WO2009138109A1 - Verfahren und vorrichtung zum thermischen regenerieren von adsorptiv und/oder absorptiv beladenen schüttgütern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum thermischen regenerieren von adsorptiv und/oder absorptiv beladenen schüttgütern Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for the thermal regeneration of adsorptively and / or absorptively loaded bulk materials according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for the thermal regeneration of adsorptively and / or absorptively loaded bulk materials according to the preamble of claim 10.
  • the bulk material to be regenerated in led the way through a multi-stage regeneration reactor, that the bulk material is first introduced into the regeneration reactor and there in a heating stage by indirectly heated, arranged in series regeneration tubes under heating and degassing and, if necessary after walking through a Nachentgasungsease, subsequently in a cooling stage is passed on under cooling by indirectly cooled, arranged in series cooling tubes and finally discharged from the regeneration reactor again.
  • a regeneration method in which instead of indirect heating or cooling, the bulk material is heated solely by direct contact by means of a gas stream and cooled in a second reactor stage by means of another gas alone by direct contact (DE 42 24 778 A1).
  • the cooling gas and the heating gas are each kept separate from each other and in each case circulated through a desorption stage or a Aktivkokskühl186 countercurrent to the bulk material, e.g. a loaded activated coke, led.
  • the activated carbon Since the heating gas is circulated and therefore mixed with the aborted in the desorber under heat pollutant (rich gas), the activated carbon is still surrounded by a rich gas atmosphere at its exit at the bottom of the desorber. The pollutants that are in equilibrium with this atmosphere are also still in the pore interior of the activated coke. The bulk material emerging from the bottom of the desorber therefore inevitably carries a certain amount of pollutant into the activated-coke cooler. Because of the recirculation of the cooling gas through the Aktivkokskühler, these pollutant components can accumulate in the cooling circuit gas accordingly.
  • the circulating hot gas is heated partly indirectly, but partly also directly by adding hot combustion gases.
  • the hot combustion gases are found together with the desorption gas as a mixture in the circuit and in the discharged rich gas again. If you want to use the rich gas in a further processing step, this dilution is unfavorable.
  • a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10 is proposed. Accordingly, at least one contact gas is used, which flows through the filled with bulk material regeneration tube and / or filled with bulk cooling tubes inside the tube.
  • This contact gas application leads to a number of significant advantages, which are described below: When a (first) contact gas is passed through the bulk-filled cooling tubes, depending on the temperature of the contact gas and the amount of contact gas, the cooling result improves not only because of the indirect cooling in To some extent, a direct cooling is superimposed but also because the heat transfer between the bulk and cooling medium is significantly improved.
  • the first contact gas also leads to a drive off about existing residual amounts of pollutants that are still present in the gap volume between the bulk grains and / or in pores of the bulk material.
  • the first contact gas is passed in countercurrent to the bulk material, ie from bottom to top through the cooling tubes. It is particularly important that the first contact gas keeps the regenerated bulk material of easily adsorbable or absorbable components, such as SO 2 , free in order to prevent a recharging of the bulk material with this harmful substance component already in the regeneration apparatus and to achieve the full adsorption.
  • Suitable as the first contact gas is a substantially oxygen-free gas. This may be, for example, nitrogen gas.
  • the exiting the cooling tubes first contact gas can then be discarded, for example, by being discharged through a chimney, this possibly after cleaning by the aborted by the first contact gas pollutant components.
  • a (second) contact gas is passed through the regeneration tubes filled with bulk material, the transfer of the regeneration heat, which is supplied indirectly from outside via the outer surface of the tube, to the bulk material grains is improved by this step.
  • the second contact gas expands the pollutants desorbing from the bulk material more intensively from the bulk material and supports an inflow gas flow in the direction of a tube end from where the inflow gas can be withdrawn.
  • the second contact gas increases the pollutant concentration gradient on the bulk material surfaces and thereby promotes the desorption of these components.
  • the degree of dilution of the forming rich gas by the second contact gas is lower than in the direct-contact regeneration method according to DE 42 24 778 A1.
  • the second contact gas can also be passed in countercurrent to the bulk material, ie with the flow direction upwards through the regeneration tubes.
  • the second contact gas is preferably performed in cocurrent with the bulk material, ie with the flow direction down through the regeneration tubes.
  • the registered in the cooling stage in the first contact gas pollutant amount, such as SO 2 , which is then in the inert gas when it is used as the second contact gas is harmless in the heating, because there anyway and in considerable quantities pollutants from the bulk material be driven off, which are subsequently deducted from the bulk material.
  • the second contact gas pre-contaminated with pollutants also reduces the degree of dilution of the pollutant rich gas obtained.
  • the first contact gas When the first contact gas is passed through the cooling stage in countercurrent to the bulk material, it heats up to approximately regeneration temperature at the bulk material and is already supplied to the interior of the regeneration tubes at this temperature level. It thus makes a contribution to the provision of heat in the heating stage (regeneration stage), wherein the second contact gas in the heating stage can be performed in countercurrent but also in direct current to the bulk material through the regeneration tubes.
  • the consumption of contact gas can thus be significantly reduced in this way, which, in view of the cost of e.g. a Stickstoffgas bag- position is of particular advantage.
  • the degree of dilution of the rich in the heating and regeneration stage rich gas is reduced favorably in this way.
  • the regeneration tubes for the purposes of the invention, it is possible to pass the regeneration tubes, possibly with a slight interruption, into the cooling tubes when the heating space through which the regeneration tubes flow, is fluidically separated from the cooling space surrounding the cooling tubes and through which cooling fluid flows.
  • Such an arrangement is also possible when countercurrent cooling tubes and the regeneration tubes are flowed through by contact gas in cocurrent. Both contact gases and the desorbed gas can then flow into a gas exhaust space altogether at an opening point in the transitional region between heating and cooling.
  • a Nachentgasungsraum is interposed between the Aufgenesisraum and the Abkühlraum, which optionally bulk-conducting internals but no Schüttgut Adjustsrohre as in the heating stage and in the cooling stage and whose cross-section is preferably greater than the sum of the cross-sectional areas of the regeneration tubes and / or the cooling tubes is.
  • Such Nachentgasungsraum ensured for the bulk material a sufficiently large residence time to about the reaction temperature.
  • the two contact gases which flow into the post-degassing zone via the upper end of the cooling tubes and the lower end of the regeneration tubes, preferably separated from each other within the Nachentgasungszone.
  • This can be done by roof-shaped installations in the Nachentgasungszone in one or more superimposed planes. Roof-shaped installations can be used here, as they are known, inter alia, from WO.
  • separation of the first contact gas from the mixture of second contact gas and desorption gas or solely from the desorption gas is promoted by a gas pressure control, eg the suction pressure for discharging the first contact gas and / or the suction pressure for discharging the desorption gas and the second contact gas is adjusted so that the suction level for the first contact gas and the exhaust gas for the desorption gas and optionally the second contact gas are as low as possible.
  • a gas pressure control eg the suction pressure for discharging the first contact gas and / or the suction pressure for discharging the desorption gas and the second contact gas is adjusted so that the suction level for the first contact gas and the exhaust gas for the desorption gas and optionally the second contact gas are as low as possible.
  • the regeneration reactor is preferably one or more longitudinally split, i. divided into parallel vertical sectors, each sector is fluid side and bulk side separately connected. This allows the sectors to operate independently of each other.
  • the partitions between the sectors are heat-insulating and / or or length compensating executed. Longitudinally divided regeneration reactors of the same type are of inventive significance.
