DE956671C - Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem vom Reaktionsgut kontinuierlich durchstroemten Reaktionsraum - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem vom Reaktionsgut kontinuierlich durchstroemten Reaktionsraum

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DE956671C
DE956671C DEN8776A DEN0008776A DE956671C DE 956671 C DE956671 C DE 956671C DE N8776 A DEN8776 A DE N8776A DE N0008776 A DEN0008776 A DE N0008776A DE 956671 C DE956671 C DE 956671C
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DE
Germany
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chamber
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solid particles
temperature
gas
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DEN8776A
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Oswald Hermann Milmore
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Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/10Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
    • F28C3/12Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid
    • F28C3/16Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid the particulate material forming a bed, e.g. fluidised, on vibratory sieves

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem vom Reaktionsgut kontinuierlich durchströmten Reaktionsraum Vorrichtungen zur Regelung der Temperaturen in einem rohr- bzw. rohrbündelförmigen, vom Reaktionsgut kontinuierlich durchströmten Reaktionsraum, die unter Verwendung eines Wärmeträgers arbeiten, der aus aufgewirbelten Feststoffteilchen besteht, sind bereits bekannt.
  • Bei einer solchen Vorrichtung erfolgt die Reaktion in einem Rohrbündel, das durch eine Wirbelschicht hindurchgeführt ist. Zur Regelung der Temperatur wird ständig ein Teil der Feststoffteilchen der Wirbelschicht entzogen, durch einen Wärmeaustauscher hindurchgeleitet und dann wieder in die Reaktionskammer zurückgeführt. Durch die Wirbelschicht wird innerhalb des ganzen Reaktionsraumes eine hohe Gleichmäßigkeit der Temperatur erhalten.
  • Unter gewissen Bedingungen hat sich bei den bisher bekannten Heiz- bzw. Kühleinrichtungen für Wirbelschichten die hohe Gleichmäßigkeit der innerhalb der ganzen Wirbelschicht herrschenden Temperatur jedoch als nachteilig erwiesen, da es hierbei unmöglich ist, längs des Rohres unterschiedliche regelbare Temperaturen einzustellen. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, daß sich die Temperatur eines kontinuierlich strömenden Reaktionsgutes an verschiedenen Punkten längs seines Weges unabhängig regeln läßt. Während es beispielsweise vorteilhaft ist, die Temperatur eines Gemisches, das eine endothermische Reaktion durchmachen soll, schnell auf einen der Reaktionstemperatur entsprechenden Wert zu bringen, was bedeutet, daß im ersten Abschnitt eines Reaktionsrohres, in welchem die Reaktion einsetzt, eine ziemlich hohe Temperatur aufrechterhalten werden muß, kann es erwünscht sein, an danach folgenden Abschnitten des Rohres, in denen die Reaktionsgeschwindigkeit fortschreitend zurückgeht, mit niedrigeren Temperaturen der Wirbelschicht und der Rohrwand zu arbeiten, so daß die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung auf das Rohr an jeder Stelle der örtlichen Reaktionsgeschwindigkeit entspricht und der Strom des kontinuierlichen Verfahrens auf einer mehr oder weniger gleichmäßigen Temperatur gehalten wird. In anderen Fällen kann es erwünscht sein, ein endothermisch reagierendes strömendes Reaktionsgemisch in mehreren aufeinanderfolgenden Stadien der Reaktion in Abhängigkeit von Änderungen der Zusammensetzung des Reaktionsgemisches auf einer anderen Temperatur zu halten, wobei es sogar erwünscht sein kann, die Reaktion durch Abkühlen am Ende des Rohres zu unterbrechen. In ähnlicher Weise ist es bei exothermischen Reaktionen erwünscht, den Strom der zu behandelnden Stoffe zuerst auf die Reaktionstemperatur zu bringen und dann Wärme mit einer Geschwindigkeit abzuführen, die längs des Rohres unterschiedlich ist und sich jeweils nach den Änderungen der Reaktionsgeschwindigkeit richtet; in vielen Fällen ist die optimale Reaktionstemperatur nicht gleichmäßig, sondern sie ändert sich im Verlauf der Reaktion. Bei liegend ausgeführten Heiz-bzw. Kühleinrichtungen für Wirbelschichten, bei denen die Schichten eine mäßige Höhe aufweisen, wobei die Rohre waagerecht bzw. in im wesentlichen waagerechten Bündeln angeordnet sind, hat sich eine derartige Temperaturregelung mit den bisher bekannten Mitteln als unmöglich erwiesen. Während es bei Konstruktionen mit senkrechten Rohren möglich ist, Temperaturgefälle längs der Rohre vorzusehen, eignen sich derartige Konstruktionen nicht für das Arbeiten mit unregelmäßigem oder sehr steilem Temperaturverlauf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Temperaturregelung mit Hilfe von Wirbelschichten auch in diesen Fällen zu ermöglichen und dadurch das Anwendungsgebiet dieser sich besonders durch ihre hohe Wärmeübertragungsgeschwindigkeit auszeichnenden Art der Temperaturregelung erheblich zu erweitern.
