DEN0008776MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 17. April 1954 Bekanntgemacht am 19. Juli 1956Registration date: April 17, 1954. Advertised on July 19, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.Devices for regulating the temperatures in a tube or tube bundle-shaped, of the reaction material continuously flowed through reaction chamber using a heat transfer medium work, which consists of suspended solid particles, are already known.

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 Tem- peratur erhalten.In such a device, the reaction takes place in a tube bundle that is passed through a fluidized bed is passed through. Part of the solid particles is constantly used to regulate the temperature withdrawn from the fluidized bed, passed through a heat exchanger and then back into returned to the reaction chamber. The fluidized bed ensures a high level of temperature uniformity within the entire reaction space. temperature preserved.

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 seinesUnder certain conditions, the previously known heating or cooling devices for fluidized beds the high uniformity of the inside the temperature prevailing throughout the fluidized bed, however, has proven to be disadvantageous because it in this case it is impossible to set different controllable temperatures along the pipe. In In many cases, however, it is desirable that the temperature of a continuously flowing reaction material be at various points along his

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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 folgendenCan regulate the way independently. For example, while it is beneficial to keep the temperature of a Mixture that is to undergo an endothermic reaction, quickly to one of the reaction temperature Bring corresponding value, which means that in the first section of a reaction tube, in which the reaction begins, a fairly high temperature must be maintained, it may be desirable to follow afterwards

ίο 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 Ge-. schwindigkeit 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 Heizbzw. 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.ίο Sections of the pipe in which the reaction rate progressively decreases, with lower temperatures the. Fluidized bed and the pipe wall work so that the speed the heat transfer to the pipe at each point corresponds to the local reaction rate and the flow of the continuous process on a more or less uniform one Temperature is maintained. In other cases it may be desirable to have an endothermic flowing reaction mixture in several successive stages of the reaction depending on changes in the composition of the reaction mixture at a different temperature to hold, it may even be desirable to stop the reaction by cooling at the end of the tube interrupt. Similarly, it is exothermic Reactions are desirable, the flow of substances to be treated first to the reaction temperature to bring and then heat with a Ge. speed dissipated along the pipe is different and depends in each case on the changes in the speed of reaction; in In many cases the optimal reaction temperature is not uniform, but changes over time the reaction. With horizontal heating or Cooling devices for fluidized beds, at in which the layers have a moderate height, the tubes being horizontal or essentially in horizontal bundles are arranged, such a temperature control with the previously known means proved impossible. While it is with constructions with vertical Pipes is possible to provide temperature gradients along the pipes, such constructions are suitable not for working with irregular or very steep temperature profiles.

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.The object of the invention is to regulate the temperature with the aid of fluidized beds in to enable these cases and thereby the area of application of these is particularly due to their »Distinguishing high heat transfer speed Extend the type of temperature control considerably.

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.A section-by-section regulation of the temperature is achieved by a device in which according to of the invention, the tube or the tube bundle in such a way by means of not up to the ceiling Reaching partitions into several sub-chambers divided housing is performed that all Pipes in the sub-chambers lie below the upper edges of the partition walls, with each sub-chamber in a known manner means for the independent temperature control of the whirling up the solid particles serving gaseous Contains medium.

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 Fest-Stoffteilchen zum Zweck einer gleichmäßigen Verteilung auf die einzelnen Kammern möglich ist.Due to the distance between the upper edges of the partition walls and the ceiling of the housing created a space connecting the chambers to one another, so that entrained overflow and solid particles returned to a chamber for the purpose of uniform distribution on the individual chambers is possible.

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.Although there is already a device with adjacent chambers in which Solid particles are kept in a fluidized bed. In this device are the chambers However, connected to one another and the solid particles in one chamber is that temperature which is required in the adjacent chamber to carry out the reaction desired there will. The solid particles thus pass through the individual chambers in a specific one Direction, which in the device according to the invention just avoided by the partitions to be a mixture of the fluidized beds located in adjacent chambers to prevent. In addition, in this known device, the reaction takes place in the fluidized bed itself instead.

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.With the device according to the invention it is possible for the first time because of the uniformity their temperature and their high heat transfer coefficient having great advantages To use fluidized beds in order to be in a tube or tube bundle-shaped, constantly of reaction material through the reaction chamber to maintain any desired temperature and thereby to increase the reaction speed noticeably.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated in more detail below with reference to the subject Drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. ι zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Temperaturregelung.Fig. Ι shows a device in longitudinal section for performing the method according to the invention for temperature control.

