DE817451C

DE817451C - Verfahren und Einrichtung zur Durchfuehrung von Reaktionen von Gasen mit feinkoernigen Stoffen

Info

Publication number: DE817451C
Application number: DEP35908D
Authority: DE
Inventors: Willem Van Loon
Original assignee: NIEDERLAENDISCHE STAAT
Current assignee: NIEDERLAENDISCHE STAAT
Priority date: 1948-03-08
Filing date: 1949-03-06
Publication date: 1951-10-18
Also published as: CH275791A; FR982387A; BE487722A; LU29441A1; NL71897C

Description

Verfahren und Einrichtung zur Durchführung von Reaktionen von Gasen mit feinkörnigen Stoffen Es ist bekannt, Reaktionen von Gasen mit feinkörnigen Stoffen durchzuführen, bei denen man durch Konzentrationssteigerung der Staubpartikel den feinkörnigen Stoff in einem Zustand, der als flüssigkeitsähnlich zu bezeichnen ist, mit dem Gas in Berührung bringt, so daß eine innige Vermischung des Gases mit den Staubpartikeln erfolgt.
Es ist bereits ein Verfahren zur Steigerung der Konzentration von in einem in Strömung begriffenen Medium vorhandenen Feststoffpartikeln vorgeschlagen worden, bei dem das mit Staubpartikeln beladene gasförmige Medium durch eine aus Füllkörpern aufgebaute Säule hindurchgeleitet wird. Während der Gasstrom zwischen den Füllkörpern durchströmt, ändert er zwangsläufig und wiederholt seine Richtung, und es ergibt sich, daß die vom Gasstrom mitgeführten Staubpartikel diesen vielfachen Richtungsänderungen nicht folgen, wodurch örtlich Konzentrationserhöhungen von Staubpartikeln entstehen.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, Reaktionen von Gasen mit feinkörnigen Stoffen glatt verlaufend durchzuführen, wenn die Staubpartikel von dem Gas aufwärts durch eine senkrechte Säule hindurchgeleitet werden, die aus einer Anzahl überein- ander befindlicher Reaktionsräume besteht, die in solcher Weise angebracht sind, daß der mit Staubpartikeln gemischte Gasstrom in jeden der besagten Reaktionsräume eintritt, und zwar in einem Winkel zur Senkrechten, während die Staubpartikel, welche den Richtungsänderungen des Gases nicht weiter folgen und sich infolge der Schwerkraft nach unten bewegen, in solcher Weise geleitet werden, daß der auf diese Weise gebildete Staubstrom dem in den Reaktionsraum eintretenden Gasstrom aufs neue begegnet.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung treten in jedem der übereinander angeordneten Reaktionsräume Richtungsänderungen des Gasstromes ein, die dadurch verursacht werden; daß der Gasstrom in einem Winkel zur Senkrechten in den Reaktionsraum eintritt und nach dem Anprallen gegen die Wand und darauffolgendem Anprallen gegen die obere Seite des Raumes.
Hierauf strömt der Gasstrom durch die Durchgangsöffnung zu dem darüber befindlichen Reaktionsraum.
Es ergibt sich, daß die Staubpartikel diesen Richtungsänderungen des Gasstromes nur zum Teil folgen, während die den Richtungsänderungen des Gases nicht folgenden und sich infolge der Schwerkraft abwärts bewegenden Staubpartikel einen Staubstrom ergeben, der dem in den Reaktionsraum eintretenden Gasstrom wiederum begegnet. Die Vermischung des Gases mit den Staubpartikeln wird dabei noch durch die im Reaktionsraum entstehenden Wirbel begünstigt.
Die Einführung des Gasstromes in die Reaktionsräume kann in einem beliebigen Winkel zur Senkrechten erfolgen, während der Staubstrom derart geführt werden kann, daß er im Augenblick der Begegnung mit dem Gasstrom eine Richtung senkrecht zum Gasstrom, so daß das Querstromprinzip Anwendung findet, oder aber eine andere Richtung hat, die einen spitzen oder stumpfen Winkel zur Richtung des Gasstromes bildet.
Die Vermischung der Staubpartikel mit dem Gas kann weiter dadurch begünstigt werden, daß ein Teil des genannten Staubstromes abgelassen und durch ein oder mehrere Verbindungsrohre hindurch zu dem darunter befindlichen Reaktionsraum geführt und dort mit dem Gas in Berührung gebracht wird.
