Способ осуществления эндотермических процессов

 

СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭНДОTEPMHHECraiX ПРОЦЕССОВ в псевдоозкиженном слое с падением концентрации твердого вещества снизу вверх путем подачи псевдоожижающего газа под газораспределитель вторичного воздуха над газораспределителем, топлива мелду точками ввода псевдоожижающего газа и вторичного воздуха , твердого материала в нижнюю .часть первого псевдоожиженного слоя и вывода твердого продукта реакции , из верхней части первого псевдоожи женного слоя с последующим отделением твердого продукта и возврата одной части его в псевдоожиженный слой и охлаждением, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности процесса, отделенный из первого псевдоожиженного слоя твердый материал подвергают дополнительной обработке путем псевдоожижения во втором псевдоожиженном слое до полного превращения при скорости подаваемого псевдоожижающего газа 0,1-0,3 м/с, при этом количество твердого вещества в зоне между точкой подачи псевдоожижающего газа и точкой ввода вторичного воздуха в первом псевдоожижающем слое поддерживают 2,0-20 об.%, аз зоне выше точки ввода вторичного воздуха 0,22 об.% при времени вьщержки твердого материала в первом псевдоожиженном слое 10-30 мин и во втором псевдоожиженном слое при времени, 2-10-кратном времени вьщержки в :& первом псевдоожиженном слое. о it;:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (11) А

В(51) В 01 Л 8/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 2364 358/23-26 (22) 03.06.76 (31) P 25245403 (32) 03.06.75 (33) ФРГ .(46) 30 .08.84 . Бюл. У 30 (72) Лотар Ре, Ханс-Вернер Шмидт и Лудольф Пласс (ФРГ) (7 1) Иеталлгеэельшафт АГ (ФРГ) (53) 66.096.5 (088.8) (56) 1. Патент СССР II- 668578, кп. В 01 J 8/24, 1968. (54)(57) СПОСОБ 0CYIIIECTBJIEHHH ЭНДОТЕРИИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ в псевдоожиженном слое с падением концентрации твердого вещества снизу вверх путем подачи псевдоожижающего газа под газораспределитель, вторичного воздуха над газораспределителем, топлива между точками ввода псевдоожижающего газа и вторичного воздуха твердого материала в нижнюю .часть первого псевдоожиженного слоя . и вывода твердого продукта реакции из верхней части первого псевдоожи-. женного слоя с последующим отделением твердого продукта и возврата одной части его в псевдоожиженный слой и охлаждением, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности процесса, отделенный из первого псевдоожиженного слоя твердый материал подвергают дополнительной обработке путем псевдоожижения во втором псевдоожиженном слое до полного превращения при скорости подаваемого псевдоожижающего газа

0,1-0,3 м/с, при этом количество твердого вещества в эоне между точкой подачи псевдоожижающего газа и точкой ввода вторичного воздуха в первом псевдоожижающем слое поддерживают 2,0-20 o6.%, а в зоне выше точки ввода вторичного воздуха 0,22 об.% при времени вьдержки твердого материала в первом псевдоожиженном слое 10-30 мин и во втором псевдоожиженном слое при времени, 2-10-кратном времени вьдержки в первом псевдоожиженном слое.

110904 1

Изобретение относится к способу осуществления эндотермических процессов в псевдоожиженном состоянии при сильно разрыхленном псевдоожиженном слое и может быть использовано для обезвоживания кристаллических неорганических соединений, например гидроокиси магния, железа или алюминия, обжига, например, известняка, доломита, раскисления цемента, рас щепления сернокислого железа или сернокислого магния (может оказаться целесообразным расщепление в слабовосстанавливающей атмосфере), для осуществления высокотемпературных металлургических процессов, например, окисления ильменита, восстановления с большой длительностью конечного восстановления.