Fig. 2 ist ein Teilstück eines Querschnitts längs der in Fig. 1 angedeuteten waagerechten Ebene 2-2.FIG. 2 is a portion of a cross section along the horizontal plane 2-2 indicated in FIG. 1.

Wie man in den Figuren erkennt, umfaßt die Einrichtung zum Regeln der Temperatur eine Wandkonstruktion mit einem Boden 10, Seitenwänden 11, 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 i8_a 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 unterteilenAs can be seen in the figures, the device for regulating the temperature comprises a wall construction with a floor 10, side walls 11, end walls 12 and a vault or ceiling 13; the parts mentioned together delimit a chamber. This chamber can be supported by pillars 14 below the floor. In the vicinity of the bottom of the chamber several tubes 15 with thermally conductive walls are arranged; these pipes are connected to a manifold 16 through which the treated material is introduced into the various tubes, and 'a serving for discharging manifold 17. Inside the chamber a plurality of upstanding dividers 18 are provided, and i8 _a, which is the in the transverse direction between Side walls extend through the entire chamber and the height is chosen so that they. do not reach to the vaulted ceiling; subdivide the partition walls

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die Kammer in mehrere Abschnitte A₁ B und C₁ 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 jedem 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.the chamber into several sections A ₁ B and C ₁ which are each at the upper end in unimpeded communication with the room D in the upper part of the chamber. The partitions can be bolted to the bottom of the chamber; they can also be designed so that they can be moved in the longitudinal direction of the chamber in order to change the size of the individual sections. The tubes 15 extend through all the individual chambers; although the illustrated embodiment shows straight, horizontal tubes extending through holes provided in the partitions, the invention is not limited to this arrangement. The pipes can be laid in any desired manner in the form of pipe coils, the pipes also being able to run over the upper edges of the partition walls; the only requirement to be met is that the tubes extend through all sub-chambers in such a way that parts of each tube are provided in each section which lie below the upper edges of the partition walls. The walls of the chamber and the partition walls can consist of refractory material, as indicated in the figures.

25* 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 19 mit Wänden aus feuerfestem Material und einem Boden mit eingeschnürter Öffnung umfassen; unterhalb der Einschnürung befindet sich ein ringförmiges Umlenkblech 20, 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 30 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 10 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 Ge-. schwindigkeit, 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 Zuführungsleitung 34 vorgesehen sein, welcher der Brennstoff, z. B. ein brennbares Gas, unter Druck zugeführt wird.25 * Each of the sub-chambers or at least each sub-chamber used for heating purposes has at least a combustion device for introducing hot combustion gases into a lower one Part of the relevant sub-chamber. These devices can be implemented in any suitable manner being. Such a combustion device can e.g. B. a combustion chamber 19 with walls comprise refractory material and a bottom with a necked opening; below the constriction there is an annular baffle 20 which exposes an annular channel leaves, which leads to an air box 21, in which from an air line 22 secondary combustion air introduced tangentially at a speed controlled by a slide or a valve 23 will. The burner is disposed in the central bore of a burner block 24 and includes one Fuel nozzle and the upper end of a suitably designed tube 25 for gaseous or liquid fuel supplied through line 26 with a valve 27 regulated Speed is supplied. For supplying the primary combustion air to the bore of the An air line 28 which is arranged concentrically with the burner tube 25 is used for the burner block and surrounds the burner tube; the rate of supply of primary combustion air becomes regulated by a slide or a valve 29. The upper end of each combustion chamber stands in each case with the associated sub-chamber via a line or a channel 30 in connection, which is through a suitable baffle or a cap 31 can be covered, the cap laterally Extends over the edge of the channel 30 in order to prevent as much as possible that solid Particles enter the duct and combustion chamber when the burner is not in use. for a plurality of such burners can be provided for each sub-chamber; also distribution grids, such as they are known in the art of working with fluidized beds, are used to make a to achieve better distribution of the combustion gases over the bottom surface of the sub-chamber if there is. large areas are involved; this results in a better whirling up. Furthermore, the Carry out combustion also above the bottom 10 of the chamber. Regardless of the species however, the arrangement chosen is the combustion devices with the required Air valves 23 and 29 and fuel valves 27 are equipped to allow individual setting of the Ge. speed at which fuel is burned to allow for each sub-chamber. the Air lines can flow through a compressor 33 via a common air line 32 with air. be supplied under suitable pressure. To supply the fuel lines, a common Feed line 34 may be provided, which the fuel, for. B. a flammable gas, under Pressure is applied.

