DE1969155U

DE1969155U - Roehrenkuehler.

Info

Publication number: DE1969155U
Application number: DES60120U
Authority: DE
Original assignee: SVENSKA CARBON BLACK AKTIEBOLA
Current assignee: SVENSKA CARBON BLACK AKTIEBOLA
Priority date: 1967-02-25
Filing date: 1967-02-25
Publication date: 1967-09-28

Description

PATENTANWÄLTE " -.- " .-

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR-ING. TH. MEYER DR. FUES

KÖLN!,OEICHMANNHAUS . Λ _:

■'-.■-■ Köln, den 23.2.1967

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Svenska Garbon Black Aktlebolag Sjotullsgatan, Norrkoping, (Schweden)

Röhrenkühler und Verfahren zur Kühlung von Gemischen von Gasen und Feststoff teilchen -;" _:.^:".-"--

Die Erfindung bezieht sich auf Kühler für Gemische von Gasen und Feststoffteilchen, insbesondere für die Produkte von Rußherstellungsverfahren. ■_'.-■■"

Die Kühlung von Gemischen und Gasen und Feststoffteilchen, insbesondere die Kühlung der Gemische von hohen Temperaturen von 600⁰C oder mehr auf Temperatüren unter 500⁰C ist von erheblichem technischen Interesse, insbesondere bei der Her-Stellung von Rußnachdem i^rnace-Verfahren* Diese Kühlung ir des Gas-Feststoff-Gemisches wurde bisher durch direkte Einspritzung von Wasser vorgenommen. Hierdurch wird zwar die erforderliche Kühlung schnell erreicht, jedoch hat -." diese Arbeitsweise eine Reihe von großen Nachteilen. Beispielsweise werden die Feststoffteilchen benetzt und müssen~vor der Äbseheidung gewöhnlich getrocknet werden.

Die Korrosion der Apparatur unterhalb des Kühlers wird verstärkt. Ferner werden die Gase mit großen Wasserdampfmengen gemischt _Λ wodurch ihr Wert als Heizgas verringert wird. Vielleicht am wichtigsten von allen Nachteilen ist jedoch die Tatsache, daß der Wasserdampf mit den Rußteilehen unter Bildung von Wassergas reagiert und die Gesamtaüsbeute an

Ruß verringert..., Zur Aus Schaltung.dieser Nachteile wurde vorä ^:<T geschlagen, ;die Gemische durch indirekten Wärftieaustausch

zu kühlen, aber bei dieser Methode besteht die Schwierigkeit, daß die Feststoffteilchen sich an_; den Wänden des Wärmeaustauschers, absetzen und den Wärmeübergang durch die Wände % schnell vermindern. .^: ,"■-.

^f 5 Die Erfindung stellt sich die Aufgabe,.die Bildung von Ansätzen an den Wänden von Röhrenkühlern zu verhindern.

Gegenstand der Erfindung ist ein Röhrenkühler für Gemische von Gasen und Feststoff teilchen, der gekennzeichnet 1st"-.", durch ein oder mehrere Röhre, durch die das Gemisch strö¹-men kann, Einrichtungen zur Kühlung derAußenseite des Rohres und einen in das Rohr eingesetzten Schaber, der die Rohrwand berührt, jedoch das Gas und die Feststoffteilchen ungehindert durch das Rohr hindurchströmen läßt, im Rohr ; axial eine Hin- und Herbewegung auszuführen vermag, die Rohrwand an einer Anzahl von gleicnmäßig verteilten Stellen berührt und mit einem Hub, der wenigstens dem Abstand

" zwischen den gleichmäßig Verteilten Stellen entspricht, hin- und herbewegt werden kann» ^: '--"-

