DE3440373A1 - Fliessbettvorrichtung - Google Patents

Fliessbettvorrichtung

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DE3440373A1 DE19843440373 DE3440373A DE3440373A1 DE 3440373 A1 DE3440373 A1 DE 3440373A1 DE 19843440373 DE19843440373 DE 19843440373 DE 3440373 A DE3440373 A DE 3440373A DE 3440373 A1 DE3440373 A1 DE 3440373A1
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Description

Fließbettvorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fließbettvorrichtung, insbesondere auf einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Fließbetts mit Hilfe eines Gases als fluidisierendes Medium.
Gebräuchliche Fließbettvorrichtungen haben die Form eines Gehäuses, welches durch einen Belüftunsboden, z.B. durch ein perforiertes Blech, in eine obere und eine untere Kammer unterteilt ist. Ein der unteren Kammer über an dieser angeschlossene Rohrleitungen zugeführtes Gas tritt durch den Belüftungsboden hindurch, so daß sich in der oberen Kammer ein Fließbett ausbildet.
In einer Ausführungsform einer bekannten Fließbettvorrichtung ist der Belüftungsboden im Gehäuse derselben gehalten,
*® indem er sich mit seinem Umfangsradn auf an der inneren Wandfläche des Gehäuses hervorstehenden Vorsprüngen abstützt In einer anderen Ausführungsform setzt sich das Gehäuse der Vorrichtung aus einer oberen und einer unteren Hälfte zusammen, zwischen denen der Belüftungsboden im zusammenge-
^° bauten Zustand des Gehäuses eingespannt und so festgehalten ist.
Eine bei bekannten Fließbettvorrichtungen vorhandene Schwierigkeit besteht darin, daß der Belüftungsboden nur ein sehr 3® begrenztes Gewicht zu tragen vermag, wodurch wiederum die Tiefe des erzeugbaren Fließbetts begrenzt ist. Aus diesem Grunde sind bekannte Fließbettvorrichtungen auf Ausführungsformen von relativ kleinen Abmessungen beschränkt.
Bei einer anderen bekannten Ausführungsform einer Fließbettvorrichtung ist dieser Nachteil dadurch behoben, daß der Belüftungsboden auf einem den Innenraum des Gehäuses überspannenden Gitterwerk aus balkenförmigen Trägern ruht.
Bei einer solchen Ausführungsform einer Fließbettvorrichtung hat es sich jedoch herausgestellt, daß sich in dem für die Erzeugung des Fließbetts zugeführten Gas mitgeführte Teilchen, z. B. Staub oder feinkörnige Verunreinigungen, an den Trägern, in den zwischen den Trägern und dem Belüftungsboden gebildeten Ecken und an der Unterseite des Belüftungsbodens selbst festsetzen, wenn das der unteren Kammer zugeführte -f-luidisierende Gas staubförmige Verunreinigungen enthält. Im fortlaufenden Betrieb der Fließbettvorrichtung nimmt das Volumen der sich auf diese Weise festsetzenden Teilchen stetig zu, bis eine mehr oder weniger große Anzahl der Durchlässe des Belüftungsboden durch die festgesetzten Teilchen verstopft ist.
Durch das Verstopfen der Durchlässe des Belüftungsbodens verringert sich das Volumen des den Belüftungsboden durchströmenden Gases, so daß das Fließbett ungleichmäßig wird oder teilweise zusammenbricht. Dies führt dazu, daß im Fließbett vorhandenes körniges oder teilchenförmiges Material zusammenbackt und sich in Form von Klumpen auf dem Belüftungsboden absetzt, was dann zum Stillsetzen der Fließbettvorrichtung zwingen kann.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Nachteile und Mängel ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung einer Fließbettvorrichtung, bei welcher die Neigung feiner Feststoffteilchen, sich an den Belüftungsboden tragenden Teilen festzusetzen, beträchtlich verringert ist, so daß ein stabiler Betrieb der Vorrichtung ohne die hauptsächlich auf das Verstopfen des Belüftungsbodens zurückzuführenden Schwierigkeiten über eine längere Zeitspanne möglich ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Fließbettvorrichtung, bei welcher der Belüftungsboden ungeachtet des Gewichts des auf ihm erzeugten Fließbetts jederzeit sicher auf zu diesem Zweck vorgesehenen Trageinrichtungen abgestützt ist.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Fließbettvorrichtung, bei welcher gewährleistet ist, daß ein großflächiger Belüftungsboden sicher auf zu diesem Zweck vorgesehenen Trageinrichtungen abgestützt ist.