Наиболее близким к предлагаемому является способ осуществления эндотермических процессов в псевдоожиженном слое с падением концентрации .твердого вещества снизу вверх путем подачи нсевдоожижающего газа под газораспределитель, вторичного газа над газораспредепителем, топлива между точками ввода псевдоожижающего газа и вторичного воздуха, твердого материала в нижнюю часть первого псевдоожиженного слоя и вывода твердого продукта реакции из верхней части псевдоожиженного слоя с последующим отделением твердого продукта и возврата его в псевдоожиженный

35 слОЙ L1 Jã

Недостатком из вест ного с пос оба является невозможность обеспечения минимальной длительности пребывания частиц в реакторе беэ потери давления по высоте.

Цель изобретения — повышение эффективности и экономичности процесса.

Для достижения поставленной цели 45 согласно способу осуществления эндотермических процессов в псевдоожиженном слое с падением концентрации твердого вещества снизу вверх путем подачи псевдоожижающего газа под га- 5о эораспределитель, вторичного воздуха над газораспределителем, топлива между точками ввода паевдоожижающего газа и вторичного воздуха, твердого материала в нижнюю часть первого 55 псевдоожиженного слоя и вывода твердого продукта реакции из верхней части первого псевдоожиженного слоя с последующим отделением твердого продукта и возврата одной части его в первый псевдоожиженный слой н охлаждением, отделенный из первого псевдоожиженного слоя твердый материал подвергают дополнительной обработке путем псевдоожижения во втором псевдоожиженном слое до полного превращения при скорости подаваемого псевдоожиженного газа О, 1-0,3 м/с, при этом количество твердого вещества в зоне между точкой подачи псевдоожнжающего газа и точкой ввода вторичного воздуха в первом псевдоожижающем слое поддерживают 2,020 об.7., а в зонах выше точки ввода вторичного воздуха 0,2-2 об.Ж при времени выдержки твердого материала в первом псевдоожиженном слое 1030 мин и во втором псевдоожиженном слое при времени, 2-10-кратном времени выдержки в первом псевдоожиженном слое.

На фиг.1 представлена схема реактора с псевдоожиженным слоем и приемного реактора; на фиг.2 " технологическая схема реализации способа г с охлаждением отходящих газов и твердого вещества, на фиг.3 — технологическая схема реализации процессов, осуществляемых в восстановительной атмосфере.

На фиг. 1 показан реактор 1 с псевдоожиженным слоем, в который необходимый для псевдоожижения газ поступает по трубопроводу 2, а свежий или уже подогретый материал подается по трубопроводу 3. Вторичный воздух поступает по вторичному воздухопроводу 4, топливо подводится по трубопроводу 5. Твердый материал, выносимый из реактора 1, отделяется в верхней зоне приемного реактора 6 от газа и поступает в нижнюю зону, незначительно псевдоожиженную газом, подводимым по. трубопроводу 7. Регулируемый возврат твердого вещества в реактор с псевдоожиженным слоем осуществляется по трубопроводу 8, а вывод твердого материала производится через выпускное отверстие 9. Подача топлива при необходимости дополнительного подогрева приемного реактора 6 происходит по трубопроводу 10.

Свежий твердый материал подается дозатором 11 (фиг.2) в систему обменников для взвешенного материала, в которую вводятся отходящие газы

1 109041

20 реактора 1 с псевдоожиженным слоем.

Сначала материал попадает во второй (в направлении потока газа) обменник 12, затем выносится и в силу высокой скорости газов попадает в сепараторы 13 и 14, где отделяетсяот газа и направляется в первый (по ходу газа) обменник 15. После повторного выноса по трубопроводу 16 и отделения от газа в сепараторе 17 он попадает по трубопроводу 3 в реактор с псевдоожиженным слоем.

Газ, выходящий из сепаратора для твердых частиц 14, поступает по трубопроводу 18 в систему очистки (не показана).