Vorzugsweise ist eine Anzahl von Rohren in einer Reihe angeordnet, und jedes: Rohr oder jede Reihe von Rohren ist senkrecht angeordnet. Vorzugsweise ist das Rohr bzw. die Rohrreihe von einem geschlossenen Mantel umgeben, der mit einem Eintritt und einem Austritt für ein Kühlmedium versehenist. Bevorzugt wird die Kühlung mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, jedoch ist die Kühlung wenigstens eines Teiles der Rohrlänge mit einem Gras nicht ausgeschlossen. Bei Anwendung von Gaskühlung sind die Rohre außen vorzugsweise mit Rippen versehen^ oder ihre Oberfläche ist in anderer Weise vergrößert. ^ . '

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Abbildungen be- %■ schrieben. ;_{; v} ^: ;

Fig. 1 zeigt einen Röhrenkühler gemäß der Erfindung.

E¹Ig, 2 bis k zeigen andere Ausführungsformen von Schabern, die für die Zwecke der Erfindung verwendet werden.

Der dargestellte Röhrenkühler weisteine Anzahl von parallelen, geraden, .vorzugsweise senkreQhten Bohren; 2 auf, Diese Rohre sind in zwei parallele Eohrböden 1 und 4 eingesetzt/ die an den Enden eines vorzugsweise zylindrischen Mangels J über dessen Enden hinausragend befestigt sind. Dieser - Mantel istmit einem (hieht^ dargestellten) Eintritt und Austritt für den Durchgang eines Kühlmediums, vorzugsweise Wasser, versehen. ; ^ \ :

Der untere Rohrboden 4 ist miteiner Kammer 3verbunden, durch die heißes Gas, das Feststoffteilchen enthält, den Rohren 2 zugeführt wird, und der obere Rohrboden 1 ist mit einer Kammer 6 verbunden, aus der das gekühlte Gas und die gekühlten Teilchen durch einen Rohrstutzen 7 austreten. Die Kammer β ist oben mit einer Deekelplatfe© 8 verschlossen,^ die eine zentrale öffnung aufweisti _: .

Eine Stange 10 ist mit leichtem Spiel durch die öffnung 9 geführt. Eine Stütze 11, die auf der Deckelpiatte 8 ruht, hält das obere Ende der Stange 10 so, daß es sieh ungehindert in Längsrichtung auf und ab bewegen kann/ Bei der dargestellten" Ausführungsform besteht diese Anordnung aus einem Kolben Ij5, der axial in einem Zylinder 12 durch den Druck eines strömenden Mediums, das abwechselnd auf jede Seite einwirkt, beweglich ist. Es gibt natürlich zahlreiche andere Möglichkeiten für die Ausbildung dieser Anordnung, z.B. als Kurbel und Pleuel.

Ein Balg 14 ist an der Stange 10 und an der Deckelplatte 8 so befestigt, daß^^ kein Gas durch die Öffnung 9 dringen Kann. Die Stange 10 ist am unteren Ende mit einer Querplatte 15 verbunden, an der Schaber 16, 17, 18, 19 hängen und durch

j50 jedes Rohr 2 geführt sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten

Konstruktion bestehen die Schaber aus wendelförmig gedrehtem, " flachen Bandstahl 16. Der Hub des Kolbens IJ entspricht wenigstens der Länge der Wendel. Bei der in Pig. 2 und 3 dargestellten Konstruktion bestehen die Schaber aus sehraubenförmig gebogenen Platten I7 und l8, die an einer zentralen Stange 20 befestigt sind. In Fig. 2 sind alle diese Platten

17 in der gleichen Richtung gebogen, während die Platten in Pig. ~$ abwechselnd.nach; links und rechts verdreht sind.