Bei einer Fließbettvorrichtung der genannten Art mit einem Gehäuse, einem waagerecht im Gehäuse angeordneten Belüftungsboden und Einrichtungen zum Abstützen des Belüftungsbodens, welche in einer Stellung unterhalb des Niveaus des Belüftungsbodens angeordnet sind, sind die genannten Ziele gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Einrichtungen zum Abstützen des Belüftungsbodens eine Anzahl von sich quer über den Innenraum des Gehäuses erstreckenden Trägern und eine Anzahl von Stützen aufweisen, welche an der Oberseite der Träger aufrecht bis zur Höhe des Belüftungsbodens hervorstehen, so daß der Belüftungsboden auf den oberen Enden der Stützen ruht.
In einer bevorzugten Ausführungsform gehören zu den Stützeinrichtungen ferner eine Anzahl von mit den Trägern einstückigen, ringförmigen Teilen sowie eine Anzahl von aufrecht an den ringförmigen Teilen hervorstehenden Stützen. Zu den Stützeinrichtungen können ferner an der inneren Wandfläche des Gehäuses einwärts hervorstehende Vorsprünge gehören, so daß der Belüftungsboden weiterhin abgestützt sein kann, indem er mit seinem Umfangsrand auf solchen Vorsprüngen aufliegt.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Fließbettvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der Erfindung in senkrechtem Schnitt,
Fig. 2 eine Ansicht der Fließbettvorrichtung im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilansicht der Fließbettvorrichtung im Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht eienr Fließbettvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 eine Fig. ^.-entsprechende Teil-Schnittansicht der
Fließbettvarrichtung nach Fig. 4, 10
Fig. 6A bis 6E Schnittansichten von unterschiedliche Profile aufweisenden Trägern für die Abstützung des Belüftungsbodens,
Fig. 7A eine schematisierte Schnittansicht eines Teils des Gehäuses zur Darstellung von Auftragsschweißungen in einem Bereich, in welchem die Träger an die Umfangswand des Gehäuses stoßen, und
Fig. 7B eine schematisierte Darstellung der rechtwinkligen Überkreuzung zweier Träger und in diesem Bereich vorhandener Auftragsschweißungen.
Eine in Fig. 1 dargestellte Fließbettvorrichtung dient beispielsweise der Erzeugung von Polyolefin in Form eines Granulats durch ein in Gegenwart eines Katalysators ausgeführtes Polymerisationsverfahren.
Die in der Zeichnung dargestellte Fließbettvorrichtung hat ein Gehäuse 10, in welchem ein Polymerisationsvorgang stattfindet. Das Gehäuse 10 enthält in einem unteren Endstück einen perforierten Belüftungsboden 12. In einem Raum oberhalb des Belüftungsbodens 12 ist ein Fließbett F erzeugbar. Ein Gasauslaßrohr 14 ist am oberen Ende des Gehäuses 10 angeschlossen, während am unteren Ende desselben eine zuführleitung 16 für gasförmiges Olefin angeschlossen ist, so daß dem Gehäuse 10 gasförmiges Olefin als Rohmaterial über die Leitung 16 zugeführt werden kann. Die Gasauslaßleitung 14
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ist über einen Sammler 18, eine Verbindungsleitung 19, einen Gaskühler 20, eine Zwischenleitung 21 und ein Gebläse 22 mit der Zufuhrleitung 16 strömungsverbunden, so daß sich ein geschlossener Gaskreislauf ergibt. Der Sammler 18 dient dazu, in dem über die Auslaßleitung 14 ausströmenden Gas mitgeführte Teilchen aufzufangen. An einer im mittleren Bereich des Gaskreislaufs liegenden Stelle ist an der Zwischenleitung 21..eine Zuleitung 23 angeschlossen, über welche dem Gaskreislauf das als Rohmaterial verwendete gasförmige Olefin zuführbar ist.
Der für die Polymerisation notwendige Katalysator wird dem Gehäuse 10 über eine Zuleitung 24 und einen in der Seitenwand des Gehäuses 10 gebildeten Einlaß 26 zugeführt.
Bei Ausnahme des Betriebs der den beschriebenen Aufbau aufweisenden Fließbettvorrichtung wird ein in dem Gaskreislauf vorhandenes, gasförmiges Olefin als Rohmaterial enthaltendes Gas über die Zufuhrleitung 16 in das untere Teil des Gehäuses 10 eingeblasen. Das eingeblasene Gas durchströmt den Belüftungsboden 12 und tritt in den oberhalb desselben gelegenen Innenraum des Gehäuses ein. Dadurch werden der der Fließbettvorrichtung zugeführte Katalysator und das durch die Polymerisationsreaktion erzeugte granulare Polyolefin fluidisiert.