Попадая в реактор 1 с псевдоожиженным слоем, твердый материал в зоне, находящейся между обеспечивающим псевдоожижение, подаваемым по трубопроводу 2 воздухом и местом подачи вторичного воздуха, становится суспензией с относительно высокой плотностью. Выше ввода вторичного воздухопронода 4 плотность суспензии меньше. Вынесенный газами твердый материал осаждается н приемном реакторе 6 и н результате подачи по трубопроводу 7 газа с малой скоростью пребывает в легком завихренном состоянии. По трубопроводу 8 в реактор 1 под контролем возвращается часть потока твердого материала.

Другая часть потока твердого материала отнодится через выпускное отвер- 35 стие 9 по газопроводу 19 и циклону

20 в вихревой холодильник 21, который состоит иэ охлаждающих камер 22-25 с погруженными в них холодильными трубами 26. Подводимый по трубопроводу 40

19 воздух для псевдоожижения накапливается в трубопроводе !9, очищается в циклоне 20 от твердых частиц и направляется в качестве вторичного воздуха по трубопроводу 4 в реак- 45 тор 1. Поступивший через трубы 26 псевдоожижающий воздух отводится по трубопроводу 2 в реактор 1. Твердый материал после того, как подвергнется непрямому охлаждению в двух 50 охлаждаемых водой холодильных камерах 27 и 28, поступает в трубопровод 29.

Другой вариант реализации изобретения предусматривает присоедине ние части выпускаемого из циклона

20 воздуха к выходящему из приемного реактора 6 газу для испопьэования

e ro, например, для дожи ra ния восстанавливающих компонентов, Часть осажденного.в сепараторах твердого материала может направляться в обвод первого по направлению газа обменника 15 непосредственно по трубопроводу 30 н реактор 1 с псевдоожиженным слоем.

Специально предусмотренное для восстановительных процессов устройство (фиг.3) имеет иной вихревой холодильник. В отличие от холодильника, показанного на фиг.2, здесь имеется только одна охпаждающая камера.

Охлаждающий змеевик 31 обеспечивает подогрев воздуха>направляемого в реактор 1 с целью образования псендоожиженного слоя. Для образования пара предусмотрен заполненный водой змеевик 32.

При осуществлении восстановительных процессов, в которых необходимо предотвратить возможность вторичного окисления полученного продукта, можно взамен вихревого холодильника 21 применить непосредственно охлаждаемый водой циклонный холодильник барабанного типа с непрямым и/или с прямым охлаждением.

В другой показанной на фиг.3 модификации технологической схемы холодный воздух подается не по трубопроводу 33, как на фиг.2, а по обособленному трубопроводу 34, П р н м е р 1 (см.фиг.2). Суш-. ка и прокаливание влажной после фильтра гидроокиси алюминия, Реакция осуществляется в реакторе t с внутренним диаметром 2,15 м при высоте в свету 12 м. Вторичный воздух подается на отметке 2,5 м, а мазут — на отметке 0,4 м над.гаэораспределителем.

Внутренний диаметр нижней части приемного реактора 6, находящейся под возвратным трубопроводом 8, равен 1,6 м при высоте в свету 7 м.

Вихревой холодильник 21 имеет

6 камер, из которых четыре (22-25) охлаждаются только воздухом, а дне камеры (27 и 28) имеют прямое водяное охлаждение.

Дозатор 1 1 подает в обменник 12 влажную после фильтра гидроокись алюминия (127. влаги) co cKopocTblo

18,2 т/ч. Температура газа, поступающего из сепаратора 17 твердого вещества, составляет 400 С. Сусиен1109041

3 эия газ/твердое нещество поступает в сепараторы 13 и 14 при 130 С.

Отходящий газ отводится по трубопроводу 18. Твердое вещество направляется по трубопроводу 35 н обменник 5

15 со взвешенным состоянием материала. Здесь в результате смешивания с поступающим из приемного реактора газом с температурой 1100 С устанавливается температура 400 С. Суспен зия с такой температурой поступает по трубопроводу 16 в сепаратор 17 и из него по трубопроводу 3 в реактор 1 с псевдоожиженным слоем. Количество твердого вещества на данной IS стадии 11,5 т/ч, потери от прокаливания 10Х.

