DE10319625B3 - Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von eisenoxidhaltigen Feststoffen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Wärmebehandlung von Feststoffen, insbesondere zur Reduktion von eisenoxidhaltigen Feststoffen, in einem Wirbelschichtreaktor (5, 30).Zur Fluidisierung der Feststoffe wird in den Wirbelschichtreaktor (5, 30) über Verteilerböden (7, 32) Fluidisierungsgas eingebracht. Die Feststoffe durchlaufen dabei zwischen einer Feststoffeintragsleitung (37) und einer Feststoffaustragsleitung (38) des Wirbelschichtreaktors (5, 30) mehrere durch Wehre (6, 33) voneinander zumindest bereichsweise getrennte Kammern (8, 34) mit jeweils einem Verteilerboden (7, 32). Der Druck des durch die in vertikaler Richtung zueinander versetzten Verteilerböden (7, 32) in die einzelnen Kammern (8, 34) eingebrachten Fluidisierungsgases ist im Wesentlichen gleich. Die Förderung der Feststoffe von der Feststoffeintragsöffnung (37) zu der Feststoffaustragsöffnung (38) wird durch die Neigung des Wirbelschichtreaktors (5, 30) gegenüber der Horizontalen unterstützt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Feststoffen, insbesondere zur Reduktion von eisenoxidhaltigen Feststoffen, in einem Wirbelschichtreaktor, in welchen zur Fluidisierung der Feststoffe Fluidisierungsgas durch einen Verteilerboden oder dgl. eingebracht wird, wobei die Feststoffe zwischen einem mit einer Feststoffeintragsleitung versehenen Ende und einem mit einer Feststoffaustragsleitung versehenen Ende des Wirbelschichtreaktors mehrere durch Wehre oder dgl. voneinander zumindest bereichsweise getrennte Kammern mit jeweils einem Verteilerboden durchlaufen, sowie eine entsprechende Anlage.
  • Ein derartiges Verfahren und eine Anlage sind beispielsweise aus der DE 44 10 093 C1 bekannt, um eisenoxidhaltige Feststoffe, wie Eisenerze, Eisenerzkonzentrate oder dgl., zu reduzieren. Hierzu wird eisenoxidhaltiges Erz in einen ersten Wirbelschichtreaktor eingebracht und mit erwärmtem Reduktionsgas fluidisiert. Aus diesem ersten Wirbelschichtreaktor mit zirkulierender Wirbelschicht wird der Feststoff einer zweiten Reduktionsstufe in einem sogenannten klassischen Wirbelschichtreaktor zugeführt. Um die mittlere Verweilzeit in diesem zweiten Wirbelschichtreaktor für die Feststoffe nahezu gleich zu halten, sind in dem zweiten Wirbelschichtreaktor durch Wehre mehrere Sektionen oder Kammern ausgebildet. Diese Aufteilung des Wirbelschichtreaktors in mehrere Sektionen oder Kammern macht jedoch ein Gefälle zwischen dem Eintragsende und dem Austragsende des Reaktors erforderlich, welches üblicherweise durch Verringerung der Wehrhöhen zum Austragsende hin erreicht wird. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Betthöhe in der ersten Kammer etwa das 1,5-fache der letzten Kammer beträgt, so dass zur Fluidisierung der Feststoffe in jeder Kammer ein unterschiedlich hoher Druck benötigt wird. Da die dem Reaktor zur Flui disierung zugeführte Gasmenge in einem einzigen Verdichter durchgesetzt wird, muss der Verdichtungsdruck nach der größten, d.h. nach der ersten Kammer ausgelegt werden. Die zur Verdichtung des Fluidisierungsgases erforderliche Energie ist folglich vergleichsweise hoch und es entstehen zusätzliche Investitionskosten für die Drosselung der Zufuhr von Fluidisierungsgas zu den übrigen Kammern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anlage zur Wärmebehandlung von insbesondere eisenoxidhaltigen Feststoffen bereitzustellen, die eine möglichst gleichmäßige Verweilzeit der Feststoffe in dem Reaktor ermöglichen, ohne dabei den Energie- und Regelungsaufwand zu vergrößern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der Druck des durch die in vertikaler Richtung zueinander versetzten Verteilerböden in die einzelnen Kammern eingebrachten Fluidisierungsgases im Wesentlichen gleich ist, wobei die Förderung der Feststoffe von der Feststoffeintragsleitung zu der Feststoffaustragsleitung auch durch eine Neigung des Wirbelschichtreaktors gegenüber der Horizontalen erfolgt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich durch die Aufteilung des Wirbelschichtreaktors in mehrere durch Wehre voneinander getrennte Kammern besonders gleichmäßige Verweilzeiten der Feststoffe in dem Reaktor erzielen. Durch die Neigung des Reaktors selbst gegenüber der Horizontalen werden die in dem Wirbelschichtreaktor fluidisierten Feststoffe kontinuierlich von der Eintragsöffnung des Reaktors zu dessen Austragsöffnung gefördert. Dabei ist es nicht erforderlich, die Höhe der Kammern durch eine Abstufung der Höhe der Oberkanten der Wehre über den Verteilerböden zu variieren, so dass für alle Kammern der gleiche Druck des Fluidisierungsgases eingesetzt werden kann.