Bei Berührung mit dem Katalysator ist das als Rohmaterial zugeführte Gas einer Polymerisationsreaktion unterworfen, so daß granuläres Polyolefin entsteht. Bereits vorhandenes granuläres Polyolefin wird dabei zu Wachstum angeregt, so daß sich der Durchmesser der Teilchen vergrößert.
Im Fließbett F vorhandenes granuläres Polyolefin wird als Reaktionsprodukt 30 über einen Auslaß 28 in der Seitenwand eines tiefer liegenden Teils des Gehäuses 10 aus diesem ausgetragen.
Die folgende Beschreibung betrifft Stützeinrichtungen für
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den Belüftungsboden 12 der Fließbettvorrichtung in eienr ersten Ausführungsform der Erfindung.
In dieser ersten Ausführungsform gehören zu den Stützeinrichtungen für den Belüftungsboden 12 eine Anzahl von sich quer über den Innenraum des Gehäuses 10 erstreckenden Trägern 36, eine Anzahl von einstückig mit den Trägern 36 ausgebildeten Ringen 38 und eine Anzahl von aufrecht auf den Trägern 36 und Ringen 38 stehenden Stützen 40, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. Wie man in diesen Figuren erkennt, sind die Träger 36 und Ringe 38 jeweils ein gutes Stück unterhalb des Belüftungsbodens 12 angeordnet.
In dieser Ausführungsform gehört zu den Stützeinrichtungen für den Belüftungsboden 12 ferner eine Anzahl von an der inneren Wandfläche des Gehäuses 10 einwärts hervorstehenden Vorsprüngen 42, welche in gegenseitigen Abständen entlang der inneren Umfangswandflache des Gehäuses angeordnet sind.
Anstelle einer Anzahl von einzelnen Vorsprüngen 42 kann auch ein geschlossen entlang der inneren Umfangswandflache des Gehäuses verlaufender ringförmiger Vorsprung vorgesehen sein.
In der dargestellten Ausführungsform weisen die Stützeinrichtungen vier Träger 36 auf, welche jeweils mit beiden Enden an der inneren Wandfläche befestigt, z.B. angeschweißt oder angeschraubt sind. Wie man in Fig. 2 erkennt, sind zwei Träger orthogonal zu den beiden anderen Trägern angeordnet.
Zu den Stützeinrichtungen gehören ferner zwei Ringe 38, welche koaxial miteinander derart angeordnet sind, daß ihre unteren Ränder die oberen Ränder der Träger 36 in einer gewissen Ausdehnung überdecken. Die Träger 36 sind durch Schweißnähte oder Schraubverbindungen einstückig bzw. fest mit den Ringen 38 verbunden. In Fig. 3 ist durch den Buchstaben t das Maß angegeben, um welches die Träger 36 und Ringe 38 einander überlappen.
An der Oberseite der Träger 36 und Ringe 38 steht jeweils eine Anzahl von stabförmigen Stützen 40 senkrecht aufwärts hervor, so daß die oberen Enden der Stützen in einer Höhe mit den oberen Endflächen der Vorsprünge 42 liegen. Die Stützen 40 können als massive Stäbe oder in Form von Rohrstücken hohl ausgeführt sein.
Der Belüftungsboden 12 ist unter Abstützung auf den Stützen 40 und Vorsprüngen 42 im Gehäuse 10 gelagert. In der dargestellten ersten Ausführungsform ist die Fließbettvorrichtung zwar mit den Vorsprüngen 42 versehen, die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, d.h. die Fließbettvorrichtung kann auch ohne solche Vorsprünge ausgeführt sein.
Ebenso sind die Anzahlen der Träger 36, der Ringe 38 und der stabförmigen Stützen 40 nicht auf die in der Zeichnung Dargestellten beschränkt, sie können vielmehr je nach dem Innendurchmesser des Gehäuses 10, den Reaktionsbedingungen usw. in angemessener Weise bestimmt werden.
Die folgende Beschreibung betrifft nun Abstützeinrichtungen für den Belüftungsboden einer Fließbettvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
In dieser zweiten Ausführungsform umfassen die Stützeinrichtungen für den Belüftungsboden lediglich eine Kombination von Trägern 36 und Stützen 40. Auch in dieser Ausführungsform erstrecken sich zwei Träger 36 rechtwinklig zu zwei weiteren Trägern 36, und die Träger 36 sind sämtlich in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform an der inneren Wandfläche des Gehäuses 10 befestigt. Die Stützen 40 sind aufrecht stehend auf den Trägern 36 angeordnet. Wie man aus der Zeichnung erkennt, unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der Ersten darin, daß das Gehäuse 10 an seiner inneren Umfangswandflache keienrlei Vorsprünge der in der ersten Ausführungsform mit 42 bezeichneten Art hat. Es können jedoch auch ein oder mehrere derartige Vorsprünge
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wie in der ersten Ausführungsform vorgesehen sein.
