FI62233B - FOERFARANDE FOER ELEKTROINDUKTIV VAERMNING AV VIRVELBAEDDAR AVTYCKEFORMIGT MATERIAL - Google Patents

Description

RSr^l [B] 01)KuuLUTusjULKAisu 6 o o 3 7RSr ^ l [B] 01) ANNOUNCEMENT 6 o o 3 7

Ma lDJ 'n' UTLAGGNI NGSSKRIFT ° * ^ ° ^ c Patentti myönnetty ΙΟ 12 1932 ^ ^ (51) K».ik?/int.a.3 B 01 J 19/08, H 05 B 6/10 ,Ma lDJ 'n' UTLAGGNI NGSSKRIFT ° * ^ ° ^ c Patent granted ΙΟ 12 1932 ^ ^ (51) K ».ik? /Int.a.3 B 01 J 19/08, H 05 B 6/10,

SUOMI—FINLAND (21) Ptwmmtkww-ist »*»»*»*·,! 1228/7UFINLAND — FINLAND (21) Ptwmmtkww-ist »*» »*» * · ,! 1228 / 7U

m*—23-01.,71.m * -23 to 01., 71.

V / (23) Ailaipllvi—Clklth«ad«( 23.04.74 (41) Tullut lulklMkH—MMt ulhncNg 31.10.74 PM·** J* rekJrterihalfltu· (44) NlhtMlcelpweil „ p™._V / (23) Ailaipllvi — Clklth «ad« (23.04.74 (41) Tullut lulklMkH — MMt ulhncNg 31.10.74 PM · ** J * rekJrterihalfltu · (44) NlhtMlcelpweil „p ™ ._

Patani och ragiatarstyrdaan ' Amoioui utbgd ocfc utijkrtftun pubiicund 31.08.82 (32)(33)(31) Pyydetty «tuolkMS-Begird prlorltut 30.04.73 23.10.73» 01.03.74 Ruotsi-Sverige(SE) 7306065-9, 7314373-7, 7402747-5 (71) Boliden Aktiebolag, Sturegatan 22, Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Hans Ivar Elvender, Helsingborg, Ingvar Anton Olof Edenwall, Helsingborg, Karl Göran Görling, Lidingö, Douglas Severin Ekman, Helsingborg, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Oy Kolster Ab (54) Menetelmä kappalemaisen materiaalin pyörrekerrosten reaktorikammiossa tapahtuvaa sähköinduktiivista lämmittämistä varten - Förfarande för elektroinduktiv värmning av virvelbäddar av styckeformigt materialPatani och ragiatarstyrdaan 'Amoioui utbgd ocfc utijkrtftun pubiicund 31.08.82 (32) (33) (31) Requested «tuolkMS-Begird prlorltut 30.04.73 23.10.73» 01.03.74 Sweden-Sweden (SE) 7306065-9, 7314373-7 , 7402747-5 (71) Boliden Aktiebolag, Sturegatan 22, Stockholm, Sweden-Sweden (SE) (72) Hans Ivar Elvender, Helsingborg, Ingvar Anton Olof Edenwall, Helsingborg, Karl Göran Görling, Lidingö, Douglas Severin Ekman, Helsingborg, Sweden -Sverige (SE) (74) Oy Kolster Ab (54) Method for electrically inductive heating of vortex layers in a reactor chamber of a particulate material - Förfarande för elektroinduktiv värmning av virvelbäddar av styckeformigt material

Keksinnön kohteena on menetelmä kappalemaisen materiaalin pyörrekerrosten reaktorikammiossa tapahtuvaa sähköinduktiivista lämmittämistä varten, joiden kerrosten ominaisvastus</) on suurempi kuin metallilla, jolloin materiaalin sähköinduktiivinen lämmitys tapahtuu itse pyörrekerroksessa ainakin yhden induktiokelan avulla, jonka kelan läpi kierrätetään vaihtovirtaa ja joka kela on sovitettu reaktorikammion ulkopuolelle.The invention relates to a method for electroinductive heating of vortex layers of particulate material in a reactor chamber, the specific resistivity </) of the layers being higher than that of metal, wherein the electroinductive heating of the material takes place in the vortex layer itself

Leijupatjaa käytetään tekniikassa lukuisiin eri tarkoituksiin, joissa sen erikoisominaisuuksia, nimittäin suurta massan- ja lämmönsiirtonopeutta, mahdollisuutta ylläpitää tasainen lämpötila ja helposti säätää tätä sekä erityistä sopivuutta jatkuviin prosesseihin voidaan käyttää hyväksi.The fluidized bed is used in technology for a number of different purposes where its special properties, namely high pulp and heat transfer rate, the ability to maintain and easily adjust a constant temperature, and the special suitability for continuous processes can be exploited.

Saatettaessa endotermisiä reaktioita tapahtumaan leijupatjassa aiheuttaa kuitenkin lämmön vieminen patjaan usein ongelman. Jos leijupatjaa voi- ί 2 c. r > o 7 "7However, when endothermic reactions occur in a fluidized bed, the transfer of heat to the bed is often a problem. If the fluidized bed can be ί 2 c. r> o 7 "7

O 2 /L. "w' OO 2 / L. "w 'O

täisiin kuumentaa sähköisesti, lisääntyisi sen käyttökelpoisuus kemiallisessa ja metallurgisessa tekniikassa suuresti. Sen tähden on patjan sähköistä kuumentamista yritetty sovelluttaa eri tavoin. Niinpä voidaan patjaa kuumentaa esim sähkövastuksella, jolloin sähkövirta kulkee leijupatjaan upotettujen elektrodien kautta, tai lämpöä on tuotu patjaan upotettujen sähköisten vastuselementtien avulla.electrically heated would greatly increase its applicability in chemical and metallurgical technology. Therefore, attempts have been made to apply electric heating of the mattress in different ways. Thus, the mattress can be heated, for example, by an electric resistor, in which case an electric current passes through electrodes embedded in the fluidized bed, or heat is introduced by means of electrical resistor elements embedded in the mattress.

Myös sähköinduktiivista kuumentamista on sovellutettu. Käyttämällä pientaajuusvirtaa on tällöin lämpöä tuotu leijupatjaan upotetun metalliren-kaan kautta, joka on kuumennettu induktiivisesti, tai sitten on koko reak-tiosäiliön vaippa kuumennettu samalla tavalla. Induktiivista lämmönkehitystä itse patjassa on myös sovellutettu mutta se on tähän asti voinut tapahtua ainoastaan käyttäen hyvin suuria taajuksia, nimittäin niin korkeita, että 33'hkömagneettisen kentän tunkeutumi s syvyys jokaiseen pat ja-ainehiukkaseen on samaa suuruusluokkaa kuin tämän hiukkasen läpimitta.Electroinductive heating has also been applied. Using a low frequency current, the heat is then introduced through a metal ring embedded in the fluidized bed which is heated inductively, or the entire jacket of the reaction vessel is heated in the same way. Inductive heat generation in the mattress itself has also been applied but so far it has only been possible to use very high frequencies, namely so high that the depth of penetration of the 33 'electromagnetic field into each pat and material particle is of the same order of magnitude as the diameter of this particle.

Nyt on yllättäen käynyt ilmi, että on mahdollista päästä teknillisesti ja taloudellisesti varsin edullisiin tuloksiin toteutettaessa esitetyn kaltaisia prosesseja keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että pyörrekerrosta varten, jonka ominaisvastus on välillä 10 - 10_0. m käytetään vaihtovirtaa, jonka taajuus valitaan riippuen pyörrekerrosten pienimmästä poikittaisdimensiosta d ja ominaisvastuksesta^ niin, että mainitun pienimmän poikittaisdimension d ja sähkömagneettisen kentän tu_nkeutumissyvyyden £ välille saadaan välillä 0,2 - 1,5 oleva suhde, joka määritetään yhtälöstä I = k (0,54 - O,55.10log ),It has now surprisingly been found that it is possible to obtain quite technically and economically advantageous results when carrying out processes such as those described by the method according to the invention, which is characterized for a vortex layer having a resistivity of between 10 and 10. m is used as the alternating current, the frequency of which is selected depending on the minimum transverse dimension d and the resistivity ^ of the vortex layers, so that a relationship between 0.2 and 1.5 is obtained between said minimum transverse dimension d and the electromagnetic field penetration depth ε, determined from the equation I = k (0.54 - O, 55.10log),

OO

jolloin oh pyörrekerroksen ominaisvastus ilmaistuna yksiköissäXZ. m, k on välillä 1,1 - 1,5 oleva luku ja S saadaan tunnetusta yhtälöstäwhere oh the resistivity of the vortex layer expressed in units XZ. m, k is a number between 1.1 and 1.5 and S is obtained from a known equation

i .vEZi .vEZ

V Ιλ) · Ahjossa 10 sähkömagneettisen kentän kulmataajuus ilmaistuna yksiköissä s”^, yU kerroksen permeabiliteetti yksiköissä H/m ja § kerroksen ominaisvastus yksiköissä Λ m. Patjapinnan läpimitta d mitataan tällöin metreissä. Patjan ominaisvastus voidaan tietyissä rajoissa asettaa halutuksi valitsemalla mm. leijutusväliaine, patja-aineen hiukkaskoko ja patjan lämpötila.V Ιλ) · In the oven 10 the angular frequency of the electromagnetic field expressed in units s ”^, yU is the permeability of the layer in H / m and § the resistivity of the layer in units Λ m. The diameter d of the mattress surface is then measured in meters. The specific resistance of the mattress can be set as desired within certain limits by selecting e.g. fluidization medium, particle size of the mattress material and mattress temperature.

Niinpä on keksinnön mukaisesti osoittautunut mahdolliseksi toetuttaa ko. prosesseja induktiivisesti suoraan kuumennettavissa patjoissa, joilla on teollisessa mittakaavassa halutut mitat, tarvitsematta turvautua erittäin suuriin taajuuksiin. Esimerkkinä voidaan mainita, että kuumennettäessä 3 62233 induktiivisesti pyöreätä leijupatjaa, jonka halkaisija on 7,5 m ja joka muodostuu koksihiukkasista, joiden keskimääräinen hiukkasläpimitta on 0,15 mm ja jonka ominaisvastus on 6,5 ohmi m, on ainoastaan 2600 Kz:n taajuus havaittu riittäväksi, kun induktiokelan korkeuden suhde läpimittaan on 0,6.Thus, according to the invention, it has proved possible to support the processes in inductively heated mattresses of the desired dimensions on an industrial scale, without having to resort to very high frequencies. As an example, when heating 3,62233 inductively circular fluidized bed with a diameter of 7.5 m and consisting of coke particles with an average particle diameter of 0.15 mm and a resistivity of 6.5 ohms, only a frequency of 2600 Kz was observed. sufficient when the ratio of the height of the induction coil to the diameter is 0.6.

Keksinnön mukaisesti on käynyt ilmi, että hyvin suuria energiamääriä voidaan kehittääleijupatjassa jo kohtuullisella sähkömagneettisella kenttävoi-makkuudella. Samanaikaisesti on induktiokelan induktiivisesta kuumentamisesta aiheutuvien häviöiden, jos kela on kuparia, havaittu nousevan ainoastaan muutamaan prosenttiin järjestelmään tuodusta energiasta. Esitetyssä esimerkissä kehittyy siten ainoastaan 50 kA/m kenttävoimakkuudella n. 30 MW lei-jupatjaan, jolloin häviöt kuparipuolassa samanaikaisesti ovat ainoastaan 600 kW, ts. 2 is järjestelmään tuodusta energiasta.According to the invention, it has been found that very large amounts of energy can be generated in a fluidized bed with already a reasonable electromagnetic field strength. At the same time, the losses due to inductive heating of the induction coil, if the coil is copper, have been found to increase to only a few percent of the energy introduced into the system. Thus, in the example shown, only 50 kA / m develops at a field strength of about 30 MW in a Lei jupjati, whereby the losses in the copper coil at the same time are only 600 kW, i.e. 2 is of the energy introduced into the system.