В реактор 1 с псевдоожиженным. слоем над газораспределительным днищем подается 3600 нм /ч воздуха для 20 псевдоожижения и 7 100 нм /ч вторич.ного воздуха, подогретого в вихревом о холодильнике до 620 и 700 С соответственно. Вместе с тем ло трубопроводу 5 подается 860 кг/ч тяжелого мазута. Двухстадийное сжигание обеспечивает достижение 1100 С.

Плотность суспензии составляет около 250 кг/м для зоны, находящейся между газораспределительным днищем и вторичным воздухопроводом 4,и около 20 кг/м выше вторичного воздухопровода 4. Полученная скорость газа (для пустого реактора) составляет здесь около 5 м/с.

Выносимые иэ реактора 1 вместе с газом твердые частицы выпадают в верхней части приемного реактора 6 и накапливаются в его нижней части.

Псевдоожиженный слой в приемном реакторе 6 создается вводом 180 нм /ч неподогретого воздуха.

Через выпускное отверстие 9 ежечасно выпускается .10,2 т окиси алюми45 ния с температурой 1100 С, направляемой по трубопроводу 19 и циклону

20 в вихревой холодильник 21, в который подается для. образования псевдоожиженного слоя 7100 нм /ч о 50 воздуха, нагревающегося до 700 С. Воздух, направляемый в охлаждающий змеевик 31 со скоростью 3600 нм /ч, нагревается до 620 С. В холодильных камерах 27 и 28 происходит, кроме того, охлаждение циркулирующей .охлаждающей водой. Окись алюминия выдается по трубопроводу 35 при

so c.

Общее время пребынания н реакторах 1 и 6 составляет 1,5 ч. Это время распределяется между реактором

1 с псевдоожиженным слоем и приемным реактором 6 и отношении 1: 3, 3.

Полученная окись алюминия имеет следующий гранулометрический состав,7:

Более 90 мкм 12

Более 63 мкм 48

Более 44 мкм 75

Более 22 мкм 92

Пример 2 (см.фиг.3) . Прокаливание доломита до СаО, MO.

Процесс проводится в реакторе 1 с внутренним диаметром 2 м при высоте в свету 16 м. Вторичный воздух подается на отметке 3 м, а мазут на отметке 0 5 м выше гаэораспредели— теля.

Внутренний диаметр расположенной под возвратным трубопроводом 8 части приемного реактора 6 составляет

1,4 м при высоте в свету 5,,5 м.

Вихревой холодильник 21 имеет шесть камер, из которых четыре (22-25) охлаждаются только воздухом, а две камеры (27 и 28) имеют непрямое водяное охлажцение.

Каждый час дозатор 11 подает

24 т доломита в обменник 12. Температура газа, выходящего из сепаратора 17 твердого вещества, 500 С.

Суспензия газ/твердое вещество, имеющая температуру 200 С, поступает в сепараторы 13 и 14. Отходящий газ отводится по трубопроводу 18, а твердое вещество поступает по трубопроводу 35 н обменник 15.Здесь в результате смешивания с поступающим из приемного реактора 6 газом с температурой 950 С устанавливается температура 500 С. Суспензия с такой температурой поступает по трубопроводу 16 в сепаратор

17, иэ которого твердое вещество поступает по трубопроводу 3 в реактор 1 с псевдоожиженным слоем.

В реактор 1 поступает 4000 нм /ч воздуха для псевдоожижения и

9340 нм /ч вторичного воздуха,температура которого составляет в результате нагрева в вихревом холодильнике 22 650 и 700 С соответственно. Одновременно по трубопроводу 5 подается тяжелый мазут. Двухстадийное сжигание обеспечивает о достижение температуры 950 С.

1 10904 1

52,6

0,17

7,1

Для осуществления этого способа применяют реактор 1 с внутрен»»им диаметром 1 м при высоте в свету

18 м. Вторичный воздух вводится на отметке 3,0 м, мазут - на отметке

0,4 м над гаэораспределителем.