Wie man aus der vorstehenden Beschreibung der Stützeinrichtungen für den Belüftungsboden erkennt, sind die Träger 36 und Ringe 38 in einem gewissen Abstand unterhalb des Belüftungsbodens 12 angeordnet. Dank dieser Anordnung des Belüftungsbodens 12 wirken die beim Anprall des Gases an den Belüftungsboden 12 entstehenden Turbulenzen nicht bis in den Bereich der. Träger 36 und Ringe 38 zurück, so daß das Gas den Bereich, in welchem die Träger 36 und Ringe 38 angeordnet sind, ungestört durchströmt. Dadurch kann es nicht zu Ablagerungen von in dem Gas mitgeführten Feststoffteilchen an den Trägern 36 und Ringen 38 aufgrund von etwa in dem Gas vorhandenen Turbulenzen kommen. Selbst wenn sich aus irgendwelchen Gründen größere Mengen von Feststoffteilchen an den Trägern 36 und Ringen 38 festsetzen sollten, bleibt dies ohne Einfluß auf den Belüftungsboden 12, da dieser in einem gewissen Abstand dazu angeordnet ist. Dadurch ist einem Verstopfen des Belüftungsbodens 12 durch Fremdkörper weitgehend vorgebeugt.
Da die einzelnen Stützen 40 jeweils nur über eine sehr kleine Fläche mit dem Belüftungsboden 12 in Berührung stehen, können sich in den betreffenden Bereichen nur sehr geringe Mengen von Feststoffteilchen festsetzen, und an den Stützen 40 festgesetzte Teilchen können nicht zu einer Verstopfung des Belüftungsbodens 12 führen.
Die Anzahlen von Trägern 36 und Stützen 40 sind nicht auf die in den Zeichnungen Dargestellten beschränkt, sie können vielmehr je nach dem Innendurchmesser des Gehäuses 10 und den Reaktionsbedingungen oberhalb des Belüftungsbodens usw. in geeigneter Wesie bestimmt werden.
Da die Stützen 40 in den beschriebenen Ausführungsformen senkrecht stehend angeordnet sind, wirkt das von dem Belüftungsboden 12 getragene Gewicht, einschließlich seines Eigengewichts, in Axialrichtung auf die Stützen 40, so daß
dadurch eine sehr hohe Biegesteifigkeit derselben gewährleistet ist. Es ist daher möglich, den Durchmesser der Stützen 40 auf ein sehr kleines Maß von beispielsweise weniger als 20 mm zu verringern. Eine solche Verringerung des Durchmessers der Stützen 40 erbringt offensichlich eine entsprechende Verkleinerung ihrer Oberflächen, so daß sich der Ansatz von Feststoffteilchen daran weiter verringert. ...
Sowohl in der ersten als auch in der zweiten Ausführungsform haben die Träger 36 und Ringe 38 bzw. die Träger 36 vorzugsweise ein Profil, welches aufgrund seiner Form den Ansatz von Feststoffteilchen daran auf ein Mindestmaß beschränkt. Beispiele für in diesem Sinne bevorzugte Profile sind in Fig. 6A bis 6E dargestellt. Die in Fig. 6A bis 6D gezeigten Profile verjüngen sich abwärts zu einer scharfen Kante, während das in Fig. 6E gezeigte Profil an der Unterseite abgerundet ist. Bei Verwendung eines sich stetig bis zu einem unteren Rand verjüngenden Profils entstehen in der Gasströmung entlang den unteren Bereichen der Träger 36 und Ringe 38 nur sehr geringe Turbulenzen, wodurch sich der Ansatz von Feststoffteilchen in diesen Bereichen weiter verringert.
Der Abstand zwischen dem Belüftungsboden 12 und den Trägern 36 und Ringen 38 ist vorzugsweise so bestimmt, daß an den Trägern 36 und Ringen 38 angesetzte Schichten nicht bis zur Unterseite des Belüftungsbodens 12 anwachsen können. In der Praxis beträgt dieser Abstand vorzugsweise wenigstens 30 mm, und insbesondere vorzugsweise mehr als 50 mm.