Tähän hyvään tulokseen on niin muodoin päästy suhteen reaktiosäiliön halkaisijan ja tunkeutumissyvyyden välillä ollessa ainoastaan 0,29, jota tulee verrata suhteeseen 2,5, joka kuumennettaessa aineita, joilla on pieni ominaisvastus, tunnetulla tekniikalla on ollut normittava. Huomattava on myös, verrattuna tunnettuun induktiiviseen lämmitystekniikkaan, hyvin suuri sähköinen vaikutusaste.This good result has thus been obtained with a ratio between the diameter of the reaction vessel and the penetration depth of only 0.29, which should be compared with the ratio of 2.5 which has been standardized by the prior art when heating substances with low resistivity. Also noteworthy is the very high degree of electrical impact compared to the known inductive heating technology.

Verrattuna yleisesti käytettyihin menetelmiin lämmön tuomiseksi neste-patjaan on keksinnön mukaisella menetelmällä lisäksi muita etuja, kuten - että patjassa voidaan kehittää suuria energiamääriä ilman samanlaista ylikuumenemisen vaaraa, joka liittyy polttoon patjassa tai kuumentamiseen reaktoriseinämän kautta, lämpöelementeillä tai elektrodeilla - että voidaan käyttää virtaa, jonka taajuus on kohtuullisen korkea ja jota erotuksena aikaisemmin käytetyille ultrasuurille taajuuksille voidaan saada alhaiseen hintaan, - että aineongelmat, jotka liittyvät lämmöntuontiin edellä mainituilla menetelmillä, jäävät pois, - - monimutkaisen elektrodilaitteiston ja siitä aiheutuvien käyttökus tannusten poisjääminen, - yksinkertainen tehonsäätö, jolla on mahdollista yksinkertaisella tavalla ohjata reaktiosäiliön lämpötilaa, - reaktiosäiliön rakenteellisesti yksinkertainen toiminta, - parantuneet mahdollisuudet saada reaktiosäiliö tiiviiksi ja - suuri joustavuus, kun reaktiosäiliön muotoilu on kysymyksessä.Compared to commonly used methods for introducing heat to a liquid mattress, the method of the invention has other advantages such as - that large amounts of energy can be generated in the mattress without the similar risk of overheating associated with combustion in the mattress or heating through the reactor wall, thermocouples or electrodes. is reasonably high and, in contrast to the ultra-high frequencies previously used, can be obtained at a low cost, - that the material problems associated with heat input by the above methods are eliminated, - - the elimination of complex electrode equipment and associated operating costs, - simple power control with simple control the temperature of the reaction vessel, - the structurally simple operation of the reaction vessel, - the improved possibility of sealing the reaction vessel, and - the great flexibility when it comes to the design of the reaction vessel. statements.

Keksinnön mukaisessa reaktiosäiliössä voidaan samanaikaisesti suorittaa tifikä pelkistäviä että hapettavia prosesseja. Hiinpä voidaan esim. osa prosessin vaatimasta lämmöstä tuoda polttamalla palavia aineita reaktioseili- r 62233 össä joko varovasti polttamalla itse patjassa tai kokonaan tai osittain polttamalla tämän patjan yläpuolella, jolloin tällaisia palavia aineita voivat olla kaasut, jotka poistuvat leijupatjasta ja/tai lisättyä polttoainetta, joka patjan yläpuolelle tuodaan. Jälkimmäisessä tapauksessa on elektrodien poissaolo sekä suhteellisen suuri reaktiosäiliön läpimitta suuri etu, sikäli että tässä voidaan työskennellä korkein lämpötiloin ja viedä suuria lämpö-määriä leijupatjan pintaan. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei kaikkea lämpöä niinmuodoin tarvitse tuoda sähköinduktiivisesti.In the reaction vessel according to the invention, certain reducing and oxidizing processes can be carried out simultaneously. Thus, for example, some of the heat required by the process may be introduced by burning combustible materials in the reaction tank 62233, either by gently burning in the mattress itself or by burning all or part above this mattress, such combustible materials being gases leaving the fluidized bed and / or added fuel. above is imported. In the latter case, the absence of electrodes and the relatively large diameter of the reaction vessel are a great advantage, in that it is possible to work at high temperatures and apply large amounts of heat to the surface of the fluidized bed. In the method according to the invention, not all the heat thus has to be introduced electrically inductively.

Poltettaessa palavia aineita reaktiosäiliössä voidaan lämpö, joka ei siirry reaktiotilassa olevaan aineeseen, ottaa talteen reaktiotilassa patjan yläpuolelle sijoitettuun säteilyosaan, joka liittyy reaktiosäiliön yhteyteen sijoitettuun höyrykattilaan, jolloin ainakin osaa reaktiotilassa muo-dostuneitten kaasujen lämpösisällöstä voidaan käyttää höyryn tai sähköenergian tuottamiseen. Tapahtukoon reaktiosäiliössä polttamista tai ei voidaan reaktiosäiliöstä poistuvien kaasujen lämpösisältö käyttää sähköenergian tuottamiseen esim. höyry- tai kaasuturpiinin, edullisesti kuumailmaturpiinin avulla.When combusting combustible substances in the reaction tank, heat which does not transfer to the substance in the reaction space can be recovered in the reaction space by a radiant part above the mattress associated with the steam boiler connected to the reaction tank, whereby at least part of the heat content of the gases produced in the reaction space can be used. Whether combustion takes place in the reaction tank or the heat content of the gases leaving the reaction tank cannot be used to generate electrical energy, e.g. by means of a steam or gas turbine, preferably a hot air turbine.

Tuotettua sähköenergiaa voidaan käyttää prosessin energiahuoltoon ja sähköenergia voidaan tällöin tuottaa vaihtovirran muodossa, jolla on ko. prosessissa käytetty taajuus. Samoin voidaan kuumailmaturpiinista poistuva, jatkuvasti kuuma ilma käyttää edellä mainittuun polttoon reaktiotilassa, jolloin prosessissa päästään korkeaan termiseen vaikutusasteeseen.The produced electrical energy can be used for the energy supply of the process and the electrical energy can then be produced in the form of alternating current having the the frequency used in the process. Likewise, the continuously hot air leaving the hot air turbine can be used for the above-mentioned combustion in the reaction space, whereby a high degree of thermal efficiency is achieved in the process.

Keksintöä voidaan edullisesti käyttää hiilivetykrakkauksen yhteydessä, esim. krakattaessa mineraaliöljytuotteita valmistaen samalla petrolikoksia, jolloin hiilivety edullisesti, pääasiallisesti jatkuvasti, johdetaan leijutetulle koksipatjalle ja jolloin induktiivisesti pysytetään hiilivedyn krakkaukseen ja koksin muodostamiseksi tästä ja muodostuneista krakkaus-tuotteista vaadittava lämpötila leijupatjassa, joka jatkuvasti uudistuu koksinmuodostumisen vaikutuksesta, jolloin pääasiallisesti sama koksimäärä poistetaan reaktiotilasta pääasiallisesti saman patjatilavuuden säilyttämiseksi. Tällöin hiilivedyt edullisesti ruiskutetaan induktiivisesti kuumennettuun leijutettuun petrolikoksipatjaan.The invention can be advantageously used in connection with hydrocarbon cracking, e.g. cracking mineral oil products while preparing petroleum coke, whereby the hydrocarbon is preferably wherein substantially the same amount of coke is removed from the reaction space to maintain substantially the same mattress volume. In this case, the hydrocarbons are preferably injected into an inductively heated fluidized petroleum coke mattress.

Patjaa pidetään leijuvana kaasulla, jonka edullisesti osaksi muodostaa reaktiosäiliöstä poistuva kaasu, joka palautetaan, edullisesti esikuumennettuna. Leijutukseen voi myötävaikuttaa myös kaasu, joka kehittyy krakkauksen ja koksauksen aikana. Tietyissä tapauksissa voi jälkimmäinen kaasu olla riittävä leijuttamiseen.The mattress is kept floating with a gas, preferably partly formed by the gas leaving the reaction tank, which is returned, preferably preheated. Fluidization during cracking and coking can also contribute to fluidization. In certain cases, the latter gas may be sufficient for fluidization.

Leijupatjan tilavuuden vakiona pitäminen voi tapahtua poistamalla koksia .. * m »' ,.Keeping the volume of the fluidized bed constant can be done by removing the coke .. * m »',.

5 62233 joko reaktiosäiliön pohjasta tai sivusta. Reaktiosäiliön läpi virtaavan kaasun nopeuden kasvaessa voidaan koksi saattaa seuraamaan poistuvaa kaasua, josta se erotetaan pyörre-erottimissa. Kaasun nopeus voidaan tällöin valita niin suureksi, että suurempi määrä koksia, kuin mikä vastaa tuotettua määrää, tempautuu mukaan. Tällöin ylimäärä palautetaan pyörre-erottimista patjaan.5,62233 from either the bottom or side of the reaction vessel. As the velocity of the gas flowing through the reaction tank increases, the coke can be made to follow the exhaust gas from which it is separated in vortex separators. The velocity of the gas can then be chosen so high that a larger amount of coke than the corresponding amount produced is captured. In this case, the excess is returned from the vortex separators to the mattress.

Edellä kuvatun menetelmän etu verrattuna tavanomaiseen petrolikoksin valmistukseen on osittain reaktiosäiliön rakenteellisesti yksinkertainen toiminta, osittain tilavuuteen nähden suuri tuotantokyky, jonka tällainen reaktiosäiliö saavuttaa. Lisäetuna on koksauslämpötilan vapaa valinta, minkä menetelmä tarjoaa. Yhdistämällä sopivasti korkea lämpötila ja viipy-misaika voidaan esimerkiksi tuotetusta petrolikoksista poistaa rikki.The advantage of the process described above over the conventional production of petroleum coke is partly the structurally simple operation of the reaction vessel, partly the high production capacity achieved by such a reaction vessel. An additional advantage is the free choice of coking temperature provided by the method. By suitably combining a high temperature and a residence time, for example, the petroleum coke produced can be desulfurized.

Menetelmää voidaan myös soveltaa ei-toivottujen aineiden poistamiseksi muulla tavalla valmistetusta petrolikoksista, esimerkiksi puhdistaa rikin suhteen. Tällöin petrolikoksi edullisesti, pääasiallisesti jatkuvasti syötetään pääasiallisesti puhdistetusta koksiaineesta rakennettuun leiju-patjaan, jolloin induktiivisesta aikaansaatu lämpö kehitetään leijupatjaan ja patjan lämpötila ja aineen viipymisaika patjassa säädetään sellaisiksi, että toivottu puhdistusvaikutus saavutetaan ja puhdistunut koksiaine pääasiallisesti jatkuvasti johdetaan reaktiosäiliöstä pääasiallisesti muuttumattoman patjatilavuuden säilyttämiseksi. Leijutuskaasun, joka edullisesti esikuumennetaan, voi muodostaa koksin suhteen inertti kaasu tai vetypitoinen kaasu, esimerkiksi vetykaasu.The method can also be applied to remove unwanted substances from otherwise prepared petroleum coke, for example by purification with respect to sulfur. In this case, petroleum coke is preferably fed substantially continuously to a fluidized bed constructed of mainly refined coke, whereby the heat generated from induction is generated in the fluidized bed and the mattress temperature and residence time in the mattress are adjusted so that the desired cleaning effect is achieved. The fluidizing gas, which is preferably preheated, may be a gas inert to coke or a hydrogen-containing gas, for example hydrogen gas.