  • Folglich entfallen aufwendige Regelungsorgane zur Einstellung von verschiedenen Drücken in den einzelnen Kammern. Durch das Versetzen der Verteilerböden der einzelnen Kammern in vertikaler Richtung zueinander kann dennoch ein Gefälle zwischen den im Wesentlichen gleich hohen Kammern zum Transport der Feststoffe von dem Eintragsende zu dem Austragsende des Reaktors erzeugt werden.
  • Die Erzeugung der für den Reaktorbetrieb notwendigen Wärmemenge kann auf jede dem Fachmann zu diesem Zweck bekannte Weise erfolgen. Üblicherweise erfolgt die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von etwa 450 bis 950°C. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dem Wirbelschichtreaktor vorgewärmtes Reduktionsgas zur Fluidisierung zuzuführen, das den ggf. ebenfalls vorgewärmten Feststoff reduziert. Die Reaktortemperatur liegt dabei beispielsweise unterhalb der Temperatur, der in den Reaktor eintretenden Stoffströme. Als Reduktionsgas eignet sich insbesondere Gas mit einem Wasserstoffgehalt von wenigstens 80%, vorzugsweise mit über 90%.
  • Der Verbrauch an frischen Reduktionsgas kann erheblich gesenkt werden, wenn das Reduktionsgas in einer dem Reaktor nachgeschalteten Wiederaufbereitungsstufe gereinigt und anschließend dem Reaktor wieder zugeleitet wird. Bei der Wiederaufbereitung wird das Gas zunächst von Feststoffen getrennt, ggf. durch einen Wäscher geleitet und unter den Taupunkt des Wasserdampfes abgekühlt, so dass der Wasserdampfgehalt verringert werden kann, dann verdichtet und mit frischem Wasserstoff angereichert.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle Arten von insbesondere feinkörnigen, eisenoxidhaltigen Erzen, insbesondere Eisenerze oder Eisenerzkonzentrate, effektiv wärmebehandelt werden.
  • Um einen besonders effektiven Wärmeaustausch und eine ausreichende Verweilzeit der Feststoffe in dem Wirbelschichtreaktor sicherzustellen, wird der Druck und damit die Gasgeschwindigkeit des über die Verteilerböden dem Wirbelschichtreaktor zugeführten Fluidisierungsgases vorzugsweise derart eingestellt, dass die dimensionslose Partikel-Froude-Zahlen (Frp) in dem Wirbelschichtreaktor etwa 0,02 bis 2, vorzugsweise 0,05 bis 0,5, insbesondere etwa 0,15, beträgt.
  • Dabei sind die Partikel-Froude-Zahlen jeweils nach der folgenden Gleichung definiert:
    Figure 00040001
    mit
    u = effektive Geschwindigkeit der Gasströmung in m/s
    ρs = Dichte eines Feststoffpartikels in kg/m3
    ρr = effektive Dichte des Fluidisierungsgases in kg/m3
    dp = mittlerer Durchmesser der beim Reaktorbetrieb vorliegenden Partikel des Reaktorinventars (bzw. der sich bildenden Teilchen) in m
    g = Gravitationskonstante in m/s2.