Внутренний диаметр части приемного реактора, находящейся ниже возвратного трубопровода 8, составляет

1 м, высота в свету 5 м.

Плотность сусленэии составляет около 250 кг/м в зоне между газораспределительным днищем и вторичным воздухопроводом 4 и около

20 кг/м выше вторичного воздухопровода 4. Получаемая при этом скорость газа составляет (для пустого реактора) около 6,9 м/с .

Вынесенные из реактора 1 вместе с газом твердые частицы выпадают в верхней части приемного реактора 6 и накапливаются в его нижней части.

Псевдоожижение в приемном реакторе

6 обеспечивается подачей 180 нм /ч неподогретого воздуха. При этом достигается скорость воздуха

0,15 м/с. Средняя плотность суспензии 1000 кг/м-" .

Через выпускное отверстие 9 каждый час выдается 12,6 т прокаленного материала с температурой 900 С.

По газопроводу 19 и циклону 20 он поступает в вихревой холодильник

2!. Псевдоожижение в вихревом холодильнике 21 обеспечивается подачей

9340 нм /ч воздуха, нагревающегося до 700 С. Пропускаемые через змеевик 31 4000 нм /ч воздуха нагреваются до 650 С. В холодильных камерах

27 и 28 происходит также охлаждение циркулирующей охлахдающей водой.

Прокаленный материал выводится через трубопровод 35 при 100 С.

Общая выдержка материала в реакторах 1 и 6 составляет 1 ч. Это время делится между реактором 1 с псевдоожиженным слоем и приемным реактором 6 в отношении 1:2.

Пример 3. Восстановление гематита до магнетита.

Вихревой холодильник 2 имеет одну охлаждающую камеру 22 с заполняемым воздухом змеевиком 3t и заполняемым водой змеевиком 32.

Дозатор 1t обеспечивает подачу

20 т/ч латеритной руды следующего хи мического состава,7.:

Fe g

Si0, Fe

» Т, О, 5 Потери при прокаливании 8,7

Средний диаметр частиц составляет около 80 мкм.

10 Из дозатора материал поступает в обменник 12. Выходящий иэ обменника газ имеет температуру 390 С. В. сепараторы 13 и 14 поступает смесь гаэ/твердое вещество с температурой

15 150 С. Отходящий гаэ отводится по трубопроводу 18. Твердое вещество поступает ло трубопроводу 36 в обменник 15 со взвешенным состоянием материала . Здесь в результате смеши20 ,вания с поступающим из приемного реактора газом с температурой 750 0 устанавл»»вается температура 390 С.

Суспензия с такой температурой поступает по трубопроводу 16 в селара25 тор 17, из которого твердое вещество поступает по трубопроводу 3 в реактор 1 с псевдоожиженным слоел». Количество твердого вещества составляет здесь с учетом потерь на прока30 ливание около 18,7 т/ч.

В реактор 1 кроме того непосредственно добавляется 5,8 т/ч тех же руд. Туда же подается 1223 нм /ч

35 воздуха для псевдоожижения (над га-. зораспределительным днищем) и

3527 нм /ч вторичного воздуха, подогретых в вихревом холодильнике 30 . до 200 С, а также 421 кг/ч тяжелого

40 мазута. Двухстадийное сжигание с общим избытком кислорода обеспечивает доо стижение температуры 750 С и получение восстановительного газа с отношением

СО

СО+СО

Плотность суспензии в зоне между газораспределительным днищем и вторичным воздухопроводом 4 составляет около 400 кг/см, выше вторичного

50 воздухопровода 4 — около 30 кгlм .

Скорость газа достигает здесь (для пустого реактора) около 0,3 м/с.

Выносимое вместе с газом из реактора 1 твердое вещество выпадает в

55 верхнеи части приемного реактора 6 и накапливается в его нижней части.

Для псевдоожижения в приемный реактор 6 подается 140 нм/ч неподогр»1i 09041 !

9 того воздуха. По трубопроводу 10 подается 15 кг/ч мазута.