In Fig. 4 bestehen die Schaber aus Schaberingen 19, die an \ einer zentralen Stange 20 beispielsweise mit Hilfe von Naben und Speichen befestigt sind. Der Hub desKolbens 13 ist größer als der Abstand zwischen den benachbarten Schabern

Es ist vorteilhaft, gekühltes, feststofffreies Gas in den Balg l4 durch ein Rohr 21 in einer Menge zu blasen, die pro Zeiteinheit wenigstens so groß ist wie die gleichzeitige, Volumenzunahme des Balges 14 während der Äufwärtsbewegüng des Kolbens Y$. Dieses Gas wird vorzugsweise an der Unter-Seite des Balges eingeblasen. \

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann zur Kühlung beliebiger Gemische von Gasen und Fes-tstoffteilchen verwendet werden. Sie eignet sich besonders zur Kühlung der Produkte von Rußherstellungsverfahren, ist jedoch nicht dar-

* auf beschränkt.DieErfindung umfaßt somit ein Verfahren zur Kühlung von Gemischen von Gasen und Peststoffteilchen,

^%" 20 das dadurch gekennzeiohnet ist, daß man das Gemisch durch ein oder mehrere außen gekühlte Rohre leitet und den Ansatz der Feststoffteilchen an den Innenwänden des vRohrs dadurch verhindert;, daß man im_Rohr ©xial: einen Schaber hin- und herbewegt, der das Gas und die Feststoffteilchen ungehindert durch das Rohr strömen läJ3t, die Rohrwand an einer Anzahl von gleichmäßig verteilten Stellen berührt und bei der Hin- und Herbewegung.einen^Hub hat, der wenigstens dem Abstand zwischen den gleichmäßig; verteilten Stellen entspricht.

Das Gemisch von Gas und Peststoffteilchen ist vorzugsweise J50 das Froutikt eines^^ Rußherstellungsverfahrens. Ruß wird be- ^ kanntlich durch unvollstähdige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit einem sauerstoff haltigen Gas, wie Luft, unter Jt turbulenten Bedingungen hergestellt* Das Eroduktgemiseh besteht somit aus Ruß in Form von sehr feinen Teilchen mit einem Gas, das unverbrannte oder teilweise verbrannte Kohlen* Wasserstoffe, Kohlenoxyde, Wasserstoff und, wenn Luft als

Verbrennungsgas verwendet wird, Stickstoff enthält. Durch die Feinheit der Rußteilchen eignet sieh das Produkt besonders zur Kühlung nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Wie bereits erwähnt, hat die Er-5 findung bei der Rußherstellung Sie besonderen Vorteile, daß die Rußausbeute erhöht, der Ruß nicht benetzt, die Korrosion nach dem Kühler durch die Abwesenheit von Wasserdampf ver-..... ringert wird und die gasförmigen Nebenprodukte wertvoller sind.

Das Rohr bzw. die Rohre werden vorzugsweise senkrecht angeordnet und das Gemisch aus Gas und Feststoffteilchen strömt von unten nach oben. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches muß so gewählt werden, daß die Feststoffteilchen in der Sehwebe gehalten werden und mit den Gasen aus dem Kühler austreten, um an einem späteren Punkt getrennt und abgeschieden zu werden. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung eignen sich besonders zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung, die Gegenstand der schwedischen * Patentanmeldung Nr. 5^20/65 der Anmelderin ist.

u 20 Beispiel

Ein Heizöl mit einer Dichte von O,94l bei 20⁰C, einer Viskosität von l46 eS bei j57,8°O und einem Kohlenstoff/Wasserstoff-Gewichtsverhältnis von 8,12 wurde in einem Ofen verbrannt, dem Luft in einer für die vollständige Verbrennung ungenügenden Menge bei einer Temperatur von 1.20Ö°C züge-

führt wurde, wobei ein Gemisch von Gas -und Ruß gebildet wurde. ν

Nach weiterer Umsetzung der Produkte in einem Nebenreaktor betrug die Produkttemperatur 85Ο C. Das Produkt war ein Ge-JO misch von Rußteilchen und Gas der folgenden Zusammensetzung: > 5,2 - 6,2 fo CO₂

15,8 - 17 % co

f 1*0,7 - 29,7 $ H₂

52 - 57,5 # Mo

Das Gemisch wurde dann zu einem Röhrenkühler des in Fig. dargestellten Typs geführt. Der Kühler bestand, aus einer Reihe von Flußstahlrohren mit einer Wandstärke von 3

