormodule 1 findet somit ein Schüttgut­ abtransport statt, der in Fig. 1 schematisch mit den trichter­ förmigen Leitungen 17 angedeutet ist.

Jedes Reaktormodul 1 weist eine Gaseintrittsöffnung 18 auf, die sich über die gesamte Tiefe des Reaktormoduls 1 erstrecken kann. Hintereinander angeordnete Reaktormodule 1 sind vorzugsweise mit einer Sammelleitung 18′ für den Gaseintritt 18 und einer Sammel­ leitung 19′ für den Gasaustritt 19 verbunden, wobei für jedes Reaktormodul 1 der Gaseintritt 18 im unteren Bereich der einen Seitenwand und der Gasaustritt 19 im oberen Bereich der gegenüberliegenden Seitenwand erfolgt.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die nebeneinander angeordneten Reaktormodule 1 wenigstens in Höhe der Gaseintritte 18 und Gasaustritte 19 in den aneinanderstoßenden Seitenwänden Durchlaßöffnungen auf, so daß das Gas durch die nebeneinander ausgebildeten Wanderbetten 7 ungehindert hindurchströmen kann. In Höhe der Wanderbetten 7 ist vorzugs­ weise eine Trennwand vorgesehen.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Austrags­ vorrichtung 8, wobei in Fig. 2 zwei Austragsvorrichtungen 8 in einem Reaktormodul 1 nebeneinander angeordnet sind. Zu erkennen sind die Schüttgutleitprofile 9, die jeweils einen Gutaustritts­ spalt 10 bilden. Die in der ersten Etage darunter befindlichen Platten 11 definieren einen Gutaustrittsspalt 12 und die in der zweiten Etage darunter befindlichen Platten 13 einen schmaleren Gutaustrittsspalt 14. Dieser ist nach unten durch die unterste Platte 15 abgeschlossen. Alle Platten 11, 13, 15 sind durch einen gemeinsamen Schwingantrieb 20 in Schwingungen versetzbar. Der Schwingantrieb 20 befindet sich außerhalb der Seitenwände des Reaktormoduls 1.

Fig. 4 zeigt verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von kubischen Reaktormodulen 1, die vorzugsweise eine gleiche Kantenlänge von drei Metern in allen drei Richtungen aufweisen, zu Reaktoren. Vorzugsweise sind nicht mehr als zwei Reaktormodule 1 hintereinander angeordnet, um die Schwingantriebe 20 für die Gutaustragsvorrichtungen 8 jedes Reaktormoduls 1 montieren zu können. Vorzugsweise sind die Zuführrinnen 6, die Gutaustrags­ vorrichtungen 8 und die Abförderrinnen 16 jeweils mit ihren Schwingantrieben als vorgefertigtes Einbauteil in den Reaktor­ modul 1 einschiebbar ausgebildet. Dabei können sich die Zuführ­ rinnen 6 und die Abförderrinnen 16, falls gewünscht, über zwei hintereinander angeordnete Reaktormodule 1 erstrecken, wobei die entsprechenden Seitenwände fehlen oder zumindest unterbrochen sind, während die Gutaustragsvorrichtung 8 für jedes Reaktormodul 1 aus Stabilitätsgründen einzeln vorgesehen sein sollte.

Fig. 5 zeigt einen Absorbtionsreaktor zur Reinigung von 600 000 Nm³/h durch Absorbtion an Aktivkoks. Hierzu sind jeweils fünf Reaktormodule 1 nebeneinander und jeweils zwei Reaktor­ module 1 hintereinander in sechs Etagen angeordnet, so daß sechzig Reaktormodule 1 den Gesamtreaktor bilden, wobei die Reaktormodule 1 alle identisch aufgebaut sind, so daß selbst für die Erstellung des in Fig. 4 dargestellten großen Reaktors keine besonderen Vorrichtungen erforderlich sind, da der gesamte Trans­ port des Schüttgutes durch die Wanderbetten 7, wie auch der Gastransport aufgeteilt in die einzelnen Reaktormodule 1 erfolgt. Durch Öffnen oder Weglassen von Seiten- bzw. Bodenwänden kann eine derartige Anordnung auch als beispielsweise einziger Reaktor mit einem Gaseintritt 18 und einem Gasaustritt 19 verwendet werden, beispielsweise zur fraktionierten Abscheidung von ver­ schiedenen Schadstoffen in spezifischen, übereinander angeordneten Wanderbetten 7. Selbstverständlich ist auch jede andere Kombination der Reaktormodule 1 zu Teilreaktoren unter­ schiedlicher oder gleicher Größe möglich. Bei einer fraktionier­ ten Abscheidung verringert sich selbstverständlich der Gasdurch­ satz gegenüber dem ausschließlich parallelen Betrieb der Reaktor­ module 1.

Claims (14)

1. Reaktormodul mit einem Wanderbett (7) aus rieselfähigem Gut, mit einem Gaseintritt (18) und einem Gasaustritt für ein gasförmiges, das Wanderbett (7) durchströmendes Medium, mit durch einen Schwingantrieb bewegbaren Zuführrinnen (6) im oberen Bereich des Moduls (1), mit feststehenden Schütt­ gutleitprofilen (9), die zwischen sich jeweils einen Gutaustrittsspalt (10) über die Tiefe des Moduls (1) bilden, mit unter jeweils einem Gutaustrittsspalt (10) angeordneten Gutaustragsvorrichtungen (8) bestehend aus wenigstens einer Platte (11, 13), deren Breite größer ist als der jeweils über ihr befindliche Gutaustrittsspalt (10, 12) und die einen mittleren Gutaustrittsspalt (12, 14) bildet, dessen Breite kleiner ist als die des jeweils darüber befindlichen Gutaustrittsspalt (10, 12), aus einer darunter befindlichen, den Durchtritt des Schüttguts verhindernden Platte (15), deren Breite die Breite des darüber befindlichen Gutaustrittsspaltes (14) übertrifft, und aus einem Schwingantrieb (20) für die Platten (11, 13, 15), über deren Ränder das Schüttgut bei der Bewegung der Platten (11, 13, 15) herunterrieselt.

2. Reaktormodul nach Anspruch 1 mit unter den Gutaustrags­ vorrichtungen (8) angeordneten, mit einem Schwingantrieb bewegbaren Abförderrinnen (16).

3. Reaktormodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Gasein­ tritt (18) unterhalb der Gutaustragsvorrichtungen (8) und der Gasaustritt (19) oberhalb des Wanderbettes (7) ange­ ordnet sind.

4. Reaktormodul nach Anspruch 3, bei dem der Gaseintritt (18) und der Gasaustritt (19) an gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet sind.

5. Reaktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem an mehreren Modulen (1) Sammelleitungen (18, 19) angebracht sind, die die Gaseintritte und die Gasaustritte miteinander verbinden.

6. Reaktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem sich die Zuführrinnen (6) und ggf. die Abförderrinnen (16) über mehrere, hintereinander angeordnete Module (1) erstrecken.

7. Reaktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Gutaustragsvorrichtungen (8) als vorgefertigtes Einbauteil in das Modul (1) einschiebbar ausgebildet sind.

8. Reaktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem auch die Zuführrinnen (6) und ggf. die Abförderrinnen (16) als vorgefertigte Einbauteile in das Modul (1) einschiebbar sind.

9. Reaktormodul nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Einbauteil den zugehörigen Schwingantrieb (20) umfaßt, der außerhalb der Modulwände angeordnet ist.

10. Reaktormodul nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem die Abförderrinnen (16) in wenigstens zwei Etagen in ihrer Breite einander überlappend über die gesamte Breite des Reaktormoduls angeordnet sind.

11. Reaktormodul nach Anspruch 10 in einer Anordnung mit mehreren Reaktormodulen übereinander mit einem unterhalb der Abförderrinnen (16) offenen Boden.

12. Reaktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer Anordnung mit mehreren Reaktormodulen nebeneinander, mit Durchlaßöffnungen unterhalb der Gutaustragsvorrichtungen (8) und im Bereich der Zuführrinnen (6) in den Seitenwänden, an die sich ein weiterer Reaktormodul (1) anschließt.

13. Reaktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer Form eines Quaders.

14. Reaktormodul nach Anspruch 13 mit gleichen Kantenlängen in allen drei Richtungen.