177477. lajstromszámú szabadalom • Eljárás endoterm /hőfogyasztó/ folyamatok foganatosításához
3 177477 4 tési hőmérsékleteket kíván meg, amelyek szerkezeti anyagok szempontjából nehezen oldhatók meg. A bevezetőben már idézett, az 1,767.628 sz. német közzétételi iratból ismeretes eljárással sikerült az említett hátrányt kiküszöbölni. A távozó gáz és a kihordott szilárdanyag hulladékhőjének legmesszebbmenő kihasználásával maximális tüzelőanyag-kihasználást, azaz optimális hőhasznosítási értéket lehetett elérni. A két fokozatban való elégetés - éspedig először csak a fluidizációs levegővel, a sztöchiometrikus arány alatt, a nagy diszperziósürűségű tartományban, majd szekunderlevegő sztöchiometrikus, illetve még annál is magasabb arányú jelenlétében - kizárja az örvényágy egyes tartományainak túlhevítését. Magas hőmérsékletállandóság és pontos hőmérsékletszabályozás is lehetővé vált. Ezen nagy előnyei ellenére ez az ismert eljárás is hátrányos, ha reakciótechnikai okokból, — például fázisátalakítás, vagy magas végkihozat elérése céljából — arra van szükség, hogy a szilárdanyag legkisebb tartózkodási ideje a reaktor-rendszerben lehetőleg nagy legyen. Jóllehet a nagyértékű minimális tartózkodási idő a kemencemagasság növelése révén elérhető, azonban ezzel a fluidizációs reaktorban növekszik a levegőveszteség és vele az energiafelhasználás is, méghozzá jelentős mértékben. Azonban csak a közepes tartózkodási idő növelése érhető el akár a fluidizációs reaktorban lévő állandó szuszpenziósűrűség esetében a gyártási mennyiségek csökkentése (azonos nyomásveszteség), akár állandó gyártási mennyiség esetén a szuszpenziósűrűség növelése révén, ami a nyomásveszteség és a szilárdanyag-recirkuláció erős növekedésével jár együtt, messze a technológiailag szükséges mértéken felül. A találmány feladata, hogy az előzőekben ismertetett eljárás előnyeinek megtartásával az előzőleg a magas minimális tartózkodási idővel, illetve a közepes tartózkodási idővel összefüggésben említett hátrányokat kiküszöbölje anélkül, hogy egyidejűleg meg kellene alkudni egy járulékos eljárásbeli ráfordítással. A feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy endoterm (hőfogyasztó) folyamatok foganatosításakor, melyeknél valamely szilárd anyagot — alumínium klórhidrát hőbontással keletkezett termékének kivételével — kaiéinál unk, melynek során az endoterm reakcióra képes szilárd anyagokat egy gyors fluidágyas reaktorban kezeljük, melybe a gázelosztó fölött másodlagos (szekunder) levegőt vezetünk be, a szilárd anyag részecskéit pedig, melyek a fluidágyból a gázáramba jutnak, abból leválasztjuk és legalább részben visszavezetjük a gyors fluidágyas reaktorba. jellemző módon a gázáramot a gyors fluidágyas reaktorból magával ragadott részecskékkel együtt egy tartózkodási reaktor — melyet a későbbiekben tartózkodási periódus-reaktornak is nevezünk — felső részébe vezetjük, az elválasztott részecskéket a tartózkodási reaktorban, az abba bevezetett fluidizáló gáz segítségével létrehozott fluidágyban fluidizáljuk olyan sebesség mellett, amelynél a szilárd részecskék a tartózkodási reaktor fluidágytérfogatának legalább 35%-át elfoglalják, továbbá a részecskéket a tartózkodási reaktorból recirkulációval visszavezetjük a gyors fluidágyas reaktorba olyan mértékben, ami elegendő a gyors fluidágyas reaktorban lévő szilárd anyag előre meghatározott sűrűségének fenntartására, amely sűrűségnél a szilárd anyag a gyors fluidágyas reaktor térfogatának 2 20%-át teszi ki a gázelosztó és a bevezetés magassági szintje között, míg a 0,2—2%-át teszi ki a másodlagos levegőbevezetés fölött, végül a gyors fluidágyas reaktor és a tartózkodási reaktor