  • Regeneration tubes open in one or on the other side of a separating wall which fluidly separates the post-degassing chamber from the heating chamber;
  • the Nachentgasungszone which may also have the function of a Schoentgasungszone inside, a radially outward Gassammeiraum and one of the Gassammeiraum through open walls separated, radially inward bulk dwell has, in the open the regeneration tubes and emanating from the cooling tubes;
  • the mouth ends of a plurality of cooling tubes open above a funnel-shaped inlet of a bulk material discharge device, wherein, in particular, the cooling tubes open into a discharge funnel and / or, in particular, subdivision walls are provided within the discharge funnel, so that a funnel inlet opening and a funnel outlet opening are provided for each cooling tube;
  • the main or post-degassing zone has bulk diverting internals for promoting fluid separation
  • FIG. 1A shows a first regeneration system in a schematic overall view in vertical section view
  • FIG. 1B shows the same regeneration system in a vertical sectional view rotated by 90 degrees
  • FIG. 2 is a vertical section of the reaction reactor from a second regeneration plant
  • FIG. 3 shows a third regeneration system in a schematic vertical section
  • FIG. 4A shows a vertical section of the reaction reactor from a fourth regeneration plant
  • Fig. 5 of a modified embodiment of the regeneration system according to Fig. 1 B is a horizontal section through the storage bin of the heating stage
  • FIGS. 1A, 1B A regeneration reactor 1 with a heating stage 2, a cooling stage 3 and a post-degassing stage 4 located therebetween can be seen from FIGS. 1A, 1B in which bulk material to be regenerated is conveyed from above into a bulk material bunker 5A via one or more inlet sluices (not shown), such as a rotary valve reached while regenerated bulk material is discharged via a bulk material discharge bunker 5B and a subsequent, not shown, discharge lock again.
  • the heating stage 2 consists of a plurality of approximately equally dimensioned regeneration tubes 2 A, which extend parallel to each other between the bulk material hopper 5 A and the Nachentgasungscut 4.
  • feed hoppers 2A At the upper end of the regeneration tubes 2A, feed hoppers 2A 'facilitate the smooth transfer of bulk material from the bulk hopper 5A into the regeneration tubes 2A. These feed hoppers simultaneously form a fluid-tight intermediate bottom 8B 1 opposite the underlying (second) gas outlet space 8B.
  • a fluid-tight intermediate bottom 8A 'separates the post-degassing stage 4 from the overlying second gas inlet space 8A, while the regeneration tubes 2A penetrate the intermediate bottom 8A' and open in a lower position.
  • the second gas inlet space 8A thus extends - as well as the second gas outlet space 8B - transversely to the regeneration tubes 2A and has a sufficiently large cross section to ensure equal pressure conditions over the entire cross section of the gas inlet chamber 8A.
  • the second gas inlet space 8A is charged with, for example, hot heat transfer fluid, such as hot combustion gas, 450 ° C. In a corresponding manner, this can take place by heat transfer to the outer surface of the regeneration tubes 2A for example, 250 0 C cooled Auffilgas leaving the second gas outlet space 8B again.
  • - 11 - 2B may be provided in the upper and lower end portions of the regeneration tubes 2A so that the intermediate bottoms form the lower end of the second gas discharge space 8B and the upper end of the second gas inlet space 8A, respectively
  • the perforated shelves 2B 'and 2B “thus form gas shutters for securely maintaining a certain fluid pressure differential for heating fluid between the second gas inlet space 8A and the second gas outlet space 8B.
  • each of the regeneration tubes 2A is surrounded by a jacket tube 2B (FIG. 2) with a defined spacing, wherein the jacket tubes open tightly in the perforations of the perforated shelves 2B 'and 2B " It is also possible to associate jacketed pipes of the aforementioned type in each case with a plurality of regeneration pipes In the extreme case, the reactor jacket serves as such a jacket in the region of the heating stage, namely in cases where the spaces between the regeneration pipes 2A are sufficiently small in the manner described above.
  • the cooling stage 3 is preferably constructed in the same way as the heating stage 2, including the formation in the region of the gas diaphragms (FIG. 1A / B) or jacket pipes (FIG. 2), the first gas inlet space 9A and the first gas collection space 9B and the possible jacket pipes 3B ( Figure 2).
  • the cooling tubes 3A open below the first gas inlet space 9A associated and otherwise fluid-tight intermediate bottom 9A 'with a certain distance open above a multiple-discharge (discharge 7), each with a discharge 7A one or morederohrmündung / s is assigned. In the illustrated case, four cooling tubes 3A are each assigned to a discharge mechanism 7A.
  • All the discharge mechanisms 7A can be actuated at the same time, the structure of the delivery mechanisms 7A and their actuation preferably corresponding to the discharge devices known from WO.
  • a slide associated with each discharge mechanism 7A or transversely movably arranged above a bulk material baffle 7B makes it possible to remove a comparatively small amount of bulk material at each of its movement strokes transverse to the muzzle, which then leaves the bulk bunker 5A is refilled by slipping.
  • This process is the same for all cooling tubes 3A, so that the residence time of the bulk materials in the individual regeneration tubes 2A and the individual cooling tubes 3A is identical in each case. Since at the top of the regeneration tubes 2A, the bulk material slips up automatically, the regeneration tubes 2A are all equally traversed by bulk material. Additional bulk material discharge devices in the heating stage are dispensable for this purpose.
  • adsorbent (AC loaded) to be regenerated is supplied via supply lines 6A ', the bulk goods bins 5A serve as buffer volumes and bulk material feed hoppers 5A' arranged in a grid shape are provided with lower bulk material passages.
  • the bulk material passages open from above and in the bottom of which a plurality of grid-like distributed regeneration tubes 2A open up in a funnel-shaped manner, the arrangement being such that below a feeding hopper 5A 'four square-shaped Feed hopper 2A 'supply four regeneration tubes 2A with loaded AC.
  • the regeneration tubes 2A collect and can be removed via a valve 11 B from the regeneration reactor.
  • the escaping gas is circulated via a fan 12A and a valve 11A, ie again through the regeneration tubes 2A.
  • gaseous pollutants bound to the charged AC such as SO2 are increasingly desorbed during the heating phase (desorption gas).
  • desorption gas gaseous pollutants bound to the charged AC
  • the gas excess amount resulting from the desorption rate is removed from the rich gas circulation via a valve 11C in order to be further processed, for example.
  • the post-degassing stage 4 is subdivided horizontally into two bulk material levels 4A and 4B by an intermediate bottom formed by pass-through funnels 13A.
  • the resulting gas flow resistance in the upper bulk material level 4A results in the desorption gases from the desorption tubes 2A and from the upper bulk material level 4A preferably collecting in the gas collection space 10B and not escaping through the funnel openings of the throughput funnels 13A.
  • the circulation gas which promotes the heat transfer in the heating stage and the desorption process as the contact gas thus moves in cocurrent with the AC, which slowly migrates downwards through the regeneration pipes 2A.
  • a contact gas namely nitrogen is used, but that flows in countercurrent to the AC through the interior of the cooling tubes 3A and is kept away from the desorption gas below the pass-through funnel 13A.
  • the regeneration reactor 1 may be longitudinally split in sub-reactors 1A and 1B to produce e.g. to achieve favorable flow conditions during flow and outflow of the cooling gases and the heating gases.
  • both partial reactors can also be operated independently of one another, which proves to be advantageous, above all, in the case of a fluctuating accumulation of bulk material to be regenerated, if the regeneration process is as uniform as possible, i. with predictable regeneration results.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIGS. 1A / 1B in that, instead of cooling tubes, passage channels are provided in the cooling stage by indirectly cooled cooling registers 14, through which the bulk material is guided.
  • the cooling coils can be flowed through, for example, by a liquid heat carrier in the circuit.