  • Bei der Anwendung dieser Gleichung gilt zu berücksichtigen, dass dp nicht den mittleren Durchmesser (d50) des eingesetzten Materials bezeichnet, sondern den mittleren Durchmesser des sich während des Betriebs des Reaktors bildenden Reaktorinventars, welcher von dem mittleren Durchmesser des eingesetzten Materials (Primärteilchen) signifikant abweichen kann. Auch aus sehr feinkörnigem Material mit einem mittleren Durchmesser von beispielsweise 3 bis 10 μm können sich beispielsweise während der Wärmebehandlung Teilchen (Se kundärteilchen) mit einem mittleren Durchmesser von 20 bis 30 μm bilden. Andererseits zerfallen manche Materialien, beispielsweise Erze, während der Wärmebehandlung.
  • Eine erfindungsgemäße Anlage, welche insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens geeignet ist, weist einen gegenüber der Horizontalen um etwa 0,5 bis 5°, vorzugsweise um 1 bis 2°, insbesondere um etwa 1,3°, geneigt angeordneten Wirbelschichtreaktor mit einer Feststoffeintragsleitung und einer Feststoffaustragsleitung auf, zwischen denen in horizontaler Richtung nebeneinander mehrere durch Wehre oder dgl. voneinander zumindest bereichsweise getrennte Kammern mit jeweils einem Verteilerboden oder dgl. angeordnet sind, durch welche zur Fluidisierung der Feststoffe Fluidisierungsgas eingebracht wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Wehre und die Verteilerböden der einzelnen Kammern von der Feststoffeintragsleitung in Richtung auf die Feststoffaustragsleitung in vertikaler Richtung zueinander nach unten versetzt angeordnet. Unabhängig von der Neigung des Reaktors selbst entsteht auf diese Weise ein Gefälle, durch welches die Feststoffe von dem Eintragsende zu dem Austragsende des Wirbelschichtreaktors gefördert werden. Die Verteilerböden oder dgl. sind dabei vorzugsweise treppenartig mit gleicher Stufenhöhe zueinander versetzt angeordnet.
  • In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, die Höhe der Oberkanten der Wehre über den Verteilerböden in jeder Kammer im Wesentlichen gleich auszubilden. Zur Fluidisierung der Feststoffe in den einzelnen Kammern ist es daher möglich, den Druck des Fluidisierungsgases in sämtlichen Kammern im Wesentlichen gleich zu halten.
  • Ein für den Transport der Feststoffe in dem Wirbelschichtreaktor von der Feststoffeintragsleitung zu der Feststoffaustragsleitung geeignetes Gefälle entsteht beispielsweise dann, wenn der vertikale Abstand des der Feststoffeintragsleitung nächstgelegenen Verteilerbodens zu dem der Feststoffaustragsleitung nächstgelegenen Verteilerbodens etwa der Hälfte der Höhe der Oberkanten der Wehre über den Verteilerböden entspricht.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind vertikal unterhalb der Kammern durch die Wehre und die Verteilerböden begrenzte Windboxen ausgebildet, in die jeweils zumindest eine mit einem gemeinsamen Verdichter verbundene Gaszufuhrleitung mündet. Durch die Neigung des Wirbelschichtreaktors bleibt die Höhe der Windboxen im Wesentlichen gleich, obwohl die Verteilerböden treppenartig zueinander versetzt sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Prozessdiagramm eines Verfahrens und einer Anlage gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
  • 2 einen Wirbelschichtreaktor gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
  • 3 einen Schnitt durch den Wirbelschichtreaktor nach 2 entlang der Linien III-III und
  • 4 in Vergrößerung das Detail IV in 2.
  • Bei dem in 1 dargestellten Verfahren, welches insbesondere zur Wärmebehandlung eisenoxidhaltiger Feststoffe geeignet ist, wird in einen ersten Reaktor 1 über eine Zufuhrleitung 2 ein Feststoff eingebracht. Der beispielsweise zylindrische Reaktor 1 weist eine Zufuhrleitung 3 für Fluidisierungsgas an seinem unteren Ende auf. Der in dem Reaktor 1 vorbehandelte Feststoff wird über eine Feststoffzufuhrleitung 4 einem zweiten Wirbelschichtreaktor 5 zugeleitet.