Keksintöä voidaan edullisesti käyttää myös raskaiden hiilivetyjen krakkauksen yhteydessä. Tällöin käytetään pysyvää, induktiivisesti kuumennettua leijupatjaa, jonka muodostavat metallijyväset, joilla on katalyyttinen vaikutus krakkausreaktioon. Raskaat hiilivedyt voidaan pääasiallisesti jatkuvasti johtaa, esimerkiksi ruiskuttaa tähän patjaan, joka pidetään leijutetussa tilassa ainakin itse patjassa tapahtuvassa krakkauksessa muodostuvien kaasujen avulla. Patja voidaan myös pitää leijutetussa tilassa tähän johdetun vetykaasun avulla, joka saatetaan reagoimaan raskaiden hiilivetyjen kanssa, jolloin muodostuu vetyrikkaampia hiilivetyjä. Nämä poistuvat patjasta kaasumuodossaja otetaan talteen tavanomailla tavalla reaktiosäiliön ulkopuolella. Krakkaus- ja leijutusväliaineena voidaan käyttää myös vesihöyryä.The invention can also advantageously be used in connection with the cracking of heavy hydrocarbons. In this case, a permanent, inductively heated fluidized bed is used, which is formed by metal grains which have a catalytic effect on the cracking reaction. Heavy hydrocarbons can be introduced substantially continuously, for example injected into this mattress, which is kept in a fluidized state at least by means of the gases formed in the cracking of the mattress itself. The mattress can also be kept in a fluidized state by means of the hydrogen gas introduced therein, which is reacted with heavy hydrocarbons to form more hydrogen-rich hydrocarbons. These leave the bed in gaseous form and are recovered in the usual way outside the reaction tank. Water vapor can also be used as the cracking and fluidizing medium.

Tämän krakkausmenetelmän etu on siinä, että suhteellisen pienellä reaktiosäiliön tilavuudella voidaan saada suuria ainemääriä reagoimaan suurten reaktionopeuksien ansiosta, jotka saavutetaan leijupatjasea, samalla kun induktiivinen lämmitys tarjoaa rakenteellisesti yksinkertaisen ratkaisun ongelmaan tuoda lämpöä krakkausreaktoriin.The advantage of this cracking method is that large amounts of material can be reacted with a relatively small reaction vessel volume due to the high reaction rates achieved in the fluidized bed, while inductive heating provides a structurally simple solution to the problem of introducing heat to the cracking reactor.

Toinen alue, jolla keksinnön mukaista menetelmää edullisesti voidaan ,\Λ , '·» 6 62233 käyttää on kiinteiden orgaanisten aineiden, esimerkiksi ruskohiilen pyrolyysi tai tällaisten aineiden, esim. antrasiitin kalsinointi.Another area in which the process according to the invention can be advantageously used is the pyrolysis of solid organic substances, for example lignite, or the calcination of such substances, e.g. anthracite.

Fyrolysoitava tai kalsir.oitava aine johdetaan tällöin edullisesti jatkuvasti patjaan, joka pääasiallisesti koostuu prosessissa muodostuneesta koksista tai kalsinoidusta tuotteesta. Patja kuumennetaan induktiivisesti vähintäin sellaiseen lämpötilaan, että siihen johdettu aine hajoaa muodostaen koksia tai kalsinoidun tuotteen ja vapautuneita hiilivetyjä, jotka saatetaan reagoimaan kiinteän jäännöksen kanssa, jolloin eroaa hiiltä patjaa rakentavaksi aineeksi sekä kevyempiä hiilivetyjä ja/tai vetykaasua. Patjan leijuttamiceen vaadittavan kaasun voi muodostaa reaktorista poistuvan kaasun takaisinpalautus, edullisesti esikuumennettuna. Leijutukseen voi myötävaikuttaa myös kaasu, joka kehittyy pyrolyysissä. Tämä kaasu voi tietyissä tapauksissa olla riittävä leijuttamiseen. Patjan tilavuus pidetään pääasiallisesti vakiona poistamalla ainetta esimerkiksi edellä petrolikoksir valmistuksen yhteydessä kuvatulla tavalla. Saatua hiili- tai koksituotetta voidaan käyttää esimerkiksi puristeiden valmistukseen.The substance to be pyrolyzed or calcined is then preferably continuously fed to a mattress consisting mainly of coke or calcined product formed in the process. The mattress is inductively heated to at least a temperature such that the substance introduced into it decomposes to form coke or a calcined product and the released hydrocarbons, which are reacted with a solid residue to separate carbon into the mattress builder and lighter hydrocarbons and / or hydrogen gas. The gas required to fluidize the mattress may be formed by the recovery of the gas leaving the reactor, preferably preheated. Fluid can also be contributed by the gas that develops in pyrolysis. This gas may in some cases be sufficient for fluidization. The volume of the mattress is kept substantially constant by removing the substance, for example, as described above in connection with the preparation of petroleum coke. The obtained coal or coke product can be used, for example, for the production of extrudates.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan koksia tai hiiltä edullisesti valmistaa kiinteistä polttoaineista, joilla on huonot koksautumisominaisuudet, esimerkiksi ruskohiilestä tai erilaisista jätteistä, esimerkiksi sahajauhosta. Huomattava etu on tällöin että ei muodostu tervaa eikä muita normaalisti syntyviä vaikeita tislaustuotteita.With the process according to the invention, coke or coal can advantageously be produced from solid fuels with poor coking properties, for example from lignite or from various wastes, for example sawdust. A considerable advantage is that no tar or other difficult to distill products are normally formed.

Käytettäessä menetelmää antrasiitin kalsinointiin saadaan tuote, jolla on hyvin tasaiset ja helposti säädettävissä olevat ominaisuudet kuumennuksen tasaisuuden ansiosta koko leijupatjassa.Using the method for calcining anthracite, a product is obtained which has very uniform and easily adjustable properties due to the uniformity of heating throughout the fluidized bed.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa myös kaasumaisen väliaineen pelkistyksen tai sen ns. karburoinnin yhteydessä, jolloin kaasu pannaan virtaamaan induktiivisesti lämmittävän patjan läpi ja samanaikaisesti leijutetaan, jolloin väliaine mahdollisesti aineen läsnäollessa, jolla on katalyyttinen vaikutus pelkistys- ja/tai karburointiprosessiin, saatetaan kosketukseen pelkistimen kanssa,jolloin patjassa ylläpidetään sellaista lämpötilaa, että pelkistin reagoi tämän väliaineen kanssa pelkistäen ja/tai karburoiden tämän. Esimerkkinä tämän menetelmä sovellutuksesta mainittakoon kaasun regenerointi, joka on peräisin rautasieniuunista. Tämä kaasu sisältää mm. CO, Hg, COg ja KgO. Kaksi viimemainittua kaasulajia muutetaan C0:ksi ja Hgiksi kuten edellä, minkä jälkeen kaasu palautetaan rautasieni-uuniin. Tämän menetelmän etuna verrattuna tähän saakka käytettyihin sähköisillä sähköelektrodeilla varustettuihin karburaattoreihin ovat alemmat käyttökustannukset, mahdollisuus käyttää toisarvoisia kiinteitä polttoaineita ( 7 62233 sekä että tähänastinen rajoitus reaktorin koosta jää pois.The process according to the invention can also be applied to the reduction of a gaseous medium or to its so-called in the case of carburization, in which the gas is inductively passed through a heating mattress and at the same time fluidized, the medium possibly in the presence of a substance having a catalytic effect on the reduction and / or carburization process being contacted with a reducing agent, maintaining the temperature in the mattress to react with the reducing agent and / or carburates of this. An example of the application of this method is the regeneration of gas from an iron mushroom furnace. This gas contains e.g. CO, Hg, COg and KgO. The latter two gases are converted to C0 and Hg as above, after which the gas is returned to the iron sponge furnace. The advantage of this method compared to the carburetors with electric electrodes used so far is lower operating costs, the possibility to use secondary solid fuels (7 62233) and that the current limitation on reactor size is eliminated.

Erään suoritusmuodon mukaan käytetään patjaa, jossa on koksiainetta, joka samanaikaisesti muodostaa pelkistimen ja kuluu vähitellen. Kulutettu koksi voidaan tällöin korvata tuomalla patjaan kiinteätä, nestemäistä tai kaasumaista orgaanista ainetta, jolloin patjassa ylläpidetään vähintäin sellaista lämpötilaa, että koksia muodostuu tämän aineen pyrolyysin kautta sekä pyrolyysikaasun krakkautumisen kautta. Koksin kuluessa muodostuu tuhkaa. Lämpötila patjassa pidetään edullisesti niin korkeana, että tämä tuhka saadaan kasautumaan suhteellisen karkearakeiseksi tavaraksi, joka koksin suhteen suuremman painonsa vaikutuksesta kerääntyy reaktiosäiliön pohjalle, mistä se voidaan aika-ajoittain tai jatkuvasti poistaa.According to one embodiment, a mattress with a coke substance is used, which at the same time forms a reducing agent and gradually wears out. The spent coke can then be replaced by introducing a solid, liquid or gaseous organic substance into the mattress, whereby the temperature in the mattress is maintained at least such that coke is formed by pyrolysis of this substance and by cracking of the pyrolysis gas. Ash is formed during coke. The temperature in the mattress is preferably kept so high that this ash accumulates into a relatively coarse-grained article which, due to its greater weight relative to the coke, accumulates at the bottom of the reaction vessel, from which it can be removed from time to time or continuously.

Erään toisen suoritusmuodon mukaan voi patja koostua pääasiallisesti metallisesta aineesta, jolla edullisesti on katalyyttinen vaikutus pelkistys- ja/tai karburoimisreaktioihin. Eräässä kolmannessa suoritusmuodossa voi patja-aine koostua hiukkasista, jotka ovat hiilellä päällystettyjä. Eiilikerros antaa hiukkasille sähkönjohtokyvyn ja toimii sen lisäksi pelkis-timenä. Hiilikerros kuluu vähitellen mutta korvataan tuomalla hiilivetyjä, jotka krakkautuvat, jolloin samalla erottuu hiiltä. Esimerkkinä tapauksista, jolloin jompi kumpi viimemainituista menetelmistä edullisesti on käyttökelpoinen mainittakoon luonnonkaasun puhdistus, jolloin tämä saatetaan reagoimaan vesihöyryn kanssa.According to another embodiment, the mattress may consist mainly of a metallic substance, which preferably has a catalytic effect on reduction and / or carburization reactions. In a third embodiment, the mattress material may consist of carbon-coated particles. The ethylene layer gives the particles electrical conductivity and also acts as a reducing agent. The carbon layer gradually wears out but is replaced by the introduction of hydrocarbons which crack, at the same time separating the carbon. An example of a case in which either of the latter methods is advantageously useful is the purification of natural gas, in which case this is reacted with water vapor.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan edullisesti soveltaa oksidisten aineiden, erityisesti rautaryhmän metallien oksidien tai oksidisten kupari-aineiden pelkistyksen yhteydessä. Metallioksidit tuodaan tällöin leijutettavassa hiukkaskoossa pääasiallisesti koksia sisältävään leijupatjaan, jota kuumennetaan induktiivisesti. Koksi kuluu vähitellen ja voidaan korvata tuomalla orgaanista kiinteätä, nestemäistä.tai kaasumaista ainetta, jolloin patjassa ylläpidetään sellainen lämpötila, että koksia muodostuu orgaanisen aineen pyrolyysin ja krakkauksen vaikutuksesta, jolloin erottuu hiiltä.The process according to the invention can advantageously be applied in connection with the reduction of oxidic substances, in particular oxides of iron group metals or oxidic copper substances. The metal oxides are then introduced in a fluidized particle size into a fluidized bed containing mainly coke, which is heated inductively. Coke is gradually consumed and can be replaced by the introduction of an organic solid, liquid or gaseous substance, whereby the temperature in the mattress is maintained such that the coke is formed by the pyrolysis and cracking of the organic matter, whereby carbon is released.

Tämän menetelmän erään suoritusmuodon mukaan ohjataan lämpötilaa niin, että syntynyt pelkistynyt metalli saatetaan agglomeroitumaan rakeiksi, jotka koksiin nähden suuremman painonsa vaikutuksesta kerääntyvät reaktio-tilan pohjalle, josta ne ajoittain tai jatkuvasti voidaan poistaa, mahdollisesti yhdessä vastaavalla tavalla kasautuneen koksituhkan kanssa. Tämä suoritusmuoto on erityisen mielenkiintoinen, kun kyseessä ovat rautaryhmän metallit.According to one embodiment of this process, the temperature is controlled so as to cause the resulting reduced metal to agglomerate into granules which, due to their higher weight than coke, accumulate at the bottom of the reaction space from which they can be removed intermittently or continuously, possibly together with similarly accumulated coke ash. This embodiment is particularly interesting in the case of ferrous metals.

Erään toisen suoritusmuodon mukaan ohjataan lämpötilaa leijupatjaasa niin, että pelkistynyt metalli sulaa ja kerääntyy reaktiosäiliön pohjalle, νΟ1'''' h 62233 josta se voidaan poistaa, mahdollisesti yhdessä kuonan kanssa. Rautaoksidien pelkistyessä tapahtuu tiettyä raudan hiileentyrnistä kosketuksessa koksipat-jar. kanssa, jolloin sulamispiste alenee.According to another embodiment, the temperature is controlled in the fluidized bed so that the reduced metal melts and collects at the bottom of the reaction vessel, from which it can be removed, possibly together with slag. When iron oxides are reduced, a certain amount of iron from the coal mill takes place in contact with the coke oven. with which the melting point decreases.

Erään kolmannen suoritusmuodon mukaan tuodaan metallioksidi niin hienojakoisessa muodossa reaktiotilan pohjalle, että se leijutuskaasun mukana kulkeutuu ylös patjan läpi samanaikaisesti pelkistyen sekä poistuu patjasta pelkistetyssä muodossa yhdessä patjasta tulevien kaasujen kanssa, josta se sen jälkeen erotetaan esimerkiksi pyörre-erottimessa. Koksipatjaa pidetään tällöin lämpötilan alapuolella, jossa pelkistyneen aineen aggloraeroi-tumista tapahtuu mainittavassa määrässä.According to a third embodiment, the metal oxide is introduced in such a fine form to the bottom of the reaction space that it passes through the mattress with the fluidizing gas simultaneously under reduction and exits the mattress in reduced form together with the gases from the mattress, where it is then separated in a vortex separator. The coke bed is then kept below the temperature at which agglomeration of the reduced substance takes place in a considerable amount.

Erään neljännen suoritusmuodon mukaan tuodaan metallioksidi leijupat-jan pintaan niin karkearakeisessa muodossa, että se pelkistyy ja samalla koksin vähitellen kuluessa kulkee alaspäin patjan läpi, jonka alapuolelta pelkistynyt aine lasketaan reaktorista, edullisesti koksiaineesta erotettuna.According to a fourth embodiment, the metal oxide is introduced into the surface of the fluidized bed in such a coarse-grained form that it is reduced and at the same time the coke gradually passes down through the mattress, below which the reduced substance is discharged from the reactor, preferably separated from the coke.

Koksipatjan leijuttamiseen näissä pelkistysprosesseissa voidaan käyttää syötetyn orgaanisen aineen pyrolyysistä ja krakkauksesta itse patjassa muodostunutta kaasua.The gas formed from the pyrolysis and cracking of the feed organic matter in the mattress itself can be used to fluidize the coke mattress in these reduction processes.

Edellä esitetyillä neljällä esimerkillä keksinnön soveltamisesta me-tallioksidien pelkistykseen voitetaan ennen kaikkea se etu verrattuna tavanomaiseen metallioksidin pelkistykseen leijupatjassa, että yhteensintrautu-minen, jota tavanomaisessa suoritusmuodossa helposti tapahtuu, tässä voidaan välttää tai sen voidaan antaa tapahtua säädeltävissä muodoissa.The above four examples of the application of the invention to the reduction of metal oxides overcome, above all, the advantage over the conventional reduction of metal oxide in a fluidized bed that the integration which easily takes place in the conventional embodiment can be avoided or allowed to take place in controlled forms.

Tietyissä olosuhteissa voi kuitenkin olla edullista soveltaa keksintöä metallioksidien, erityisesti raudan oksidien pelkistyksen yhteydessä lei-jupatjassa, joka koostuu pääasiallisesti rautajauheesta tai rautarakeista, jolloin nämä oksidit sekä kiinteätä, nestemäistä tai kaasumaista pelkistintä tuodaan induktiivisesti kuumennettuun patjaan ja siellä saatetaan reagoimaan, jolloin muodostuu kaasumaisia reaktiotuotteita sekä metallia jauhe- tai raemuodossa, ja jolloin tämä metallijauhe tai -rakeet poistetaan reaktio-säiliöstä sellaisessa tahdissa, että patjatilavuus tässä pysyy pääasiallisesti vakiona. Aikaisemmin mainittu metallihiukkasten muodostaman patjan yhteensintrautumisvaara voidaan käytettäessä keksinnön mukaista induktiivista kuumennusta välttää menetelmän salliman tarkan lämpötilavalvonnan ansiosta.However, in certain circumstances, it may be advantageous to apply the invention to the reduction of metal oxides, especially iron oxides, in a Lei mattress consisting essentially of iron powder or iron granules, these oxides and solid, liquid or gaseous reducing agents being introduced into an inductively heated bed and reacted therein. metal in powder or granular form, and wherein this metal powder or granules are removed from the reaction tank at such a rate that the mattress volume here remains substantially constant. The previously mentioned risk of coalescence of the mattress formed by metal particles can be avoided when using the inductive heating according to the invention due to the precise temperature control allowed by the method.

Orgaanisten tai epäorgaanisten kemiallisten yhdisteiden lämpöä vaativia synteesejä voidaan edullisesti keksinnön mukaisesti suorittaa leiju-patjassa, jossa induktiivisesti ylläpidetään synteesireaktion vaatima lämpötila, mahdollisesti aineen läsnäollessa, jolla on katalysoiva vaikutus synteesireaktioon. Tämä aine voi koostua metallijauheesta tai -rakeistaHeat-requiring syntheses of organic or inorganic chemical compounds according to the invention can preferably be carried out in a fluidized bed in which the temperature required for the synthetic reaction is inductively maintained, optionally in the presence of a substance which has a catalytic effect on the synthetic reaction. This substance may consist of metal powder or granules

/ \\· , ‘ v V/ \\ ·, ‘v V

r ! 9 62233 samalla kun se muodostaa induktiivisesti kuumennettavan patjan. Edelleen voi leijutukseen vaadittava kaasu kokonaan tai osittain koostua tuoduista reagoivista aineista. Epäorgaanisia aineita, joita tällä tavalla voidaan valmistaa, ovat esimerkiksi karbidit, nitridit ja halogeeniyhdisteet, Esimerkkeinä orgaanisista synteeseistä mainittakoon hiilivetyjen, esimerkiksi eteenin valmistus saattamalla vetykaasu reagoimaan induktiivisesti kuumennetun koksipatjan kanssa, jolloin lämpötilaa ja viipymisaikaa säätämällä päästään suuriin haluttujen hiilivetyjen saaliisiin.r! 9 62233 while forming an inductively heated mattress. Furthermore, the gas required for fluidization may consist in whole or in part of imported reactants. Inorganic substances which can be prepared in this way are, for example, carbides, nitrides and halogen compounds. Examples of organic syntheses are the preparation of hydrocarbons, for example ethylene, by reacting hydrogen gas with an inductively heated coke bed to control the desired temperature and residence time.

Reaktoreissa, jotka ovat tässä kysymykseen tulevaa tyyppiä, voi sähköeristys käämikierrosten ja joissakin tapauksissa osakäämitysten välillä aiheuttaa tiettyjä vaikeuksia, jossreaktiosäiliön seinämät ovat jossain määrässä kaasualäpäisevät. Muunmuassa on käynyt ilmi, että hiilioksidi-pitoinen kaasu tietyissä tapauksissa voi tunkeutua ulos täyttöpanoksestaIn reactors of the type in question, the electrical insulation between the windings and in some cases the partial windings can cause certain difficulties if the walls of the reaction vessel are gas permeable to some extent. Among other things, it has been found that carbon dioxide-containing gas can in certain cases penetrate out of the filling charge.

SS

reaktoriseinämän läpi ja aiheuttaa hiilen erottumista, joka voi johtaa ylilyönteihin käämityksessä. Nämä ongelmat tulevat korostumaan rakennettaessa hyvin suuria, induktiivisesti kuumennettavia reaktoreja ja uuneja, jolloin voidaan joutua käyttämään jännitteitä, jollaisia induktiokuumennusteknii-kassa tähän asti ei ole käytetty. Erityisen vakavaa on, että nykyisen tekniikan mukaisesti suoritetun käämityksen korjaaminen usein tuo tullessaan suuria kustannuksia vaativan kokonaisuudelleenasennuksen, joka tässä kysymykseen tulevalla menetelmällä voisi johtaa ei-hyväksyttäviin käyttöteknisiin ja taloudellisiin seuraamuksiin.through the reactor wall and causes carbon separation, which can lead to excesses in the winding. These problems will be exacerbated in the construction of very large, inductively heated reactors and furnaces, which may require the application of voltages such as have not been used in induction heating technology to date. It is particularly serious that the repair of a winding carried out in accordance with current technology often results in a costly complete reassembly, which, with the method in question, could lead to unacceptable technical and economic consequences.

On kuitenkin osoittautunut mahdolliseksi yllättävän suuressa määrässä ennakolta ehkäistä ylilyönnit induktiokäämityksessä, kun keksinnön mukaista menetelmää käytetään reaktorissa, jossa on seinärakenteet, jotka erottavat in-duktiokäämityksen reaktiotilasta ja jotka jonkin verran läpäisevät kaasua, jos näihin seinärakenteisiin johdetaan kaasu, joka on paineenalainen, jopa ylittää korkeimman paineen, joka vallitsee suoraan induktiokäämin edessä sijaitsevassa reaktoritilan vyöhykkeessä, ja jolta puuttuu kyky muodostaa sähköäjohtava yhteys käämikierrosten välille.However, it has proven possible to prevent surprises in induction winding in a surprisingly large number when the process according to the invention is used in a reactor with wall structures separating the induction winding from the reaction space and permeable to some extent. , which prevails in the zone of the reactor space directly in front of the induction coil, and which lacks the ability to form an electrically conductive connection between the turns of the coil.

Sopiva menettelytapa voi tällöin olla, että estetään paineenalaista kaasua, joka johdetaan tähän seinärakenteeseen, virtaamasta poispäin reak-toritilasta. Tämä voi tapahtua esimerkiksi siten, että ainakin induktio-käämin peittämä reaktorin osa pidetään suljettuna painekammioon. Tällöin voidaan paineenalainen kaasu sopivasti johtaa seinärakenteeseen paine-säiliön kautta. Erään toisen esimerkin mukaisesti voidaan tämän menettelytavan yhteydessä alueet toisiaan rajoittavien käämikierrosten välillä tiivistää reaktoria ympäröivää atmosfääriä vastaan,jolloin paineenalainen •h .o 10 62233 kaasu johdetaan näiden tiivistettyjen alueiden sisäpuolelle.A suitable procedure may then be to prevent the pressurized gas introduced into this wall structure from flowing away from the reactor space. This can take place, for example, by keeping at least the part of the reactor covered by the induction coil closed in the pressure chamber. In this case, the pressurized gas can be suitably introduced into the wall structure via a pressure vessel. According to another example, in connection with this procedure, the areas between the winding turns limiting each other can be sealed against the atmosphere surrounding the reactor, whereby a pressurized gas is introduced inside these sealed areas.

Ylilyöntivaaraa induktiokäämin kierrosten välillä ei kuitenkaan voida kokonaan poistaa. Sentähden on osoittautunut edulliseksi yhdistää edellä esitetty menettelytapa toimenpiteiden kanssa, jotka tekevät mahdolliseksi induktiokäämin osien korjaamisen, ilman että täytyy ruveta reaktorin kokonaan uudelleen asentamiseen. Tämä voi tapahtua käyttämällä induktiokäämi-tystä, joka on rakennettu useammasta enintään 190° ympäröivästä elementistä.However, the risk of overshoot between the turns of the induction coil cannot be completely eliminated. It has therefore proved advantageous to combine the above procedure with measures which make it possible to repair the parts of the induction coil without having to proceed with a complete re-installation of the reactor. This can be done by using an induction coil constructed of several elements surrounding up to 190 °.

Usein voi myöskin olla edullista käyttää useammasta osakäämityksestä rakentuvaa induktiokäämiä. Edelleen voidaan jokainen käämikierros sijoittaa yhdelle tasolle. Tällöin saadaan erillisiä yksikerroskäämejä, jotka voidaan kytkeä osakäämeiksi, mielivaltaisella määrällä kierroksia. Tämän järjestelyn etuna on, eitä se tekee mahdolliseksi eristävän tiivistämisen rakenteellisesti yksinkertaisen suorittamisen puolakierrosten väliin kaasua sisään puhaltamalla kuten edellä, että se tarjoaa suurimman ajateltavissa olevan mahdollisuuden osakäämitysten kierrosluvun sovittamiseksi vastaamaan kuumennettavan väliaineen sähköistä laatua, että se yksinkertaistaa käämityksen jakamista elementeiksi ja samanaikaisesti helpottaa näiden vaihtamista ja että se helpommin tekee mahdolliseksi poistaa reaktorissa tavallisesti käytön aikana syntynyt laajeneminen, reaktorin kaasutiiveyden silti säilyessä.It may also often be advantageous to use induction coils based on several sub-windings. Furthermore, each winding turn can be placed on one level. In this case, separate single-layer windings are obtained, which can be connected as sub-windings, with an arbitrary number of turns. This arrangement has the advantage that it allows structurally simple insulating sealing between coil turns by blowing gas as above, that it offers the greatest conceivable possibility to match the speed of the sub-windings to the electrical quality of the medium to be heated, simplifies winding division and at the same time that it makes it easier to eliminate the expansion that normally occurs in the reactor during operation, while still maintaining the gas tightness of the reactor.

Eräs etu käytettäessä yksikierrostasokäämejä on edelleen, että ybteen-kytkeminen kierrosten välillä osapuoliksi mielivaltaisella luvulla kierroksia voidaan suorittaa niin, että jännite 0 esiintyy kahta osapuolaa rajoittavassa kierroksessa. Tämä on mahdollista, jos toisiinsa rajoittuville osakäämitykeille annetaan eri käämityssuunta ja samanaikaisesti toisiaan lähellä olevat päät toisiinsa rajoittuvista osakäämitykeistä liitetään samaan pisteeseen virransyöttöjärjestelmässä. Tällä järjestelyllä vältytään siltä, että rako kahden osapuolan välillä kuormittuu samalla korkealla jännitteellä, joka vastaa jännitettä kierrosten välillä osapuolassa kertaa tämän kierrosluku.A further advantage of using single-turn level windings is that the connection between the turns into halves of an arbitrary number of turns can be performed so that a voltage of 0 occurs in the two-limiting turn. This is possible if the adjacent sub-windings are given a different winding direction and at the same time the close ends of the adjacent sub-windings are connected to the same point in the power supply system. This arrangement avoids that the gap between the two halves is loaded with the same high voltage, which corresponds to the voltage between the revolutions in the halve times its speed.

Edellisen mukaisesti paineenalaisena tuotu kaasu tulee virtaamaan tilaan lämmitettävää ainetta varten kaasualäpäisevien seinärakenteiden läpi. Sen tähden on tärkeätä, että valitaan kaasu, joka lämmitysprosessin laadun suhteen on vahingoittumaton kokoonpanoltaan. Niissä tapauksissa, joissa on vaara, että hiiltä erottuu seinärakenteisiin, saattaa olla edullista käyttää pääasiallisesti inerttiä kaasua, jolla on sellainen happi- tai .... . Λ C * ’· · ' ’ ’ Ci .According to the above, the gas introduced under pressure will flow into the space for the substance to be heated through the gas-permeable wall structures. Therefore, it is important to select a gas that is intact in terms of the quality of the heating process. In cases where there is a risk of carbon separating into the wall structures, it may be advantageous to use a substantially inert gas having such an oxygen or .... Λ C * '· ·' '' Ci.

n 62233 typpipotentiaali, että hiilen saostuminen estyy ainakin induktiokäämin äärellä sijaitsevilla seinärakenteiden osilla.n 62233 nitrogen potential that carbon deposition is prevented at least by the parts of the wall structures adjacent to the induction coil.

Joukkoa keksinnön suoritusesimerkkejä kuvataan seuraavassa lähemmin viitaten oheistettuihin piirroksiin, jotka esittävät voimakkaasti kaavamaisia pystyleikkauksia keksinnön toteuttamiseksi sovelletuista laitteista ja niiden osista. Kuvio 1 esittää reaktiosäiliötä petrolikoksin valmistamiseksi. Kuvio 2 esittää reaktiosäiliötä kaasumaisen väliaineen pelkistämistä ja/tai karburointia varten. Kuviot 3-5 esittävät reaktoreita metalliok-sidien pelkistämistä varten. Kuviot 6-9 esittävät pystyleikkauksena osaa reaktorin seinämästä, jossa on 4 erilaista järjestelyä ylilyönnin estämiseksi induktiokäämissä. Kuvio 10 on katkaistu tasokuva induktiokäämistä, joka rakentuu joukosta elementtejä, joilla on pieni ympäroimiskulma. Kuvio 11 on katkaistu perspektiivikuva pääasiallisesti kuvioiden 9 ja 10 mukaisesti muodostetusta induktiokäämityksestä. Kuvio 12 on katkaistu sivukuva kahdesta tasomaisesta käämikierroksesta rakentuvasta osakääroityksesta, joihin virta syötetään edullisella tavalla.A number of embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show strongly schematic vertical sections of the devices and parts thereof used to practice the invention. Figure 1 shows a reaction vessel for making petroleum coke. Figure 2 shows a reaction vessel for the reduction and / or carburization of a gaseous medium. Figures 3-5 show reactors for the reduction of metal oxides. Figures 6-9 show in vertical section a part of the reactor wall with 4 different arrangements to prevent overshoot in the induction coil. Figure 10 is a cut-away plan view of an induction coil constructed from a plurality of elements with a small wrapping angle. Fig. 11 is a cut-away perspective view of the induction winding formed mainly according to Figs. 9 and 10. Fig. 12 is a cut-away side view of two planar windings constructed of two planar turns of windings to which current is fed in a preferred manner.

Kuviossa 1 on 10:llä yleisesti merkitty reaktiosäiliötä, jossa on kaasunsisäänotto 11, kaasunpoisto 12, arina 13» reaktiosäiliössä olevan patjan 14 kannattamiseksi, joka on leijutettua ainetta. Reaktiosäiliötä ympäröi patjan 14 tasossa induktiokäämi 15, joka on kytketty vaihtovirta-lähteeseen, jota kuvassa ei näy. Johtimien 16 läpi ruiskutetaan patjaan 14 jatkuvasti hiilivetyjä, esimerkiksi mineraaliöljyä krakattaessa saatuja raskaita hiilivetyjakeita.NIn Fig. 1, 10 generally denotes a reaction vessel having a gas inlet 11, a degassing 12, a grate 13 »for supporting a mattress 14 in a reaction vessel which is a fluidized material. The reaction vessel is surrounded in the plane of the mattress 14 by an induction coil 15 connected to an alternating current source not shown in the figure. Hydrogen hydrocarbons, for example heavy hydrocarbon fractions obtained by cracking mineral oil, are continuously injected through the conductors 16 into the mattress 14. N

Patjassa 14» joka on pääasiallisesti koksia, ylläpidetään sellainen lämpötila, että edullisesti esikuumennetussa tilassa tuodut hiilivedyt krak-kautuvät ja muodostavat uutta koksia sekä poltettavissa olevia kaasumaisia tuotteita, jotka leijuttamiskaasun mukana poistuvat reaktorista poisteaukon 12 kautta. Näitä kaasuja voidaan käyttää polttoaineena. Mahdollisesti voidaan osa niistä, edullisesti kuumassa tilassa, sisääntulon 11 kautta palauttaa reak-tiosäiliöön 10 patja-aineen leijuttamista varten. Myös krakkauksessa syntyvät kaasumaiset tuotteet myötävaikuttavat patja-aineen leijutukseen, tietyissä tapauksissa siinä määrin, että kaasun johtaminen sisäänottoaukon 11 kautta voidaan lopettaa.In the mattress 14, which is mainly coke, the temperature is maintained such that the hydrocarbons preferably introduced in the preheated state crack and form new coke as well as combustible gaseous products which leave the reactor with the fluidizing gas through the outlet 12. These gases can be used as fuel. Optionally, some of them, preferably in the hot state, can be returned to the reaction vessel 10 via the inlet 11 for fluidizing the mattress material. The gaseous products resulting from the cracking also contribute to the fluidization of the mattress material, in certain cases to the extent that the passage of gas through the inlet opening 11 can be stopped.

Kiinteän aineen viipymisaika patjassa ja patjan lämpötila säädetään niin, että saatu reaktiosäiliöön tuodun hiilivedyn kiinteä jäännös saa toivotun laadun. Viipymisaika ja lämpötila patjassa voidaan asettaa esimerkiksi niin, että muodostunut koksi sen lisäksi puhdistuu rikin suhteen.The residence time of the solid in the mattress and the temperature of the mattress are adjusted so that the resulting solid residue of the hydrocarbon introduced into the reaction tank obtains the desired quality. The residence time and temperature in the mattress can be set, for example, so that the coke formed is additionally purified with respect to sulfur.

Samassa tahdissa kuin patjassa 14 muodostuu uutta koksia, poistetaan siitä koksia poistoputken 17 kautta, jonka ylempi, avoin pää sijaitsee sillä oV'.'Cλ: 12 62233 tasolla, jossa toivotaan patjan 14 ylemmän pinnan olevan.At the same rate as new coke is formed in the mattress 14, coke is removed therefrom through an outlet pipe 17, the upper, open end of which is located at the level of CV: 12 62233 where it is desired that the upper surface of the mattress 14 be.

Kuviossa 2 on viitenumeroilla 10 - 13 ja 16 sama merkitys kuin kuviossa 1. Sisääntuloaukon 11 kautta johdetaan pelkistettävä ja karburoitava kaasu, esimerkiksi metallioksidien pelkistykseen käytetty kaasu, joka sisältää CO, H^, SO^ ja H^O. Kaasu tulee edullisesti kuumassa tilassa reaktiosäiliöön 10, jossa se saatetaan leijuttamaan patja-ainetta. Putkien 16 läpi ruiskutetaan pelkistystä ja karburointia varten vaadittavia hiilivetyjä patjaan 14. Fatja 14 koostuu tässä tapauksessa hiilellä päällystetyistä metallihiukkasista, joilla on katalyyttinen vaikutus pelkistys- ja karburointiprosessiin. Metallihiukkasten hiilipäällystys, joka kuluu pelkistyksen ja karburoinnin aikana, muodostuu uudestaan ylläpitämällä sellaista patjalämpötilaa, että hiiltä muodostuu putkien 16 kautta johdetun hiilivedyn pyrolyysistä ja py-rolyysikaasun krakkautumisesta, jolloin erottuu hiiltä.In Fig. 2, reference numerals 10 to 13 and 16 have the same meaning as in Fig. 1. A gas to be reduced and carburized is passed through the inlet 11, for example a gas used for the reduction of metal oxides containing CO, H 2, SO 2 and H 2 O. The gas preferably enters the reaction tank 10 in the hot state, where it is made to fluidize the mattress material. The hydrocarbons required for the reduction and carburization are injected through the tubes 16 into the mattress 14. The mattress 14 in this case consists of carbon-coated metal particles which have a catalytic effect on the reduction and carburization process. The carbon coating of the metal particles consumed during the reduction and carburization is re-formed by maintaining a mattress temperature such that carbon is formed from the pyrolysis of the hydrocarbon passed through the tubes 16 and the cracking of the pyrolysis gas, thereby separating the carbon.

Kuviossa 3 on viitenumeroilla 10 - 13, 15 ja 16 sama merkitys kuin kuvioissa 1 ja 2. Johdon 16 läpi tuodaan pääasiallisesti koksista koostuvan patjan 1Δ alaosaan metallioksidiainetta, esimerkiksi rautaoksidia, jolla on leijuuntuva hiukkaskoko sekä rautaoksidiaineen pelkistykseen vaadittava pelkistin, edullisesti hiilivety. Jos pelkistin on kaasumainen, voidaan se sen sijaan tuoda sisääntulon 11 kautta. Reaktiosäiliön 10 lämpötila asetetaan niin, että tuotu hiilivety osittain pyrolysoituu ja krakkautuu, jolloin muodostuu koksia, osittain pelkistynyt metalli, mahdollisesti yhdessä muodostuneen koksituhkan kanssa, agglomeroituu suuremmiksi rakeiksi, jotka patja-aineeseen verrattuna suhteellisesti suuremman tiheytensä vaikutuksesta vajoavat patjan läpi ja muodostavat kerroksen 18, joka on suhteellisen karkeata ainetta, joka lasketaan reaktio säiliöstä johdon 19 kautta. Poislaskeminen tapahtuu sellaisessa tahdissa, että patjatilavuus reaktiotilassa pysyy pääasiallisesti muuttumattomana.In Fig. 3, reference numerals 10 to 13, 15 and 16 have the same meaning as in Figs. 1 and 2. A metal oxide, for example iron oxide having a floating particle size and a reducing agent, preferably a hydrocarbon, is introduced into the lower part of the coke mattress 1Δ. If the reducing agent is gaseous, it can instead be introduced via inlet 11. The temperature of the reaction vessel 10 is set so that the introduced hydrocarbon is partially pyrolyzed and cracked to form coke, the partially reduced metal, possibly together with the formed coke ash, agglomerates into larger granules which sink through the mattress and form a layer 18 due to their relatively higher density. is a relatively coarse material which is discharged from the reaction tank via line 19. The discharge takes place at such a rate that the mattress volume in the reaction space remains essentially unchanged.

Kuviossa 4, jossa viitenumerot 10 - 16, 18 ja 19 tarkoittavat samaa kuin kuviossa 3» esitetään reaktiosäiliön 10 yläosa muovattuna kuten sä-teilyosa höyrykattilassa, jota ei kuviossa näy. Reaktorin yläosan muodostaa niin muodoin ulospäin lämpöeristetty, vaippa 20, jonka läpi virtaa vettä tai vesihöyryä. Pelkistettävää metallioksidia sekä koksia tai hiiltä lei-juuntuvassa hiukkaskoossa tuodaan patjan 14 yläpuolelle samankeskeisen tuloputken 21 kautta. Mahdollisesti voidaan putken 16 kautta.ruiskuttaa esimerkiksi hiilivetyä patjaan 14. Samoin voi sisääntuloaukon 11 kautta tuotu leijutusaine olla pelkistävä kaasu. Lämpötila reaktiosäiliössä valitaan kuvion 3 yhteydessä kuvatulla tavalla, niin että muodostuu alempi kerros 18 suhteellisen karkeata ainetta, joka on pelkistynyttä metallia ja mahdollisesti myös agglomeroitua koksit^hkaa. Karkeata ainetta laske- ;· h 15 62233 taan sellaisessa tahdissa putken 19 läpi, että suhteellisen muuttumaton patjatilavuus pysyy reaktiotilassa.Fig. 4, in which reference numerals 10 to 16, 18 and 19 have the same meaning as in Fig. 3, shows the upper part of the reaction vessel 10 molded as a radiating part in a steam boiler not shown in the figure. The top of the reactor is thus formed by an outwardly thermally insulated jacket 20 through which water or water vapor flows. The metal oxide to be reduced as well as the coke or carbon in the Lei-flowing particle size are introduced above the mattress 14 through a concentric inlet pipe 21. Optionally, for example, hydrocarbon can be injected through the pipe 16 into the mattress 14. Likewise, the fluidizing agent introduced through the inlet opening 11 can be a reducing gas. The temperature in the reaction vessel is selected as described in connection with Figure 3 so as to form a lower layer 18 of a relatively coarse material which is a reduced metal and possibly also agglomerated coke. The coarse material is lowered through the tube 19 at such a rate that the relatively constant bed volume remains in the reaction space.

Pelkistyksessä syntyvät palavat kaasut poltetaan johtamalla ilmaa ja mahdollisesti ylimääräistä polttoainetta johtimien 22 kautta reaktoritilaan patjan 14 yläpuolelle, jolloin palaminen myötävaikuttaa prosessin energiahuoltoon.The combustible gases generated in the reduction are combusted by passing air and possibly excess fuel through conductors 22 into the reactor space above the mattress 14, whereby the combustion contributes to the energy supply of the process.

Kuviossa 5, jossa viitenumeroilla 10, 12, 14 - 16 ja 19 - 22 on pääasiallisesti sama merkitys kuin kuviossa 4» näytetään laite, jossa toteutetaan pelkistysprosessia, joka on jokseenkin samanlainen kuin kuvion 4 yhteydessä kuvattu. Lämpötila reaktiosäiliössä 10 asetetaan kuitenkin niin, että pelkistyvä metalli saadaan sulassa muodossa reaktiosäiliön pohjaan sijoitetussa vyöhykkeessä 23, josta sulate lasketaan aukon 19 kautta. Metal-lioksidin ja kiinteän pelkistimen lisäksi voidaan edullisesti tuoda kiinteitä kuonanmuodostajia tai puhdistamisaineita tulojohtimien 21 kautta. Patja-aine pidetään leijutetussa tilassa ensikädessä pelkistyksessä muodostuneelle kaasulle. Muita leijuttamisväliaineita, esimerkiksi nestemäisiä hiilivetyjä tai pelkistävää tai inerttia kaasua voidaan tuoda johtimien 16 kautta vyöhykkeen 23 yläpuolelle.Fig. 5, in which reference numerals 10, 12, 14 to 16 and 19 to 22 have essentially the same meaning as in Fig. 4, shows a device in which a reduction process is carried out which is somewhat similar to that described in connection with Fig. 4. However, the temperature in the reaction vessel 10 is set so that the reducing metal is obtained in molten form in a zone 23 located at the bottom of the reaction vessel, from which the melt is discharged through the opening 19. In addition to the metal oxide and the solid reducing agent, solid slag formers or cleaning agents can be advantageously introduced through the inlet conductors 21. The mattress material is kept in a fluidized state primarily for the gas formed in the reduction. Other fluidizing media, for example liquid hydrocarbons or reducing or inert gas, may be introduced through the conduits 16 above the zone 23.

Kuviossa 6 näkyy osa reaktiosäiliön seinämästä, joka käsittää keraamisen sisävuorauksen 24 ja vaipan 25. 15*Hä on merkitty sisävuorauksen 24 ulkopuolelle sijoitettu induktiokäämi, joka on rakennettu putkista, joita voidaan jäähdyttää johtamalla jäähdytysnestettä niiden läpi, Käämi 15 on osittain upotettu keraamiseen täytemassaan 26. Sekä sisävuoraus 24 että täytemassa 26 ovat tietyssä määrässä kaasualäpäiseviä.Figure 6 shows a part of the wall of the reaction vessel comprising a ceramic inner liner 24 and a jacket 25. 15 * is an induction coil located outside the inner liner 24 constructed of tubes that can be cooled by passing coolant through them. The coil 15 is partially immersed in the ceramic filler 26. Both the inner liner 24 and the filler 26 are gas permeable in a certain amount.

Kiinteiden, nestemäisten tai kaasumaisten aineiden kulun estämiseksi käämiin 15 reaktoriseinämän puolan vastakkaiselta puolelta, ts. reaktioti-lasta, kuumennettavan aineen ottamiseksi, ylläpidetään seinärakenteissa 24 ja 26 käämin 15 korkeudella kaasun avulla paine, joka ylittää korkeimman paineen, joka vallitsee induktiokäämin edessä sijaitsevassa reaktiotilan vyöhykkeessä. Käytetty kaasu valitaan niin, että siltä puuttuu kyky muodostaa sähköäjohtava yhteys käämikierrosten välille käämissä 15· Tämä paine ylläpidetään johtamalla paineenalaista kaasua, esimerkiksi ilmaa tai pääasiallisesti inerttiä kaasua tuloputken 27 läpi painekammioon 28, joka tiivistää induktiokäämin 15 ympäröivää atmosfääriä vastaan.In order to prevent solid, liquid or gaseous substances from entering the coil 15 from the opposite side of the reactor wall coil, i.e. the reaction space, to take the substance to be heated, a pressure exceeding the highest pressure in the coil 15 in front of the induction coil is maintained at the height of the coil The gas used is selected so as to lack the ability to form an electrically conductive connection between the turns of the winding in the winding 15. This pressure is maintained by passing a pressurized gas, e.g.

Kuviossa 7 esitetään niin’ikään osa reaktoriseinämästä, jossa on sisävuoraus 24, täytemassa 26 ja induktiokäämi 15· Alueet rajoittavien käämikierrosten välissä on tiivistysjärjestelyllä 29, joka on sopivaa, ·, >'-* ' ‘ * ·* V* 14 62233 eristävää ainetta, tiivistetty reaktoria ympäröivää atmosfääriä vastaan. Järjestelmässä 29 on lukuisia reikiä 30, joiden läpi johdetaan paineenalaista kaasua, kuten nuolin on osoitettu, samassa tasossa käämin 15 kanssa sijaitseviin reaktoriseinämän osiin 24, 26.Figure 7 also shows a part of the reactor wall with the inner liner 24, the filling mass 26 and the induction coil 15. sealed against the atmosphere surrounding the reactor. The system 29 has a plurality of holes 30 through which a pressurized gas, as indicated by the arrows, is passed to the reactor wall portions 24, 26 flush with the coil 15.

Kuviossa 8 on esitetty suoritusmuoto, joka periaatteessa on yhtäpitävä kuvion 7 mukaisen suoritusmuodon kanssa. Sisävuorauksen 24 ja täytemassan 26 muodostamaa reaktoriseinämän osaa ympäröi kierukaksi käämitty induktio-käämi 15. Tiivistys vierekkäisten käämikierrosten välille saadaan aikaan samoin kierukaksi kierretyllä letkulla tai sen kaltaisella 31, joka on joustavaa ainetta. Pienten ja siten tehokkaammin tiivistävien kosketuspintojen aikaansaamiseksi letkun J1 ja käämin 15 välille on viimemainittuun hitsattu putkia 32, joilla on pieni läpimitta. Letku 31 toimii samalla paineenalaisen kaasun johtimena seinärakenteisiin 24, 26 ja on tätä tarkoitusta varten osittain kytketty paineväliainelähteeseen, jota ei kuvassa näy, ja osittain se on varustettu reaktoriseinämään suunnatuilla kaasunpurkaus-aukoilla 33.Fig. 8 shows an embodiment which is in principle consistent with the embodiment according to Fig. 7. The part of the reactor wall formed by the inner liner 24 and the filling mass 26 is surrounded by a helically wound induction coil 15. Sealing between adjacent turns of the coil is likewise provided by a helically wound hose or the like 31 which is a flexible material. In order to provide small and thus more effective sealing contact surfaces between the hose J1 and the coil 15, tubes 32 with a small diameter are welded to the latter. At the same time, the hose 31 acts as a conduit for the pressurized gas in the wall structures 24, 26 and is for this purpose partly connected to a source of pressure medium, not shown in the figure, and partly provided with gas discharge openings 33 directed to the reactor wall.

Kuviossa 9 esitetään jälleen sisävuorauksen 24 ja täytemassan 26 muodostama ja induktiokäämin 15 ympäröimä reaktoriseinämän osa. Jokaisella käämikierroksella on puolisuunnikkaan muotoinen poikkileikkaus ja ne on ylä-ja alapuolelta varustettu ulostyöntyvällä laippaelimellä 34. Vierekkäisten laippojen väliin toisiinsa rajoittuvissa käämikierroksissa on sijoitettu tiivisteet 35, jotka ovat joustavaa ainetta ja jotka on varustettu rei'illa 36 paineenalaisen kaasun johtamiseksi täytemassaan 26. Lukuisia käämikierrosten pituudelle jaettuja reikiä on sijoitettu tiivisteeseen 35 päällekkäin toisiaan seuraavien käämikierrosten väliin. Näihin reikiin 36 johdetaan kaasu jakoputkista 37, jotka pistävät ulos useampien jakoputkien 37 yhteisestä syöttöputkesta 38·Figure 9 again shows the part of the reactor wall formed by the inner liner 24 and the filling mass 26 and surrounded by the induction coil 15. Each turn of the winding has a trapezoidal cross-section and is provided at the top and below with a protruding flange member 34. In adjacent turns of the adjacent flanges are placed seals 35 of flexible material and provided with holes 36 for filling the pressurized gas. the split holes are placed in the seal 35 on top of each other between successive turns of the winding. Gas is introduced into these holes 36 from manifolds 37, which protrude from a common supply pipe 38 of several manifolds 37 ·

Kuviossa 10 nähdään miten jokainen käämikierros käämissä 15 voi olla rakentunut useista, edullisesti samassa tasossa sijaitsevista elementeistä 39a - d, jotka kumpikin kattavat kulman, joka on pienempi kuin 180°. 40:llä on merkitty johtimet jäähdytysnesteen johtamista varten ja mahdollisesti myös virtaa varten lähekkäin sijaitsevien elementtien 39a - d välillä, ja kiillä on merkitty tiivistyselimet, jotka tiivistävät lähekkäin sijaitsevien elementtien 39 päiden välillä.Figure 10 shows how each turn of the winding in the winding 15 can be constructed from a plurality of elements 39a-d, preferably in the same plane, each covering an angle of less than 180 °. 40 denotes the conductors for conducting the coolant and possibly also for the flow between the adjacent elements 39a-d, and the wedge is marked with sealing means which seal between the ends of the adjacent elements 39.

Kuviossa 11 on esitetty yksityiskohtaisemmin liitoskohta kahden vierekkäisen elementin 39a, 39b välillä kuvion 10 mukaisesti, jolloin elementeillä on pääasiallisesti kuviossa 9 esitetty muoto. Laipat 34 toisessa elementissä 39a päättyvät jonkun matkan päähän tämän päästä, samalla kun elementissä 39b on elementin 39a yli työntyvä laippa 42. Tiivistys '.O?' f· · ·:Fig. 11 shows in more detail the joint between two adjacent elements 39a, 39b according to Fig. 10, the elements having essentially the shape shown in Fig. 9. The flanges 34 in the second element 39a terminate some distance from the end thereof, while the element 39b has a flange 42 projecting over the element 39a. Sealing '.O?' f · · ·:

j rJj rJ

15 62233 vierekkäisten elementtipäiden välillä tapahtuu laipan 42 sisäpuolen ja elementin 39a ulkopuolen väliin puristetun tiivisteen A3 avulla, joka sallii tietyn liikkumavaran elementtien 39a, 39¾ välillä näiden pituussuunnassa.15 62233 between the adjacent ends of the element takes place in the compression flange 42 and the inside of the element 39a between the outer side of the seal means A3, which allows a certain margin of the elements 39a, 39¾ between the longitudinal direction.

Kuviossa 12 on esitetty induktiokäämi, joka rakentuu kahdesta osa-käämistä, jotka kumpikin koostuvat kolmesta käämikierroksesta 44 - 46 ja vastaavasti 47 - 49· jokainen käämikierros on sijoitettu samalle tasolle ja voi olla jaettu elementeiksi kuviossa 10 esitetyllä tavalla. Jokaisen käämikierroksen kohtaavien päiden välillä ja toisiinsa rajoittuvien käämi-kierrosten väliin on sijoitettu tiivisteet 50. 51:llä on merkitty syöttö-johtimet virran johtamiseksi osakäämeihin 44 - 46 ja 47 - 49. Virta otetaan syöttöjohtimista kytkinelinten 52 — 55 kautta, kun taas virta johdetaan toisiinsa rajoittuvien käämikierrosten välillä jokaisessa osakäämissä kytkinelinten 56 - 59 kautta. Kuten kuvasta käy ilmi, on osakäämeissä 44 - 46 ja 47 - 49 eri käämintäsuunnat ja osakäämien vierekkäiset päät on kytketty periaatteessa samaan pisteeseen virransyöttöjärjestelmässä, minkä vaikutuksesta jännite käämikierrosten 46 ja 47 välillä alituisesti on 0.Fig. 12 shows an induction coil consisting of two sub-windings, each consisting of three winding turns 44-46 and 47-49, respectively · each winding turn is arranged in the same plane and can be divided into elements as shown in Fig. 10. Seals 50 are interposed between the intersecting ends of each winding turn and between adjacent winding turns. 51 are marked with supply conductors for conducting current to the sub-windings 44-46 and 47-49. between adjacent winding turns in each sub-winding through coupling members 56-59. As can be seen, the sub-windings 44-46 and 47-49 have different winding directions and the adjacent ends of the sub-windings are essentially connected to the same point in the power supply system, as a result of which the voltage between the windings 46 and 47 is constantly 0.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetut edut käyvät ilmi seuraa— vista esimerkeistä.The advantages obtained by the method according to the invention are apparent from the following examples.

Esimerkki 1 , Leijupatjaa, jonka ominaisvastus pii 6,5Λπι ja permeabiliteetti n 4 47T-10”^ H/m ja jonka läpimitta oli 7»0 m ja korkeus n. 5»0 m pidettiin n. 1200°C:een lämpötilassa reaktiosäiliössä, joka oli kuviossa 1 esitettyä 2 tyyppiä. Noin 20 000 Nnr/h heikosti pelkistävää kaasua tuotiin suurin piirtein patjan lämpötilassa reaktiosäiliön pohjan kautta patja-aineen leijutusta varten, joka koostui koksihiukkasista, joiden keskimääräinen raekoko oli 0,15 mm. Mineraaliöljyä, jonka hiilipitoisuus oli n. 85 paino-$, vetypitoisuus n. 10 paino-$ ja rikkipitoisuus n. 3 paino-^, ruiskutettiin patjaan 115 tonnia/24 h. Koksia, jonka rikkipitoisuus oli alle 0,1 paino-^c, poistettiin patjan yläosasta n. 40 tonnia/24 tuntia ja samana ajanjaksona saatiin 128 000 Nm kaasua, joka koostui kaasumaisista krakkaustuottei3ta, jotka sisälsivät n. 25 tilavuus-^ vetyä ja loput alempia hiilivetyjä ja jotka puhallettiin reaktiosäiliöstä yhdessä leijutuskaasun kanssa. Osa tästä kaasusta paloi osittain ja palautettiin muodostamaan leijuttamiseen käytettyä, heikosti pelkistävää kaasua. Energiaa tuotiin patjaan induktiivista tietä 120 MWh/24 h taajuuden ollessa 2600 Hz induktiokelan avulla, joka ympäröi reaktiosäiliötä leijupatjan tasossa ja jonka läpimitta oli 7»5 m ja korkeus 4»5 m· Tämä energiamäärä oli riittävä patjalämpötilan ylläpitämiseksi ja petrolikoksin muodostamiseksi.Example 1, A fluidized bed with a specific resistance of 6.5Λπι and a permeability of about 4 47T-10 ”^ H / m and a diameter of 7 → 0 m and a height of about 5 → 0 m was maintained at a temperature of about 1200 ° C in a reaction vessel, which was of the 2 types shown in Figure 1. Approximately 20,000 Nnr / h of weakly reducing gas was introduced at approximately bed temperature through the bottom of the reaction tank to fluidize the bed material consisting of coke particles having an average grain size of 0.15 mm. Mineral oil with a carbon content of about 85% by weight, a hydrogen content of about 10% by weight and a sulfur content of about 3% by weight was injected into the mattress at 115 tons / 24 h. Coke with a sulfur content of less than 0.1% by weight, about 40 tons / 24 hours were removed from the top of the mattress and over the same period 128,000 Nm of gas was obtained, consisting of gaseous cracked products containing about 25 volumes of hydrogen and the rest of the lower hydrocarbons and blown from the reaction tank together with the fluidizing gas. Part of this gas was partially combusted and returned to form the weakly reducing gas used for fluidization. Energy was introduced into the mattress by an inductive path at 120 MWh / 24 h at a frequency of 2600 Hz with an induction coil surrounding the reaction tank at the level of the fluidized bed with a diameter of 7 »5 m and a height of 4» 5 m.

l6 62233l6 62233

Esimerkki 2Example 2

Leijupatjaa, jonka ominaisvastus oli 6,5 Λ-m ja permeabiliteetti n.A fluidized bed with a resistivity of 6.5 Λ-m and a permeability of n.

4'Tr'*-10 ' H/m ja jonka läpimitta oli 2,0 m ja korkeus n. 1,8 m, pidettiin n. 1100°Cieen lämpötilassa reaktiosäiliössä, joka oli kuviossa 2 esitettyä tyyppiä. Iloin 4500 NmVh rautasieniuunista saatua kaasua, joka koostui n. 40 tilavuus-^:sta COg, 10 tilavuus-^:sta HgO ja lopun ollessa pääasiallisesti Kg ja CO, tuotiin n. 900°C:een lämpötilassa reaktiosäiliön pohjan läpi patja-aineen leijuttamiseksi, joka koostui koksihiukkasista, joiden keskimääräinen raekoko oli 0,4 mm. Noin 190 000 Nm^/24 h kaasua, joka sisälsi 52 tilavuus-^ Eg, 45 tilavuus-^ CO ja loput pääasiallisesti COg ja EgO puhallettiin reaktiosäiliöstä. öljyä (polttoöljy 5) ruiskutettiin patjaan 36 tonnia/24 h leijutuskaasun pelkistymisestä johdosta kuluneen koksin korvaamiseksi. Patjaan tuotiin energiaa 137 MWh/24 h sähköinduktiivista tietä taajuudella 36,5 kHz induktiokelan avulla, joka ympäröi reaktiosäiliötä ieijupatjan tasossa ja jonka halkaisija oli 2,5 m ja korkeus 1,5 m. Tämä energia oli riittävä patjalämpötilan ylläpitämiseksi, leijutuskaasun pelkistämiseksi ja petrolikoksin muodostamiseksi öljystä.4'Tr '* - 10' H / m and having a diameter of 2.0 m and a height of about 1.8 m were maintained at a temperature of about 1100 ° C in a reaction vessel of the type shown in Figure 2. Approximately 4500 NmVh of gas from an iron sponge furnace, consisting of about 40 volumes of ^ COg, 10 volumes of ^ HgO and the remainder being mainly Kg and CO, was introduced at a temperature of about 900 ° C through the bottom of the reaction tank to fluidize the mattress material. , which consisted of coke particles with an average grain size of 0.4 mm. Approximately 190,000 Nm / 24 h of gas containing 52 v / v Eg, 45 v / v CO and the remainder was mainly CO 2 and EgO were blown from the reaction vessel. oil (fuel oil 5) was injected into the mattress at 36 tons / 24 h to replace the spent coke due to the reduction of the fluidizing gas. Energy was supplied to the mattress from a 137 MWh / 24 h electroinductive path at 36.5 kHz by means of an induction coil surrounding the reaction tank at the level of a fluidized bed 2.5 m in diameter and 1.5 m high. This energy was sufficient to maintain the mattress temperature, reduce fluidizing gas and form petroleum coke. oil.