  • the embodiment of Figure 4 differs from the embodiment of Figure 1A / 1B in that the heating gas - and in the same way the cooling gas - each transverse to the heating tubes 2A and the cooling tubes 3A through the heating chamber 2C and the cooling chamber 3C out and is deflected by 180 ° (deflections 19A ', 19B', 19C and 20A 1 , 2OB ", 20C) outside the region of the tube registers and is returned to the heating chamber or cooling chamber, respectively, in a respective higher level the heating chamber or the cooling chamber is horizontally multiply and substantially gas-tightly subdivided by horizontal trays 19A, B, C or 2OA, B, C.
  • Contact gas application contact gas separation in the post-degassing zone, bulk material removal via a large number of bulk material discharge hoppers and separate recirculation guides of the contact gases in the Heating stage and in the cooling stage are preferably soug as in the first embodiments e Industriest.

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Abstract

Verfahren zum thermischen Regenerieren von ab-/adsorptiv beladenen Schüttgütern, bei dem das Schüttgut einen mehrstufigen geschlossenen Regenerationsreaktor von oben nach unten derart durchwandert, so dass das Schüttgut in den Regenerationsreaktor eingeschleust wird, in einer Aufheizstufe durch indirekt beheizte Regenerationsrohre unter Aufheizen geführt wird, ggf. durch eine Haupt- oder Nachentgasungsstufe geführt wird, in einer Abkühlstufe durch indirekt gekühlte Kühlrohre unter Abkühlen geführt wird und nachfolgend aus dem Regenerationsreaktor ausgeschleust wird, bei dem zusätzlich zur indirekten Aufheizung und/oder Kühlung des Schüttgutes mindest ein Kontaktgas verwendet wird, das die mit Schüttgut befüllten Regenerationsrohre und/oder die mit Schüttgut befüllten Kühlrohre im Rohrinneren durchströmt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Regenerieren von adsorptiv und/oder absorptiv beladenen Schüttgütern
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Regenerieren von adsorptiv und/oder absorptiv beladenen Schüttgütern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum thermischen Regenerieren von adsorptiv und/oder absorptiv beladenen Schüttgütern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10. Dementsprechend wird das zu regenerierende Schüttgut in der Weise durch einen mehrstufigen Regenerationsreaktor geführt, dass das Schüttgut zunächst in den Regenerationsreaktor eingeschleust und dort in einer Aufheizstufe durch indirekt beheizte, in Serie ange- ordnete Regenerationsrohre unter Aufheizung und Entgasung geleitet wird sowie, ggf. nach Durchwandern einer Nachentgasungsstufe, nachfolgend in einer Abkühlstufe durch indirekt gekühlte, in Serie angeordnete Kühlrohre unter Abkühlung weiter geleitet und schließlich aus dem Regenerationsreaktor wieder ausgeschleust wird. Es handelt sich mithin um einen zumindest zweistufigen Reaktor mit jeweils außen beheizten bzw. gekühlten Rohren, die das Schüttgut vom Aufheiz- bzw. Kühlmedium fernhalten. TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Neben den so genannten Röhren-Regeneratoren der vorbezeichneten Art ist auch ein Regenerationsverfahren bekannt, bei dem an Stelle einer indirekten Aufheizung oder Abkühlung das Schüttgut allein durch direkten Kontakt mittels eines Gasstromes aufgeheizt und in einer zweiten Reaktorstufe mittels eines anderen Gases allein durch direkten Kontakt abgekühlt wird (DE 42 24 778 A1 ). Bei diesem bekannten Verfahren wird das Kühlgas und das Aufheizgas jeweils getrennt voneinander gehalten und jeweils im Kreislauf durch eine Desorptionsstufe bzw. eine Aktivkokskühlstufe im Gegenstrom zu dem Schüttgut, z.B. einem beladenen Aktivkoks, geführt. Da das Heizgas im Kreislauf geführt wird und sich deshalb mit dem in dem Desorber unter Wärmeeinwirkung abgetriebenen Schadstoff (Reichgas) vermischt, ist der Aktivkoks bei seinem Austritt am unteren Desorberende noch von einer Reichgasatmosphäre umgeben. Die im Gleichge- wicht mit dieser Atmosphäre stehenden Schadstoffe befinden sich auch noch im Poreninneren des Aktivkokses. Das aus dem Desorber unten austretende Schüttgut schleppt also eine gewisse Schadstoffmenge in den Aktivkokskühler unvermeidlich mit hinüber. Wegen der Kreislaufführung des Kühlgases durch den Aktivkokskühler, können sich diese Schadstoffbestandteile in dem Kühlkreislaufgas entsprechend anreichern. Dies hat eine unvermeidliche Rest- oder Neubeladung des regenerierten Aktivkokses mit Schadstoffen zur Folge, so dass im regenerierten Aktivkoks keine vollständige Aktivität bzw. Adsorptions- oder Absorptionskapazität vorhanden sein kann. Das im Kreislauf geführte Heizgas wird zum Teil indirekt, zum Teil aber auch direkt durch Zugabe heißer Verbrennungsgase aufgeheizt. Die heißen Verbrennungsgase finden sich zusammen mit dem Desorptionsgas als Mischung in dem Kreislauf sowie in dem ausgeschleusten Reichgas wieder. Will man das Reichgas in einem Weiterverarbeitungsschritt nutzen, so ist diese Verdünnung ungünstig.
Bei den Regenerierverfahren und -Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art, bei denen das Schüttgut die inneren Querschnitte zueinander paralleler Wärmeaustauschrohre
- 2 - durchwandert, die auf ihrer Außenseite indirekt mit Heißgas oder Kühlgas beaufschlagt werden, treten Verdünnungseffekte und Schadstoffverschleppungen der vorerwähnten Art nicht auf.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es wurde gefunden, dass bei gattungsgemäßen thermischen Regenerationsapparaten zur Regenerierung schadstoffbeladener Schüttgüter die Wärmeübertragung verbessert werden muss, um die Wirtschaftlichkeit und insbesondere den Regenerationsgrad des Schüttgutes zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen. Demnach wird mindestens ein Kontaktgas verwendet, das die mit Schüttgut befüllten Regenerations- röhre und/oder die mit Schüttgut befüllten Kühlrohre im Rohrinneren durchströmt. Diese Kontaktgasanwendung führt zu einer Reihe erheblicher Vorteile, die nachfolgend geschildert werden: Wenn ein (erstes) Kontaktgas durch die mit Schüttgut befüllten Kühlrohre geleitet wird, verbessert sich je nach Temperatur des Kontaktgases und der Kontaktgasmenge das Kühlergebnis nicht nur deshalb, weil der indirekten Kühlung in einem gewissen Ausmaß eine direkte Kühlung überlagert wird sondern auch, weil der Wärmeübergang zwischen Schüttgut und Kühlmedium erheblich verbessert wird. Das erste Kontaktgas führt darüber hinaus zu einem Abtreiben etwa vorhandener Restmengen an Schadstoffen, die im Lückenvolumen zwischen den Schüttgutkörnern und/oder in Poren des Schüttgutes noch vorhanden sind. Um diesen Effekt zu optimieren und das regene- rierte Schüttgut maximal vor einer Widerbeladung mit Schadstoffen aus dem Reichgas zu schützen, wird das erste Kontaktgas im Gegenstrom zum Schüttgut, d.h. von unten nach oben durch die Kühlrohre geleitet. Besonders wichtig ist es, dass das erste Kontaktgas das regenerierte Schüttgut von leicht adsorbierbaren oder absorbierbaren Komponenten, wie SO2, freihält um eine Neubeladung des Schüttgutes mit dieser Schad- Stoffkomponente bereits im Regenerationsapparat zu verhindern und die volle Adsorpti-
- 3 - onskapazität für einen neuen Einsatz, z.B. in einer adsorptiven trockenen Gasreinigungsanlage nutzen zu können. Geeignet als erstes Kontaktgas ist ein im Wesentlichen sauerstofffreies Gas. Dabei kann es sich z.B. um Stickstoffgas handeln. Das aus den Kühlrohren austretende erste Kontaktgas kann anschließend z.B. verworfen werden, indem es durch einen Kamin abgeführt wird, dies ggf. nach einer Reinigung von durch den durch das erste Kontaktgas abgetriebenen Schadstoffkomponenten.
