CZ815386A3 - Method of carrying out reactions under high temperatures - Google Patents

Description

Vynález s« týká způsobu provádění reakcí za vysokých teplot mezi horkým plynem a předehřátými pevnými látkami, které při vysokoteplotním zpracování ztrácejí svojí sypkost, ve v podstatě svislé dopravní dráze s následujícím chlazením a oddělováním od plynu.

Při reakcích na vysokých teplot Se pevné látky zčinívají na teploty, které leží nad teplotami, při ktei'ých pevné látky ztrácejí svojí sypxost. Jednotlivé částice se shlukují, navzájem se slepují nebo k sobe přilnou a/nebo tvoří usazeniny na vnitřních stěnách reaktoru, popřípadě trubkových vedení. Příčinou/ straty sypkosti může být průběh reakce pevné látky s plynnou fúzí robo s jinými součástmi. Výše uvedené problémy mohou nastat při pálení, popřípadě slinování například oxidu hlinitého, vápence, dolomitu, magnesitu a cementu.

Jsou známé rume způsoby a zařízení, které mají za cíl uvedené procesně technické těžkosti řešit.

' ^;*1 ·Ά ll · 1 ·^Λ -·,*]>>- ·’ Γ) W.

_· ι-Ζ —* — k-t -t. ~ . a-L

j.nc zprseovíini ^o^o^imne/Lo mateři .-Λ-.;; pccu.·· s

> <-/ 4,'_w -A pzsac-invaei ^ancu, .í^cj.n-cni / , v .

cintrovací zonou a chladící zonou, se alespoň jedna Část kalcinovaného materiálu před vstupem do sintrovaeí zrny podrobí zvláštními; tpelnému zpracování pro vytokání součástí tvořících fázi taveniny. Tento stav tecmiky je přirozená použitelný pouze v takových případech, u kterých je získání schopnosti smáčení docíiitelné vytokáním součástí tvořícícn fázi taveniny. 7 ostatních případech se tím nedá vyloučit, že při slinování v zonš suspenxní ákcC V dlulc s ;:k -z c-nzc /zevní látka : m — Γ- .omnou vzniua iavr.á reakční

Z- u i 1 ·. 4 « θ 7 ’,' ·< ; Τ' h -‘ ÍS .*> . 1 * P. ./» r '. - „ ‘ » i7 ·' · *^Λ- ·-* (_,. ·* -* “ - - '' - !_» >J w ' <+ čelem sneslozeneno wnaiezu e vypracovaní zou

Ό f 4 Cl , · Ζ» ' kých teplot mezi horkým plynem a předem předehřátými peo nyní -.almami , který oy nemel uvedené známé nevýhody, dovoloval by bezporuchové vedení reakce a který by byl univerzální a jednoduše proveditelný.

/vedený ikoi ^--2 ονώηίπ í ru podle vynálezu pro provádění reakcí za vysokých teplot s pevnými látkami, které sa vysokoteplotního zpracování ztrácejí svoji sypkost, při ·-* s_> · ;rc;

. . - - .- _ ·· -. -χ -r y. / *··..*·-·,* '* 7- ' ť j _r ’ * »·♦ o ~ „ ...iL·-* k, - - i.L· —J í t . ..i W y* ;racování ohřáté pevné lázky podrobí vysokoteplotnímu horkým plynem ve v podstatě svislé dopravní dráse a nakonec se ochladí a oddělí od plynu, jehož podstata spočívá v tom, že se předehřátá pevná látka vnáší odspodu ye směru proudění pres plamen hořáku, nacházejícího se ve spodní části dopravní dráhy, nechá se projít dostatečně dlouhou reakční zonou a po ukončení reakce oři nezměněném směru proudění se dále ve směru proudění zařazeným přídavkem chladícího prostředku chladí se dosáhne sypkosti.

alespoň na teplotu, při které zahřívat v cirkulující vířivé vrstvě, do které se přivádí fluidizační plyn obsahující kyslík a sekundární j-evne vycnczi 1 > - Τ 1 r ·. q - .-· a. - ά

CÍ U ik, '· >J sz ió<j ‘ť* ;h obsahující kyslík. Výnodně se pevná výchozí lát• kCA ÍJ LA 1 .i- J J. i~>

•i;znu :: kiocravni c;ra/:v

Pevná látka, oddělená pc reakci cd plynu, se výhodně dodatečně chladí v chladiči s vířivou vrstvou, háce se dodatečné chladit tepelnou výměnou s plyn;/ obsahujícími kyslík, které se po svém zunrati zavaas-ji uo otupne zanrívani pevne vycr.ozi xuoky a/nebo vysokoteplotní reakce pevné látky.