  • Eine abschnittsweise Regelung der Temperatur wird durch eine Vorrichtung erreicht, bei der gemäß der Erfindung das Rohr bzw. das Rohrbündel derart durch ein mittels nicht bis zur Decke reichender Trennwände in mehrere Teilkammern unterteiltes Gehäuse geführt ist, daß sämtliche Rohre in den Teilkammern unterhalb der Oberkanten der Trennwände liegen, wobei jede Teilkammer in bekannter Weise Einrichtungen zur unabhängigen Temperaturregelung des zum Aufwirbeln der Feststoffteilchen dienenden gasförmigen Mediums enthält.
  • Durch den Abstand zwischen den oberen Kanten der Trennwände und der Decke des Gehäuses wird ein die Kammern miteinander verbindender Raum geschaffen, so daß ein Überströmen mitgerissener und wieder in eine Kammer zurückgeführter Feststoffteilchen zum Zweck einer gleichmäßigen Verteilung auf die einzelnen Kammern möglich ist.
  • Es ist zwar schon eine Vorrichtung mit nebeneinanderliegenden Kammern bekannt, in denen Feststoffteilchen in einer Wirbelschicht gehalten werden. Bei dieser Vorrichtung sind die Kammern jedoch miteinander verbunden und wird den Feststoffteilchen in der einen Kammer diejenige Temperatur gegeben, die in der benachbarten Kammer zur Ausführung der dort gewünschten Reaktion benötigt wird. Die Feststoffteilchen durchlaufen die einzelnen Kammern somit in einer bestimmten Richtung, was in der Vorrichtung gemäß der Erfindung gerade durch die Trennwände vermieden werden soll, um eine Mischung der in nebeneinanderliegenden Kammern befindlichen Wirbelschichten zu verhindern. Außerdem findet bei dieser bekannten Vorrichtung die Reaktion in der Wirbelschicht selbst statt.
  • Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es erstmalig möglich, die wegen der Gleichmäßigkeit ihrer Temperatur und ihrer hohen Wärmeübertragungskoeffizienten große Vorteile aufweisenden Wirbelschichten zu benutzen, um in einem rohr-bzw. rohrbündelförmigen, ständig von Reaktionsgut durchströmten Reaktionsraum eine beliebige gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit merklich zu steigern.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Fig. i zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Temperaturregelung.
