WO2025031881A1 - Method and reactor assembly for pyrolyzing hydrocarbon-containing fluids, and reactor assembly - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method at least for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids at least for the production of at least hydrogen-containing fluids, wherein the hydrocarbon-containing fluids are fed to a reactor shaft of a reactor in counterflow to a moving bed of the reactor consisting of particles, wherein at least the particles of the moving bed and the hydrocarbon-containing fluids are heated to a defined temperature in the range between 800-1600 °C, wherein particles of the moving bed are introduced at a reactor head and wherein particles of the moving bed are discharged at a reactor sump.
- the hydrocarbon-containing fluids are introduced into the reactor from below and the particles are introduced by gravity from above.
- the invention relates to a reactor arrangement at least for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids at least for the production of at least hydrogen-containing fluids with a reactor, wherein the reactor has a reactor shell and a reactor shaft arranged within the reactor shell, wherein the reactor has a reactor head and a reactor sump, wherein the reactor head and the reactor sump each have at least temporarily closable feed openings and discharge openings through which at least fluids or solids, in particular particles, are to be introduced or discharged, so that in order to produce a moving bed, particles are at least temporarily continuously introduced into the reactor shaft through the reactor head.
- the thermal pyrolysis of methane as the simplest hydrocarbon-containing fluid is a strongly endothermic reaction, which kinetically and thermodynamically prefers a temperature range of 1000-1500 °C.
- the equilibrium shifts to the reactant side with higher pressure.
- a pressure of between 5 and 15 bar, preferably between 10 and 25 bar, is selected.
- the thermal cracking also produces pyrolysis carbon, which is an additional valuable product.
- carbon particles are present, the methane pyrolyses on the particles.
- the particle sizes after deposition can be adjusted by the size of the particles present and the specific carbon deposition. This means that the carbon can be formulated in the reaction step.
- Electrical heat input is particularly suitable for providing the reaction enthalpy.
- the reactor is resistance-heated by at least one pair of electrodes arranged in the particle bed.
- the electrical current flows over the carbon bed and dissipates into thermal energy due to the electrical resistance of the particle bed.
- the electrical resistance results from the contact points between the particles or the small transfer surfaces, while the carbon particles themselves have a high electrical conductivity.
- a homogeneous electrical resistance over the entire cross-sectional area of the reactor is required. If paths with different electrical resistance occur, the electrical current flows preferentially in the areas of low electrical resistance. As a result, the conversions in these areas are higher due to higher temperatures.
- the deposits of the pyrolytic carbon further reduce the resistance along these preferred paths. The consequence is the formation of hotspots. Such a concept is shown, for example, in the publication WO 2020 244 803 A1.
- the invention is therefore based on the object of specifying a reactor and a method in which instabilities in the electrical heat input during methane pyrolysis for the production of hydrogen and pyrolysis carbon can be prevented.
- the adjustment of the particle size distribution is crucial for stabilizing a homogeneous heat input.
- This object is achieved in the present invention by the features of the characterizing part of patent claim 1, firstly in that the particle size of the particles of the moving bed are conditioned after being discharged from the reactor sump, that the particles subjected to conditioning are at least partially introduced at the reactor head and that the particles introduced at the reactor head have a uniform, average particle size x1, wherein the uniform particle size has a grain band.
- the grain band is a particle size distribution or a grain size distribution. Strictly speaking, it is not possible to produce a uniform particle size.
- the particle size varies within a grain size distribution. In this case, the grain band is narrow, which means that the scatter of the grain size distribution is small compared to the particle diameter.
- the particle sizes of the particles introduced at the reactor head are therefore very close to one another, so that one can speak of a uniform particle size.
- the uniform, average particle size x1 is in the range of 2 - 4 mm, particularly preferably in the range of 2.5 - 3.5 mm.
- the uniform, average particle size corresponds to the maximum of the grain size distribution.
- the grain band preferably corresponds to a scatter of +/- 0.75 mm around the uniform particle size x1, wherein at least 90 wt.% and preferably at least 95 wt.% of the particles have a diameter within the grain band.