Es ist ebenfalls möglich, mittels dieser Verbindungsrohre das erfindungsgemäße Verfahren derart durchzuführen, daß die Staubpartikel oder ein Teil derselben zuerst in Abwärtsrichtung durch die Reaktionssäule oder durch einen Teil derselben hindurchgeführt werden, bevor man sie dem Gasstrom beimischt. Auf diese Weise kann, obgleich die Staubpartikel mit dem Gas in Aufwärtsrichtung im Gleichstrom die Reaktionssäule durchlaufen, auch das Gegenstromprinzip angewandt werden, und zwar dadurch, daß die Staubpartikel oben in die Reaktionssäule eingeführt und unten aus der Säule abgeführt werden. Es ist weiter möglich, einen Teil der Staubpartikel mit dem Gase im Gleichstrom und einen anderen Teil in der vorerwähnten Weise im Gegenstrom zu führen. Sollte das Gleichstromprinzip Anwendung finden, so kann der Staub getrennt zugeführt werden, jedoch, falls gewünscht, kann das Gas auch mit den Staubpartikeln beladen, in die Reaktionssäule eingeleitet werden. Das Einleiten des Gases sowie das Einleiten der Staubpartikel kann in einen bestimmten einzigen Reaktionsraum geschehen, aber es ist auch möglich, entweder gleichzeitig oder abwechselnd das Gas und/oder die Staubpartikel in mehr als einen Reaktionsraum hineinzuleiten.
Die Verweilzeit der Staubpartikel in der Reaktionssäule ist von dem Winkel, unter welchem der Gasstrom in die Reaktionsräume eingeleitet wird, abhängig und kann außerdem durch Änderung der Geschwindigkeit des Gasstromes variiert werden.
Das von der Reaktionssäule herkommende Gas kann zur Abscheidung mitgeführter Staubpartikel durch einen Entstäuber, z. B. einen Zyklon, hindurchgeführt werden. Die abgeschiedenen Staubpartikel können wieder zur Reaktionssäule zurückgeführt werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auf die verschiedensten Reaktionen von Gasen mit feinkörnigen Stoffen angewandt werden, z. B. auf Reaktionen, bei denen das Gas mit dem festen Stoff unter Bildung gasförmiger Produkte reagiert, wie bei der Vergasung feinkörniger Brennstoffe. (Wird diese Vergasung z. B. unter Anwendung eines weiteren vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt, kann in der dabei zu verwendenden Vorrichtung das Verfahren gemäß der Erfindung angewandt werden.) Reaktionen, bei denendurch den festen Stoff dem Gas bestimmte Bestandteile weggenommen werden, wie bei der Reinigung von Gasen, oder auf Reaktionen bei denen der feste Stoff als Katalysator wirkt, wie bei katalytischen Reaktionen in der Gasphase.
In der Zeichnung ist schematisch die Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
In die Reaktionssäule 1, die aus einer Anzahl übereinanderliegender Reaktionsräume besteht, von denen in der Abbildung die Räume 2 und 3 dargestellt sind, wird ein Gasstrom eingeleitet, und zwar unter einem Winkel von 45" durch die Durchgangsöffnung 4 hindurch in den Reaktionsraum 2, in dem der Gasstrom einige Male seine Richtung ändert und sodann durch die Durchgangsöffnung 5, gleichfalls unter einem Winkel von 45°, in den Reaktionsraum 3 hineingeleitet wird. In diesem Raum spielen sich die gleichen Vorgänge wie in dem Raum 2 ab, worauf der Gasstrom durch die Durchgangsöffnung 6- hindurch zu dem darüberliegenden Raum geleitet wird. Die Partikel des festen Stoffes werden, falls nach dem Gegenstromprinzip gearbeitet wird, oben in die Säule eingeführt und kommen durch das Rohr 7 hindurch in den Reaktionsraum 3. Von dort strömen sie über den schräg ablaufenden Boden 8 in einer Richtung senkrecht zu der des Gasstromes zur Durchgangsöffnung 5.