  • Fig. 2 ist ein Teilstück eines Querschnitts längs der in Fig. i angedeuteten waagerechten Ebene 2-2-Wie man in den Figuren erkennt, umfaßt die Einrichtung zum Regeln der Temperatur eine Wandkonstruktion mit einem Boden 1o,- Seitenwänden i i, Stirnwänden 12 und einem Gewölbe bzw. einer Decke 13; die genannten Teile grenzen zusammen eine Kammer ab. Diese Kammer kann durch Säulen 14. unterhalb des Bodens unterstützt sein. In der Nähe des Bodens der Kammer sind mehrere Rohre 15 mit wärmeleitenden Wänden angeordnet; diese Rohre sind an ein Verteilerrohr 16 angeschlossen, durch welches das Behandlungsgut in die verschiedenen Rohre eingeleitet wird, sowie an eine zum Abführen dienende Sammelleitung 17. Innerhalb der Kammer sind mehrere aufrecht stehende Trennwände 18 und 18a vorgesehen, die sich in Querrichtung zwischen den Seitenwänden durch die ganze Kammer erstrecken und deren Höhe so gewählt ist, daß sie nicht bis zu der Gewölbedecke reichen; die Zwischenwände unterteilen die Kammer in mehrere Abschnitte A, B und C, die jeweils am oberen Ende in unbehinderter Verbindung mit dem Raum D im oberen Teil der Kammer stehen. Die Trennwände können mit dem Boden der Kammer verschraubt sein; sie können auch so ausgeführt sein, daß sie sich in Längsrichtung der Kammer versetzen lassen, um die Größe der einzelnen Abschnitte zu verändern. Die Rohre 15 erstrecken sich durch sämtliche Einzelkammern; obwohl das dargestellte Ausführungsbeispiel gerade, waagerechte Rohre zeigt, die sich durch in den Trennwänden vorgesehene Löcher erstrecken, beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Anordnung. Die Rohre können in Form von Rohrschlangen in beliebiger Weise verlegt sein, wobei die Rohre auch über die Oberkanten der Trennwände hinweglaufen können; die einzige zu erfüllende Forderung besteht darin, daß sich die Rohre derart durch sämtliche Teilkammern erstrecken, daß in jederri Abschnitt Teile von jedem Rohr vorgesehen sind, die unterhalb der Oberkanten der Trennwände liegen. Die Wände der Kammer und die Trennwände können aus feuerfestem Material bestehen, wie es in den Figuren angedeutet ist.
  • Jede der Teilkammern oder wenigstens jede zu Heizzwecken dienende Teilkammer besitzt mindestens eine Verbrennungsvorrichtung zum Einleiten heißer Verbrennungsgase in einen unteren Teil der betreffenden Teilkammer. Diese Vorrichtungen können in beliebiger geeigneter Weise ausgeführt sein. Eine solche Verbrennungsvorrichtung kann z. B. eine Brennkammer i9 mit Wänden aus feuerfestem Material und einem Boden mit eingeschnürter Öffnung umfassen; unterhalb der Einschnürung befindet sich ein ringförmiges Umlenkblech 2o, welches einen ringförmigen Kanal frei läßt, der zu einem Luftkasten 21 führt, in den aus einer Luftleitung 22 sekundäre Verbrennungsluft tangential mit einer durch einen Schieber bzw. ein Ventil 23 geregelten Geschwindigkeit eingeleitet wird. Der Brenner ist in der Mittelbohrung eines Brennerklotzes 24 angeordnet, und er umfaßt eine Brennstoffdüse sowie das obere Ende eines in geeigneter Weise ausgeführten Rohres 25 für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff, der durch eine Leitung 26 mit einer durch ein Ventil 27 geregelten Geschwindigkeit zugeführt wird. Zum Zuführen der primären Verbrennungsluft zu der Bohrung des Brennerklotzes dient eine Luftleitung 28, die mit dem Brennerrohr 25 konzentrisch angeordnet ist und das Brennerrohr umgibt; die Geschwindigkeit der Zuführung -primärer Verbrennungsluft wird durch einen Schieber bzw. ein Ventil 29 geregelt. Das obere Ende jeder Brennkammer steht jeweils mit der zugehörigen Teilkammer über eine Leitung bzw. einen Kanal 30 in Verbindung, der durch ein geeignetes Ablenkblech bzw. eine Kappe 31 abgedeckt sein kann, wobei sich die Kappe seitlich über den Rand des Kanals 3o hinweg erstreckt, um möglichst weitgehend zu verhindern, daß feste Teilchen in den Kanal und die Brennkammer gelangen, wenn der Brenner nicht in Betrieb ist. Für jede Teilkammer können mehrere derartige Brenner vorgesehen sein; auch können Verteilerroste, wie sie auf dem Gebiet des Arbeitens mit Wirbelschichten bekannt sind, verwendet werden, um eine bessere Verteilung der Verbrennungsgase über die Bodenfläche der Teilkammer zu erreichen, wenn es sich um große Flächen handelt; hierdurch wird eine bessere Aufwirbelung erzielt. Ferner läßt sich die Verbrennung auch oberhalb des Bodens io der Kammer durchführen. Ohne Rücksicht auf die Art der gewählten Anordnung sind jedoch die Verbrennungsvorrichtungen mit den erforderlichen Luftventilen 23 und 29 sowie Brennstoffventilen 27 ausgerüstet, um ein individuelles Einstellen der Geschwindigkeit, mit welcher Brennstoff verbrannt wird, für jede Teilkammer zu ermöglichen. Die Luftleitungen können durch einen Verdichter 33 über eine gemeinsame Luftleitung 32 mit Luft unter geeignetem Druck versorgt werden. Zur Versorgung der Brennstoffleitungen kann eine gemeinsame Zuführungsleitung34 vorgesehen sein, welcher der Brennstoff, z. B. ein brennbares Gas, unter Druck zugeführt wird.