- the parameters of the grain size distribution can be determined, for example, by means of a sieve analysis. Grain size fractions can be formed using stacked sieves and a histogram of the grain size distribution can be created. The maximum of the grain size distribution corresponds to the average, uniform particle size. Sieves with openings the size of the grain band boundaries can be used to separate the particle fraction with the uniform particle size x1, which includes the corresponding grain band. The weight proportion of the particle fraction in the total sample can then be determined by weighing. Details of the sieve analysis particulate materials can be found, for example, in the IFDC S-107 standard of the International Fertilizer Development Center (IFDC).
- IFDC International Fertilizer Development Center
- a moving bed is a bed of granules or particles. It would be conceivable that the entire cross-section of the reactor shell is filled. However, it is also conceivable that the moving bed has a ring-shaped cross-section. By continuously discharging the particles at the reactor sump, the moving bed moves steadily downwards. The particles can be removed and replaced or fed back into the reactor chamber at the reactor head.
- the reactor chamber is understood to mean the interior of the reactor including any inlet and outlet zones.
- Conditioning can, for example, involve sieves in a screening device and/or a mill in a crushing device. In this way, particles of the desired size can be obtained. This minimizes the risk of hotspots forming in the moving bed of the reactor, which prevent even heat distribution. Furthermore, blockages caused by bridging can be minimized.
- conveying devices can be used for conveying.
- ventilation or gas-powered conveying devices are also conceivable.
- the conditioning comprises at least one classification or at least one comminution of particles.
- the classification By means of the classification, at least two partial quantities of the original solid mixture can be obtained.
- the particle size distribution can be adjusted accordingly.
- particles larger than x1 from a first classification are crushed in a crushing unit, that the crushed particles are classified in a second classification, wherein after the second and/or first classification, particles with a size of x1 are at least partially fed to the reactor. In this way, the grain band of the particles that are fed into the reactor can be made narrower. Particles can be crushed accordingly and fed back into the reactor with the size x1.
- particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit are at least partially returned to the comminution unit after the second classification.
- the particles from the reactor sump are fed to a comminution unit and at least partially crushed, wherein the crushed particles are classified in a first sieve and wherein particles with a size of x1 are fed to the reactor, characterized in that the particles smaller than x1 and larger than x1 are at least partially discharged from the process and wherein particles with a size of x1 can also be partially discharged.
- particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit are at least partially returned to the comminution unit after classification.
- the particles are classified in a first sieve after being discharged from the reactor and that particles with a size of x1 are at least partially fed to the reactor head, particles smaller than x1 are discharged from the process and particles larger than x1 are crushed in a crushing unit, characterized in that the particles from the crushing unit are at least partially returned to the first sieve.
- a reactor arrangement at least for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids at least for the production of at least hydrogen-containing fluids with a reactor, wherein the reactor has a reactor shell and a reactor shaft arranged within the reactor shell, wherein the reactor has a reactor head and a reactor sump, wherein the reactor head and the reactor sump can each have at least one at least temporarily closable feed opening and discharge openings through which at least fluids or solids, in particular particles, are to be introduced or discharged, so that in order to produce a moving bed, particles are at least temporarily continuously introduced into the reactor shaft through the reactor head.
- the reactor is in an operative connection with the reactor sump with a first conditioning.
- the conditioning can be, for example, sieves in a sieving device or a mill in a comminution device.
- the device for conditioning particles preferably comprises at least one classifying device which is designed to classify particles taken from the reactor sump and to separate a particle fraction with a uniform particle size x1, which has a grain band, for return to the reactor head.
- the classifying device can be designed, for example, as a sieve device.
- the sieve device can comprise two sieves with which particles outside the grain band, i.e. those with a diameter larger or smaller than the uniform particle size x1, can be discharged.
- the uniform particle size x1 is preferably in the range of 2 - 4 mm, particularly preferably in the range of 2.5 - 3.5 mm.
- the grain band preferably corresponds to a scatter of +/- 0.75 mm around the uniform particle size x1, with at least 90% by weight and preferably at least 95% by weight of the particles having a diameter within the grain band.
- the reactor arrangement can be designed to carry out a method according to the invention. The above statements regarding the method according to the invention also apply accordingly to the reactor arrangement according to the invention.
- the reactor is operatively connected to a first screening device or to a comminution unit. At least two partial quantities of the original solid mixture can be obtained by means of the screening device.