által kialakított körfolyamból egy részáram segítségével részecskéket vonunk el, ugyanakkor a tartózkodási reaktorban a részecskéket hosszabb ideig tartjuk, mint amennyi azok tartózkodási ideje a gyors fluidágyas reaktorban, miközben mindkét reaktorban lényegilegállandó hőmérsékletet tartunk fenn azáltal, hogy szabályozzuk a tartózkodási reaktorból a gyors fluidágyas reaktorba visszajuttatott részecskék sebességét, éspedig a tartózkodási reaktor túlfolyáspontja és a gyors fluidágyas reaktor alsó pontja közötti összeköttetés keresztmetszetének beállításával. A találmány szerinti eljárás foganatosítása ennél fogva lényegileg egy fluidizációs reaktorból és egy tartózkodási periódus-reaktorból álló rendszerben történik, míg a teljes reakció egyes fázisai a reakciótechnika követelményeknek megfelelően mindkét reaktorhoz hozzá vannak rendelve. Az endoterm (hőfogyasztó) folyamatok esetében a hőszükséglet túlnyomó részét elfogyasztó eljárási lépés : a részecskék felmelegítése a fluidizációs reaktorban (főreaktor) történik. A végső termékminőség elérése, amely a főreaktorral ellentétben egy ahhoz képest hosszabb reakcióidőt igényel (utóreakció) — például a fázisátalakítás vagy diffúziós folyamat következtében — és csupán csekély hőhozzávezetést tesz szükségessé, a tartózkodási periódus-reaktorban megy végbe. Azok a szemcsék, amelyek a 20—300 gm közötti szemcsenagyság-tartományba tartoznak, a dp 50 közepes szemcsenagyságra vonatkoztatva, igen gyorsan felhevülnek és igen nagy fajlagos felületük következtében rendkívül gyorsan reakcióba lépnek, úgy, hogy a legtöbb esetben az összreakciónak mintegy 90%-a már a fluidizációs reaktor első elhagyása után lezajlott. A fennmaradó reakció azután gazdaságosabban és mind a terméket, mind a berendezést kímélő módon megy végbe a tartózkodási periódus-reaktorban. A találmány szerinti eljárás összeköti a fluidizációs reaktorban történő intenzív hőhozzávezetés lehetőségét a kétfokozatúsága miatti „lágy” égetés előnyeivel. Emellett a kétfokozatúan végzett égetés oly módon vezethető le, hogy az összességében közel sztöchiometrikus arányú égetést eredményezzen. Az égetésnek ez a módja akkor célszerű, ha például víztelenítési — vagy égetési — folyamatokhoz közelítőleg semleges (neutrális) kályha-atmoszféra szükséges. Amennyiben a találmány szerinti eljárással redukciós folyamatot kell elvégezni, úgy a szekunder levegő adagolását oly módon állítjuk be, hogy egy erősebben, vagy kevésbé redukáló atmoszféra jöjjön létre. Az utóbbi foganatosítási módnál adott esetben előmelegített levegő bevezetése révén biztosítható a reaktorból távozó gázok utóégetése a lebegtető-kicserélőbe való belépés előtt. A fentebb említett, a tartózkodási időperiódusra vonatkozó követelményekből adódó hátrányokat azáltal küszöböljük ki, hogy a gázokból leválasztott szilárdanyagot a tartózkodási periódus-reaktorba visszük be, ahonnan éppen annyi szilárdanyagot vezetünk vissza, mint amennyi szükséges a fluidizációs reaktorban a szuszpenziósűrűség beállításához, valamint adott esetben a teljes fluidizációs reaktor/tartózkodási periódus-reaktor rendszer számottevő hőmérsékletkülönbségeinek a kiküszöböléséhez. Célszerűen úgy választjuk meg a fluidizációs reaktorban lévő üzemi feltételeket, valamint a tartózkodási periódusreaktorból a szilárdanyag-visszavezetést az újonnan beadagolt anyag figyelembevételével, hogy a rostély és a szekunderlevegő-vezeték közötti zónában közepes szuszpenziósűrűség adódjon, amely megfelel a reaktortérben 2 és 20% közötti szilárdanyag-térfogatszázalék-aránynak. Ez 1,5 kg/1 szilárdanyagsűrűség esetén megfelel 30—300 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