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 40, 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.Each of the sub-chambers can optionally also be equipped with a special feed device '' Be equipped for gas that is used for whirling up. For example, below everyone Partial chamber a gas box 35 may be arranged, which surrounds the combustion chamber and with the relevant Partial chamber over several openings, e.g. B. the four openings 36, is in communication, these ' Openings with caps 37 are provided to prevent solid particles from entering the gas box as possible to prevent. In addition, each box 35 can have a cleaning opening 38, which is normally closed by a cover 39. All gas boxes 35 are on one Source of the fluidizing gas, e.g. B. a main line 40 connected, the individual Connections are made by branch lines 41, each of which has a gate valve 42 has. The main gas line 40 is a suitable gas, z. B. atmospheric or preheated air, supplied, or this line is through a pipe 44 with again circulated exhaust gas supplied; the gas supplied to the line 40 is blown by a blower 45 put under pressure; a flap valve 46 allows either air or gas or both in any desired ratio to be introduced into the suction port of the blower.

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 50 angeschlossen sind und von einer Zuführungsleitung 51 aus mit Flüssigkeit versorgt werden können.If cooling is to take place in the sub-chambers, the relevant chambers can also be used Devices to be equipped for supplying a liquid. Each sub-chamber can thus have two have perforated tubes 47 and 48 which are connected to a branch line 49 with a valve 50 and can be supplied with liquid from a supply line 51.

Am Oberteil des Gehäuses bzw. der Kammer befindet sich eine Austrittsöffnung 52 zum Abziehen von Gas aus dem Raum D₁ die durch eine Leitung 53 mit einer Vorrichtung zum Abscheiden fester Teilchen, z. B. einem Zyklon 54, verbunden ist. DieOn the upper part of the housing or the chamber there is an outlet opening 52 for drawing off gas from the space D ₁ which is passed through a line 53 with a device for separating solid particles, e.g. B. a cyclone 54 connected. the

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. 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 5 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. . The exit opening of the cyclone for the solid particles is connected to a suitable return line, e.g. B. a downpipe 55 connected, which protrudes into one of the sub-chambers to a point below the 5 upper edges of the partition walls in such a way that it is immersed in the tight fluidized bed. The gas freed from the solid particles is either removed from the system through a vent 56 or partially reintroduced into the circuit through line 44.

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. Meta.lloxyde der als Katalysatoren verwendeten Art, be-The device is made stronger with a suitable amount of finely divided heat retentive Particles loaded. With these solid particles, which serve to transfer heat to the tubes 15, in most cases it is sieved. Sand, which preferably has a substantially uniform grain size; it can however, other solid particles, e.g. B. Meta.lloxides of the type used as catalysts, be

ao nutzt 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 i8„ 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.ao be used. Sifted sand is preferably used, the particle diameter of which is between about 0.13 mm and about 2.5 mm. The amount of the solid particles used is preferred chosen such that the surface or the upper limit of the dense fluidized beds that are in the individual sub-chambers during operation train on the upper edges of the partitions 18 and 18 "or in the vicinity of these upper edges is located. However, it is immaterial whether the operation is carried out so that the surface of the Fluidized bed in this. Height, because in one or more sub-chambers the upper Limitation of the fluidized beds are also lower; conversely one can use the upper limit the fluidized beds also place a little higher, but the temperatures of the two neighboring ones Partial chambers contained solid particles have a tendency to approach each other.