- the comminution unit can crush particles whose particle size is larger than a desired size, so that a narrow grain band can be achieved in the particle distribution. In this way, a more stable reactor operation can be achieved, which can improve the handling of the reactor.
- a first classification can be operatively connected to a comminution unit such that particles larger than x1 from the first classification can be comminuted in the comminution unit, and the comminution unit can in turn be operatively connected to a second classification such that the comminuted particles can be classified in the second classification, wherein the second and/or first classification is operatively connected to the reactor such that particles with a size of x1 can at least partially be fed to the reactor.
- the grain band of the particles that are fed into the reactor can be made narrower. Particles that are initially larger than x1 can be comminuted accordingly and at least partially fed back into the reactor with the size x1.
- the second classification can be in a further operative connection with the comminution unit such that particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit can be at least partially returned from the second classification to the comminution unit.
- the reactor sump is operatively connected to a comminution unit in such a way that the particles from the reactor sump can be fed to a comminution unit and partially comminuted, wherein the comminution unit is operatively connected to a first sieve in such a way that the particles can be classified in the first sieve and wherein the first sieve is operatively connected to the reactor in such a way that particles with a size of x1 can be fed to the reactor, characterized in that the particles smaller than x1 and larger than x1 are at least partially discharged from the process and wherein particles with a size of x1 can also be partially discharged.
- the comminution unit is in an operative connection with the first classification such that particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit can be at least partially returned from the first classification to the comminution unit.
- the reactor is operatively connected to a first sieve in such a way that the particles are classified in a sieve after being discharged from the reactor and that particles with a size of x1 can be at least partially fed to the reactor head, particles smaller than x1 can be discharged from the process and the first sieve is operatively connected to a comminution unit in such a way that particles larger than x1 can be comminuted in the comminution unit, characterized in that the comminution unit is operatively connected to the first sieve in such a way that particles from the comminution unit can be fed to the first sieve.
- Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a reactor arrangement for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids
- Figure 2 is a schematic representation of another embodiment of a reactor arrangement for the pyrolysis of hydrogen-containing fluids
- Figure 3 is a third schematic representation of a further embodiment of a reactor arrangement for the pyrolysis of hydrogen-containing fluids.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a flow diagram of a process for methane pyrolysis.
- a reactor 1 is provided, wherein hydrocarbon-containing fluids are fed in counterflow to a moving bed of the reactor 1 consisting of particles.
- the particles of the moving bed and the hydrocarbon-containing fluids are heated to a defined temperature in the range between 800-1600 °C.
- Particles of the moving bed are introduced at a reactor head 2, wherein particles of the moving bed are discharged at a reactor sump 3.
- the reactor 1 is operatively connected to the reactor sump 3 with a first screening device 4 for classifying particles.
- the first screening device 4 serves to classify the particles in at least a first stage, so that particles with a desired particle size, or particles of a first fraction, can be returned to the reactor 1.
- the screening device 4 thus forms a classifying device which is designed to classify particles taken from the reactor sump 3 and to separate a particle fraction with a uniform particle size x1, which has a grain band, for return to the reactor head 2.
- the uniform particle size x1 can preferably be in the range of 2 - 4 mm, particularly preferably in the range of 2.5 - 3.5 mm.
- the grain band preferably corresponds to a scatter of +/- 0.75 mm around the uniform particle size x1, wherein at least 90 wt.% and preferably at least 95 wt.% of the particles have a diameter within the grain band.
- Figure 1 shows that the first screening device 4 is operatively connected to a crushing unit 5 for crushing at least a fraction of the classified particles.
- the crushing unit 5 can subsequently crush particles whose particle size is larger than a desired size, so that a narrow grain band can be achieved in the particle distribution.
- the first screening device 4 comprises at least one sieve for classifying the particles.
- the first screening device 4 is connected to the reactor head 2 in such a way that particles with a size x1 can be fed from the first screening device 4 to the reactor 1. Particles of the desired size x1 can thus be fed directly back into the reactor 1.
- Various known conveying devices not shown here, can be used for conveying. In addition to conveyor belts and bucket elevators, ventilation or gas-operated conveying devices are also conceivable.
- the first screening device 4 is also operatively connected to the comminution unit 5 in such a way that particles with a size greater than x1 can be fed from the first screening device 4 to the comminution device 5. Larger particles can thus be crushed and fed back to the screening device 4 so that particles of the desired size x1 can be continuously conveyed into the reactor 1 without particles having to be directly discharged from the process.