ο und einer Innenfläche von insgesamt 17,5 m . Die Durch-

* 5 flußmenge des von unten naeh oben durch die Rohre stimmenden Gemisches betrug 500 - 850 nr/Std. Durch den Mantel,

^y der die Röhre umgab, wurde Wasser in einer Menge von 4.000 l/ Std. geleitet. Die Wassereintrittstemperatur betrug 10 20°C und die Austrittstemperatur 80°C# Das Gemisch von Gas und Peststoffteilchen wurde auf 200 - 300°C gekühlt und vom oberen Ende des Kühlers zur Trennung und Abseheigung in üblicher Weise abgeführt. Während des Durchgangs des Gemisches wurden die Schaber ständig mit 7 Hüben/Min, hin- und herbewegt. Der Kühler wurde im Dauerbetrieb 25 Tage · ohne nennenswerte Verminderung des Wärmeübergangs durch die Rohrwände betrieben. Bei Beendigung des Versuchs wurde festgestellt, daß die Rohre frei von Ansätzen waren.

Claims

_7_ P.A. 10 7 566*25.2.67 Schutzansprüche

1.) Röhrenkühler für Gemische von Gasen und Feststoffteilchen, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Rohre (2), durch die das Gemisch strömen kann, Einrichtungen zur Kühlung der Außenseite des Rohres und einen in das Rohr eingesetzten Schaber (16, 17, l8, 19)* der die Rohrwand berührt, jedoch das Gas und die Feststoffteilchen ungehindert durch das Rohr hinduranströmen läßt, im Rohr axial eine Hin- und Herbewegung auszuführen vermag, die Rohrwand an einer Anzahl von gleichmäßig verteilten Stellen berührt und mit einem Hub, der wenigstens dem Abstand zwischen den gleichmäßig verteilten Stellen entspricht, hin- und herbewegt werden kann.

2.) Röhrenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (16) aus einem schraubenförmig gedrehten Stab besteht, der mit einem Hub hin- und herbewegt werden kann, der wenigstens der Ganghöhe der Schraube entspricht.

τ_Λ 5.) Röhrenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (IT) ^aus einer Reihe von Paaren von geneigten halbkreisförmigen Platten besteht, die mit Abständen längs einer zentralen Stange (20) verteilt sind, wobei jedes Plattenpaar so geneigt ist, 'daß der Umfang der Platten eine vollständige Wendel bildet.

4.) Röhrenkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenpaare (17) in der gleichen Weise so geneigt sind, daß Wendeln mit gleichem Drehsinn über die gesamte Länge des Schabers gebildet werden.

5·) Röhrenkühler nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenpaare (18) abwechselnd in entgegengesetzten Riehtungen so geneigt sind, daß die Wendeln abwechselnd > linksgängig und rechtsgängig sind.

6.) Röhrenkühler nach Anspruch 1 bis S» gekennzeichnet durch eine Reihe von senkrechten Rohren (2), von denen jedes mit einem Schaber (l6, VJ_t l8, I9) versehen ist, und Kammern (5, 6) über und unter der Reihe von Rohren für den Eintritt und den Austritt des Gemisches,

7·) Röhrenkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaber (16, 17, 18, 19) an einer Platte (15) hängen, die sich'in der oberen Kammer (6) befindet und an einer senkrechten Stange (10) befestigt sind, die durch eine gasdichte öffnung'(9) in der Deckelplatte (8) der Kammer geführt und mit dem oberen Ende mit Einrichtungen (12, 1>) verbunden ist, die ihr eine Hin-, und Herbewegung erteilen.

8.) Röhrenkühler nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (9) mit einem Balg (14) gasdicht gemacht ist, der an der Stange (Io) und an der Deckelplatte (8) der Kammer (6) befestigt ist·

9.) Röhrenkühler nach Anspruch 8, "dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (14) mit einem Eintritt (21) versehen ist, durch den gekühltes Gas, das frei von"Feststoffteilchen ist, eingeführt werden kann.