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 0,80 liegt, wobei sich eine Oberfläche bzw. Begrenzung 5" ausbildet. Die für das Aufwirbeln der festen Teilchen erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des Gases in Richtung nach . 55 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 490 kcal/m^{2 0}C h typisch; die Temperatur 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 dimensionsloseIf the device is to be used to heat the material to be treated, the material to be treated is passed from the feed pipe 16 through the pipes 15 to the collecting pipe 17, and the burners are operated by feeding fuel through the valves 27 and air through the valves 23 and 29 feeds. The resulting gaseous combustion products pass through the channels 30 into the .related. Partial chambers and whirl up the solid particles, whereby they do this. Heat particles. The resulting fluidized bed has a void fraction which is usually between about 0.30 and 0.80, with a surface or boundary 5 "being formed. The flow velocity of the gas in the direction to 55 above which is necessary for the swirling up of the solid particles depends on the density and grain size of the solid particles as well as the density of the gas; it can easily be determined empirically in frequent repeated contact with the outer walls of the tubes 15, where they bring about a rapid heat transfer; for these operating conditions, heat transfer coefficients of 125 to 490 kcal / m ^{2 0} C h are typical; the temperature of the solid particles is in each case essentially within a sub-chamber In order to achieve high heat transfer coefficients, it is advisable to use the To keep particles in a state of turbulence or mobility in such a way that the Reynolds number for the solid particles is at least 2, but preferably more than .5. The Reynolds number for solid particles is dimensionless

Zahl, die durch die Formel—— gegeben ist; hierinNumber given by the formula --—; here in

ist D der Teilchendurchmesser, u die Bewegungsgeschwindigkeit des Teilchens in bezug auf das aufsteigende, zum Aufwirbeln dienende Gas, ρ die Dichte des Gases und μ die Viskosität des Gases, wobei alle diese Größen in einander entsprechenden Einheiten angegeben sind. D is the particle diameter, u is the speed of movement of the particle in relation to the ascending gas used for fluidization, ρ is the density of the gas and μ is the viscosity of the gas, all of which are given in units corresponding to one another.

. Das zum Aufwirbeln dienende Gas entweicht an der oberen Begrenzungsfläche 6¹ 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 6" 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.. The gas used for the fluidization escapes at the upper boundary surface 6 ^{1 of} each fluidized bed in the individual chambers into the common space D and entrains small amounts of solid particles with it, in order to then reach the cyclone 54, where the particles entrained are separated; from the separator 54 the solid particles are returned through the downcomer 55 which extends to a point below the surface 6 "in the sub-chamber B ; in this way a plug of solid particles is formed in the downcomer, through which an upward flow other known arrangements is prevented by the gas through the downcomer. to prevent the inflow of gas into the separator can be used, for. example, a switched into the return line for the solid particles valve. the recirculated solid particles come out of the partial chamber B, into which they are introduced through the downpipe, over the partition walls into the adjacent sub-chambers, so that there is an automatic distribution of the solid particles to the individual sub-chambers.

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 Flache 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 22To maintain proper fluidization, i. H. to avoid getting stuck If particles remain at rest within localized areas, it is advantageous to use this to whirl up serving to distribute gas over the horizontal surface of each sub-chamber when the individual Chambers are not relatively small. As already mentioned, multiple burners can be used at a time and channels 30 and / or distribution grids can be provided for each sub-chamber. To the use It is to avoid a large number of burners and ducts for hot combustion products also possible to provide only one burner or a small number of burners for each sub-chamber and additional fluidizing gas through the openings 36 from the gas box 35 to feed; this gas is heated air or. the cyclone 54 through the Exhaust gas withdrawn from line 44 and fed back into the circuit. In this case, hold the Amount of the burners through lines 22

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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.supplied excess air as small as possible. Although the additional gas is usually cooler than the hot combustion gases, it occurs more quickly within the fluidized beds Temperature compensation.

Um die gewünschte Temperaturregelung zu bewirken, regelt man die A^erbrennungsgeschwindigkeit in den verschiedenen Brennern einzeln mit Hilfe der Brennstoff ventile 27,, 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 i8_a 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.In order to achieve the desired temperature control, one regulates the burning speed in the various burners individually with the help of the fuel valves 27 ,, and / or one regulates the speed of the supply of additional amounts of gas with the help of the valves 42, because in the latter case the gas is exercising a cooling effect. It will be seen that when the rate of combustion is reduced it is usually necessary to stop the supply of another gas, e.g. B. to increase the supply of ^ secondary air and / or of additional gas accordingly in order to maintain the upward flow velocity of the gas required for the fluidized bed. A certain heat exchange takes place through by the partition walls 18 and i8 _a; However, this influence is small, so that in practical operation it is possible to operate the fluidized bed within each individual sub-chamber at a predetermined and independently controlled temperature.