Pro zahřívání pevné výchozí látky/ v cirkulující vířivé vrstvě se výhodně používá

- ro > P? > i -ΐ n » ‘0. τ-λ -f rj vn *> Ί ’♦ r- r*> Π £i C ' t f¹ f 2 Ί ^Ω ’Ύί¹'¹ 7'

Ca·*. □ ý**·/ ‘J -'.i - h a ..„j a_ Λ y Aji.h ohřátý v chladiči s vířivou vrstvou, a jako sekundární plyn obsahující kyslík se používá piyn odpadní plyn z dopravní dráby.

Výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že vnášením pevné látky spodem a ve cUcLeleh/iíKz· směru proudění, jakož i oeparátníi* přídavkem chladícího prostředku při nezměněném směru proudění prochází suspenze plynu a pevné látky kritickou reakční fází mezi zahřátím na vysokou teplotu a ochlazením na teplotu, ao7 0-4.

4470 0^44.0704 444-74.. _0 L bez ohybu 2 tín beu nota

J40 0 04X.' plyn/py <?3tÍ t07b 40300.-117 inuavton cniamcmo oroumeum ni enan-no ;avit oři oouadované vvsoké teolotš doba ano couaaav..-·.’.

τννπ p-.’

4044 V b·-'právní arauc jo trcoa nastavit soy 4o doaanovaio vysoko relativní rychlosti 010ui pevněn látkou a stěnou, láiiné bývá střední rvcklout zívnu 7 rozvozí 2 au 11 ~./s \y e. — v * (44 47 .410 « ’ f·» ’ > T ,-t -¹ T y Γ··· 1 ΤΙ'- 'ΛΓι o '

U - tX ¹ *a b 7 £,— bx 4>. >7 L· '_ y « (i^p ^,¹ _ tj 1 k vC «/ 3 *7- í O J- X b do dopravní dráhy bývá účelně ve Torza suspenze plyn/povna xa;u:

-Λ-' >Ί ·:7 střed krzhovitenc noraku, který pracuje na· o-ynen -ano oaiivoii.

-ί ' ;'i ' ' V hit p ~ .'JPci L b. ú. iZ t C ’ ' - ~ h nou teplotu. Tato teplota ieáí v závislosti ném materiálu a požadovaných výsledcích v ry nu 1?^ °g , výhodně 14T az lý^ °C .

0.0441741341 1;

Délka dopravní drány ae řídí podle doby prodlení, závislé na poradovaném typu reakce. Tpravldla je dostatečná doba několika málo sekund, takže délka dopravní drány činí lanínáino 2^ m , všeobecx 9 au. « i„asen^ potřeane po uuonceni rcance or; vvsorycn teolotách Je může orovádát plynnými, kapalnými nebo pevnými cnladícími prostředky. Jejich přidávání se o;ůze dít takovým způsoben, ie se dosáhne rychléhc smíchání 3n suspensí plynu α pevné látky vyxouci so .<onca-.ct ;<

'.ami do travní dráhy, ^bzvlú· :elné je přidávaní v tangenciálním sr rychlostí kolno 4ř nebo pod úhlem až ύ?· směrem proudaní.

* X v It b tí unu n vysokou pro t i nko o s o kritickou τ.λ J návaznosti na cnlazení pod uždibováni ousoonxe olvnu a pevné látky konvenčním způsobem, například v cyklonovém odlučovači, .'Zahřívání pevné látky/, podrobované reakci za vysoké teploty, mňij probíhat ktxS4ýs· libovolným způsoben, ''bzvláštš výhodné se jeví zahřívání, které je všeobecně také spojené s cnemickou reakcí, v takzvané cirkulující vířivé vrstvě.