  • Jede der Teilkammern kann gegebenenfalls außerdem mit einer besonderen Zuführungseinrichtung für zum Aufwirbeln dienendes Gas ausgerüstet sein. Beispielsweise kann unterhalb jeder Teilkammer ein Gaskasten 35 angeordnet sein, der die Brennkammer umgibt und mit der betreffenden Teilkammer über mehrere Öffnungen, z. B. die vier Öffnungen 36, in Verbindung steht, wobei diese Öffnungen mit Kappen 37 versehen sind, um das Eintreten fester Teilchen in den Gaskasten soweit wie möglich zu verhindern. Außerdem kann jeder Kasten 35 eine Reinigungsöffnung 38 aufweisen, die normalerweise durch einen Deckel 39 verschlossen ist. Sämtliche Gaskästen 35 sind an eine Quelle für das zum Aufwirbeln dienende Gas, z. B. eine Hauptleitung 4o, angeschlossen, wobei die einzelnen Verbindungen durch Abzweigleitungen 41 hergestellt sind, von denen jede einen Absperrschieber 42 aufweist. Der Hauptgasleitung 40 wird durch eine Zuleitung 43 ein geeignetes Gas, z. B. atmosphärische oder vorgewärmte Luft, zugeführt, oder diese Leitung wird durch ein Rohr 44 mit erneut umgewälztem Abgas versorgt; das der Leitung 40 zugeführte Gas wird durch ein Gebläse 45 unter Druck gesetzt; ein Klappenventil 46 ermöglicht es, wahlweise Luft oder Gas oder beides in jedem beliebigen gewünschten Verhältnis in den Ansaugstutzen des Gebläses einzuleiten.
  • Soweit in den Teilkammern eine Kühlung erfolgen soll, können die betreffenden Kammern mit Einrichtungen zum Zuführen einer Flüssigkeit ausgerüstet sein. Jede Teilkammer kann somit zwei gelochte Rohre 47 und 48 aufweisen, die an eine Abzweigleitung 49 mit einem Ventil 5o angeschlossen sind und von einer Zuführungsleitung 51 aus mit Flüssigkeit versorgt werden können.
  • Am Oberteil des Gehäuses bzw. der Kammer befindet sich eine Austrittsöffnung 52 zum Abziehen von Gas aus dem Raum D, die durch eine Leitung 53 mit einer Vorrichtung zum Abscheiden fester Teilchen, z. B. einem Zyklon 54, verbunden ist. Die Austrittsöffnung des Zyklons für die festen Teilchen ist mit einer geeigneten Rückleitung, z. B. einem Fallrohr 55, verbunden, welches in eine der Teilkammern bis zu einem Punkt unterhalb der Oberkanten der Trennwände derart hineinragt, daß es in das dichte Wirbelbett eintaucht. Das von den festen Teilchen befreite Gas wird entweder durch einen Abzug 56 aus dem System entfernt oder teilweise durch die Leitung 44 erneut in den Kreislauf eingeleitet.