  • Der beispielsweise als ein liegendes Zylinderrrohr ausgebildete Wirbelschichtreaktor 5 ist gegenüber der Horizontalen leicht geneigt, so dass das Ende des Wirbelschichtreaktors 5, in welches die Zufuhrleitung 4 für Feststoffe mündet, gegenüber dem gegenüberliegenden Ende leicht erhöht ist. In dem Wirbelschichtreaktor 5 sind mehrere Wehre 6.1 bis 6.3 angeordnet, die zusammen mit Verteilerböden 7 Wirbelschichtkammern 8.1 bis 8.4 und unterhalb der Verteilerböden 7 gelegene Windboxen 9 bilden. Sowohl die Höhe der Oberkanten der Wehre 6 als auch die Höhe der Verteilerböden 7 nimmt in vertikaler Richtung von dem Ende der Zufuhrleitung 4 zu dem gegenüberliegenden Ende des Wirbelschichtreaktors 5 stufenweise ab. In die unterhalb der Kammern 8 gelegenen Windboxen 9 münden jeweils Zufuhrleitungen für Fluidisierungsgas.
  • Zur Reduktion von beispielsweise eisenoxidhaltigen Feststoffen werden zunächst Eisenerze über einen Förderer 11 einem Venturitrockner 12 zugeleitet, in welchem die Feststoffe getrocknet werden. In einem dem Venturitrockner 12 nachgeschalteten Zyklon 13 werden die getrockneten Feststoffe von dem Abgas getrennt, welches in einem Wäscher 14 gereinigt wird. Die in dem Zyklon 13 abgeschiedenen Feststoffe werden dann zur Vorwärmung einem Brennraum 15 zugeführt, in den über Leitungen 16 bzw. 17 Luft und ein Brennstoff eingebracht werden. Nach der Erwärmung werden die Feststoffe in dem Zyklon 18 von den Abgasen getrennt, welche zur Vorwärmung in den Venturitrockner 12 geleitet werden. Die vorgewärmten und getrockneten Feststoffe werden dann über die Leitung 2 in den Reaktor 1 eingebracht.
  • In dem Reaktor 1 bildet sich durch die Zufuhr von Fluidisierungsgas durch die Zufuhrleitung 3 eine zirkulierende Wirbelschicht, durch welche die fluidisierten Feststoffe zusammen mit dem Fluidisierungsgas aus dem Reaktor 1 ausgetragen und einem Zyklon 19 zugeleitet werden. In diesem werden die Feststoffe von dem Abgas getrennt, welches über Leitung 20 einem Wärmetauscher 21 und einer Wiederaufbereitungsstufe 22 zugeleitet wird. Die von dem Abgas abgeschiedenen Feststoffe werden aus dem Zyklon 19 in den Reaktor 1 über Leitung 23 rückgeführt. Weiter wird dem Reaktor 1 über Leitung 24 Abgas aus dem zweiten Reaktor 5 zugeleitet.
  • Die über die Zufuhrleitung 4 aus dem ersten Reaktor 1 entnommenen Feststoffe werden in dem zweiten Wirbelschichtreaktor 5 zunächst der in der Figur linken, in Strömungsrichtung ersten Kammer 8.1 zugeleitet, in welcher die Feststoffe durch das durch den Verteilerboden 7 strömende Fluidisierungsgas fluidisiert werden. Infolge der Neigung des Wirbelschichtreaktors 5 sowie durch die Fluidisierung wird ein Teil der Feststoffe über das erste Wehr 6.1 in die zweite Kammer 8.2 gefördert, in welcher die Feststoffe ebenfalls fluidisiert werden. Auf diese Weise stellt sich eine Feststoffströmung von der ersten Kammer 8.1 zu der gegenüberliegenden in der Figur rechten Kammer 8.4 ein, aus welcher die Feststoffe über Leitung 25 aus dem Wirbelschichtreaktor 5 abgezogen werden.