firkujující vířivá vrstva se vyznačuje na rozdíl od klasické vířivé vrstSy, pžixkJfcg u které je zahuštěná fáze oddělená od nad ní se nacházejícího plynového prostoru značným hustotním.gradientem, tím, ze stavy rozdělení se vyskytují bez definované hraniční vrstvy. Hustotní gradient mezi zahuštěnou fází a nad ní se nacházejícím prachovým prostorem zde neexistuje^ avšak ..vr.it? reaktoru se koncentrace pevné .fáze plynulo sniíuje Omlela nahoru. V podrobnostech pro provoz cirkulujících vířivých vrstev se odkazuje nu publikaci

L. Reth a kol. ,/irbeischichtpr or gsso e- v r dne Cnemj

..utteninuustne. ure Zner .leuuwanuuunj unu den Lntsckutz , Che~. Znj. leehn. oř ( ui ?; , jak-ΰ i na ZZ-Pd č.

í pcprrpaue paVýhoda cirkulující vířivé vrstvy spočívá vo vysokém prosazení na prúřes reaktoru, jakož i v něžnosti nastavení doky prodlení zahřívané rovné látky tak vysoké, že je chemická reakce, spojená uo zí hříváním, prakticky ukončená. Při způsobu poule předlozeného vynálezu potom probíhá pouze jediná vysokoteplotwepf-eh vLxj v e a.-, nckon^''' nx rounoo, reakce

... . Jx '7 'd -l ' ,¹ ' f nl n na nu^ur rezronna úrovni.

Po odloučení pevné látky vystupující z dopravní dráhy protíná běžně další chlazení. Ií tomu slouží dosud běžně známé chladíce, obzvláště ale chladiče s vířivou vrstvou.

Výhodné provedení způsobu podle předloženého vynálezu spočívá v tom, žo se -tento

VySoUOteCXOt:

ZOr aCOVun

I 'ΊXX V CeXUOVí esu zahřívání pevné látky a následujícím ochlazování •fedpie integruje, »» jednotlivé proudy plynu mohou nacházet použití střídavé. Například se může ve chladiči předehřívat kyalíkatý plyn, který se poton používá ve stupni zahřátí a/nebo vysokoteplotního zpracování. Dále ³o může například odpadní plyn 2 dopravní drány používat v zóně z ahří v ání.

Optimální vedení celkového procesu spočívá v tom, že zahřívání zpracovávaného materiálu ze provádí v cirkulující vířivé vrstvě, která je opatřena přodehřívačem pracujícím 3 odpadním plynem, a následující chlazení probíhá v cnladiči s vířivou vrstvou s více sa sebou protékanými chladícími komorami. Chlazení pevné látky múze probíhat přímo a/nebo nepřímo plyzy obsahujícími kyslík, které mohou potom být přiváděny do dopravní cesty jako áa nosný plyn a/ηθ’οο do cirkulající vířivé vrstvy jako řluidiaační plyn. Piu: diZační plyny používané v chladiči s vířivou vrstvou 3θ mohou konečně použít v dopravní cestě jako chladící medium, odpadní plyny s dopravní cesty v cirkulující vířivé vrstvě jako sekundární pJyi.

Předložený vynález je blíže objasněn na základě obrázku a následujícího příkladu.

’ /* s-> t«l Λ ' Ϊ '1 ^ΛΤ Z „ w*. 1? m·. ř-· * - -*· '* y / *— ζερο/ení výše uvedeného íypu.

j s

Zpracovávaný materiál oe pře dávkovači zařízení 1 přivádí do posledního venturih o z na .. h,. „ v e ... o a ρ a n~ — nc plynu ae zahřeje a v cyk-oncvém oziučovači se plynu oddali, retem se zavádí dopravním zařízením 4 do dalšího předehřívacího systému, který sestává ze druhého venturiho výměníku 5 s přiřazeným druhým cyklonovýn odlučovačem 6 a z třetího venturiho výměníku 7 odlučovačem Z .