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 die Brenner außer Betrieb gesetzt, und man führt zum Aufwirbeln dienendes Gas in einer der nachstehend erläuterten Weisen oder im Wege einer beliebigen Kombination derselben zu:It is also possible to use some of the sub-chambers or all of the sub-chambers in a manner known per se Way to use exclusively for removing heat from the tubes 15. In this case the burners are put out of operation, and one leads to the fluidizing gas in one of the in any of the ways outlined below, or by any combination thereof:

i. Luft wird.aus der Hauptleitung 32 durch die Kanäle 30. für die Verbrennungsprodukte zugeführt ; ■i. Luft wird.aus the main line 32 through the Channels 30 supplied for the combustion products ; ■

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;2. Air or recirculated gas is supplied from inlet port 43 or line 44 supplied to the fan 45, pressurized by the fan and via the gas boxes 35 and the , · Openings 36 supplied;

3. innerhalb der betreffenden Teilkammer wird eine Flüssigkeit verdampft.3. A liquid is evaporated within the relevant sub-chamber.

Im letzteren Falle leitet man eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, über die Ventile 50 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 niedrigsten Temperatur der Rohre 15 mindestens 20 °/o 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 die Flüssigkeit 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 betreffende Teilkammer 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.In the latter case, a liquid is passed, e.g. B. water, through the valves 50 and the pipelines 47 and 48 in one or more sub-chambers. The pressure prevailing within the fluidized bed must be in relation to the The vapor pressure of the liquid at the prevailing temperature must be sufficiently low to enable that the liquid evaporates when it comes into contact with the solid particles, which in turn have been heated by contact with the pipe walls. In general, can find that it is advisable to work with a pressure so low that the Vapor pressure of the water or other liquid in question at the lowest temperature of the tubes 15 is at least 20% higher than the pressure prevailing in the fluidized bed in the vicinity of manifolds 47 and 48 to prevent condensation of liquid. During evaporation the liquid absorbs a large amount of heat and thus cools the solid particles; the vapors generated in this way serve as a gas contributing to the turbulence and thus increase the total amount of gas when used with another gas. When starting of the device, it is usually necessary to inject steam or some other gas into the relevant sub-chamber initiate in order to form a fluidized bed, since the solid particles are in the vicinity of the Pipes 47 and 48 are initially not at a temperature that is sufficient in a stationary shift to cause evaporation of the liquid; after start-up, the generated Vapors are sufficient to meet the total requirement for the gas used for the fluidization. the The temperature of the solid particles can be regulated within each sub-chamber by adjusting the speed regulates which liquid is introduced into the fluidized bed in question and in it is evaporated.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einem rohr- bzw. rohrbündelf örmigen, vom Reaktionsgut kontinuierlich durchströmtenReaktionsraum unter Verwendung eines Wärmeträgers, der aus aufgewirbelten Feststoffteilchen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr bzw. Rohrbündel (15) derart durch ein mittels nicht bis zur Decke (13) reichender Trennwände (18, i8_a) in mehrere Teilkammern (A, B, C) unterteiltes Gehäuse geführt ist, daß sämtliche Rohre in den Teilkammern unterhalb der Oberkanten der Trennwände liegen, wobei j ede Teilkammer in bekannter Weise Einrichtungen zur unabhängigen Temperaturregelung des zum Aufwirbeln der Feststoff teilchen dienenden gasförmigen Mediums enthält.Device for regulating the temperature in a tube-shaped or tube-bundle-shaped reaction space through which the reaction material flows continuously using a heat transfer medium which consists of fluidized solid particles, characterized in that the tube or tube bundle (15) is in such a way carried out by a means not up to the ceiling ( 13) reaching partition walls (18, i8 _a ) in several sub-chambers (A, B, C) subdivided housing is guided that all tubes in the sub-chambers are below the upper edges of the partitions, each sub-chamber in a known manner means for independent temperature control of the contains for whirling up the solid particles serving gaseous medium. 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.Considered publications:
British Patent No. 587,774;
French Patent No. 939 805;
Chemie-Ingenieur-Technik 1952, p. 58;
U.S. Patent No. 2,493,498. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings