DE2338009A1 - Fluidised bed treatment of cohesive powders - using revolving gas inlet nozzles to break up cohesive clumps - Google Patents
Fluidised bed treatment of cohesive powders - using revolving gas inlet nozzles to break up cohesive clumpsInfo
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Abstract
Description
233-21.161P233-21.161P
26. JuIi 1973July 26, 1973
Ceskoslovenska. akademie ved Praha (CSSR)Ceskoslovenska. academy ved Praha (CSSR)
Vorrichtung zur Versetzung pulveriger Massen in SchwebezustandDevice for moving powdery masses into suspension
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versetzung pulveriger Massen in einen Schwebezustand, insbesondere eine Vorrichtung für die Zufuhr von Gasen in aus kohäsivem pulverigem Schüttgut gebildete Wirbelschichten.The invention relates to a device for placing powdery masses in a suspended state, in particular a device for the supply of gases in from cohesive fluidized beds formed in powdery bulk material.
In der ganzen Welt gewinnen bei modernen technologischen Prozessen sog. Wirbelschichtverfahren an großer Bedeutung, die die sog. Schwebemethode ausnützen, die auf der Aufwirbelung von Peststoffteilchen durch einen Gasstrom basiert, wobei die große Kontaktfläche zwischen der gasförmigen und der festen Phase ausgenutzt wird.All over the world win with modern technological Processes so-called fluidized bed processes are of great importance, which use the so-called levitation method, which is based on the fluidization of pesticide particles based on a gas stream, with the large contact area between the gaseous and the solid phase is used.
- (S80O4) -HdIs - (S80O4) -HdIs
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Die Wahl eines Apparatetyps für die Gaszufuhr in Wirbelschichten hängt u.a. auch von der Natur des Schüttguts, das aufgewirbelt werden soll, ab. Wenn in den Wirbelzustand ein Schüttgut versetzt werden soll, das eine nennenswerte Zusammenhange- oder Kohäsionskraft aufweist, sind die üblichen Wirbelschichtenlagen ungeeignet, da sich oberhalb der geläufigen Rosttypen oder oberhalb der porösen Böden, durch welche von unten her die Gase eingeführt werden, in der Schicht der zu verarbeitenden Materialien kleine Kanäle oder Hohlräume ausbilden, durch die das Gas hochströmt, ohne mit dem zur Verarbeitung vorgelegten Peststoff in Kontakt zu kommen. Es wurden deshalb Methoden gesucht, die diesen Mangel beseitigen könnten. So beschreiben z. B. N.I. Gelperin und Mitarbeiter in der Veröffentlichung "Osnovy teOhniki psevdoz'iz'enija", Chimija, Moskva I967, einen beweglichen, in der Regel rotierenden Rost. Derartige Roste werden z.B. in der Form eines mit Schlitzen oder öffnungen versehenen Tellers konstruiert, der drehbar am Gefäßboden befestigt ist; es ist auch eine konusförmige, mit öffnungen versehene, frei um eine vertikale Achse rotierende Rostform bekannt.The choice of a device type for the gas supply in fluidized beds depends, among other things, on the nature of the bulk material, to be whirled up. If a bulk material is to be put into the vortex state, the one has significant cohesion or cohesion force, the usual fluidized bed layers are unsuitable, as they are above the common grate types or above the porous floors through which the gases are introduced from below, in the layer of the to processing materials form small channels or cavities through which the gas flows up without the to come into contact with the pesticide submitted for processing. It was therefore sought methods that these Could eliminate deficiency. To describe z. B. N.I. Gelperin and coworkers in the publication "Osnovy teOhniki psevdoz'iz'enija", Chimija, Moskva I967, a moving, usually rotating grate. Such grids are in the form of, for example, one with slots or Constructed apertured plate which is rotatably attached to the bottom of the vessel; it is also a cone-shaped, Grate shape provided with openings and freely rotating about a vertical axis is known.
Auch wenn diese Konstruktionen zahlreiche Verbesserungen mit sich brachten, konnten sie allerdings nicht alle bisher bekannten Schwierigkeiten beseitigen,die vor allem bei der Verarbeitung feinkörniger oder pulverförmiger Materialien auftreten, die eine größere Zusammenharigskraft aufweisen. Die Mangel liegen hierbei in der Unfähigkeit dieser Konstruktionen, die festen, kanalf'örmigen Gebilde im Schüttgut zu zerstören. Oft kommt es auch zur Verstopfung der Öffnungen dieser Rost-Even if these constructions brought numerous improvements with them, they could not eliminate all of the previously known difficulties, which occur above all when processing fine-grained or powdery materials, which have a greater cohesive force. The deficiencies here lie in the inability of these constructions to destroy the solid, channel-like structures in the bulk material. Often the openings of this grate are blocked.
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badbath
konstruktionen durch das anhaftende Material und damit zu Störungen oder einer totalen Stillegung des technologischen Prozesses.constructions by the adhering material and thus to disruptions or a total shutdown of the technological process.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für die Gaszufuhr in Wirbelschichten zu schaffen, die keine der aufgezählten Unzulänglichkeiten aufweist, vor allem in der Schicht des zu verarbeitenden Materials keine stabilen Aushöhlungen, Kanäle und Freiräume entstehen läßt, durch welche das Gas ohne Kontakt mit dem zu verarbeitenden Material hochströmen kann.It is therefore the object of the invention to provide a device for the gas supply in fluidized beds which does not have any of the shortcomings listed, especially in the layer of the material to be processed no stable cavities, channels and free spaces can arise through which the gas without contact with can flow up to the material to be processed.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Versetzung pulveriger Massen in einen Schwebezustand, bestehend aus einem vertikalen Gefäß mit zumindest einem Gaseinlaß, vorzugsweise mit einem Rührer; mit einer Einrichtung zur Wärmeab- und -zufuhr und mit einem Füll- und und einem Entleerrohr für Schüttgut erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede selbständig in Lagern am Gefäßboden befestigte und mit einem Drehantrieb verbundene Einheit zur Gaszufuhr mit zumindest einem Kanal für die Gaszufuhr, der selbständig an eine Gasquelle angeschlossen ist, sowie mit zumindest einem Aufsatz und einer Düse versehen ist, deren Längsachse mit der durch die Mündung der Düse hindurchgehendenThis task is made in a device for moving powdery masses into a state of suspension from a vertical vessel with at least one gas inlet, preferably with a stirrer; with a facility for heat removal and supply and with a filling and an emptying pipe for bulk material according to the invention solved in that each attached independently in bearings on the bottom of the vessel and with a rotary drive connected unit for gas supply with at least one channel for gas supply, which independently connects to a gas source is connected, and is provided with at least one attachment and a nozzle, the longitudinal axis of which with the one passing through the mouth of the nozzle
ty,ty, °°
Radialrichtung einen Winkel'(in Drehrichtung) vonRadial direction an angle '(in the direction of rotation) of
O bis + l8O °, vorzugsweise von O bis + 90 °, einschließt, und daß die Entfernungen der Mündungan der einzelnen Düsen jeder Einheit zur Gaszufuhr von deren Drehachse untereinander verschieden sind.0 to + 180 °, preferably from 0 to + 90 °, includes, and that the distances from the mouth to of the individual nozzles of each unit for gas supply are different from one another by their axis of rotation.
Dabei i:.t pg zweckmäßig, daß die Längsachse der Düse au·;!! in Hi 'hturiß zum Boden des Gefäßes mit der durchHere i: .t pg expediently that the longitudinal axis of the nozzle au ·; !! in Hi 'hturiß to the bottom of the vessel with the through
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die Mündung der Düse hindurchgehenden Radialrichtung einen Winkel''von O bis + ι
O bis + 45 °, einschließt.the mouth of the nozzle passing through an angle ″ from 0 to + ι in the radial direction
O to + 45 °, includes.
einen Winkel^von O bis +60, vorzugsweise vonan angle ^ from 0 to +60, preferably from
Je nach Bedarf können hierbei im Gefäß zumindest zwei Einheiten zur Gaszufuhr untergebracht sein, zumindest eine dieser Einheiten kann mit zumindest zwei selbständig an eine Gasquelle angeschlossenen Kanälen zur Gaszufuhr versehen sein, wobei jeder derartige Kanal mit maximal drei Aufsätzen mit. Düsen ausgestattet sein kann. An der Einheit zur Gaszufuhr kann auch ein Rührer befestigt sein.Depending on requirements, at least two units for gas supply can be accommodated in the vessel, at least One of these units can have at least two channels for gas supply that are independently connected to a gas source be provided, each such channel with a maximum of three attachments with. Nozzles can be equipped. At the A stirrer can also be attached to the gas supply unit.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Benutzung der beschriebenen Vorrichtung auch Schüttgüter und pulverige Massen mit einer großen Zusammenhangs- oder Kohäsionskraft in den Wirbelzustand versetzt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, daß in die Schicht des zu verarbeitenden Materials, das sowohl in den Schwebezustand versetzt als auch durchmischt werden soll, eine relativ kleine Anzahl von Gasströmen mit hoher kinetischer Energie eingeführt wird, wobei die Entstehung von Brücken im kohäsiven Schüttgut verhindert wird.The invention is based on the knowledge that when using the device described, bulk and powdery materials Masses can be put into the vortex state with a large force of connection or cohesion. the The device according to the invention makes it possible that in the layer of the material to be processed, which is in both the suspension state is to be offset as well as mixed, a relatively small number of gas flows with a high kinetic energy is introduced, the formation of bridges in the cohesive bulk material is prevented.
Die Wände der sich eventuell ausbildenden Brücken werden durch den Gasstrom zerstört, sojdaß sie einstürzen und das herabfallende Material neuerlich durch den Gasstrom durchmischt wird.The walls of the bridges that may be formed are destroyed by the gas flow, so that they collapse and the falling material is again mixed by the gas flow.
Die Neigung der Längsachse der Düse in Richtung der Drehung wie auch in Richtung zum Gefäßboden verursacht, daß durch die Drehbewegung der Düse auf das Gas eine zusätzliche kinetische Energie übertragen wird, was zurThe inclination of the longitudinal axis of the nozzle in the direction of rotation as well as in the direction of the bottom of the vessel causes that additional kinetic energy is transferred to the gas by the rotation of the nozzle, which leads to
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Folge hat, daß der Gasstrom in größere von der Achse der Einheit zur Gaszufuhr gemessene Radialabstände eindringt und auf diese Weise eine größere Fläche des Materials durchgast und durchmischt. Durch die sich wiederholenden Bewegungen der aus den an unterschiedlichen Durchmessern rotierenden Düsen austretenden Gasströme kommt es auch zu einer gewissen Pulsation der Gasschichten, die auch auf das Material übertragen wird,wodurch die Ausbildung von Schichten mit Hohlräumen praktisch völlig unterbunden wird. Wird das Gas in die Schicht des zu verarbeitenden Materials durch mehrere für die Gaszufuhr bestimmte und mit mehreren Kanälen ausgestattete Einheiten eingeführt und sind an jeden Kanal maximal drei - mit Vorteil aber nur eine einzige Dünen angeschlossen, dann kann das Gas praktisch gleichmäßig über die gesamte Fläche des zu verarbeitenden Materials verteilt werden. Dies ermöglicht eine genaue Überwachung des gesamten Wirbelschichtprozesses, da sich die Verstopfung jeder Düse durch Herabsetzung des Durchflusses oder durch Erhöhung des Drucks in der Zufuhrleitung bemerkbar macht. Die verstopfte Düse kann dann leicht ohne Einstellung des Betriebs gereinigt werden, durch Anschluß an eine Gasquelle mit höherem Druck, wodurch die Verstopfung beseitigt wird.The result is that the gas flow in larger radial distances measured from the axis of the unit for gas supply penetrates and in this way gas and mixes a larger area of the material. Through the repetitive movements of the nozzles emerging from the nozzles rotating at different diameters Gas flows also lead to a certain pulsation of the gas layers, which is also transferred to the material is, whereby the formation of layers with cavities is practically completely prevented. Will the gas go into the Layer of the material to be processed through several channels intended for the gas supply and with several channels equipped units are introduced and there are a maximum of three on each canal - but only one dune is advantageous connected, then the gas can practically evenly over the entire surface of the material to be processed be distributed. This allows precise monitoring of the entire fluidized bed process as the clogging occurs each nozzle by reducing the flow rate or by increasing the pressure in the supply line. The clogged nozzle can then be easily cleaned without stopping operation by connecting to one Higher pressure gas source, which clears the obstruction.
Die Anbringung von Rührerblättern an dem Kopf der Einheit zur Gaszufuhr ermöglicht eine gründliche Durchmischung des zu verarbeitenden Materials, so daß das Gas auch in außerordentlich kohäsiven Schüttgütern und pulverigen Massen verteilt werden kann.The attachment of stirrer blades to the head of the gas supply unit enables thorough mixing of the material to be processed, so that the gas also in extremely cohesive bulk materials and powdery masses can be distributed.
Die Erfindung kann in einer Vielzahl von Fällen benutzt werden, wo die klassischen AufWirbelungsmethoden nichtThe invention can be used in a variety of cases where the classic fluidization methods cannot
/, Π " a 3/, Π "a 3
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mehr anwendbar sind. Es können z. B. folgende Beispiele angeführt werden:are more applicable. It can e.g. B. the following examples are given:
a) Pluidisierung oder WirbelschichtbiLiung von Material h-ri,a) Pluidization or fluidized bed formation of material h-ri,
die einen größeren Anteil von Teilchen unterhalb 100 ,umwhich have a larger proportion of particles below 100 μm
/ und eine große Kohäsionskraft aufweisen. Derartige Prozesse sind besonders effektiv, da diese feinkörnigen Materialien eine außerordentlich hohe spezifische Oberfläche besitzen./ and have great cohesive force. Such processes are particularly effective because these fine-grained materials have an extremely high specific surface area.
b) Fälle, in denen sichergestellt werden muß, daß sich keine der für die Gaszufuhr bestimmten öffnungen verstopft. b) Cases in which it must be ensured that none of the openings intended for the gas supply become clogged.
c) Fälle, bei welchen das Schüttgut mit einer begrenzten Gasmenge in einen Wirbelzustand versetzt werden soll, wenn die lineare Gasgeschwindigkeit die Geschwindigkeit am Wirbelpunkt nur mäßig überschreitet und sogar ein wenig unter diesem Wert liegt. Die Mischwirkung des rotierenden Gasstroms und ggf. auch der eingebauten Rührer erleichtert die Aufrechterhraltung der Materialbewegung.c) Cases in which the bulk material is to be put into a vortex state with a limited amount of gas, when the linear gas velocity exceeds the velocity at the vortex point only moderately and even slightly is below this value. The mixing effect of the rotating gas flow and possibly also the built-in stirrer is facilitated the maintenance of the material movement.
Das Verfahren wie auch die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch in aIlen den Fällen verwendet werden, wenn das Schüttgut durch die üblichen unbeweglichen Roste nicht aufgewirbelt werden kann. Bei größeren Rostdimensionen kommt die Vorrichtung gemäß der Erfindung billiger als die klassische Lösung.The method as well as the device according to the invention can also be used in all cases when the bulk material cannot be whirled up by the usual immovable grids. For larger grate dimensions the device according to the invention comes cheaper than the classic solution.
Ein typisches Anwendiingsbeispiel der Erfindung ist die direkte Synthese von Methyl- oder Phenylchlorsilanen aus Silicium und Methylchlorid oder aus Silicium und Chlorbenzol. Es ist nämlich vorteilhaft, die direkte Synthese mit kleinen Siliciumteilchen, am besten unterhalb von 60 /Um, durchzuführen, da in diesem Falle hohe Umsätze erzielt werden können und dieA typical example of application of the invention is direct synthesis of methyl or phenylchlorosilanes from silicon and methyl chloride or from silicon and chlorobenzene. Namely, it is advantageous to use the direct synthesis with small silicon particles, preferably below 60 / µm, since in In this case, high sales can be achieved and the
4 0 9 8 P Λ / 1 ° Π ?4 0 9 8 P Λ / 1 ° Π?
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Umwälzung nur einer geringen Menge nichtverbrauchten Methylchlorids bzw. Chlorbenzols erforderlich ist.Circulation of only a small amount of unused methyl chloride or chlorobenzene is required.
Die Zeichnung veranschaulicht die Vorrichtung zur Versetzung von pulverigen Massen in den Schwebezustand gemäß der Erfindung. Es zeigen:The drawing illustrates the device for placing powdery masses in the suspended state according to FIG the invention. Show it:
Fig. 1 eine selbständig in einem Lager befestigte und drehbar mit einem Drehantrieb (nicht gezeigt) verbundene Einheit zur Gaszufuhr;Fig. 1 shows an independently mounted in a bearing and rotatable with a rotary drive (not shown) connected unit for gas supply;
Fig. 2 den Grundriß eines asymmetrischen Systems von Düsen gemäß der Erfindung; undFig. 2 is a plan view of an asymmetrical system of nozzles according to the invention; and
Fig. 3 und 4 die Zusammenstellung einer mit einem Rührer versehenen Einheit zur Gaszufuhr.3 and 4 the assembly of a unit provided with a stirrer for gas supply.
In Fig. 1 ist eine am Boden eines Gefäßes 1 befestigte Einheit 2 zur Gaszufuhr gezeigt, deren Längsachse senkrecht zur Ebene des Bodens des Gefäßes 1 steht. In der in einem oberen Lager 3 und einem unteren Lager 31 gelagerten Einheit 2 sind koaxial zwei gleichlaufende Kanäle 4, 4' ausgeführt, die in ungleichen Entfernungen unterhalb des Bodens des Gefäßes 1 im rechten Winkel abbiegen und aus der Einheit 2 seitlich durch ein System von Stopfbuchsen 8, 8', 8" austreten. In dem Kopf der Einheit 2, der über die Ebene des Bodens des Gefäßes 1 hinausreicht, münden die oberen Enden der Kanäle 4, 41, aus welchen im rechten Winkel seitwärts aus dem Kopf der Einheit 2 Öffnungen führen, an denen Aufsätze 5, 51 angeschlossen sind, die durch Düsen 6, 61 enden. Die Aufsätze 5, 5' sind von verschiedener Länge, wobei deren Enden in der'Achsenebene um 50 in Richtung zum Gefäßboden abweichen. Die Einheit 2 zur Gaszufuhr wird im Boden des Gefäßes 1 durch eine Stopfbuchse 9 abgedichtet.1 shows a unit 2 for gas supply which is fastened to the bottom of a vessel 1 and whose longitudinal axis is perpendicular to the plane of the bottom of the vessel 1. In the unit 2, which is mounted in an upper bearing 3 and a lower bearing 3 1 , two coaxial channels 4, 4 'are made coaxially, which bend at right angles at unequal distances below the bottom of the vessel 1 and out of the unit 2 laterally through a system exit from stuffing boxes 8, 8 ', 8 ". In the head of the unit 2, which extends beyond the level of the bottom of the vessel 1, the upper ends of the channels 4, 4 1 , from which open at right angles sideways from the head of the Unit 2 lead openings to which attachments 5, 5 1 are connected, which end through nozzles 6, 6 1. The attachments 5, 5 'are of different lengths, the ends of which deviate in the axis plane by 50 in the direction of the vessel bottom. The unit 2 for gas supply is sealed in the bottom of the vessel 1 by a stuffing box 9.
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Pig. 2 zeigt das asymmetrische System zweier Düsen, die auf den Aufsätzen 5, 5* befestigt sind, die an der Einheit 2 angebracht sind, wobei sich die Längen der Aufsätze 5* 5' voneinander unterscheiden und in verschiedenen Teilen der Einheit abgebogen sind, so daß die sich an ihren Enden befindenden Düsen 6, 6' in der Grundrißebene von der Radialrichtung um 45 ° in Drehrichtung abweichen.Pig. 2 shows the asymmetrical system of two nozzles which are attached to the attachments 5, 5 *, which are attached to the Unit 2 are attached, the lengths of the attachments 5 * 5 'differ from each other and in different Parts of the unit are bent so that the nozzles 6, 6 'located at their ends in the Plan plane from the radial direction by 45 ° in the direction of rotation differ.
Fig. 5 veranschaulicht neuerlich eine in dem Boden des Gefäßes 1 durch die Lager 3> 3' fixierte Einheit 2 zur Gaszufuhr. Die Einheit 2 ist mit nur einem Kanal 4 zur Gaszufuhr, mit einem einzigen Aufsatz 5 und einer einzigen Düse 6 ausgestattet. Am drehbaren Kopf der Einheit 2 zur Gaszufuhr sind Blätter J, 7' eines RUhrers befestigt, die fast bis zum Gefäßboden reichen.FIG. 5 again illustrates a unit 2 for gas supply that is fixed in the bottom of the vessel 1 by the bearings 3> 3 '. The unit 2 is connected to only one channel 4 to the gas supply, with a single article 5 a nd a single nozzle 6 is provided. On the rotatable head of the unit 2 for gas supply, blades J, 7 'of a stirrer are attached, which extend almost to the bottom of the vessel.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0039039A1 (en) * | 1980-04-29 | 1981-11-04 | Bergwerksverband GmbH | Apparatus for heat treating, particularly drying of pulverized bulk material |
-
1973
- 1973-07-26 DE DE19732338009 patent/DE2338009A1/en active Pending
Cited By (1)
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| EP0039039A1 (en) * | 1980-04-29 | 1981-11-04 | Bergwerksverband GmbH | Apparatus for heat treating, particularly drying of pulverized bulk material |
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