Leitet man ein (zweites) Kontaktgas durch die mit Schüttgut befüllten Regenerationsrohre so wird durch diesen Schritt die Übertragung der indirekt über die Rohrmantelfläche von außen zugeführte Regenerationswärme auf die Schüttgutkörner verbessert. Gleichzeitig treibt das zweite Kontaktgas aufgrund der zwangsweisen Strömung durch die Regenerationsrohre die unter dem Wärmeeinfluss von dem Schüttgut desorbierenden Schadstoffe verstärkt von dem Schüttgut ab und unterstützt eine Reichgasströmung in Richtung auf ein Rohrende von wo das Reichgas abgezogen werden kann. Außerdem erhöht das zweite Kontaktgas das Schadstoff-Konzentrationsgefälle an an den Schüttgutoberflächen und fördert dadurch die Desorption dieser Komponenten. Da die Regenerationsrohre in erster Linie von Außen indirekt beheizt werden, ist der Verdünnungsgrad des sich bildenden Reichgases durch das zweite Kontaktgas geringer als bei dem Direktkontakt-Regenerationsverfahren gemäß DE 42 24 778 A1. Das zweite Kontaktgas kann grundsätzlich auch im Gegenstrom zum Schüttgut, also mit Strömungsrichtung nach oben durch die Regenerationsrohre geleitet werden. Wenn jedoch, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, sich zwischen der Aufheizstufe und der Kühlstufe eine so genannte Nachentgasungsstufe sich befindet, in der das Schüttgut einen Nachentgasungsraum durchwandert, dessen Querschnitt im Vergleich zum Summenquerschnitt der Regenerationsrohre und der Kühlrohre größer ist, und dort, vorzugsweise, kein Rohrbündel zum Führen des Schüttgutes vorhanden ist, wird das zweite Kontaktgas vorzugsweise im Gleichstrom mit dem Schüttgut, also mit Strömungsrichtung nach Unten durch die Regenerationsrohre geführt.
- 4 - Der Wärmehaushalt eines solchen Prozesses sowie der Verbrauch an Kontaktgas sowie der Verdünnungsgrad des sich bildenden Reichgases können noch weiter verbessert werden, wenn das erste Kontaktgas nach seinem Austritt aus den Kühlrohren nachfolgend als zweites Kontaktgas durch die Regenerationsrohre geführt wird. Hierdurch wird ein Bereitstellen von eigenständigem zweitem Kontaktgas vermieden. Dies ist vor allem dann nützlich, wenn es sich bei den Kontaktgasen um ein bezüglich des Schüttgutes inertes Gas handelt, insbesondere ein sauerstofffreies Gas, wie N2 handelt. Ein solches Kontaktgas vermeidet unerwünschte chemische Reaktionen an der Schüttgutoberfläche oder in den Schüttgutporen. Die in der Kühlstufe in das erste Kontaktgas eingetragene Schadstoffmenge, wie z.B. SO2, die sich danach in dem Inertgas befindet, wenn dieses als zweites Kontaktgas verwendet wird, ist in der Aufheizstufe unschädlich, weil dort ohnehin und auch in erheblicher Menge Schadstoffe aus dem Schüttgut abgetrieben werden, die nachfolgend von dem Schüttgut abgezogen werden. Das so mit Schadstoffen vorkontaminierte zweite Kontaktgas verringert zudem den Verdünnungs- grad des gewonnenen Schadstoff-Reichgases.
Wenn das erste Kontaktgas durch die Kühlstufe im Gegenstrom zum Schüttgut geführt wird, heizt es sich an dem Schüttgut auf annähernd Regenerationstemperatur auf und wird auf diesem Temperaturniveau bereits dem Inneren der Regenerationsrohre zuge- führt. Es leistet damit auch einen Beitrag zur Wärmebereitstellung in der Aufheizstufe (Regenerationsstufe), wobei das zweite Kontaktgas in der Aufheizstufe sowohl im Gegenstrom aber auch im Gleichstrom zum Schüttgut durch die Regenerationsrohre geführt werden kann. Der Verbrauch an Kontaktgas kann auf diese Weise also deutlich eingeschränkt werden, was mit Blick auf die Kosten von z.B. einer Stickstoffgasbereit- Stellung von besonderem Vorteil ist. Auch der Verdünnungsgrad des in der Aufheiz- und Regenerationsstufe anfallenden Reichgases wird auf diese Weise günstig verringert.
Um die Wärmeübertragung beim Aufheizen auf das in den Regenerationsrohren befindliche Schüttgut und/oder beim Abkühlen des in den Abkühlrohren befindlichen Schüttgu- tes zu vergleichsmäßigen, wird vorgeschlagen, das Aufheizgas und/oder das Abkühlgas
- 5 - entlang jedes einzelnen Regenerationsrohres und/oder Abkühlrohres oder entlang von Gruppen von Regenerationsrohren und/oder Abkühlrohren zwischen einem für die Regenerationsrohre und/oder Abkühlrohre jeweils gemeinsamen Gaseinlassraum und einem bezüglich des Gaseinlassraumes einen geringeren Druck aufweisenden gemein- samen Gasauslassraum durch das einzelne Regenerationsrohr und/oder Abkühlrohr oder Gruppen von Regenerationsrohren und/oder Abkühlrohren umgebende Gasblenden oder Mantelrohre durchzuleiten. Anders als beim Stand der Technik erfahren auf diese Weise alle Regenerations- und/oder Abkühlrohre die gleiche indirekte Aufheizung bzw. Abkühlung. Insbesondere werden unterschiedliche Gastemperaturen an den Au- ßenflächen der verschiedenen Regenerationsrohre bzw. Abkühlrohre vermieden. Zwischen dem jeweiligen Gaseinlassraum und dem Gasauslassraum des Röhrenregenerators und des Röhrenkühlers werden durch die Erfindung gleichmäßige Differenzdruckverhältnisse für alle Regenerationsrohre bzw. Abkühlrohre erzielt. Dies führt zu gleichmäßigen Regenerationsergebnissen bzw. Abkühlergebnissen für die Schüttgutpartikel in allen der in der Regel zahlreichen Regenerationsrohre bzw. Abkühlrohre. - Demgegenüber waren nach dem Stand der Technik bei Röhrengeneratoren die auf die Röhrenaußenflächen verschiedener Rohre einwirkenden Temperaturen deutlich verschieden. - Es hat sich herausgestellt, dass bei der vorliegenden Erfindung außerordentlich gleichmäßige Temperaturbedingungen für alle Regenerationsrohre bzw. Abkühlrohre erreicht werden. Insbesondere können Überhitzungen an einzelnen Regenerationsrohren, wie sie beim Stand der Technik auftraten, vermieden werden. Das Schüttgut wird somit trotz maximaler Regenerationswirkung bestmöglich geschont und/oder es werden unerwünschte Reaktionen der zu desorbierenden Schadstoffe vermieden. Eine derartige indirekte Aufheizung und/oder Abkühlung der Wärmeaustauschrohre ist auch ohne die (direkte) Kontaktgasanwendung von eigenständig erfinderischer Bedeutung.
