NO750539L - - Google Patents

Description

Anvendelsen av sykloner med tykke vegger til utskillelse av faststoffpartikler fra en gasstrøm er generelt kjent. Disse sykloner har en tangentiell tilførsel av rågassen, en sentral uttreden for den rensede gass og et sentralt uttak for de utskilte faste stoffer. Videre har disse sykloner tette vegger av metallisk eller ikke metalliske materialer. Alt etter gassens temperatur og alt etter materialet kan syklonens vegger også være utstyrt med en kjøling.

Det er kjent flere undersøkelsesresultater, som viser innvirkning av forskjellige parametre på utskillelse av faste stoffer i sykloner. Ved siden av gassenesoog faste stoffers egenskaper er også syklonens konstruktive utførsel av vesentlig betydning. Ved sidenav syklonens dimensjoner, som hovedsakelig bestemmer; strømnings-forholdet i syklonene er blant annet også utformningen av de mot gasstrømmen vendte indre vegger av syklonen av betydning.

Et antall av faste stoffer kan bare utilfredsstillende eller overhodet ikke utskilles i sykloner av kjent bygningstype. Således finnes det eksempelvis faste stoffer som tenderer sterkt til klebing til veggene og/eller til klebing til hverandre. Denne vedhengning begunstiget ved gass-faststoff-blandingens rotasjon i syklonens indre, kan bevirke tilstopninger i syklonens indre i fast-stof futtaket og/eller i gassuttaket. Derved blir utskillelsen dår-ligere eller syklonen blir helt uvirksom etter kort driftstid som utskiller for slike faste stoffer.

Ved andre stoffer er det nødvendig å beskytte veggene

for slitasje med skrubbende faststoffpartikler, for å hindre en for-urensning av det utskilte faste stoff ved det avslitte veggmaterial som også å hindre en ødeleggelse av veggene. Videre kan det være nødvendig å beskytte veggene for korrosjon mot en agressiv gass.

Det er nå funnet en fremgangsmåte til utskillelse av

faste stoffer fra en gasstrøm, idet fremgangsmåten erkarakterisert

ved at i en syklonlignende utskiller består de mot gassfaststoff-strømmen vendte indre flater i det minste delvis av porøst måterial og de porøse vegger gjennomstrømmer således utenifra til indre rom •av gass slik at det på den indre flaten danner seg en gassfilm.

Oppfinnelsens gjenstand er videre en innretning til utskillelse av faste stoffer fra gassblandinger bestående av en syklon med eh gassuttaksstiisse samt et tilførselsrør, idet syklonen og gass-uttredelsesstussén er utstyrt med en gasstett ytre vegg og den indre side har porøse vegger og idet det mellom den gasstette ytre vegg og porøse indre vegg er anordnet mellomrom med gasstilførsler.

Ved hjelp av denne fremgangsmåte og denne innretning

er det mulig å adskille fra gasser faste stoffer, som fører til til-stoppelse eller til slitasje i syklonene. Til slike faststoffer hører spesielt findelte pigmenter, som f.eks. Ti02fra den såkalte kloridfremgangsmåte.

Som eksempel for anvendelsen anføres derfor utskillelse av faststoffpartikler, som oppstår ved gassfasereaksjoner mellom metall- eller metalloid-halogenider, f.eks. klorider av titan, silisium, zirkon, jern, sink, krom eller aluminium og oksygenholdige gasser ved temperaturer på ca. 800 til 1500°C.

Reaksjonsgassene består i det vesentlige av halogen med f.eks. klor og en viss mengde av inertgasser som nitrogen og/eller karbonoksyder og oksygen.

Det er med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen mulig, også ved temperaturer over 400°C å utskille en stor del av faststoff-partiklene, enskjønt disse fine partikler som delvis anvendes som pigmenter, hyppig umiddelbart etter reaksjonen av ennu ikke helt oppklarte grunner har en sterk tendens til vedhengning til veggene resp. klebning.

Fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere ved henvisning til tegningens figurer 1 og 2.

På figurene 1 og 2 angir 1, 2, 3 og 10 tilførsler resp. bortføringer for gass og/eller faststoffer, 4 og 5 er gasstette vegger, 6 og 7 er porøse vegger og 8 og 9 er mellomrom.

Ifølge figur 1 tilføres den faststoffpartikkelholdige rå-gass over en tilførsel 1 tangentielt inn i syklonen. De utskilte faste stoffer uttas over stussene 2. Den for en stor del av fast-stoffene befridde gass føres over stussene 3 i etterkoplet utskiller. Syklonen har en gasstett ytre mantel 4. Også gassuttreden har en gasstett ytre mantel 5. På innersiden av syklonen og gassuttreden er det satt inn porøse vegger 6 og 7.