- a second screening device 6 is provided.
- the second screening device 6 is connected to the reactor head 2 in such a way that particles with a fraction x1 can be fed from the second screening device 6 to the reactor 1.
- the second screening device 6 is also operatively connected to the comminution unit 5 so that particles with a fraction greater than x1 can be fed from the second screening device 6 to the comminution device 5.
- the particle size is adjusted uniformly in the recirculation by sieving and grinding, i.e. in a narrow grain range related to the particle diameter.
- the particles are classified in the first screening device 4 after they are discharged from the reactor 1, and then particles with a specified size x1 are fed back into the reactor 1.
- the comminution unit 5 is provided, which crushes the particles larger than x1.
- the material from the comminution unit 5 is classified in the second screening device 6, with large particles larger than x1 being partially fed back into the mill. Particles with a size of x1 are fed back into the reactor 1.
- the product fraction can be composed of particles with a size of less than x1 mm, x1 mm and larger than x1.
- Figure 2 shows an alternative design of a reactor arrangement with a reactor (1). It is provided that the reactor (1) is operatively connected to a comminution unit (5), which in turn is operatively connected to a classification unit (6). The classified particles can be fed at least partially both to the comminution unit (5) and to the reactor (1).
- FIG. 3 An alternative embodiment is shown in Figure 3.
- the particulate material from the reactor sump is fed to a first screening device 4, whereby the particles larger than x1 can be fed to a crushing unit 5, which adjusts the particles to a size smaller than x1 and returns them to the first screening device 4 for classification by means of suitable conveying.
- the middle fraction x1 is at least partially fed to the reactor 1, and the smaller particles smaller than x1 are discharged from the process.
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Abstract
Description
Beschreibung Description
Verfahren und Reaktoranordnung zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden und Reaktoranordnung Process and reactor arrangement for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids and reactor arrangement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zumindest zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden, wobei die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide einem Reaktorschacht eines Reaktors in Gegenströmung zu einem aus Partikeln bestehenden Wanderbett des Reaktors zugeführt werden, wobei zumindest die Partikel des Wanderbettes und die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide auf eine definierte Temperatur im Bereich zwischen 800-1600 °C aufgeheizt werden, wobei an einem Reaktorkopf Partikel des Wanderbettes eingebracht werden und wobei an einem Reaktorsumpf Partikel des Wanderbettes ausgebracht werden. Dabei werden die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide von unten und die Partikel mit der Schwerkraft von oben in den Reaktor eingeleitet. The invention relates to a method at least for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids at least for the production of at least hydrogen-containing fluids, wherein the hydrocarbon-containing fluids are fed to a reactor shaft of a reactor in counterflow to a moving bed of the reactor consisting of particles, wherein at least the particles of the moving bed and the hydrocarbon-containing fluids are heated to a defined temperature in the range between 800-1600 °C, wherein particles of the moving bed are introduced at a reactor head and wherein particles of the moving bed are discharged at a reactor sump. The hydrocarbon-containing fluids are introduced into the reactor from below and the particles are introduced by gravity from above.
Daneben betrifft die Erfindung eine Reaktoranordnung zumindest zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden mit einem Reaktor, wobei der Reaktor einen Reaktormantel sowie einen innerhalb des Reaktormantels angeordneten Reaktorschacht aufweist, wobei der Reaktor einen Reaktorkopf sowie einen Reaktorsumpf aufweist, wobei der Reaktorkopf sowie der Reaktorsumpf jeweils zumindest zeitweise verschließbare Zuführöffnungen sowie Ausführöffnungen aufweisen, durch welche zumindest Fluide oder Feststoffe, insbesondere Partikel, einzubringen oder auszubringen sind, sodass zur Erzeugung eines Wanderbettes durch den Reaktorkopf zumindest zeitweise kontinuierlich Partikel in den Reaktorschacht eingebracht sind. In addition, the invention relates to a reactor arrangement at least for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids at least for the production of at least hydrogen-containing fluids with a reactor, wherein the reactor has a reactor shell and a reactor shaft arranged within the reactor shell, wherein the reactor has a reactor head and a reactor sump, wherein the reactor head and the reactor sump each have at least temporarily closable feed openings and discharge openings through which at least fluids or solids, in particular particles, are to be introduced or discharged, so that in order to produce a moving bed, particles are at least temporarily continuously introduced into the reactor shaft through the reactor head.