  • Nach einer weiteren Temperierung in einem Erhitzer (Venturivorwärmer) 26 werden die dem Wirbelschichtreaktor 5 entnommenen Feststoffe in einem Zyklon 27 von Abgasen getrennt und beispielsweise einer Heißbrikettieranlage 28 zur weiteren Verarbeitung zugeleitet. Die dem Reaktor 5 zugeleiteten Gase können dabei in einem Gaserhitzer 29 temperiert werden.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Wirbelschichtreaktors 30 dargestellt, welcher ein liegendes, im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 31 aufweist. Dieses Gehäuse des Wirbelschichtreaktors 30 ist gegenüber der Horizontalen um etwa 1 bis 2° geneigt, so dass sein in der Fig. linkes Ende gegenüber dem in der Fig. rechten Ende erhöht ist. In dem Gehäuse 31 des Reaktors 30 sind mehrere, in der Zeichnung zehn Verteilerböden 32 sowie mehrere Wehre 33.1 bis 33.10 vorgesehen. Die Verteilerböden liegen dabei in einer horizontalen Ebene oder parallel zu der Längsachse des Gehäuses 31 des Reaktors 30. Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung von 4 hervorgeht, sind die zueinander benachbarten Verteilerböden 32a, 32b jeweils in vertikaler Richtung zueinander versetzt, so dass die Höhe der Verteilerböden 32 in dem Reaktor 30 stufenweise von der in der Fig. linken Seite zu der in der Fig. rechten Seite des Reaktors 30 abnimmt. In gleicher Weise reduziert sich auch die Höhe der Oberkanten der Wehre 33 stufenweise in der Fig. von links nach rechts.
  • Durch die Wehre 33 werden oberhalb der Verteilerböden 32 nach oben offene Kammern 34.1 bis 34.11 gebildet, die im Wesentlichen die gleiche Größe aufweisen. Die Kammern 34 stehen durch den oberhalb der Wehre 33 gelegenen offenen Raum miteinander in Verbindung. Unterhalb der Kammern 34 sind durch die Verteilerböden 32 sowie die Wehre 33 begrenzt Windboxen 35 gebildet, welche jeweils mit einer Zufuhrleitung 36 für Fluidisierungsgas verbunden sind.
  • Auf der in der Fig. linken Seite des Reaktors 30 ist eine Feststoffeintragsleitung 37 vorgesehen, während auf der gegenüberliegenden Seite des Reaktors 30 eine Feststoffaustragsleitung 38 direkt oberhalb eines Verteilerbodens 33 positioniert ist.
  • Zur Reduktion von eisenoxidhaltigen Feststoffen in dem Wirbelschichtreaktor 30 werden die ggf. vorbehandelten Feststoffe zunächst über die Feststoffeintrags leitung 37 in den Reaktor 30 eingebracht. Durch das über die Zufuhrleitung 36, die Windbox 35 und den Verteilerboden 32 in die Kammer 34.1 strömende Fluidisierungsgas werden die Feststoffe in der der Feststoffeintragsleitung 37 nächstgelegenen Kammer 34.1 fluidisiert. Ein Teil des Feststoffes in der Kammer 34.1 passiert durch die Neigung des Wirbelschichtreaktors 30 kontinuierlich das Wehr 33.1 und wird von der Kammer 34.1 in die Kammer 34.2 eingetragen. Dadurch hat der Feststoff in der Kammer 34.1 eine Verweilzeit, die durch den Druckverlust in der Kammer einstellbar ist. Auch in der Kammer 34.2 werden die Feststoffe durch das Fluidisierungsgas fluidisiert und so schrittweise der Feststoffaustragsleitung 38 zugeführt. Die Verweilzeiten der Feststoffe in dem Wirbelschichtreaktor 30 können durch die Wehre 33 konstant gehalten werden, die einen zu raschen Transport der Feststoffe durch den Reaktor verhindern.