‘Aí ,‘yklonov;

Z třetího cyklonového odlučovače δ se pevná látka zavádí do cirkulačního systému, sestávajícího z reaktoru IC s vířivou vrstvou, zpětného cyklonu 11 a zpětného vedení 12 . reaktor 1£ s vířivou vrstvou se zásobuje vedením 15 palivem, vedením 14 fluidizačním plynem a vedením 1? sekundárním plynec₀

Po dostatečně dlouhé době prodlení se zahřátý materiál přivádí vedením 16 do spodní oblasti dopravní dráhy 17 a vnáší se do plamene hořáku, ve kterém se spaluje palivo, přiváděné vedením 15 a kyslíkatý plyn (vedení 19). Během dopřed ného pohybu suspenze plynu a pevná látky ve spodní» .části dopravní dráhy 17 probíhá reakce pri vysoké teplotě, po jejímž ukončení se provádí ochlazení pomocí plynu, přiváděného vedením 20 . Po dostatečném ochlazení při nezměněném směru proudění se suspenze pevné látky a plynu vynáší vynášecím vedením 21 a v cyklonovém odlučovači 22 se rozděluje. Pevná látka se vede do chladiče 23 s vířivou vrstvou a odloučený plyn vedením lý jako sekundární plyn do reaktoru 10 s vířivou vrstvou.

Chladič 25 s vířivou vrstvou je rozdělen na více za sebou zařazených komor, protékaných uvedenou pevnou látkou a má celkem tři chladící oddělení. Ve směru toku pevné látky v prvním nejteplejším oddělení se kyslík obsahující plyn ohřívá a odvádí se potom vedením 19 do dopravní dráhy 1 ve draném oddělení se provádí zahřívání kyslík obsahujícíhojolynu, přiváděného vedením 14 do reaktoru 10 s vířivou vrstvou. Ve třetím chladícím oddělení probíhá konečné chlazení pevné látky pomocí chladící vody, která je přiváděna vedením 24 a odváděna vedením 2£ · Ochlazený produkt se odvádí vynášecím zařízením 26 ♦ Proud fluidiaačního plynu, použitého v chladiči 25 s vířivou vrstvou, se odvádí vedením 20 jako chladící medium do dopravní dráhy 17 .

Příklad

Je třeba převést hydroxid hlinitý vlhký po filtraci na vysoce pálený oxid hlinitý.

Hydroxid hlinitý o vlhkosti 12 í hmotnostních a o teplota 60 °C se v množství 8,69 tun za hodinu přivádí přes dávkovači zařízení 1 do venturiho výměníku 2 . Výměnou tepla s plyny odváděnými z druhého cyklonového odlučovače 6 , které mají teplotu 390 °C , nastává zahřátí hydroxidu hlinitého na teplotu 160 °G , přičemž uvedené plyny se ochladí asi na stejnou teplotu.

Pomocí dopravního zařízení se předehřátý hydroxid hlinitý uvede ve druhém venturiho výměníku 5 do kontaktu s odpadními plyny ze třetího cyklonového odlučovače 8 , které mají teplotu 510 °C . Při tom nastává zahřátí pevné látky na teplotu 390 °C a ochlazení plynu na stejnou teplotu. Po od dělení plynu a pevné látky ve druhém cyklonovém odlučo12 vači 6 se zavádí pevná látka do třetího venturiho výměníku 7 , kde se smísí s odpadními plyny o teplotě 1150 °C z cirkulující vířivé vrstvy. V důsledku dokonalého smísení vzniká suspense plynu a pevné látky o te plotě 510 °C . Po dalším oddělení plynu a pevné látky ve třetím cyklonovém odlučovači 8 se přivádí pevná látka do cirkulující vířivé vrstvy.

Do reaktoru 10 s vířivou vrstvou, tvořícího cirkulující vířivou vrstvu, se vedením 14 přivádí 2000 Nm^ za hodinu fluidifcačního vzdu chu o teplotě 560 °C (pocházejícího se druhého oddělení chladiče 25 s vířivou vrstvou), vedením 15 se přivádí 4600 Νητ za hodinu sekundárního vzduchu o teplotě 1020 °C (pocházejícího z cyklonového odlučovače

-z £2) a palivovým vedením 15 se přivádí 550 Dr/ za h dinu zemního plynu. Takto se dosáhne teploty 1150 °C která je prakticky konstantní v celém cirkulačním systé mu, tvořeném reaktorem 10 s vířivou vrstvou, zpětným cyklonem 11 a zpětným vedením 12 .

Po střední době prodlení asi 20 minut, během které se oxid hlinitý úplně kalcinuje, se odpovídající množství pevné látky přivádí vedením 16 do dopravní dráhy 17 a pomocí plamene hořáku, popřípadě spalin z hořáku se zahřeje na teplotu *7

14CO °C . hořák je zásobován 110· Ne? sa hodinu zomniho plynu a 1200 ím za hodinu vzduchu o teplotě 650 °C (pocházejícího s prvního oddělení chladiče 2> s vířivou vrstvou).