Wenn das Schüttgut aus jedem Kühlrohr oder aus je einer Gruppe von Kühlrohren schrittweise über je eine mechanische Austragsvorrichtung aber gemeinsam und gleich stark abgezogen wird, wird dadurch jeweils eine über alle Regenerationsrohre und über alle Kühlrohre gleichmäßige Wärmezufuhr bzw. Wärmeabfuhr für das Schüttgut in je-
- 6 - dem Rohr erreicht. - Anders als beim Stand der Technik, der für Röhrendesorber lediglich eine einzige Zellradschleuse oder dergleichen als Austragsvorrichtung am unteren Reaktorende vorsah, ist bei der Erfindung also ein Schüttgutabzug nunmehr den unteren Ende der Kühlrohre und jedem einzelnen Kühlrohr zugeordnet. - Bei der Erfindung werden also Kernflussprobleme und dergleichen vermieden und erreicht, dass alle schüttgutführenden Rohre die gleichen Schüttgutmengen durchsetzen, wenn alle Aus- tragsvorrichtungen entsprechend bedient werden und gestaltet sind. Zusätzlich können Schüttgutleiteinrichtungen dazu beitragen, dass auch innerhalb des in der Regel konus- förmigen Schüttgutsammeiraumes unterhalb der Austragsvorrichtungen eine vergleich- mäßigte Schüttgutverweilzeit erzielt wird. Eine derartige Austragsvorrichtung ist für gattungsgemäße Regenerationsvorrichtungen auch ohne Kontaktgasanwendung und/oder ohne die Wärmeaustauschrohre umgebende Gasblenden oder Mantelrohre von eigenständiger erfinderischer Bedeutung.
Im Sinne der Erfindung ist es möglich, die Regenerationsrohre, ggf. mit einer geringfügigen Unterbrechung, in die Kühlrohre übergehen zu lassen, wenn der die Regenerationsrohre umgebende, von Heizfluid durchströmte Aufheizraum von dem die Kühlrohre umgebenden und von Kühlfluid durchströmten Abkühlraum fluidisch getrennt ist. Eine solche Anordnung ist auch dann möglich, wenn Kühlrohre im Gegenstrom und die Re- generationsrohre im Gleichstrom von Kontaktgas durchströmt werden. Beide Kontaktgase und das desorbierte Gas können dann insgesamt an einer Öffnungsstelle im Ü- bergangsbereich zwischen Aufheizung und Kühlung in einen Gasabzugsraum einströmen. Ebenso ist es im Sinne der Erfindung, wenn zwischen dem Aufheizraum und dem Abkühlraum ein Nachentgasungsraum zwischengefügt ist, der ggf. schüttgutleitende Einbauten aber keine Schüttgutführungsrohre wie in der Aufheizstufe und in der Abkühlstufe aufweist und dessen Querschnitt vorzugsweise größer als die Summe der Querschnittsflächen der Regenerationsrohre und/oder der Kühlrohre ist. Ein derartiger Nachentgasungsraum gewährleistet für das Schüttgut eine ausreichend große Verweilzeit auf etwa der Reaktionstemperatur.
- 7 - Wenn eine Nachentgasungsstufe zwischen der Regenerationsstufe und der Kühlstufe eingefügt ist, werden die beiden Kontaktgase, die über das obere Ende der Kühlrohre und das untere Ende der Regenerationsrohre in die nachentgasungszone einströmen, innerhalb der Nachentgasungszone vorzugsweise voneinander getrennt. Dies kann durch dachförmige Einbauten in die Nachentgasungszone in einer oder in mehreren übereinander liegenden Ebenen erfolgen. Hierbei können dachförmige Einbauten Verwendung finden, wie sie unter anderem aus der WO .... bekannt sind. Wenn in der Nachentgasungszone keine vollständige fluidische Trennung vorgesehen ist, weil das Schüttgut die Nachentgasungszone insgesamt von oben nach unten durchwandert, wird eine Trennung des ersten Kontaktgases von der Mischung aus zweitem Kontaktgas und Desorptionsgas bzw. allein von dem Desorptionsgas durch eine Gasdrucksteuerung gefördert, indem z.B. der Saugdruck zum Abführen des ersten Kontaktgases und/oder der Saugdruck zum Abführen des Desorptionsgases und des zweiten Kontaktgases so eingestellt wird, dass zwischen der Saugebene für erstes Kontaktsgas und der Absaug- bene für Desorptionsgas und ggf. zweites Kontaktgas möglichst gering ist. Die Kontaktgastrennung bei einem gattungsgemäßen Regenerationsverfahren ist von eigenständig erfinderischer Bedeutung.
Um auch bei unterschiedlichem Anfall pro Zeiteinheit an zu regenerierendem Schüttgut einen gleichmäßigen Betrieb der Regenerationsanlage und die gewünschten Regenerationsergebnisse zu erzielen, ist der Regenerationsreaktor vorzugsweise ein oder mehrfach längsgeteilt, d.h. in parallele vertikal verlaufende Sektoren unterteilt, wobei jeder Sektor fluidseitig und schüttgutseitig gesondert angeschlossen ist. Dadurch können die Sektoren unabhängig voneinander betrieben werden. Um einen oder mehrere Sektoren auch während des Betreibens der übrigen Sektoren warten oder reparieren zu können, ohne dass die sich zwischen den Sektoren einstellenden unterschiedlichen Temperaturen zu schädlichen Wärmespannungen im Gesamtreaktor führen, die Wärmespannungsprobleme oder dergleichen hervorrufen, sind die Trennwände zwischen den Sektoren wärmeisolierend und/oder längenausgleichend ausgeführt. Längsgeteilte gat- tungsgemäße Regenerationsreaktoren sind von eigenständig erfinderischer Bedeutung.
- 8 - Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass
Regenerationsrohre in einer oder jenseits einer die Nachentgasungskam- mer von der Aufheizkammer fluidisch trennenden Zwischenwand münden;
die Nachentgasungszone, die auch die Funktion einer Hauptentgasungszone innen haben kann, einen radial außen gelegenen Gassammeiraum und einen von dem Gassammeiraum durch durchbrochene Wände ge- trennten, nach radial innen gelegenen Schüttgutverweilraum aufweist, in den die Regenerationsrohre münden und von dem die Kühlrohre ausgehen;
die Mündungsenden mehrerer Kühlrohre oberhalb eines trichterförmigen Einlassen je einer Schüttgutaustragsvorrichtung münden, wobei, insbesondere, die Kühlrohre in einen Austragstrichter münden und/oder, insbesondere, Unterteilungswände innerhalb des Austragstrichters vorgesehen sind, so dass für jedes Kühlrohr eine Trichtereinlassöffnung und eine Trichterauslassöffnung vorgesehen ist;
die Haupt- oder Nachentgasungszone schüttgutumlenkende Einbauten zur Förderung einer Fluidtrennung aufweist;
die Haupt- oder Nachentgasungszone Jalousiewände aufweist, die das Schüttgut von einem seitlich gelegenen Gasabzugsraum trennen.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Aus-
- 9 - nahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung und Tabelle, in der - beispielhaft - ein Ausführungsbeispiel eines Regenerationsreaktors dargestellt ist.