  • Die in die Windboxen 35 mündenden Zufuhrleitungen 36 für Fluidisierungsgas werden über ein gemeinsames Register gespeist, so dass der Druck des Fluidisierungsgases in sämtlichen Zufuhrleitungen 36 in Wesentlichen gleich ist. Da durch die treppenartige Abstufung der Verteilerböden 32 sowie die von der Feststoffeintragsleitung 37 in Richtung auf die Feststoffaustragsleitung 38 abnehmende Höhe der Wehre 33 die Größe der Kammern 34 näherungsweise gleich ist, wird in jeder Kammer 34 eine gute Fluidisierung der Feststoffe erreicht.
  • Zur Reduktion von eisenoxidhaltigen Feststoffen in dem Wirbelschichtreaktor 30 wird als Fluidisierungsgas beispielsweise ein wasserstoffhaltiges Gas eingesetzt, das auf eine Temperatur von etwa 720° erhitzt ist. Der Druck des Fluidisierungsgases wird vorzugsweise so gewählt, dass sich die Gasgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases in den Kammern 34 des Wirbelschichtreaktors 30 so einstellt, dass die Partikel-Froude-Zahl in dem Wirbelschichtreaktor 30 etwa 0,15 beträgt.
  • 1
    (erster) Wirbelschichtreaktor
    2
    Zufuhrleitung
    3
    Zufuhrleitung
    4
    Feststoffeintragsleitung
    5
    (zweiter) Wirbelschichtreaktor
    6
    Wehr
    7
    Verteilerboden
    8
    Kammer
    9
    Windbox
    10
    Zufuhrleitung
    11
    Schneckenförderer
    12
    Venturitrockner
    13
    Zyklon
    14
    Gaswäscher
    15
    Brennkammer
    16
    Zufuhrleitung
    17
    Zufuhrleitung
    18
    Zyklon
    19
    Zyklon
    20
    Leitung
    21
    Wärmetauscher
    22
    Gasreinigungsstufe
    23
    Feststoffleitung
    24
    Gasleitung
    25
    Feststoffaustragsleitung
    26
    Venturivorwärmer
    27
    Zyklon
    28
    Brikettieranlage
    29
    Gaserhitzer
    30
    Wirbelschichtreaktor
    31
    Gehäuse
    32
    Verteilerboden
    33
    Wehr
    34
    Kammer
    35
    Windbox
    36
    Zufuhrleitung
    37
    Feststoffeintragsleitung
    38
    Feststoffaustragsleitung

Claims (10)

  1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Feststoffen in einem Wirbelschichtreaktor (5, 30), in welchen zur Fluidisierung der Feststoffe Fluidisierungsgas durch einen Verteilerboden (7, 32) eingebracht wird, wobei die Feststoffe zwischen einem mit einer Feststoffeintragsleitung (4, 37) versehenen Ende des Wirbelschichtreaktors und einem mit einer Feststoffaustragsleitung (25, 38) versehenen Ende des Wirbelschichtreaktors mehrere durch Wehre (6, 33) voneinander zumindest bereichsweise getrennte Kammern (8, 34) mit jeweils einem Verteilerboden (7, 32) durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des durch die zueinander versetzten Verteilerböden (7, 32) in die einzelnen Kammern (8, 34) eingebrachten Fluidisierungsgases im Wesentlichen gleich ist, und dass die Feststoffe von der Feststoffeintragsleitung (4, 37) zu der Feststoffaustragsleitung (25, 38) auch durch eine Neigung des Wirbelschichtreaktors (5, 30) gegenüber der Horizontalen gefördert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wirbelschichtreaktor (5, 30) reduzierendes Gas als Fluidisierungsgas zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wirbelschichtreaktor (5, 30) Eisenoxide enthaltende Feststoffe zugeführt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasgeschwindigkeit des über die Verteilerböden (7, 32) dem Wirbelschichtreaktor (5, 30) zugeführten Fluidisierungsgases derart gewählt ist, dass die Partikel-Froude-Zahl in dem Wirbelschichtreaktor (5, 30) 0,02 bis 2, beträgt.
  5. Anlage zur Wärmebehandlung von Feststoffen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Wirbelschichtreaktor (5, 30), in welchem in horizontaler Richtung nebeneinander mehrere durch Wehre (6, 33) voneinander zumindest bereichsweise getrennte Kammern (8, 34) mit jeweils einem Verteilerboden (7, 32) angeordnet sind, durch welche zur Fluidisierung der Feststoffe Fluidisierungsgas eingebracht wird, wobei zwei einander in dem Wirbelschichtreaktor (5, 30) gegenüberliegende Kammern mit einer Feststoffeintragsleitung (4, 37) bzw. einer Feststoffaustragsleitung (25, 38) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelschichtreaktor (5, 30) gegenüber der Horizontalen um etwa 0,5 bis 5° geneigt angeordnet ist.
  6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkanten der Wehre (6, 33) und die Verteilerböden (7, 32) der einzelnen Kammern (8, 34) von der Feststoffeintragsleitung (4, 37) in Richtung auf die Feststoffaustragsleitung (25, 38) in vertikaler Richtung zueinander nach unten versetzt angeordnet sind.
  7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerböden (7, 32) treppenartig mit gleicher Stufenhöhe zueinander versetzt angeordnet sind.
  8. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Oberkanten der Wehre (6, 33) über den Verteilerböden (7, 32) in jeder Kammer im Wesentlichen gleich ist.
  9. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand des der Feststoffeintragsleitung (4, 37) nächstgelegenen Verteilerbodens (7, 32) zu dem der Feststoffaustragsleitung (25, 38) nächstgelegenen Verteilerboden (7, 32) etwa der Hälfte der Höhe der Oberkanten der Wehre (6, 33) über den Verteilerböden (7, 32) entspricht.
  10. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vertikal unterhalb der Kammern (8, 34) durch die Wehre (6, 33) und die Verteilerböden (7, 32) begrenzte Windboxen (9, 35) gebildet sind, in die jeweils mit einem gemeinsamen Verdichter verbundene Gaszufuhrleitungen (10, 36) münden.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007030394A1 (de) 2007-06-29 2009-01-08 Outotec Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen
EP2060320A1 (de) * 2007-11-16 2009-05-20 Brunob Ii B.V. Verfahren und Systeme zur Mehrstufenverarbeitung von verflüssigten Partikelfeststoffen
DE102016103100A1 (de) * 2016-02-23 2017-08-24 Outotec (Finland) Oy Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen Feststoffen
CN111841481A (zh) * 2020-06-03 2020-10-30 中国原子能科学研究院 一种氮氧化物制备装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114502271B (zh) * 2019-10-01 2024-01-02 美国陶氏有机硅公司 热缩合反应器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4320359C1 (de) * 1993-06-19 1994-10-20 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Direktreduktion von Eisenoxide enthaltenden Stoffen zu Eisenschwamm und Aufkohlung zu Fe¶3¶C
DE4410093C1 (de) * 1994-03-24 1995-03-09 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Direktreduktion von Eisenoxide enthaltenden Stoffen
DE4437549C2 (de) * 1994-10-20 1996-08-08 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von metallischem Eisen aus feinkörnigem Eisenerz

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2419245A (en) * 1941-08-25 1947-04-22 Standard Oil Co Regenerating carbon contaminated catalysts
GB982244A (en) * 1961-03-22 1965-02-03 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to apparatus for contacting solids with gases

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4320359C1 (de) * 1993-06-19 1994-10-20 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Direktreduktion von Eisenoxide enthaltenden Stoffen zu Eisenschwamm und Aufkohlung zu Fe¶3¶C
DE4410093C1 (de) * 1994-03-24 1995-03-09 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Direktreduktion von Eisenoxide enthaltenden Stoffen
DE4437549C2 (de) * 1994-10-20 1996-08-08 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von metallischem Eisen aus feinkörnigem Eisenerz

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007030394A1 (de) 2007-06-29 2009-01-08 Outotec Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von sulfidischen Erzen
EP2060320A1 (de) * 2007-11-16 2009-05-20 Brunob Ii B.V. Verfahren und Systeme zur Mehrstufenverarbeitung von verflüssigten Partikelfeststoffen
DE102016103100A1 (de) * 2016-02-23 2017-08-24 Outotec (Finland) Oy Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von körnigen Feststoffen
CN111841481A (zh) * 2020-06-03 2020-10-30 中国原子能科学研究院 一种氮氧化物制备装置

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