Po asi Čtyřech sekundách jo •z reakce sa vysoká teploty ukončena. Přivedením '5500 hár za hodinu vzduchu o teplotě 470 °C (pocházejícího z druhého oddělení chladiče 25 s vířivou vrstvou) se suspenze plynu a pevné látky ochladí. Takto nastává ochla zení suspenze na> teplotu 1020 °0 , při které je zaručena dostatečná sypkost pevné látky. Suspenze plynu a pevné látky Se potom rozděluje v cyklonovém odlučovači z , plyn v množství 4300 Nn/ za hodinu se odvádí jako sekundární plyn do reaktoru 10 ;

oevná látka se odvádí do chladiče vířivou vrstvou a s vířivou vrstvou.

Ve chladiči 25 s vířivou vrstvou se pevná látka ochlazuje v několika odděleních na konečnou teplotu 30 °C .

K tomu slouží, uvažováno ve směru proudění pevné látky, pxxnixiaádEijSJíí v prvním od„ zahřívajícíno o o

12Ir? za holinu vzduchu, zsšiáxEXa ra teplo°1 , ve druhém oddělení 2C?0 ífc? za hodinu vzduchu, zskžsiák&xxs a ve třetím oddělení hřeje z 55 °C na é

sahríva	.jícího se na teplotu	o 30
20 X	sa hodinu vody, která	se z
Οχ, v ·	Plynné proudy se, jak	bylo

již dříve uvedeno, vracejí zpět do procesu.

Produkce při uvedeném postupu činí p t za hodinu oxidu hlinitého s povrchem 3PT

P/a .

?/ s ap pATfMroVE

Claims (1)

1. NÁROKY

   1.

   C^Cr;

   vaceni reaxci vysokých teplot 3 pevnými látkami, kceré oři zpracová;eplot zmáčejí svoji svpkcst, při kte;evné laiky nejprve ohřejí, potom se ni za vysmym ’em se vychcz.i

   X í 4 > ;,a L ‘J avné látky _ U. -/ T mhhíplmív; ··.· f; ,·—» -v,» ^f . T¹ ΛΟΓΖγΣΙ p lynem ve v podmapě svislé dopravní m á? ůi íá θ 3 nakonec se ochladí a cddělí od plynu, v y z n v . / a 0 u p 1 c í se k<im, *.e se předehřá-

   m pevná ._ama vnuci cmpcuu ve mam proudem pres slaven hořáku, ne chán spí cír o se ve spodní části ;osmvní dráhy, nechá se projít dostatečně dlouhou reakční senou a po ukončení reakce při nezměněném směru proudění se dále ve směru proudění zařazeným přídavkem chladícího prostředku chladí alespoň na teplotu, při které se dosáhne sypkosti.

   cujici weeroltu>

   Způsob podle bědu- 1 , >e t í a , že se pevné výchozí látky zahřívají v cirkulující vířivé vrstvi, d: které se přivádí fluidizační plyn obsahující kyslík : sekundární plyn obsahující kyslík, upusoo podxe ·&οíw. _l a a , jící se se oevna výchozí látka zahřívá sa soužití odoadních uiyr.ů z dopravní dráhy.

   VUWoUuÍ

   Způsob podle bodů 1 až 3 , 'Gvna ka oddálená od plynu dodatečně chladí v chladiči s vířivou vrstvou.

   rizU-oLti,

   Způsob podle bodů 1 až t , že se oEvna íatka dodatečně chladí tepelnou výměnou s plyny obsahujícími kyslík, které se po svém zahřátí zavádějí do stupně zahřívání pevné výchozí látky a/nebo vysokoteplotní reakce pevné látky.

   HítrolujuZpůsob podle bodů 1 až 5 , vyznačujíc hříváni pevné výchozí látky ve používá jako fluidizační tím, se se pro ζην cirkulující vířivé vrst<£lyr plyn?obsahující kyslík, τ- - ί u 7

   Λ

   ΌΓΟνΓ.Ι

   Ο J. Γ7 ,. -L ύ ι;

   υ;