FIGURENKURZBESCHREIBUNG
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1A eine erste Regenerationsanlage in schematisierter Gesamtansicht in Vertikalschnittansicht;
Fig. 1 B dieselbe Regenerationsanlage in einer um 90 Grad gedrehten Vertikalschnittansicht;
Fig. 2 von einer zweiten Regenerationsanlage den Reaktionsreaktor in Vertikalschnittansicht;
Fig. 3 eine dritte Regenationsanlage im schematisierten Vertikalschnitt;
Fig. 4A von einer vierten Regenationsanlage den Reaktionsreaktor im Vertikalschnitt;
Fig. 4B von derselben Regenationsanlage den Reaktionsreaktor im Horizontalschnitt entlang der Linie A - A sowie
Fig. 5 von einer modifizierten Ausführungsform der Regenerationsanlage nach Fig. 1 B einen Horizontalschnitt durch den Vorratsbunker der Aufheizstufe
(Schnitt entlang der Linie V-V gemäß Fig. 1 ).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
- 10 - Aus Figuren 1A, 1B ist ein Regenerationsreaktor 1 mit einer Aufheizstufe 2, einer Abkühlstufe 3 und einer dazwischen gelegenen Nachentgasungsstufe 4 ersichtlich, bei der zu regenerierendes Schüttgut über eine oder mehrere nicht dargestellte Einlassschleuse/n, wie eine Zellenradschleuse, von oben in einen Schüttgutaufgabebunker 5A ge- langt, während regeneriertes Schüttgut über einen Schüttgutabgabebunker 5B und eine daran sich anschließende, nicht dargestellte, Austragsschleuse wieder ausgeschleust wird. Die Aufheizstufe 2 besteht aus einer Vielzahl etwa gleichdimensionierter Regenerationsrohre 2A, die sich parallel zueinander zwischen dem Schüttgutaufgabebunker 5A und der Nachentgasungsstufe 4 erstrecken. Am oberen Ende der Regenerationsrohre 2A erleichtern Aufgabetrichter 2A' den gleichmäßigen Übertritt von Schüttgut aus dem Schüttgutaufgabebunker 5A in die Regernationsrohre 2A. Diese Aufgabetrichter bilden gleichzeitig einen fluiddichten Zwischenboden 8B1 gegenüber dem darunter gelegenen (zweiten) Gasauslassraum 8B. Ein fluiddichter Zwischenboden 8A' trennt die Nachentgasungsstufe 4 von dem darübergelegenen zweiten Gaseinlassraum 8A, während die Regenerationsrohre 2A den Zwischenboden 8A' durchdringen und in einer weiter unten gelegenen Position offen münden. Der zweite Gaseinlassraum 8A erstreckt sich also - ebenso wie der zweite Gasauslassraum 8B - quer zu den Regenerationsrohren 2A und besitzt einen hinreichend großen Querschnitt, um gleiche Druckverhältnisse über den gesamten Querschnitt des Gaseinlassraumes 8A sicherzustellen. An geeigneter Stelle, z.B. über einen Gasverteilkanal 8A" (Fig. 1 B), wird der zweite Gaseinlassraum 8A mit z.B. 4500C heißem Wärmeträgerfluid wie einem heißen Verbrennungsgas, beaufschlagt. In entsprechender Weise kann das durch Wärmeübertragung auf die Außenfläche der Regenerationsrohre 2A auf z.B. 2500C abgekühlte Aufheizgas den zweiten Gasauslassraum 8B wieder verlassen. Wenn die seitlichen Abstände der Regenerati- onsrohre 2A voneinander vergleichsweise klein sind, kann der dadurch erzeugbare Strömungswiderstand bereits ausreichen, dass das im zweiten Gaseinlassraum 8A anstehende Heizgas durch alle Zwischenräume gleichmäßig zwischen allen Regenerationsrohren 2A auf deren Außenseite entlang in den zweiten Gasauslassraum 8B abströmt. Um diesen Effekt zu optimieren, insbesondere auch bei etwas größeren seitli- chen Abständen der Regenerationsrohre 2A, kann ein gelochter Zwischenboden 2B\
- 11 - 2B" im jeweils oberen und unteren Endbereich der Regenerationsrohre 2A derart vorgesehen sein, dass die Zwischenböden den unteren Abschluss des zweiten Gasauslassraumes 8B bzw. den oberen Abschluss des zweiten Gaseinlassraumes 8A bilden. Durch jede dieser Durchbrechungen ist eines der Regernationsrohre 2A mit definiertem seitlichen Abstand hindurch gesteckt, so dass ringblendenartige Gasdurchtrittsspalte um die Regernationsrohre herum entstehen. Die gelochten Zwischenböden 2B' und 2B" bilden mithin Gasblenden zur sicheren Aufrechterhaltung eines bestimmten Fluiddruck- gefälles für Heizfluid zwischen dem zweiten Gaseinlassraum 8A und dem zweiten Gasauslassraum 8B.
In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, wenn jedes der Regenerationsrohre 2A von einem Mantelrohr 2B (Fig. 2) mit definiertem Abstand umgeben ist, wobei die Mantelrohre in den Durchbrechungen der gelochten Zwischenböden 2B' und 2B" dicht münden. Hierdurch werden besonders gleichmäßige Strömungsverhältnisse des Heizgases entlang aller Regenerationsrohre erzielt. Es ist auch möglich, Mantelrohre der vorbezeichneten Art jeweils einer Mehrzahl von Regenerationsrohren zuzuordnen. Im Extremfall dient die Reaktorumhüllung im Bereich der Aufheizstufe als ein solcher Mantel, nämlich in Fällen, in denen die Abstandsräume zwischen den Regenerationsrohren 2A in der oben beschrieben Weise ausreichend klein sind.
Die Kühlstufe 3 ist vorzugsweise in gleicher Weise wie die Heizstufe 2 aufgebaut, einschließlich der Ausbildung im Bereich der Gasblenden (Fig. 1A/B) oder Mantelrohre (Fig. 2), des ersten Gaseinlassraumes 9A und des ersten Gassammeiraumes 9B sowie der etwaigen Mantelrohre 3B (Fig. 2).
Die Kühlrohre 3A münden unterhalb des dem ersten Gaseinlassraum 9A zugeordneten und ansonsten fluiddichten Zwischenboden 9A' mit gewissem Abstand offen oberhalb einer Vielfach-Austragsvorrichtung (Austragsvorrichtung 7), wobei jeweils ein Austragmechanismus 7A einer oder mehreren Kühlrohrmündung/en zugeordnet ist. In dem dar- gestellten Falle sind jeweils vier Kühlrohren 3A einem Austragsmechanismus 7A zuge-
- 12 - ordnet, weshalb dieser mit entsprechenden Schüttguttrichtern 7A' versehen ist. Alle Austragsmechanismen 7A können gleichzeitig betätigt werden, wobei Aufbau der Aus- tragsmechanismen 7A und deren Betätigung vorzugsweise den aus der WO .... bekannten Austragsvorrichtungen entspricht. Ein jedem Austragsmechanismus 7A zuge- hörender oder oberhalb einer Schüttgutstauplatte 7B quer beweglich angeordneter (an sich bekannter und der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellter) Schieber gestattet es, bei jedem seiner quer zur Rohrmündung erfolgenden Bewegungshübe eine vergleichsweise kleine Schüttgutmenge fortzuschaffen, die dann aus dem Schüttgutaufgabebunker 5A durch Nachrutschen wieder aufgefüllt wird. Dieser Vorgang ist bei allen Kühlrohren 3A der gleiche, so dass die Verweilzeit der Schüttgüter in den einzelnen Regenerationsrohren 2A und den einzelnen Kühlrohren 3A jeweils identisch ist. Da am oberen Ende der Regenerationsrohre 2A das Schüttgut oben automatisch nachrutscht, werden auch die Regenerationsrohre 2A alle gleichmäßig von Schüttgut durchwandert. Zusätzliche Schüttgutaustragsvorrichtungen in der Aufheizstufe sind hierzu entbehrlich.