I mellomrommene 8 og 9 mellom gasstett mantel og porøs vegg tilføres over tilførsler 10 hver gang en spylegass, som f.eks. klor, nitrogen, karbondioksyd eller returgass fra reaksjonen. De porøse vegger er forbundet ved fremgangsmåter som klebing, kitting, sveising, lodding eller skruing med den gasstette mantel. Disse forbindelsessteder skal i det vesentlige være gasstette, idet en liten gassgjennomtrengelighet ikke behøver å være uheldig.

Den over tilførsel 10 tilførte spylegass ble presset gjennom de porøse vegger i syklonens indre. Det danner seg derved hver gang på innersiden av den porøse vegg en gassfilm. Denne gassfilm bevirkeraåt ved tilstrekkelig spyling av veggene med gass kommer de roterende faststoffpartikler ikke bort til veggen eller at avsetningen av faste stoffer hindres på den overspylte vegg.

På figur 2 er det vist en ytterligere mulig utførelse

av en syklon med porøse vegger. Denne syklon er i den nedre del igjen oppdelt. Det er således mulig å tilpasse de porøse vegger ved egnet oppdeling, til de forskjellige allerede egnede utførelser og indre dimensjoner av normale sykloner. De porøse vegger kan frem-stilles av ønskelig material. Medbestemmende for valg av material for de porøse vegger er problemet med fasthet og korrosjon. Det kan anvendes metalliske eller også ikke metalliske materialer, f.eks. keramiske materialer eller kull resp. grafitt. Porøsiteten av de innsatte vegger kan frembringes ved sintring, videre er det mulig å frembringe porøse vegger ved fremgangsmåter som stansing eller boring eller ved elektrolytiske fremgangsmåter. Det er også mulig anvendelsen av sikter eller vevnader. Den gjennom de porøse vegger gjennom-pressede gass er avhengig av den eventuelle fremgangsmåte. Det er hensiktsmessig å velge gassen således at den overfor den faststoff-holdige gass overfor de faste stoffer og overfor materialene i syklonen og i de etterkoplede apparater forholder seg som en inertgass. Ved noen fremgangsmåter er det fordelaktig å anvende rensede og av-kjølte returgasser fra den eventuelle reaksjon.

Det er hensiktsmessig å referere spylegassmengden som strømmer gjennom de porøse vegger til de porøse flater. Således fastslåtte verdi nevnes innen oppfinnelsens ramme for spesifikk påkjenning og har dimensjonen liter gass pr. time pr. cm 2 porøs veggflate. Den spesifikke påkjenning er sterkt avhengig av dimensjonen av syklonen av gassmengden av størrelsen av tetthet av faststoffpar-tiklene. Er den spesifikke påkjenning for liten, da er gassfilmen på veggene ikke tilstrekkelig til å hindre avsetningsdannelse og/eller materialslitasje. Er den spesifikke påkjenning for høy tilbakeføres faststoffpartikler igjen i gasstrømmen, således at utskillelsesytel-sen nedsettes. Det er hensiktsmessig å innstille spylegassmengden således at den spesifikke påkjenning tilsvarer en verdi i området mellom 1 til 200, fortrinnsvis i området mellom 5 til 100 liter pr.

2

time pr. cm porøs veggflate.

Ved noen fremgangsmåter er det fordelaktig å gjennomføre adskillelsen av faste stoffer i flere sykloner med porøse vegger.

Videre opptrer ved noen faste stoffer en med hensyn til utskillelsen fordelaktig endring av de faste stoffer. På grunn av turbulensen og den mulige sammentrefning av partikler aktiv til vedhengning tenderende partikkel-overflater sterkt inaktiveres og/ eller findelte partikler kan danne større agglomerater, således at utskillelsen i normale, etterkoplede sykloner eller andre utskillere ikke mer byr på vanskeligheter.

Det ble videre funnet at ved tilsetning av mindre mengder vann - ca. 0,05 til ca. 3 vekt$, referert til faststoffmengden, spesielt i dampformet aggregattilstand - i rågassen før tilførsel i syklonen eller ved tilsetning av vann direkte i syklonen i nær-heten av syklonens lengdeakse kan det oppnås en økning av agglomer-eringen og dermed en forbedring av utskillelsen.

Den spesielle fordel ved denne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen og den dertil egnede innretning er: a) Ved hindring av avsettelser er det mulig med en for-styrrelsesfri kontinuerlig utskillelse av vanskelig faste stoffer

som tenderer til vedhengning i permanent drift.

b) Det er mulig med en utskillelse også ved høye temperaturer. c) Da en nedslitning av veggene hindres er det mulig med en utskillelse av faststoff, for hvilke det er uønsket med forurens-ninger ved slitasje av veggmaterialet. d) De porøse vegger kan sterkt tilpasses vanlige bygnings-typer av sykloner.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av følg-ende eksempler.

Eksempel 1.