  • Die Einrichtung wird mit einer geeigneten Menge feinverteilter wärmespeichernder fester Teilchen beschickt. Bei diesen festen Teilchen, die dazu dienen, Wärme auf die Rohre 15 zu übertragen, handelt es sich in den meisten Fällen um gesiebten Sand, der vorzugsweise eine im wesentlichen gleichmäßige Korngröße aufweist; es können jedoch auch andere feste Teilchen, z. B. Metalloxyde der als Katalysatoren verwendeten Art, benutzt werden. Vorzugsweise verwendet man gesiebten Sand, dessen Teilchendurchmesser zwischen etwa 0,13 mm und etwa 2,5 mm liegt. Die Menge der verwendeten festen Teilchen wird vorzugsweise derart gewählt, daß sich die Oberfläche bzw. die obere Begrenzung der dichten Wirbelschichten, die sich während des Betriebes in den einzelnen Teilkammern ausbilden, an den Oberkanten der Trennwände 18 und 18" bzw. in der Nähe dieser Oberkanten befindet. Es ist jedoch unwesentlich, ob der Betrieb so erfolgt, daß sich die Oberfläche der Wirbelschicht in dieser Höhe ausbildet, denn in einer oder mehreren Teilkammern kann die obere Begrenzung der Wirbelschichten auch niedriger liegen; umgekehrt kann man die obere Begrenzung der Wirbelschichten auch etwas höher legen, wobei jedoch die Temperaturen der in zwei benachbarten Teilkammern enthaltenen festen Teilchen die Tendenz haben, sich einander anzunähern.
  • Wenn die Vorrichtung zum Erwärmen des Behandlungsgutes dienen soll, leitet man das Behandlungsgut von dem Zuführungsrohr 16 aus durch die Rohre 15 zu dem Sammelrohr 17, und man betreibt die Brenner, indem man Brennstoff durch die Ventile 27 und Luft durch die Ventile 23 und 29 zuführt. Die hierbei entstehenden gasförmigen Verbrennungsprodukte gelangen durch die Kanäle 30 in die betreffenden Teilkammern und wirbeln die festen Teilchen auf, wobei sie diese Teilchen erwärmen. Die entstehende Wirbelschicht besitzt einen Hohlraumanteil, der gewöhnlich zwischen etwa 0,30 und o,8o liegt, wobei sich eine Oberfläche bzw. Begrenzung S ausbildet. Die für das Aufwirbeln der festen Teilchen erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des Gases in Richtung nach oben hängt von der Dichte und Korngröße der festen Teilchen sowie von der Dichte des Gases ab; sie läßt sich leicht empirisch bestimmen. Bei den Wirbelschichten, die gemäß dem hier beschriebenen Verfahren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, führen die festen Teilchen schnelle Bewegungen aus und kommen in häufig wiederholte Berührung mit den Außenwänden der Rohre 15, wo sie eine schnelle Wärmeübertragung bewirken; für diese Betriebsbedingungen sind Wärmeübergangskoeffizienten von 125 bis 49o kcal/m2 °C h typisch; dieTemperatur der festen Teilchen ist jeweils innerhalb einer Teilkammer im wesentlichen gleichmäßig. Um hohe Wärmeübergangskoeffizienten zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Teilchen derart in einem Zustand der Turbulenz bzw. Beweglichkeit zu halten, daß die Reynoldssche Zahl für die festen Teilchen mindestens 2, vorzugsweise jedoch mehr als 5 beträgt. Die Reynoldssche Zahl für die festen Teilchen ist eine dimensionslose Zahl, die durch die Formel gegeben ist; hierin ist D der Teilchendurchmesser, u die Bewegungsgeschwindigkeit des Teilchens in bezug auf das aufsteigende, zum Aufwirbeln dienende Gas, 9 die Dichte des Gases und ,u die Viskosität des Gases, wobei alle diese Größen in einander entsprechenden Einheiten angegeben sind.
  • Das zum Aufwirbeln dienende Gas entweicht an der oberen Begrenzungsfläche S jeder Wirbelschicht in den einzelnen Kammern in den gemeinsamen Raum D und führt geringe Mengen fester Teilchen mit, um dann in den Zyklon 54 zu gelangen, wo die mitgerissenen Teilchen abgeschieden werden; aus dem Abscheider 54 werden die festen Teilchen durch das Fallrohr 55, das sich bis zu einem Punkt unterhalb der Oberfläche S in die Teilkammer B erstreckt, zurückgeleitet; auf diese Weise bildet sich in dem Fallrohr ein Pfropfen aus festen Teilchen, durch welchen ein Aufwärtsströmen von Gas durch das Fallrohr verhindert wird. Auch andere bekannte Anordnungen zur Verhinderung des Einströmens von Gas in den Abscheider können verwendet werden, z. B. ein in die Rückleitung für die festen Teilchen eingeschaltetes Ventil. Die zurückgeführten festen Teilchen treten aus der Teilkammer B, in die sie durch das Fallrohr eingeleitet werden, über die Trennwände hinweg in die benachbarten Teilkammern über, so daß sich eine automatische Verteilung der festen Teilchen auf die einzelnen Teilkammern ergibt.
  • Um eine einwandfreie Aufwirbelung aufrechtzuerhalten, d. h. um zu vermeiden, daß die festen Teilchen innerhalb örtlich begrenzter Bereiche in Ruhe verharren, ist es vorteilhaft, das zum Aufwirbeln dienende Gas über die waagerechte Fläche jeder Teilkammer zu verteilen, wenn die einzelnen Kammern nicht verhältnismäßig klein sind. Wie bereits erwähnt, können jeweils mehrere Brenner und Kanäle 30 und/oder Verteilungsroste für jede Teilkammer vorgesehen sein. Um die Verwendung einer großen Zahl von Brennern und Kanälen für heiße Verbrennungsprodukte zu vermeiden, ist es auch möglich, nur einen Brenner bzw. eine kleine Zahl von Brennern für jede Teilkammer vorzusehen und zusätzliches zum Aufwirbeln dienendes Gas durch die öffnungen 36 aus dem Gaskasten 35 zuzuführen; bei diesem Gas handelt es sich um erwärmte Luft oder um dem Zyklon 54 durch die Leitung 44 entnommenes und dem Kreislauf erneut zugeführtes Abgas. In diesem Falle hält man die Menge der den Brennern durch die Leitungen 22 zugeführten überschüssigen Luft so klein wie möglich. Obwohl das zusätzlich zugeführte Gas gewöhnlich kühler ist als die heißen Verbrennungsgase, tritt innerhalb der Wirbelschichten ein schneller Temperaturausgleich ein.
  • Um die gewünschte Temperaturregelung zu bewirken, regelt man die Verbrennungsgeschwindigkeit in den verschiedenen Brennern einzeln mit Hilfe der Brennstoffventile27, und/oder man regelt die Geschwindigkeit der Zuführung zusätzlicher Gasmengen mit Hilfe der Ventile 42, denn im letzteren Falle übt das Gas eine Kühlwirkung aus. Es ist ersichtlich, daß es bei einer Verringerung der Verbrennungsgeschwindigkeit gewöhnlich notwendig ist, die Zufuhr eines anderen Gases, z. B. die Zufuhr von Sekundärluft und/oder von zusätzlichem Gas entsprechend zu vergrößern, um die für die Wirbelschicht erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des Gases nach oben aufrechtzuerhalten. Ein gewisser Wärmeaustausch findet auch durch die Trennwände 18 und 1$Q hindurch statt; dieser Einfluß ist jedoch gering, so daß es im praktischen Betrieb möglich ist, die Wirbelschicht innerhalb jeder einzelnen Teilkammer mit einer vorbestimmten und unabhängig geregelten Temperatur zu betreiben.