Ausführungsbeispiel
In einen Regenerationsreaktor nach Figuren 1A/1 B wird über Zuführleitungen 6A' zu regenerierendes Adsorptionsmittel (AC beladen) aufgegeben, wobei die Schüttgutauf- gabebunker 5A als Puffervolumen dienen und rasterförmig angeordnete Schüttgutaufgabetrichter 5A' mit unteren Schüttgutdurchlässen versehen sind. Diese enden in einem Gasverteilraum 10A, in dem von oben die Schüttgutdurchlässe münden und in dessen Boden eine Vielzahl rasterförmig verteilter Regenerationsrohre 2A sich nach oben trichterförmig erweiternd münden, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass unterhalb ei- nes Aufgabetrichters 5A' vier im Quadrat angeordnete Aufgabetrichter 2A' vier Regenerationsrohre 2A mit beladenem AC versorgen. Da der Schüttgutaufgabebunker 5A be- füllseitig durch im Wesentlichen gasdichte Verschlussorgane verschlossen ist, gelangt ein dem Gasverteilraum 10A zugeführter Gasstrom von oben in die Regenerationsrohre 2A an deren unteren offenen Ende die oben zugeführten Gase die Regenerationsrohre wieder verlassen und die Gase aus dem Gassammeiraum 10B nahe der Mündungsen-
- 13 - den der Regenerationsrohre 2A sich sammeln und über ein Ventil 11 B aus dem Regenerationsreaktor abgeführt werden können. Das austretende Gas wird über ein Gebläse 12A und ein Ventil 11A im Kreislauf, d.h. erneut durch die Regenerationsrohre 2A geführt. Aufgrund der indirekten Aufheizung des beladenen AC mittels indirekter Wärme- Übertragung über die Mantelflächen der Regenerationsrohre 2A, werden an den beladenen AC gebundene gasförmige Schadstoffe, wie SO2, während der Aufheizphase zunehmend desorbiert (Desorptionsgas). Dadurch, dass dieses Desorptionsgas im Kreislauf geführt wird, reichert es sich bis zu einer Sättigungsgrenze mit desorbierten Gaskomponenten an. Der durch die Desorptionsrate anfallende Gasmengenüberschuss wird über ein Ventil 11C aus dem Reichgaskreislauf abgeführt um z.B. weiterverarbeitet zu werden.
Die Nachentgasungsstufe 4 ist durch einen von Durchlasstrichtern 13A gebildeten Zwischenboden horizontal in zwei Schüttgutebenen 4A und 4B unterteilt. Der dadurch in der oberen Schüttgutebene 4A entstehende Gasströmungswiderstand führt dazu, dass die Desorptionsgase aus den Desorptionsrohren 2A und aus der oberen Schüttgutebene 4A sich bevorzugt in dem Gassammeiraum 10B sich sammeln und nicht durch die Trichteröffnungen der Durchlasstrichter 13A entweichen. Das als Kontaktgas den Wärmeübergang in der Aufheizstufe sowie den Desorptionsvorgang fördernde Kreislaufgas bewegt sich also im Gleichstrom mit dem langsam nach unten durch die Regenerationsrohre 2A wandernden AC.
In der Abkühlstufe 3 wird ebenfalls ein Kontaktgas, nämlich Stickstoff verwendet, dass allerdings im Gegenstrom zum AC durch das Innere der Abkühlrohre 3A strömt und un- terhalb der Durchlasstrichter 13A von dem Desorptionsgas ferngehalten wird. Durch geeignete Einstellungen der Gasdruckverhältnisse, kann erreicht werden, dass das Stickstoff-Kreislaufgas in geringen Mengen durch die Durchlasstrichter 13A in das Desorptionsgas einströmt. Hierdurch werden in der unteren Schüttgutebene 4B anfallende Restmengen an Desorptionsgas ebenfalls dem Reichgasstrom zugeführt, ohne dass eine allzu große Konzentrationsverdünnung eintritt.
- 14 - Das über die Austragsorgane 7A schrittweise und gleichmäßig aus allen Kühlrohren 3A abgezogene und auf etwa Raumtemperatur abgekühlte AC verlässt den Regenerationsreaktor 1 über den Schüttgutabgabebunker 5B und eine Schüttgutabführleitung 6A".
Die im Gegenstrom zur AC Wanderung erfolgende indirekte Kühlung mittels Luft, erfolgt dank der gelochten Zwischenböden 3B', 3B" und die die Kühlrohre 3A umgebenden Ringblenden über den gesamten Reaktorquerschnitt verteilt sehr gleichmäßig. Dabei erwärmt sich die Kühlluft auf etwa 25O0C. Sie ist von dem stickstoffhaltigen Kontaktgas in der Kühlstufe vollständig getrennt und verlässt den Gassammeiraum 9B, um nachfolgend zusammen mit einem Brenngas, wie Erdgas, auf etwa 5500C aufgeheizt zu werden und als Aufheizgas in der Aufheizkammer 2C zu dienen. Aus dieser wird es am oberen Endbereich der Aufheizrohre 2A über den Gasauslassraum 8B als Abgas abgeführt. Auf diese Weise kann eine Temperatur des AC von etwa 4500C am unteren Ende der Aufheizstufe 2 erreicht werden.
Wie die Seitenansicht in Figur 1 B zeigt, kann der Regenerationsreaktor 1 in Teilreaktoren 1A und 1 B längsgeteilt sein, um z.B. günstige Strömungsverhältnisse beim Anströmen und Abströmen der Kühlgase und der Aufheizgase zu erreichen.
Wenn, wie in Figur 5 beispielhaft dargestellt, für beide Teilreaktoren getrennte Gasführungen vorgesehen sind, können beide Teilreaktoren auch unabhängig voneinander betrieben werden, was sich vor allem bei schwankendem Anfall an zu regenerierendem Schüttgut als vorteilhaft erweist, wenn der Regenerationsprozess möglichst gleichmä- ßig, d.h. mit vorhersehbaren Regenerationsergebnissen durchgeführt werden soll.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 unterscheidet sich von demjenigen nach Figuren 1A/1 B dadurch, dass in der Kühlstufe anstelle von Kühlrohren Durchlasskanäle durch indirekt gekühlte Kühlregister 14 vorgesehen sind, durch die das Schüttgut geführt wird.
- 15 - Die Kühlregister können z.B. von einem flüssigen Wärmeträger im Kreislauf durchströmt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1A/1B dadurch, dass das Aufheizgas - und in gleicher Weise das Kühlgas - jeweils quer zu den Aufheizrohren 2A bzw. den Abkühlrohren 3A durch die Aufheizkammer 2C bzw. die Abkühlkammer 3C geführt und außerhalb des Bereiches der Rohrregister um 180° umgelenkt (Umlenkungen 19A', 19B', 19C und 20A1, 2OB", 20C) und wieder in die Aufheizkammer bzw. Abkühlkammer zurückgeführt wird, und zwar in einer jeweils höher gelegenen Ebene. Zu diesem Zweck ist die Aufheizkammer bzw. die Kühlkammer horizontal mehrfach und im Wesentlichen gasdicht durch horizontale Böden 19A, B, C bzw. 2OA, B, C unterteilt. Kontaktgasanwendung, Kontaktgastrennung in der Nachentgasungszone, Schüttgutabzug über eine Vielzahl von Schüttgutabzugstrichtern sowie getrennte Kreislaufführungen der Kontaktgases in der Aufheizstufe und in der Abkühlstufe werden bevorzugt wie in dem ersten Ausführungsbeispielen durchgeführt.