Через выпускное отверстие 9 каждый час выводится 17,66 т магнетита при

750оС По трубопроводу 19 и через 5 циклон 20 материал поступает в вихревой холодильник 21, куда с целью предотвращения повторного окисления магнетита подается для псевдоожижения 3527 нм /ч воздуха, нагревающе гося в конечном .счете до 200 С.

Пропускаемый через змеевик 31 воздух (1223.йм /ч) нагревается также до

200 С. Охлаждающий змеевик 32 обеспечивает дополнительное охлаждение водой с попутным парообразованием.

Иагнетит выводится. по трубопроводу

35 при 200 С.

Для обеспеченйя последующего сжигания к восстановительному отходящему газу из приемного реактора 6 добавляется 1060 нмз /ч холодного воздуха, который нагревается при о последующем сжигании до 750 С. При смешивании достигается температура, аналогичная температуре газа в реакторах 1 и 6, -.Суммарная выдержка материала в системе реакторов 1 и 6 составляет

0,5 ч. Это время распределяется 30 между реактором 1 с псевдоожиженным слоем и приемным реактором 6 в отношении 1:5.

Гранулометрический состав полу.ченного магнетита, : 35

Меньше 100 мкм 100

Меньше 62,5 мкм з2

Способ по данному изобретению осуществляется в системе, состоящей в основном из реактора с псевдоожиженным слоем и приемного реактора.

Отдельные стадии всей реакции распределяются в соответствии с реакционно-технологическими требованиями между обоими реакторами. Расходующий наибольшее количество теплоты в эндотермических процессах этап подогрева

1 частиц имеет место в реакторе с псевдоожиженным слоем (главная реак-ция). Достижение конечного качества продукта, для которого по сравнению с главной;реакцией требуется отно.сительно большая длительность реакции (последующая реакция), обусловленная, например, преобразованием фаз ,или процессом диффузии, и незначительный подвод тепла имеет место в приемном реакторе. Частицы с гранулометрическим составом, например, 20-300 мкм (при средней величине частиц d р 50) нагреваются и реаги- руют в силу своей высокой удельной поверхности очень быстро. Поэтому в большинстве случаев около 907 всей реакции заканчивается уже после первого выхода из реактора с псевдоожиженным слоем. Остаточная реакция протекает тогда экономичнее с большей сохранностью продукта и аппаратуры в приемном реакторе.

Способ по данному изобретению сочетает возможность интенсивного подвода тепла в реактор с псевдоожиженным слоем и плавного сжигания, достигаемого ввиду двухстадийности.

При этом двухстадийное сжигание можно вести так, чтобы в целом получалось почти стехиометрическое сжигание. Такая форма сгорания целесообразна, например, в тех случаях, когда для процессов обезвоживания или сжигания требуется примерно нейтральная атмосфера печи. Если по предлагаемому способу следует осуществить восстановительный процесс, то вторичный воздух дозируют таким образом, чтобы получить более или менее интенсивную восстановительную атмосферу. Путем введения подогретого воздуха можно добиться сжигания отходящих реакционных газов до их поступления в обменник со взвешенным слоем.

Неудобства, обусловленные необходимостью выдержки, устраняются подачей отделенных от газов твердых веществ в приемный реактор, в который возвращается столько твердого материала, сколько требуется для сохранения нужной плотности суспенэии в реакторе с псевдоожиженным слоем, а также при необходимости для предотвращения существенной разности температур в пределах всей системы реактор с псевдоожиженным слоем — приемный реактор.

Режим работы подбирается так,чтобы с учетом подачи свежего материала в результате возврата твердого материала из приемного реактора в реактор с псевдоожиженным слоем плотность еуспензии, находящейся в зоне между колосниками и вторичным воздухопроводом, соответствовала в среднем объемному содержанию твердого вещества в реактор1109041

0,1 с Ar 100.

Причем 4 ном пространстве порядка 2-20% Ïðè удельном весе твердого вещества !