  • Es ist ferner möglich, einige der Teilkammern oder sämtliche Teilkammern in an sich bekannter Weise ausschließlich zum Abführen von Wärme aus den Rohren 15 zu verwenden. In diesem Falle werden dieBrenner außerBetrieb gesetzt, und man führt zum Aufwirbeln dienendes Gas in einer der nachstehend erläuterten Weisen oder im Wege einer beliebigen Kombination derselben zu: i. Luft wird aus der Hauptleitung 32 durch die Kanäle 30 für die Verbrennungsprodukte zugeführt; 2. Luft oder erneut umgewälztes Gas wird von dem Eintrittsstutzen 43 oder der Leitung 44 aus dem Gebläse 45 zugeführt, durch das Gebläse unter Druck gesetzt und über die Gaskästen 35 und die Öffnungen 36 zugeführt; 3. innerhalb der betreffenden Teilkammer wird eine Flüssigkeit verdampft.
  • Im letzteren Falle leitet man eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, über die Ventile 5o sowie die Rohrleitungen 47 und 48 in eine oder mehrere Teilkammern ein. Der innerhalb der Wirbelschicht herrschende Druck muß hierbei im Verhältnis zum Dampfdruck der Flüssigkeit bei der herrschenden Temperatur ausreichend niedrig sein, um zu ermöglichen, daß die Flüssigkeit verdampft, wenn sie mit den festen Teilchen in Berührung kommt, die ihrerseits durch Berührung mit den Rohrwänden erwärmt worden sind. Im allgemeinen kann man feststellen, daß es zweckmäßig ist, mit einem Druck zu arbeiten, der so niedrig ist, daß der Dampfdruck des Wassers oder der betreffenden anderen Flüssigkeit bei der niedrigstenTemperatur der Rohre 15 mindestens 2o 0/a höher ist als der in der Wirbelschicht herrschende Druck in der Nähe der Verteilerrohre 47 und 48, damit eine Kondensation von Flüssigkeit verhindert wird. Bei der Verdampfung nimmt dieFlüssigkeit eine große Wärmemenge auf und kühlt somit die festen Teilchen ab; die hierbei erzeugten Dämpfe dienen als zum Aufwirbeln beitragendes Gas und vergrößern somit die gesamte Gasmenge, wenn sie zusammen mit einem anderen Gas verwendet werden. Beim Anfahren der Vorrichtung ist es gewöhnlich notwendig, Dampf oder ein anderes Gas in die betreffendeTeilkammer einzuleiten, um eine Wirbelschicht auszubilden, da sich die festen Teilchen in der Nähe der Rohre 47 und 48 in einer ruhenden Schicht anfangs nicht auf einer Temperatur befinden, die ausreicht, um eine Verdampfung der Flüssigkeit herbeizuführen; nach dem Anfahren können die erzeugten Dämpfe ausreichen, um den Gesamtbedarf an zum Aufwirbeln dienendem Gas zu decken. Die Temperatur der festen Teilchen läßt sich innerhalb jeder Teilkammer dadurch regeln, daß man die Geschwindigkeit regelt, mit welcher Flüssigkeit in die betreffende Wirbelschicht eingeleitet und in ihr verdampft wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur Regelung der'I emperatur in einem rohr-bzw. rohrbündelförmigen, vom Reaktionsgut kontinuierlich durchströmtenReaktionsraum unter Verwendung eines Wärmeträgers, der aus aufgewirbelten Feststoffteilchen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr bzw. Rohrbündel (i5) derart durch ein mittels nicht bis zur Decke (i3) reichender Trennwände (i8, 18a) in mehrere Teilkammern (A, B, C) unterteiltes Gehäuse geführt ist, daß sämtliche Rohre in den Teilkammern unterhalb der Oberkanten der Trennwände liegen, wobei jedeTeilkammer in bekannter Weise Einrichtungen zur unabhängigen Temperaturregelung des zum Aufwirbeln der Feststoffteilchen dienenden gasförmigen Mediums enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 587 774; französische Patentschrift Nr. 939 805; Chemie-Ingenieur-Technik 1952, S. 58; USA.-Patentschrift Nr. 2 493 498.
DEN8776A 1953-04-20 1954-04-18 Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem vom Reaktionsgut kontinuierlich durchstroemten Reaktionsraum Expired DE956671C (de)

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