Falls die Verbindungen der Träger 36 mit den Ringen 38, der Träger 36 untereinander und der Träger 36 mit der inneren Wandfläche des Gehäuses 10 als Schweißverbindungen ausgeführt sind, werden die Eckbereiche an den Stellen, an denen die Träger an die Umfangswand des Gehäuses anstoßen bzw. an denen die Träger einander überkreuzen, vorzugsweise mit einer konkav ausgerundeten Auftragsschweißnaht ausge-
„.·/«. 3UO373 füllt, wie in Fig. 7A und 7B dargestellt. Dabei sollte der Radius R der Ausrundung so groß wie im Rahmen des angewendeten Schweißverfahrens möglich sein. Je größer nämlich dieser Radius R ist, um so geringer ist die Neigung zur Bildung von Ansätzen der Feststoffteilchen in den Eckbereichen.
Hierzu ist zu bemerken, daß das in Fig. 3 durch den Buchstaben t bezeichnete Maß der Überlappung oder Überschneidung an den Stellen, an denen Träger 36 und Ringe 38 einander überkreuzen, im Rahmen der im Hinblick auf die notwendige Festigkeit gegebenen Erfordernisse so kelin wie möglich sein sollte. Eine Verkleienrung des Überschneidungsbereichs an den Stellen, an denen die Träger 36 und Ringe 38 einander überkreuzen, führt nämlich ebenfalls zu einer Verringerung den Ansätzen von Feststoffteilchen in diesen für derartige Ansätze anfälligen Bereichen.
Die Erfindung ist vorstehend zwar im Hinblick auf die Erzeugung von granulärem Polyolefin in einer Fließbettvorrichtung beschrieben, sie ist jedoch keineswegs auf eine solche Anwendung beschränkt,.sondern erlaubt vielmehr die verschiedensten Änderungen und Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen. So ist die Erfindung für die verschiedensten mit einem Fließbett arbeitenden chemischen Reaktions- oder Syntheseanlagen verwendbar, z.B. für eine Anlage für die Synthese von Akrylnitril, eine Anlage für die Erzeugung von Phthalsäureanhydrid, eine Anlage zum Trocknen, Kalzinieren oder Verbrennen irgendwelcher Stoffe, eine Anlage zum Mischen, Sortieren oder Granulieren irgendwelcher Stoffe, eine Anlage für die Kohlevergasung sowie für ähnliche Anlagen und Vorrichtungen.
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Claims (8)

MITSUI ENG/NEERING AND SHIPBUILDING cO.LTDT H MEYER'PLATHl MITSUI PETROCHEMICAL INDUSTRIES, LTD. "**"·"' 2-5 Kasumigaseki 3-chome P 19 185 Chiyoda-ku Tokyo, Japan Fließbettvorrichtung Patentansprüche:
1.
Fließbettvorrichtung mit einem Gehäuse, einem waage-
recht im Gehäuse angeoredneten Belüftungsboden und unterhalb des Belüftungsbodens angeordneten Stützeinrichtungen für denselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtungen sich quer über den Innenraum des Gehäuses (10) erstreckende Träger (36) und aufrecht auf den Trägern stehende, beispielsweise stabförmige Stützen (40) aufweisen, welche sich aufwärts bis zur Höhe des Belüftungsbodens (12) erstrecken, so daß der Belüftungsboden auf den oberen Enden der Stützen ruht.
2. Fließbettvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) wenigstens einen an seiner inneren Wandfläche einwärts hervorstehenden Vorsprung (42) aufweist, auf welchem sich der
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Umfangsrandbereich des Belüftungsbodens (12) abstützt.
3. Fließbettvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Träger (36) eine sich zur Unterseite hin stetig verjüngende Querschnittsform hat.
4. Fließbettvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (36) einander rechtwinklig überkreuzen.
5. Fließbettvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtungen für den Belüftungsboden (12) die genannten Träger (36) einen oder mehrere einstückig mit den Trägern ausgebildete oder fest damit verbundene Ringe (38) und eine Anzahl von Stützen (40) umfassen, welche aufrecht auf den Trägern und Ringen stehen und sich bis zur Höhe des Belüftungsbodens erstrecken.
6. Fließbettvorrichtung nachAnspruch·5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) wenigstens einen an seiner inneren Wandfläche einwärts hervorstehenden Vorsprung (42) aufweist,, auf welchem sich der Umfangsrandbereich des Belüftungsbodens (12) abstützt.
7. Fließbettvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Träger (36) eine sich zur Unterseite hin stetig verjüngedne Querschnittsform hat.
8. Fließbettvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (36) einander rechtwinklig überkreuzen.
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