1,5 кг/л это.соответствует плотности суспензии 30-300 кг/м, а при удельном весе твердого вещества 5 кг/л— плотности суспензйи 100-1000 кг/м .

Ппотность суспензии выше вторичного воздухопровода следует подбирать с таким расчетом, чтобы объемная доля твердого вещества в реакторном пространстве составляла 0,2-2Х.Ïðè указанном удельном весе твердого вещества это с /ответствует плотности

3-30 кг/м и 10-100 кг/м соответственно. При подобных условиях нотеря давления в реакторе с псевдоожиженным слоем составляет примерно

250-900 мм вод.ст.

При оценке условий работы числами Фруда и Архимеда получаются следующие диапазоны:

О

qg,t где Fr — число Фруда, Ar — число Архимеда, — плотность газа, кг/м, — плотность твердых частиц, кг/м, d — диаметр сферических частиц, м, у — кинематическая вязкость, м2/c,.

g — гравитационная постоянная, м/с .

Плотность суспензии в приемном реакторе значительно выше вследствие меньшей скорости псевдоожижающего газа, служащего только для перемешивания твердых веществ. Для полного использования приемного реактора доля твердого вещества в общем объеме должна превышать 35%. С учетом названных плотностей это соответствует нижней плотности суспензии

560 и 1750 кг/м .

При оценке числами Фруда и Архимеда получим: диапазон числа Архимеда остается таким же, .как в реакторе с псевдоожиженным слоем, для числа

Фруда имеем

10 l5

Соотношение размеров реактора с псевдоожиженным слоем и приемного реактора определяется в основном средним суммарным временем выдержки, необходимым для обеспечения выпуска продукта определенного качества,а

Ф также удельным расходом тепла эндотермического процесса. При предопределенной плотности суспензии в реакторе с псевдоожиженным слоем и при предопределенном количестве топлива в единицу времени возрастание (падеwe) потребности в тепле создает необходимые уменьшения (увеличения) доли подводимого свежего твердого материала и повышения (уменьшения) возврата твердого материала из приемного реактора. Целесообразной является средняя выдержка твердого материала в реакторе с псевдоожиженным слоем в течение 10-30 мин и 2-10-кратная от этого времени выдержка в приемном реакторе.

При определении средней выдержки в реакторе с псевдоожиженным слоем учитывается количество твердого вещества, возвращаемого иэ приемного реактора. Средняя выдержка определяется по сумме средней плотности суспензии в обоих реакторах в расчете на количество продукта, выпускаемого за 1 ч.

Выбор необходимого количества воздуха (для псевдоожижения и вторичного воздуха), и прежде всего режим распределения обоих потоков газа и уровень подачи вторичного воздуха, обеспечивают дополнительную возможность регулирования процесса.

В другом варианте осуществления способа вторичный воздух подается на отметке, соответствующей 10-30% суммарной высоты реактора с псевдоожиженным слоем. Соотношение количества подводимого в реактор с псевдоожиженным слоем вторичного воздуха к используемому для псевдоожижения воздуху рекомендуется выбирать в пределах

10:1-1:1, 3/4- Fr ° с 5 10 э Ок,Я

Соотношение размеров реактора с псевдоожиженным слоем и приемного реактора определятся в основном средним суммарным временем выдержки, необходимым для обеспечения выпуска продукта определенного качества, 13

1109041

14 а также удельным расходом тепла эндотермического процесса. При предо- I пределенной плотности суспензии в реакторе с псевдоожиженным слоем и при предопределенном количестве топлива в единицу времени возрастание (падение) потребности в тепле создает необходимость уменьшения (увеличения) доли подводимого свежего твердого материала и повышения (уменьшения) возврата твердого материала иэ приемного реактора. Целесообразной является средняя выдержка твердого материала в реакторе с псевдоожиженным слоем в течение 10-30 мин и 2-10-кратная от этого времени выдержка в приемном реакторе.