- 16 - BEZUGSZEICHENLISTE
1 Regenerationsreaktor 1A Teilreaktor 1 B Teilreaktor
1A' Zwischenwand
1 B' Zwischenwand
2 Aufheizstufe
2A Regenerationsrohre 2A1 Aufgabetrichter Zwischenboden
2B Mantelrohre
2B' gelochter Zwischenboden
2B" gelochter Zwischenboden
2C Aufheizkammer 3 Abkühlstufe
3A Kühlrohre
3B Mantelrohre
3B' gelochter Zwischenboden
3B" gelochter Zwischenboden 3C Abkühlkammer
4 Nachentgasungsstufe
4A obere Schüttgutebene (Haupt-Nachentgasungszone)
4B untere Schüttgutebene (Rest-Nachentgasungszone)
5A Schüttgutaufgabebunker 5A1 Aufgabetrichter (Schüttgutdurchlässe)
5B Schüttgutabgabebunker
6A Sammelleitung Schüttgut
6A1 Zuführleitung Schüttgut
6A" Abführleitung Schüttgut 6B Sammelleitung Fluid
- 17 - 6B' Zuführleitung Fluid
6B" Abführieitung Fluid
7 Austragsvorrichtung
7A Austragsorgane 7A' Schüttguttrichtern
7B Schüttgutstauplatte
8A Gaseinlassraum
8A' Zwischenboden
8A" Gasverteilkanal 8B Gasauslassraum
8B' Zwischenboden
9A Gaseinlassraum
9A' Zwischenboden
9B Gassammeiraum 9B' Zwischenboden
10A Gasverteilraum
10B Gassammeiraum
11A Ventil
11 B Regelventil 11 C Ventil
12A Kreislaufgebläse
12B Kreislaufgebläse
13A Durchlasstrichter
14 Kühlregister 14A Wärmeaustauscher
14B Pumpe
15A Gasverteilraum
15B Gassammeiraum
16A Ventil 16B Regelventil
- 18 - 17A Gebläse
17B Gebläse
17C Gebläse
18A Regelventil 18B Regelventil
19A' Umlenkung
19B1 Umlenkung
19C Umlenkung
2OA' Umlenkung 2OB' Umlenkung
2OC Umlenkung
21 Feuerung
22 thermomechanische Entkopplungsschicht 23A Absperrklappe 23B Absperrklappe
WT Wärmeaustauscher
- 19 -

Claims

ANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum thermischen Regenerieren von ab-/adsorptiv beladenen Schüttgütern, bei dem das Schüttgut einen mehrstufigen geschlossenen Regenerati- onsreaktor von oben nach unten derart durchwandert, dass das Schüttgut
in den Regenerationsreaktor eingeschleust wird,
in einer Aufheizstufe durch indirekt beheizte, in Serie angeordnete Rege- nerationsrohre unter Aufheizen geführt wird,
ggf. durch eine Haupt- oder Nachentgasungsstufe geführt wird,
in einer Abkühlstufe durch indirekt gekühlte, in Serie angeordnete Kühlroh- re unter Abkühlen geführt wird und
nachfolgend aus dem Regenerationsreaktor ausgeschleust wird
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich zur indirekten Aufheizung und/oder Kühlung des Schüttgutes mindest ein Kontaktgas verwendet wird, das die mit Schüttgut befüllten Regenerationsrohre und/oder die mit Schüttgut befüllten Kühlrohre im Rohrinneren durchströmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktgas im Gegenstrom zur Schüttgutwanderrichtung durch die Kühlrohre geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Kontaktgas im Gleichstrom zur Schüttgutwanderrichtung durch die Regenerati- onsrohre geleitet wird.
- 20 -
4. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizgas bzw. das Abkühlgas entlang jedes einzelnen Regenerations- und/oder Abkühlrohres oder ent- lang einzelner Gruppen von Regenerations- und Abkühlrohren zwischen einem für die Regenerationsrohre und/oder die Abkühlrohre jeweils gemeinsamen Gaseinlassraum und einem bezüglich des Gaseinlassraumes einen geringeren Druck aufweisenden gemeinsamen Gassammeiraum durch die Regenerations- und/oder Abkühlrohre oder Gruppen von Regenerations- und/oder Abkühlrohren umgebende Gasblenden oder Mantelrohre geleitet wird.
5. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut aus jedem Kühlrohr einzeln, oder aus Gruppen von Kühlrohren, schrittweise abgezogen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlstufe anstelle von Kühlrohren Durchlasskanäle durch indirekt gekühlte Kühlregister vorgesehen sind, durch die das Schüttgut geführt wird.
7. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zwischen der Aufheizstufe (Regenerationsstufe) und der Kühlstufe eine Nachentgasungsstufe eingefügt ist, in welche erste und zweite Kontaktgase aus der Kühl- und/oder aus der Aufheizstufe einströmen, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Kontaktgase innerhalb der Nach- entgasungsstufe in einer oder mehreren Ebenen mindestens zum Teil voneinander getrennt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung durch eine Gasdrucksteuerung erfolgt.
- 21 -
9. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Sektoren ein- oder mehrfach längs geteilter Regenerationsreaktor verwendet wird und jeder Sektor fluidseitig und schüttgutseitig gesondert an Sammelleitungen angeschlossen ist.
10. Vorrichtung zum thermischen Regenerieren von ab-/adsorptiv beladenen Schüttgütern mit einem mehrstufigen, geschlossenen, von Schüttgut von oben nach unten durchwanderten Regenerationsreaktor (1), umfassend
- ein oberes Einschleusorgan,
eine Aufheizstufe (2),
ggf. eine Haupt- oder Nachentgasungsstufe (4),
eine Abkühlstufe (3),
ein Ausschleusorgan,
vertikal oder weitgehend vertikal in einer von Heizfluid durchströmbaren Aufheizkammer (2C) in Serie angeordnete, von dem Schüttgut in Richtung der Abkühlstufe durchwanderbare, von außen beheizte Aufheizrohre (2A) und
vertikal oder weitgehend vertikal in einer von Kühlfluid durchströmbaren Abkühl- kammer (3C) in Serie angeordnete, von dem Schüttgut zum Ausschleusorgan hin durchwanderbare von außen gekühlte Kühlrohre (3A),
dadurch gekennzeichnet, dass
- 22 - die Aufheiz- und/oder Abkühlkammer die einzelnen Aufheiz- und/oder Abkühlrohre (2A; 3A) oder Gruppen von Aufheiz- und/oder Abkühlrohren mit Abstand umgebende Gasblenden (2B', 2B"; 3B', 3B") oder Mantelrohre (2B; 3B) aufweist, die zwischen einem gemeinsamen Gaseinlassraum (8A; 9A) und einem gemein- samen und im Übrigen von dem Gaseinlassraum fluidisch getrennten Gasauslassraum (8B; 9B) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 10, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (3A) an ihren Mün- dungsenden und bezüglich des Schüttgutes stromauf des Ausschleusorgans einzeln oder für Gruppen von Kühlrohren zusammengefasste Austragsorgane (7A) aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , gekennzeichnet durch einen zwischen dem Einschleusorgan und den Regenerationsrohren (2A) angeordneten, von der
Aufheizkammer (2C) fluidisch getrennten Schüttgutaufgabebunker (5A) mit trichterförmigen, zwischen dem Schüttgutaufgabebunker (5A) und dem Inneren der Regenerationsrohre (2A) einen Gasverteilraum (10A) freihaltenden Schüttgutdurchlässen (5A'). .
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch einen die Nachentgasungsstufe (4) von der Abkühlkammer (3C) fluidisch trennenden Zwischenboden (9B') mit trichterförmigen Übergangsstücken zwischen der Nachentgasungsstufe (4) und dem Inneren der Kühlrohre (3A) und/oder einen die Aufheizstufe (2) von der Aufheizkammer (2C) fluidisch trennenden Zwischenboden (8B') mit trichterförmigen Übergangsstücken zwischen dem Schüttgutaufgabebunker (5A) und dem Inneren der Aufheizrohre (2A).
- 23 -
14. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 10, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerationsreaktor (1 ) über eine im Wesentlichen vertikale Zwischenwand (1A', 1 B') in zwei Teilreaktoren (1A, 1 B) mit eigenständigen Zu- und Abführleitungen für Schüttgut und für Fluid (6A', 6A"; 6B', 6B") zum Anschluss an Sammelleitungen (6A, 6B) aufgeteilt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilreaktoren thermomechanisch von einander entkoppelt sind.
- 24 -
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