Statt des schräg ablaufenden Bodens 8 kann im Reaktionsraum auch eine andere schiefe Ebene angewandt werden. Außerdem kann man bewirken, daß sich die Staubpartikel anhäufen, so daß die später vom Verbindungsrohr herkommenden Partikel an den angehäuften Partikeln entlang zum Gasstrom abgleiten.
Die angehäuften Partikel können dann von Zeit zu Zeit durch ein Verbindungsrohr hindurch dem niedriger liegenden Reaktionsraum zugeleitet werden.
In den Wirbeln, die im Reaktionsraum entstehen, führt der Gasstrom den größten Teil der Partikel mit sich, jedoch scheiden sich zum Teil Partikel aus dem Gasstrom aus, ehe derselbe durch die Durchgangsöffnung 6 hindurchströmt, und sie bewegen sich infolge der Schwerkraft in Richtung nach unten, so daß sich entlang dem schräg ablaufenden Boden ein Staubstrom bildet. Ein Teil der Staubpartikel strömt durch das Verbindungsrohr g hindurch zu dem Raum 2.
Wenn man eine Zahl von 5 bis 10 Reaktionsräumen übereinander anbringt, kann eine intensive Durchmischung der Staubpartikel mit dem Gas erfolgen.
Zwecks Abwärtsbeförderung des Staubes durch die Verbindungsrohre hindurch kann man eine selbsttätige Regelung in der Weise erzielen, daß, wie es für das Rohr g in der Abbildung schematisch angegeben ist, Verbindungsrohre angebracht werden, deren Mündung sich nahe über der geneigten Ebene im Raum 2 befindet. Es strömen dabei die Staubpartikel so lange durch das Rohr g hindurch, bis die Mündung dieses Rohres in die auf der geneigten Fläche angehäuften Partikeln hineinreicht, wonach das Rohr g sich völlig mit Staubpartikeln anfüllt und außerdem in dem höher liegenden Reaktionsraum eine Anhäufung von Staubpartikeln entsteht, so daß auch in jenem Raum die Abwärtsbeförderung des Staubes abgestoppt wird.
Da die Zurückführung des Staubstromes zu dem Gasstrom ungehindert fortschreitet, wird die Abwärtsbeförderung des Staubes so lange aufgehalten, bis sich wieder eine solche Partikelmenge mit dem Gasstrom vermischt hat, daß die Mündung des Rohres g wieder frei wird und die Staubförderung über dieses Rohr wieder einsetzt. Diese selbsttätige Regelung kann durch Regulierung der Abfuhr der Staubpartikel aus der Reaktionssäule beeinflußt werden, wobei es außerdem möglich ist, falls nach dem Gegenstromprinzip gearbeitet wird, die beschriebene Regelung der Staubförderung mit der Zufuhr der Staubpartikel zu verknüpfen, so daß während des Stillstands der Staubförderung auch die Zufuhr der Staubpartikel stillsteht.
PATENTANSPRI CHE: 1. Verfahren zur Durchführung von Reaktionen von Gasen mit feinkörnigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das die Staubteilchen tragende Gas nacheinander in eine Reihe von übereinander angeordneten gleichartigen Reaktionsräumen durch ein in einem Winkel zur Senkrechten liegendes Rohr eingeführt und an der Einführungsstelle mit den aus dem gleichen oder aus darüber angeordnetem Reaktionsraum abgeschiedenen Staubteilchen wieder vermischt wird.

Claims

2. Verfahren gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubpartikel, bevor sie mit dem Gasstrom gemischt werden, insgesamt oder zum Teil zuerst in Abwärtsrichtung durch die Reaktionssäule oder einen Teil derselben hindurchgeleitet werden.

3. Reaktionssäule, bestehend aus einer Anzahl übereinanderliegender Reaktionsräume, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktionsraum mittels einer Durchgangsöffnung, die zur Senkrechten einen Winkel bildet, mit dem darunterliegenden Raum verbunden ist und mit einer in der Richtung zu dieser Durchgangsöffnung schräg verlaufenden Fläche versehen ist.

4. Reaktionssäule gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Reaktionsräume zusätzlich mit dem darunterliegenden Raum durch ein oder mehrere Verbindungsrohre, die über die schräg verlaufende Fläche in den darunterliegenden Reaktionsraum ausmünden, verbunden sind.