15

50

При определении средней выдержки в реакторе с псевдоожиженным слоем учитывается количество твердого вещества, возвращаемого из приемного реактора. Средняя выдержка определяется по сумме средней плотности суспензии в обоих реакторах в расчете на количество продукта,выпускаемого эа 1 ч.

Выбор необходимого количества воздуха (для псевдоожижения и вто30 ричного воздуха), и прежде всего режим распределения обоих потоков газа и уровень подачи вторичного воздуха, обеспечивают дополнительную возможность регулирования процесса.

В дрyrом варианте осуществления способа вторичный воздух подается на отметке, соответствующей 10-30Х суммарной высоты реактора с псевдоожиженным слоем. Соотношение коли40 чества подводимого в реактор с псевдоожиженным слоем вторичного воздуха к используемому для псевдоожижения воздуху рекомендуется выбирать в пределах от 10:1 до 1:1.

Ввиду незначительного возврата твердого вещества иэ приемного реактора (благодаря, например, незначительной потребности в тепле), с одной стороны, и необходимости относительно большой выдержки, с другой стороны, рекомендуется осуществлять подогрев в приемном реакторе путем непосредственной добавки топлива. Учитывая температуру во всей системе, .циркуляция используется не для полного покрытия потребности в тепле (наеример, потерь на излучение в приемном реакторе), а только для тонкого регулирования процесса.

Приемный реактор предназначается, как правило, только для обеспечения основного времени выдержки материала. Его наличие может, однако, стать причиной дополнительного воздействия на твердый материал или происходящих с твердым материалом реакций. В связи с этим можно, например, вместо воздуха использовать для псевдоожижения инертный газ и/или вводить для частичного хлорирования или фторирования хлор или фтор .

Для обеспечения высокой тепловой эффективности процесса рекомендуется осуществлять предварительный нагрев и/или обезвоживание обрабатываемого материала с помощью отработанных газов реактора с псевдоожиженным слоем (операцию рекомендуется осуществлять в обменниках во взвешенном состоянии).

Целесообразное регулирование температуры отходящих газов (в частности, при влажном исходном продукте) можно обеспечить путем частично непосредственного, частично непрямого (после отбора тепла отходящих газов) ввода эндотермически обрабатываемого материала в реактор с псевдоожиженным слоем. Надлежащее распределение потоков может обеспечить температуру, желательную для очистки отходящих газов в электрофильтре. Иногда достаточно предотвратить падение температуры ниже точки росы, Для обеспечения высокой тепловой эффективности отводимый поток твердого материала направляется для охлаждения в вихревой холодильник, предпочтительно состоящий иэ ряда последовательных холодильных камер.

Вихревой холодильник может использоваться для подогрева вторичного воздуха и/или — с помощью установленных в камерах регистров труб— для подогрева воздуха, создающего псевдоожижающий слой воздуха в реакторе с псевдоожиженным слоем и/или в приемном реакторе.

Для псевдоожиженйя в вихревом холодильнике, в частности при восстановительных процессах, где необходимо избежать повторного окисления продукта реакции, можно применить

1109041

16 вместо воздуха инертный газ, направляемый в контур его циркуляции через теплообменник, например через Вентурный моечный аппарат, где он охлаждается и при необходимости 5 очищается. Для повышения эффекта охлаждения в вихревой холодильник можно впрЫскивать воду.

Количество подаваемого в реакторы воздуха рассчитывают так, чтобы ско- 10 рость газа в реакторе с псевдоожиженным слоем составляла 5-15 м/с, предпочтительно 4-10 м/с, а скорость в приемном реакторе была 0,1-0, 3 м/с (указанные данные относятся в обоих случаях к пустому реактору).

Рабочая температура в значительной мере не ограничивается и зависит от специфики осуществляемого процесса. Температура может лежать в диапазоне, нижняя граница которого определяется температурой воспламенения топлива, а верхняя сос- . тавляет примерно 1500 C .

1109041

I 109041

Составитель Н. Кацовская

Редактор М. Циткина Техред А.Кикемезей,Корректор А. Ильин.Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5890/45

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4