Det ble fordampet 60 liter/time flytende titantetra-klorid (TiCl^), overopphetet og ført med en temperatur på 450°C i en reaktor. Samtidig ble en i en lysbue til ca. l800°C oppvarmet gassblanding av oksygen og nitrogen tilført loddrett til TiCl^-strømmen i reaktorens reaksjonssone. Tilsvarende ligningen

danner det seg titandioksyd (TiOg) og klor (Cl2). Ved tilsetning av nitrogen og klor og ved indirekte varmeutveksling ble den Ti02-holdige gass ført til en utskiller tilsvarende figur 2. Veggene av denne utskiller besto på den til den varme gasstrøm vendte side av porøs grafitt. Gass-faststoff-blandingen hadde en temperatur ved inngangen på 435°C Syklonens ytre vegger var utstyrt med en vann-avkjøling. De gassugjennomtrengelige vegger besto av rustfritt stål.

Inntredelsesgassen hadde et faststoffinnhold på ca.

90 g Ti02pr. m 3 gass - referert til en temperatur på 435 oC. De

porøse vegger ble spylt med en nitrogenmengde på 10 liter pr. time pr. cm 2 overflate. Som referanseflate ble det lagt til grunn den indre flaten av syklonen (5500 cm o), som var utrystet med porøse vegger. Forsøkstiden utgjorde 6 timer. Under forsøkstiden ble det utskilt 6l% av det frembragte Ti02i syklonen. Etter forsøket ble syklonen åpnet. Syklonen var ikke tilstoppet på noen steder.

, Produktet hadde en utmerket kvalitet. Det ble verken i den utskilte titandioksyd eller på veggene av grafitt fastslått noen nedslitasje. Syklonen ble anvendt i ytterligere 25 forsøk ved en samlet forsøkstid på over 200 timer, uten at det kunne fastslås endringer i produktet eller på veggene.

Eksempel 2.

Det ble valgt den samme forsøksanordning og samme for-søksgjennomføring som i eksempel 1, Gass-faststoff-blandingen ble således under samme betingelser som i eksempel 1 ført inn i utskil-leren. Syklonen med de porøse vegger ble erstattet med en vannav-kjølet syklon uten porøse vegger. Denne syklon, hvis vegger besto av aluminium hadde i det vesentlige samme indre dimensjoner som syklonen i eksempel 1.

Etter en forsøksvarighet på ca. 30 minutter var produkt-uttaket fra syklonen helt tilstoppet, således at det ikke mere var mulig med en utskillelse av faste stoffer..

Claims (7)

1. Eksempel 3.

   Det ble valgt samme anordning og samme forsøksgjennom-føring som i eksempel 1. Nå ble bare gassene etter å ha forlatt syklonen med de porøse, av gass gjennomstrømte vegger innført i den vannavkjølte syklon i eksempel 2. Forsøket ble avbrutt etter 8 timer.

   I syklonen med de porøse vegger ble det utskilt 58$, i det etter-følgende syklon uten porøse vegger ble det utskilt 23$ av det frembragte Ti02 .

   I den etterkoplede syklon uten porøse vegger var det ikke tilstede noen forstyrrende avsetninger.

   Eksempel 4.

   Det ble valgt samme anordning og samme f orsøksgj.ennom-føring som i eksempel 3. I den varme gasstrøm ble det før inntreden i den med porøse vegger utrystede syklon kontinuerlig tilført 0,5 kg/time vanndamp. Forsøket ble avbrutt etter 8 timer. De i begge sykloner utskilte TiC^ -mengder utgjorde 90,5$ av det frembragte Ti02 .

   P_a_t_e_n_t_k_r_a_ v_ j_

   1. Fremgangsmåte til utskillelse av faste stoffer fra en gasstrøm, karakterisert ved at gass-faststoff-blanding føres gjennom en syklonlignende utskiller, hvor den til gass-faststoffstrømmen vendte indre flate i det minste delvis består av porøst material og de porøse vegger gjennomstrømmes således utenifra mot det indre rom av gass, at det på de indre flater danner seg en gassfilm.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det gjennom det porøse material føres en gassmengde mellom 2

   1 og 200 liter/time pr. cm porøs veggflate.
3. 3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 2, karakterisert ved at de utskilte faste stoffer har pigment-egenskaper.
4. 4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at de utskilte faste stoffer oppstår ved gassfasereaksjoner mellom metall- eller metalloid-halogenider og oksygenholdige gasser.
5. 5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at den gjennom de porøse vegger strømmende gass er returgass fra gassfasereaksjonen.
6. 6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, k a r a k- terisert ved at det utskilte faste stoff er TiOg.
7. 7. Innretning til utskillelse av faste stoffer fra gassblandinger ifølge et av kravene 1-til 6, bestående av en syklon, en gassuttredelsesstuss, et tilføringsrør, idet syklonen og gassut-tredelsesstussene er utstyrt med en gasstett ytre vegg, innersiden har porøse vegger (6, 7) og idet det mellom gasstette ytre vegg og porøse indre vegg er anordnet mellomrom (8, 9) med gasstilførsler (10) .