Esimerkki 3Example 3

Leijupatjaa, jonka ominaisvastus oli 6,5-Tim ja permeabiliteetti n.A fluidized bed with a resistivity of 6,5-Tim and a permeability of n.

—7 47^-10 H/m ja jonka läpimitta oli 7*0 m ja korkeus n. 5>0 m, pidettiin n. 1050°C:een lämpötilassa reaktiosäiliössä, joka oli kuviossa 3 kuvattua 3 / o tyyppiä. Noin 20 000 Nm /h inerttiä kaasua tuotiin 900 Cseen lämpötilassa reaktiosäiliön pohjan kautta patja-aineen leijuttamiseksi, joka koostui koksihiukkasista, joiden keskimääräinen hiukkaskoko oli 0,15 mm. Rautaoksidia, joka sisälsi 65 paino-^ Fe ja jonka keskimääräinen hiukkaskoko pääasiallisesti kävi yksiin koksin hiukkaskoon kanssa, tuotiin jatkuvasti patjan alaosaan n. 150 tonnia/24 h yhdessä kivihiilimurskan kanssa, 35 tonnia/24 h, joka sisälsi n. 30 paino-$ haihtuvia aineosia sekä n. 12 paino-^ tuhkaa. Rautasientä, n. 100 tonnia/24 h ja kokonaisrautapitoisuus 97 paino-$ ja hiilisisältö n. 1 paino-$, poistettiin patjan alaosasta yhdessä agglomeroi-dun tuhkan kanssa, jota oli n. 4 tonnia/24 h· 23 000 Nm^/h kaasua, joka sisälsi n. 4 tilavuus-^ CO puhallettiin reaktiosäiliöstä. Energiaa vietiin patjaan 110 MWh/24 h sähköinduktiivista tietä taajuuden ollessa 2600 Hz induktiokelan avulla, joka ympäröi reaktoria Ieijupatjan tasossa ja jonka halkaisija oli 7,5 m ja korkeus 4,5 m. Tämä energia oli riittävä ylläpitämään patjalämpötilan sekä kattamaan koksaus- ja pelkistysreaktioiden energiantarpeen. Patjaan tuotu määrä kivihiilimurskaa oli riittävä korvaamaan pelkistymisen johdosta kuluneen koksin.-7 47 -10 H / m and having a diameter of 7 * 0 m and a height of about 5> 0 m were kept at a temperature of about 1050 ° C in a reaction vessel of the 3 / o type described in Fig. 3. Approximately 20,000 Nm / h of inert gas was introduced at 900 ° C through the bottom of the reaction tank to fluidize the mattress material, which consisted of coke particles having an average particle size of 0.15 mm. Iron oxide containing 65 wt.% Fe and having an average particle size that substantially coincided with the coke particle size was continuously introduced into the bottom of the mattress at about 150 tons / 24 h together with the crushed coal, 35 tons / 24 h containing about 30 wt.% ingredients and about 12 weight percent ash. Iron fungus, about 100 tons / 24 h and a total iron content of 97 wt.% And a carbon content of about 1 wt.%, Was removed from the bottom of the mattress together with agglomerated ash of about 4 tons / 24 h · 23,000 Nm ^ / h a gas containing about 4 volumes of CO 2 was blown from the reaction tank. Energy was introduced into the mattress by an electrical inductive path of 110 MWh / 24 h at a frequency of 2600 Hz with an induction coil surrounding the reactor in the plane of a fluidized bed 7.5 m in diameter and 4.5 m in height. This energy was sufficient to maintain the mattress temperature and cover . The amount of crushed coal introduced into the mattress was sufficient to replace the coke consumed as a result of the reduction.

Esimerkki 4Example 4

Esimerkin 3 mukaisessa pelkistysprosessissa käytettiin reaktoria, joka v *r · , i 17 62233 oli kuviossa 4 esitettyä tyyppiä. Patjasta poistuva kaasu poltettiin reak-toritilassa patjan yläpuolella johtamalla kaasuun ilmaa. Sähköerergiantarve laski tällöin 99 MWh:iin/24h.In the reduction process according to Example 3, a reactor of the type shown in Fig. 4 was used. The gas leaving the mattress was burned in the reactor space above the mattress by introducing air into the gas. The need for electric energy then decreased to 99 MWh / 24h.

Esimerkki 5Example 5

Esimerkin 5 mukaisessa pelkistysprosessissa käytettiin reaktoria, joka oli kuviossa 5 kuvattua tyyppiä, ja ylläpidettiin n. 1400°C:een lämpötilaa. Sulaa raakarautaa, jonka hiilipitoisuus oli n. 2 paino-ji, 98 tonnin määrä 24 tunnissa laskettiin reaktorin pohjalta yhdessä sulan kuonan kanssa, jota oli n. 5 tonnia/h. Patjasta poistuva kaasu poltettiin esimerkin 4 mukaisesti. Sähköenergiantarve nousi 120 MWh:iin/24 h.The reduction process of Example 5 used a reactor of the type described in Figure 5 and maintained a temperature of about 1400 ° C. The amount of 98 tonnes of molten pig iron with a carbon content of about 2 wt. The gas leaving the mattress was burned according to Example 4. Electricity demand rose to 120 MWh / 24 h.

Esimerkki 6Example 6

Valmistettaessa eteeniä krakkaamalla hiilivetyjä pidettiin leiju- —7 patjaa, jonka ominaisvastus oli 5>0Jlm ja permeabiliteetti n 4^-10 H/m ja jonka halkaisija oli 2,0 m ja korkeus n. 1,8 m, n. 1200°C:een lämpötilassa reaktiosäiliössä, joka oli kuviossa 2 esitettyä tyyppiä. ΪΓ. 4000 KmV’1 hiilivetyjä, jotka käsittivät pääasiallisesti etaania, tuotiin n. 900°C:een lämpötilassa reaktiosäiliön pohjan kautta patja-aineen leijuttamiseksi, joka koostui hopeapäällysteisistä nikkelikuulista, joiden keskimääräinen halkaisija oli 0,10 mm N. 180 000 Nm^/24 h kaasua, joka koostui kaasumaisista krakkaustuotteista, jotka sisälsivät n. 47 tilavuus-^ eteeniä ja 47 tilavuus-^ vetyä, puhallettiin reaktiosäiliöstä. Patjaan tuotiin energiaa 110 MWh/24 h sähköinduktiivista tietä taajuuden ollessa 9000 Hz induktiokelan avulla, joka ympäröi reaktiosäiliötä leijupatjan tasolla ja jonka läpimitta oli 2,5 m ja korkeus 1,5 m. Tämä energia oli riittävä patjalämpötilan ylläpitämiseksi ja krakkausreaktioiden energiantarpeen tyydyttämiseksi.In the production of ethylene by cracking hydrocarbons, a fluidized bed with a specific resistance of 5> 0 and a permeability of about 4-10 H / m and a diameter of 2.0 m and a height of about 1.8 m was kept at about 1200 ° C: temperature in a reaction vessel of the type shown in Figure 2. ΪΓ. 4000 KmV'1 hydrocarbons, consisting mainly of ethane, were introduced at a temperature of about 900 ° C through the bottom of the reaction tank to fluidize a mattress material consisting of silver-coated nickel balls with an average diameter of 0.10 mm N. 180,000 Nm ^ / 24 h a gas consisting of gaseous crackers containing about 47% by volume of ethylene and 47% by volume of hydrogen was blown from the reaction tank. Energy was supplied to the mattress from a 110 MWh / 24 h electroinductive path at a frequency of 9000 Hz with an induction coil surrounding the reaction vessel at the level of a fluidized bed 2.5 m in diameter and 1.5 m in height. This energy was sufficient to maintain the mattress temperature and meet cracking energy requirements.

Keksintö ei tietenkään rajoitu edellä piirroksin viitaten kuvattuihin suoritusesimerkkeihin, vaan keksinnön toteutusta voidaan modifioida monella eri tavalla seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.The invention is of course not limited to the embodiments described above with reference to the drawings, but the implementation of the invention can be modified in many different ways within the scope of the following claims.

, . , f - f ’ •M . · .,. , f - f ’• M. ·.

Claims (3)

62233 1862233 18 1. Menetelmä kappalemaisen materiaalin pyörrekerrosten reaktorikammiossa tapahtuvaa sähköinduktiivista lämmittämistä varten, joiden kerrosten ominaisvastus JO on suurempi kuin metallilla, jolloin materiaalin sähköinduktiivinen lämmitys tapahtuu itse pyörrekerroksessa ainakin yhden induktiokelan avulla, jonka kelan läpi kierrätetään vaihtovirtaa ja joka kela on sovitettu reaktorikammion ulkopuolelle, tunnettu siitä, että pyörrekerrosta varten, jonka ominaisvastus on välillä -1 10 - 1 Q Jl. m käytetään vaihtovirtaa, jonka taajuus valitaan riippuen pyörrekerrosten pienimmästä poikittaisdimensiosta d ja ominaisvastuksesta ft niin, että mainitun pienimmän poikit-taisdimension d ja sähkömagneettisen kentän tunkeutumissyvyyden S välille saadaan välillä 0,2 - 1,5 oleva suhde, joka määritetään yhtälöstä | = k (0 ,54 - 0 ,35.10log/ ) , jolloin ft on pyörrekerroksen ominaisvastus ilmaistuna yksiköissä Jim, k on välillä 1,1 - 1,5 oleva luku ja <S saadaan tunnetusta yhtälöstä ä .flT , Viv ·/* jossa sähkömagneettisen kentän kulmataajuus ilmaistuna yksi-_ 1 köissä s , JA kerroksen permeabiliteetti yksiköissä H/m ja t? kerroksen ominaisvastus yksiköissä Jl. m.A method for electroinductive heating of vortex layers of particulate material in a reactor chamber, the layers having a resistivity JO greater than metal, wherein the electroinductive heating of the material takes place in the vortex layer itself by means of at least one induction coil through which alternating current is recirculated. for a vortex layer having a resistivity between -1 10 and 1 Q Jl. m an alternating current is used, the frequency of which is selected depending on the minimum transverse dimension d and the resistivity ft of the vortex layers so as to obtain a ratio between 0,2 and 1,5 between said minimum transverse dimension d and the penetration depth S of the electromagnetic field, determined from equation | = k (0, 54 - 0, 35.10log /), where ft is the resistivity of the vortex layer expressed in Jim, k is a number between 1,1 and 1,5 and <S is obtained from the known equation ä .flT, Viv · / * where the angular frequency of the electromagnetic field expressed in one-_ 1 roles s, AND the layer permeability in H / m and t? layer resistivity in units Jl. m. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä suoritetaan reaktorissa, jossa on reaktori-kammio, jonka seinillä on tietty kaasunläpäisyominaisuus ja joihin seiniin ulkopuolelta johdetaan sähköisesti eristävää kaasua, jonka paine on korkeampi kuin reaktorikammion suurin odotettavissa oleva paine.Process according to Claim 1, characterized in that the process is carried out in a reactor having a reactor chamber whose walls have a certain gas permeability and to which electrically insulating gas with a pressure higher than the maximum expected pressure in the reactor chamber is introduced from the outside. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään olennaisesti inerttiä kaasua, jolla on sellainen happi- tai vetypotentiaali, että hiilen erottuminen· estyy ainakin niissä reaktoriseinämien osissa, jotka sijaitsevat induktiokäämin läheisyydessä.Process according to Claim 2, characterized in that a substantially inert gas is used which has an oxygen or hydrogen potential such that the separation of carbon is prevented at least in those parts of the reactor walls which are located in the vicinity of the induction coil.