DE2044141C3 - Reaktionskammer zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut in der Schwebe - Google Patents

Description

zwischen Brenner bzw. Heißgaseinlaß (5) und der niumoxid wird milden heißen Gasen eines Oberfläche der Wirbelschicht (7) mit einer sich tangential in den oberen Ted des zyl ndnschen ReaK-nach oben erweiternden Einschnürung (15) ver- tionsraumes ^8^·^«™» *r Aufhetzung des _{sehen ist} Aluminiumoxids erfolgt die Austreibung des resth-

2. Reaktionskammer nach Anspruch 1, da- *₅ chen Hydratwassers^urch den tngratutarIHnBjB-durch gekennzeichnet, daß sich die Einschnürung emlaß entsteht im oberen Teil des Reakt onsraumes (15) konisch nach oben erweitert. ein Zyklonwirbel aus dem das femkorn.ge Alurm-

3. Reaktionskammer nach Anspruch 1, da- mumoxid durch Riehkraftemwirkung an die Wände durch gekennzeichnet, daß sich der Reaktions- des zylindrischen Reaküonsiaumes ausgesch eudert raum (26) zwischen der Oberfläche (12) der Wir- 30 wird. Das feinkörnige Gut gelangt dann in die im unbelschicht (7) und der Einschnürung (15) all- teren Teil des Reaktionsraumes befindliche Wirbelmählich verjüngt· ^schicht»^{in der die} Weiterbehandlung des A^uminium-

4. Reakiionlkammer nach einem der An- oxids, die UmkristaHisaüon des Gamma-Alum.n.umsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oxids in AlphahAluminiurnoxid bei konstanter Achse der tangential Einmündung des Bren- 35 Temperatur zwischen etwa !000 und 1200 C stottners bzw. der Heißgasleitung (5) nach unten ge- findet. Je länge,^d.e^mitttere Venwedrat des,femkorneigt in den Reaktionsraum (2a) weist. nigen Gutes in der Wirbekchicht ist, desto hoher ist

5 Reaktionskammer nach einem der An- der Anteil von Alpha-Aluminiumoxid im Endprosprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich dukt, das der Wirbelschicht eainommen wird, an der Innenseite der Decke (3) des Reaktions- 40 Eine derartige Reaktionskammer in deren Reakraumes (2 a) eine schraubenturmig nach unten tionsraum im oberen Ted ein Zyklonwirbel erzeugt verlaufende Leitfläche (6) befindet, die oberhalb ist und in deren unteren Teil eine Wirbelschicht vordes Brenners bzw. des Heißgaseinlasses (5) be- banden ist, kann auch fur die thermische Behandlung ginnend etwa einmal über den Umfang des Reak- anderer feinkörniger Güter verwendet werden In der tionsraumes reicht, und daß die Steigung der *$ Reaktionskammer lassen sich auch chemische Proschraubenförmig verlaufenden Leitfläche (6) dem zesse, insbesondere chemische Reaktionen zwischen Neigungswinkel der Einmündungsachse des Gasen und feinkörnigen Feststoffen durchfuhren Brenners bzw. der Heißgasleitung (5) entspricht Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Reak

tionskammer noch zu verbessern. Dies geschieht ge-50 maß der Erfindung dadurch, daß der Reaktionsraum

zwischen Brenner bzw. Heißgaseinlaß und der Oberfläche der Wirbelschicht mit einer sich nach oben er-

Die Erfindung betrifft eine Reaktionskammer zur wetternden Einschnürung versehen ist Die Einschnüthermischen Behandlung von feinkörnigem Gut in rung des Reaktionsraumes bewirkt eine räumliche der Schwebe, insbesondere zum Umkristallisieren 55 Trennung des durch die Heißgase erzeugten Zyklonvon feinkörnigem Aluminiumoxid, bestehend aus wirbeis und der Wirbelschicht im unteren Teil der einem im Grundriß kreisförmigen Reaktionsraum, in Reaktionskammer. Dadurch ist sowohl eine gegensen den im oberen Bereich mindestens ein Brenner und/ tige Beeinflussung zwischen Zyklonwirbel und Wiroder mindestens eine Heißgasleitung tangential ein- belschicht vermieden als auch die Möglichkeit gegemünden, mit einer Gutzufuhrvörrichtung, die mit 60 ben, den Reaktionsraum so auszulegen, daß sich je dem Reakliortsraüm unmittelbar oder über den Bren- nach den gestellten Anforderungen optimale Bedmner bzw. die Heißgasleitung in Verbindung steht, mit gungen für die Behandlung des feinkornigen Gutes in einer Wirbelschicht für das zu behandelnde Gut im Zyklonwirbel und Wirbelschicht erzielen lassen, also unteren Teil des Reaktionsraumes, die mit einem insbesondere in einem Reaküonsraum zwei Reak* Gutaustrag Und mit einer Leitung für die Zufuhr von 65 tionsphasen vom Gut durchlaufen werden können. Trägergas versehen ist, und mit einer zentral ange- Durch die Öffnung» die von der Einschnürung im

brachen Gasauslaßöffnung in der Decke des Reak- Reaktionsraun» gebildet wird, steigen die Gase aus tiöniraumes der Wirbelschicht in den oberen Ted des Reaktions-

raumes und werden gemeinsam mit dem Gasstrom Verluste der Gase beim Übergang aus der Einmün-

des Zyklonwirbels im oberen Teil des Reaktionsraa- dung in den Reaktionsraum verringert werden.

mes zentral nach oben abgezogen. Die im oberen Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich-

Teil des Reaktionsraumes aus dem Zvklonwirbel ab- nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher ei-

geschiedenen Teilchen bewegen sich an der Wandung 5 läutert

entlang nach unten auf die Oft jng der Einschnü- Die Reaktionskammer besteht aus je einem oberen rung zu und gelangen von dort in die Wirbelschicht und einem unteren zylindrischen Wandteil 1 α bzw. im unteren Teil des Reaktionsraumes. Die Einschnü- 1 b, die beide zusammen einen im Grundriß kreisförrung des Reaktionsraumes bewirkt hierbei, viaß die migen Reaktionsraum 2 umschließen. Der Reaktions-Gutteilcbfn in genügender Entfernung von der am io raum wird nach oben durch eine Decke 3 begrenzt. Rand des Wirbelbettes angeordneten Gutaustragsöff- Zentral in der Decke befindet sich eine Gasauslaßnung auf die Oberfläche der Wirbelschicht auftref- öffnung 4. Tangential in den oberen Teil la des fen. Dadurch wird die mittlere Verweilzeit des Gutes Reaktionsraumes 2 mündet in einem stumpfen Winin der Wirbelschicht erhöht, so daß beispielsweise bei kel zur Längsachse des zylindrischen Reaktionsrauder Umkristallisation von Gamma-Aluminiumoxid 15 mes 2 nach unten geneigt ein Brenner oder HeiBgasder Anteil an Alpha-Aluminiumoxid im Endprodukt einlaß 5.

erhöht wird. Durch den Brenner oder Heißgaseinlaß 5 kann in Vorzugsweise ist die Einschnürung im Reaktions- den oberen Teil 2 a des Reaktionsraumes 2 gleichzeiraum nach oben konisch erweitert. Es entsteht so ein tig mit den einströmenden Heißgasen das zu behaneinfach herstellbarer und leicht in die Reaktionskam- »o delnde Gut eingeführt werden. Das direkte Einführen mer einzusetzender Kegelstumpf, der zudem für die des feinkörnigen Gutes in den Brenner hat den Voraus dem Zyklonwirbel abgeschiedenen Gutteilchen teil, daß die Temperatur der Flamme des Brenners eine vorteilhafte Gleitfläche bis zur engsten Ein- beim Eintritt in den Reaktionsraum so weit gesenkt schnürung im Reaktionsraum bildet. wird, daß die feuerfeste Ausmauerung de·» Reaktions-Für die Umkristallisation des Gamma-Aluminium- as raumes thermisch nicht überlastet wird. Das fcinköroxids in Alpha-Aluminiumoxid im Reaktionsraum nige Gut kann aber auch durch eine gesonderte Gutist der Abstand der Einschnürung des Brenners bzw. Zuführungsöffnung in der Decke des Reaktionsrauder Heißgasleitung so bemessen, daß im oberen Teil mes — getrennt von den Gasen des Brenners — in des Reaktionsraumes im Zyklonwirbel im wesentli- den Reaktionsraum eingeführt werden. Bei anderen chen die Aufheizung und Austreibung des Restwas- 30 Behandlungsverfahren kann das feinkörnige Gut sergehaltes des Aluminiumoxids erfolgt und daß im schon vor dem Reaktionsraum mit dem Heißgasunteren Teil des Reaktionsraumes in der Wirbel- strom vermischt werden, um dann gemeinsam mit schicht hauptsächlich die Umwandlung des den Heißgasen in den Reaktionsraum einzuströ-Gamma-Aluminiumoxids in Alpha-Aluminiumoxid men.

bewirkt wird. 35 An der Innenseite der Decke 3 befindet sich eine Um ein Eindringen des Zyklonwirbels in den unte- schraubenförmige Leitfläche 6, die oberhalb des ren Teil des Reaktionsraumes bis zur Oberfläche der Brenners bzw. Heißgaseinlasses 5 beginnt. Die Leit-Wirbelschicht mit Sicherheit zu verhindern, kann die fläche 6 verläuft in Mündungsrichtung des nach unEinschnürung zweckmäßig mit Abstand oberhalb der ten geneigten Brenners bzw. Heißgaseinlasses 5 abOberfläche der Wirbelschicht angeordnet werden. 40 wärts und reicht etwa einmal über den Umfang des Außerdem soll dadurch den Gasen, die die Wirbel- Reaktionsraumes. Im Ausführungsbeispiel ist die schicht durchströmen, über der Oberfläche der Wir- Leitfläche 6 mit der Decke 3 des Reaktionsraumes belschicht ein genügender Sammelraum zur Verfü- unmittelbar verbunden.

gung gestellt werden. Vorzugsweise wjüngt sich der Im unteren Teil 2 b des Reaktionsraumes 2 befin-Reaküonsraum zwischen der Oberflache der Wirbel- 45 det sich eine aus dem Behandlungsgut gebildete Wirschicht und der Einschnürung allmählich, belschicht 7. Dazu ist oberhalb eines kegelförmigen Zur Unterstützung der Ausbildung des Zyklonwir- Bodens 8, der mit einer Zufuhrleitung 9 für ein Träbels weist die Achse der tangentialen Einmündung gergas versehen ist, im Reaktionsraum ein mit Gasdes Brenners bzw. der Heißgasleitung zweckmäßiger- durchtrittsöffnungen 10 versehener Trägerrost 11 als weise nach unten geneigt in den zylindrischen Reak- 50 untere Begrenzung der Wirbelschicht 7 befestigi. In tionsraum, vor allem dann, wenn mit Rücksicht auf Höhe der Oberfläche 12 der Wirbelschicht 7 sind am hohe Gastemperaturen ein sogenanntes Tauchrohr zylindrischen Wandteil Ib eine oder mehrere Gutfür den Abzug der Gase aus dem Reaktionsraum aus austragsöffnungen 13 für das Fertigprodukt angeordwerkstofftechnischen Gründen nicht verwendet wer- net. Die Gutaustragsöffnungen 13 stehen mit einer den kann, sondern die Gase über eine einfache zen- 55 Gutaustragsleitung 14 in Verbindung. Die Anordtrale öffnung in der Decke des Reaktionsraumes ab- nung der Gutaustragsöffnungen 13 in Höhe der gezogen werfen müssen. Oberfläche 12 der Wirbelschicht 7 ist nur beispiels-Die Ausbildung des Zyklonwirbels im Reaktions- weise gewählt. Eine oder mehrere Gutaustragsöffraum kann aber auch durch eine schraubenförmig nungen 13 körnen auch an einer anderen Stelle am nach unten verlaufende Leitfläche eingeleitet werden, «o Wandteil 1 b im Bereich der Wirbelschicht 7 angedie sich an der Innenseite der Decke des Reaktions- bracht sein.

raumes befindet und oberhalb des Brenners bzw. des Zwischen der oberen Einlaßöffnung 5 und der un-Heißgaseinlasses beginnend, etwa einmal über den teren Wirbelschicht 7 ist der Reaktionsraum 2 mit Umfang des Reaktionsraumes reicht. Zweckmäßig einer Einschnürung 15 versehen. Von der Einschnüwird die Steigung der schraubenförmig verlaufenden 65 rung erweitert sich die Wandung des Reaktionsrau-Leitfläche so gewählt, daß sie dem Neigungswinkel mes nach oben und unten stetig, vorzugsweise köder Einmündungsachse des Brenners bzw. der Heiß- nisch auf den Durchmesser dei zylindrischen Teile gasleitung entspricht Hierdurch können die Druck- 1 α und 1 b der Reaktionskammer. Der öffnungswin-

kel der Emeitung zur Wirbelschicht hin kann hierbei die Alpha-Phase. Die Umwandlung in der Wirbelgroß sein, da hierdurch nur ein Sammelraum für das schicht 7 wird bei einer Temperatur durchgeführt, Trägergas gebildet werden soll. Der öffnungswinkel bei der ein Zusammenbacken der feinkörnigen Teilzum oberen Teil des Reaktionsraumes hin dagegen chen vermieden wird, beispielsweise für die Umkriwird kleiner gewählt, um sowohl ein ungestörtes 5 stallisierung von Aluminiumoxid bei einer Tempera- »Fließen« des aus dem Zyklonwirbel ausgeschiede- tür von maximal 1250° C. Die Umwandlung verläuft nen Gutes entlang der Wandung in den unteren Teil exotherm. Um die frei werdende Wärmemenge aufdes Reaktionsraumes als auch eine gute Umlenkung zunehmen, wird zur Aufrechterhaltung der Wirbeides unteren Endes des Zyklonwirbels zu erzielen. schicht 7 Kaltluft als Trägergas verwendet, die durch

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Reak- io den Gaseinlaßstut/en 9 und den Trägerrost 11 in die tionskammer wird als Anwendungsbeispiel das Um- Wirbelschicht 7 gepreßt wird. Für die Behandlung kristallisieren von feinkörnigem Aluminiumoxid be- anderer feinkörniger Güter in der Reaktionskammer schrieben. kann die Wirbelschicht 7 auch mit Warmluft oder

Nach der Dehydration von Aluminiumhydroxid in erhitzten Reaktionsgasen betrieben werden,
einem in der Zeichung nicht dargestellten Wärmeaus- 15 Nach Durchströmen der Wirbelschicht 7 sammelt tauscher, der mit den Abgasen aus der Reaktions- sich die erhitzte Luft in dem vom Kegelstumpfteil 17 kammer unter Ausnutzung der Abgaswärme betrieben begrenzten Raum oberhalb der Oberfläche 12 der wird, und den das feinkörnige Aluminiumoxid als Wirbelschicht 7 und wird durch die öffnung, die von Gamma-Phase mit einem nur geringen Restwasserge- der Einschnürung 15 gebildet ist, aus dem unteren halt verläßt, wird das feinkörnige Gut den heißen 20 Teil 2 b des Reaktionsraumes 2 abgeführt. Die EinGasen eines Brenners aufgegeben. Die Brennergase schnürung muß so bemessen sein, daß die Strö- und das feinkörnige Aluminiumoxid strömen durch mungsgeschwindigkeit der erwärmten Luft im Beden oberen Heißgaseinlaß 5 tangential in den Reak- reich der Einschnürung 15 nur so hoch ist, daß nahetionsraum 2 ein. Der nach unten geneigte Heißgas- zu keine Gutteilchen aus der Wirbelschicht mitgeeinlaß 5 und die schraubenförmig geführte Leit- 25 rissen und in den oberen Teil 2 a des Reaktionsraufläche 6 wirken sich bei der Ausbildung des Zyklon- mes 2 zurückgeführt werden. Zusammen mit den Gawirbels im oberen Teil 2 a des Reaktionsraumes 2 sen aus dem Zyklonwirbel strömt die erhitzte Luft im sehr günstig aus. Durch die Brennergase wird das Kern des im Teil 2 a des Reaktionsraumes auffeinkörnige Aluminiumoxid vollständig dehydriert rechterhaltenen Zyklonwirbels weiter nach oben,
und auf eine Temperatur erhitzt, die etwa zwischen 30 Die Gase verlassen den Reaktionsraum 2 gemein-1000° C und 1250° C liegt. Aus dem Zyklonwirbel sam durch die Gasauslaßöffnung 4 und werden in der wird das feinkörnige Gut durch Fliehkraftwirkung an Regel zur VorerhiUung des Behandlungsgutes in die Wandungen des Reaktionsraumes ausgeschleu- einen vorgeschalteten Wärmeaustauscher eingeleitet, dert. Das Gut gleitet danach an der konischen Fläche der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
des Kegelstumpfteiles 16 zur Einschnürung 15. 35 Nach Umwandlung des Gamma-Aluminiumoxids Durch die öffnung, die von der Einschnürung 15 im in Alpha-Aluminiumoxid in der Wirbelschicht 7 wird Reaktionsraum 2 zwischen dem oberen Teil 2 α und das Fertigprodukt über die Gutaustragsöffnung 13 dem unteren Teil 2 b gebildet wird, fällt das Gxit und die Gutaustragsleitung 14 aus der Reaktionskam- !

nach unten in die Wirbelschicht 7 im unteren Teil Ib mer abgezogen und in der Regel einer Kühleinrich- j

des Reaktionsraumes 2. 40 tung zugeführt. Kühleinrichtungen für das Gut, die J

In der Wirbelschicht 7 erfolgt das Umkristallisie- der Reaktionskammer nachgeschaltet sein können,

ren des Aluminiumoxids aus der Gamma-Phase in sind in der Zeichnung nicht dargestellt. j

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen !

Claims (1)

1. ι ' ²

   Eine Reaktioaskäanner dieser Art zur Behandlung

   von Aluminiumoxid ist aus der deutschen Auslege-

   Patentanspruche: schrift 1 *>07361 bekannt. Bei der Verwendung der

   ,- 1. Reaktionskammer zur thermischen Behänd- f^^

   Jung von feinkörnigem Gut in der Schw^tas-

   besondere zum Umkristallisieren von Aluminium- : ««id. bestehend aus einem im Grundriß krej-

   t förmigen Reaktionsraum, m den "»oberen Be- ^^^Sdbsdaaiaa im Wärmeaustauscher

   reich mindestens em Brenner und/oder minde- rneoea. w w γ 'ιλ ; At>_r hv<mvskih stens eine Heißgasleitung tangential einmünden, xo üegt ^Νμ^*^E

   mit einer GuÄirvorricht^g, die mit dem Gamma-Phase

   Reaktionsraum unmittelbar odeF über den Bren- halt vor Dieser crsteη

   eer bzw. die Heißgasleitung in Verbindung steht, austauscher folgt *.2_uJ5g_m

   mit einer Wirbelschicht «£ das zu behandelnde starkeBd"^^AJmmnmdiroidieUmkn-

   SSSS