Die thermische Pyrolyse von Methan als einfachstes kohlenwasserstoffhaltiges Fluid ist eine stark endotherme Reaktion, die kinetisch und thermodynamisch bevorzugt in einem Temperaturbereich von 1000-1500 °C abläuft. Das Gleichgewicht verschiebt sich mit höherem Druck auf die Eduktseite. Aus wirtschaftlichen Gründen wird ein Druck zwischen 5 bis 15 bar, bevorzugt zwischen 10 und 25 bar, gewählt. Durch die thermische Spaltung fällt neben Wasserstoff auch Pyrolysekohlenstoff an, der ein zusätzliches Wertprodukt darstellt. Bei Vorlage von Kohlenstoffpartikeln pyrolysiert das Methan auf den vorgelegten Partikeln. Die Partikelgrößen nach Abscheidung sind durch die Größe der vorgelegten Partikel und die spezifische Kohlenstoffabscheidung einstellbar. Daher ist eine Formulierung des Kohlenstoffes bereits im Reaktionsschritt möglich. Zur Bereitstellung der Reaktionsenthalpie ist der elektrische Wärmeeintrag besonders geeignet. Der Reaktor wird dabei über mindestens ein, in der Partikelschüttung angeordnetes, Elektrodenpaar widerstandsbeheizt. The thermal pyrolysis of methane as the simplest hydrocarbon-containing fluid is a strongly endothermic reaction, which kinetically and thermodynamically prefers a temperature range of 1000-1500 °C. The equilibrium shifts to the reactant side with higher pressure. For economic reasons, a pressure of between 5 and 15 bar, preferably between 10 and 25 bar, is selected. In addition to hydrogen, the thermal cracking also produces pyrolysis carbon, which is an additional valuable product. If carbon particles are present, the methane pyrolyses on the particles. The particle sizes after deposition can be adjusted by the size of the particles present and the specific carbon deposition. This means that the carbon can be formulated in the reaction step. Electrical heat input is particularly suitable for providing the reaction enthalpy. The reactor is resistance-heated by at least one pair of electrodes arranged in the particle bed.
Der elektrische Strom fließt über die Kohlenstoffschüttung und dissipiert, aufgrund des elektrischen Widerstandes der Partikelschüttung, in thermische Energie. Der elektrische Widerstand resultiert aus den Kontaktpunkten zwischen den Partikeln bzw. den geringen Übertragungsflächen, während die Kohlenstoffpartikel selbst eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen. Für einen homogenen Wärmeeintrag in das Beheizungsvolumen ist ein homogener elektrischer Widerstand über die gesamte Querschnittsfläche des Reaktors erforderlich. Treten Pfade mit abweichendem elektrischem Widerstand auf, fließt der elektrische Strom bevorzugt in den Bereichen des geringen elektrischen Widerstandes. In der Folge sind die Umsätze in diesen Bereichen, aufgrund höherer Temperaturen, höher. Durch die Ablagerungen des pyrolytischen Kohlenstoffes reduziert sich der Widerstand entlang dieser bevorzugten Pfade weiter. Die Konsequenz ist die Entstehung von Hotspots. Ein solches Konzept zeigt beispielsweise die Druckschrift WO 2020 244 803 A1 . The electrical current flows over the carbon bed and dissipates into thermal energy due to the electrical resistance of the particle bed. The electrical resistance results from the contact points between the particles or the small transfer surfaces, while the carbon particles themselves have a high electrical conductivity. For a homogeneous heat input into the heating volume, a homogeneous electrical resistance over the entire cross-sectional area of the reactor is required. If paths with different electrical resistance occur, the electrical current flows preferentially in the areas of low electrical resistance. As a result, the conversions in these areas are higher due to higher temperatures. The deposits of the pyrolytic carbon further reduce the resistance along these preferred paths. The consequence is the formation of hotspots. Such a concept is shown, for example, in the publication WO 2020 244 803 A1.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor sowie ein Verfahren anzugeben, bei denen Instabilitäten des elektrischen Wärmeeintrags bei der Methanpyrolyse zur Herstellung von Wasserstoff und Pyrolysekohlenstoff verhindert werden können. Die Einstellung der Partikelgrößenverteilung ist entscheidend zur Stabilisierung eines homogenen Wärmeeintrages. Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 zunächst dadurch gelöst, dass die Partikelgröße der Partikel des Wanderbettes nach dem Ausbringen aus dem Reaktorsumpf konditioniert werden, dass die der Konditionierung unterzogenen Partikel mindestens teilweise am Reaktorkopf eingebracht werden und dass die am Reaktorkopf eingebrachten Partikel eine einheitliche, mittlere Partikelgröße x1 aufweisen, wobei die einheitliche Partikelgröße ein Kornband aufweist. The invention is therefore based on the object of specifying a reactor and a method in which instabilities in the electrical heat input during methane pyrolysis for the production of hydrogen and pyrolysis carbon can be prevented. The adjustment of the particle size distribution is crucial for stabilizing a homogeneous heat input. This object is achieved in the present invention by the features of the characterizing part of patent claim 1, firstly in that the particle size of the particles of the moving bed are conditioned after being discharged from the reactor sump, that the particles subjected to conditioning are at least partially introduced at the reactor head and that the particles introduced at the reactor head have a uniform, average particle size x1, wherein the uniform particle size has a grain band.
Bei dem Kornband handelt es sich um eine Partikelgrößenverteilung beziehungsweise eine Korngrößenverteilung. Eine einheitliche Partikelgröße zu erzeugen ist streng genommen nicht möglich. Die Partikelgröße bewegt sich in einer Korngrößenverteilung. Im vorliegenden Fall ist das Kornband schmal, das heißt die Streuung der Korngrößenverteilung ist gering im Vergleich zum Partikeldurchmesser. Die Partikelgrößen der am Reaktorkopf eingebrachten Partikel liegen daher sehr nah beieinander, sodass von einer einheitlichen Partikelgröße gesprochen werden kann. The grain band is a particle size distribution or a grain size distribution. Strictly speaking, it is not possible to produce a uniform particle size. The particle size varies within a grain size distribution. In this case, the grain band is narrow, which means that the scatter of the grain size distribution is small compared to the particle diameter. The particle sizes of the particles introduced at the reactor head are therefore very close to one another, so that one can speak of a uniform particle size.
Vorzugsweise liegt die einheitliche, mittlere Partikelgröße x1 im Bereich von 2 - 4 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 - 3,5 mm. Die einheitliche, mittlere Partikelgröße entspricht dem Maximum der Korngrößenverteilung. Preferably, the uniform, average particle size x1 is in the range of 2 - 4 mm, particularly preferably in the range of 2.5 - 3.5 mm. The uniform, average particle size corresponds to the maximum of the grain size distribution.
Das Kornband entspricht bevorzugt einer Streuung von +/- 0,75 mm um die einheitliche Partikelgröße x1 herum, wobei mindestens 90 Gew.-% und bevorzugt mindestens 95 Gew.-% der Partikel einen Durchmesser innerhalb des Kornbandes aufweisen. The grain band preferably corresponds to a scatter of +/- 0.75 mm around the uniform particle size x1, wherein at least 90 wt.% and preferably at least 95 wt.% of the particles have a diameter within the grain band.
Die Parameter der Korngrößenverteilung, wie die einheitliche, mittlere Partikelgröße und das Kornband können beispielsweise durch eine Siebanalyse bestimmt werden. Durch gestapelte Siebe können Korngrößenfraktionen gebildet und ein Histogramm über die Korngrößenverteilung erstellt werden. Das Maximum der Korngrößenverteilung entspricht der mittleren, einheitlichen Partikelgröße. Durch Siebe, die Öffnungen von der Größe der Kornbandgrenzen aufweisen, kann die Partikelfraktion mit der einheitlichen Partikelgröße x1 , welche das entsprechende Kornband umfasst, abgeschieden werden. Anschließend kann durch Wägung der Gewichtsanteil der Partikelfraktion an der Gesamtprobe bestimmt werden. Einzelheiten zur Siebanalyse partikulärer Materialien sind beispielsweise der Norm IFDC S-107 des International Fertilizer Development Centers (IFDC) zu entnehmen. The parameters of the grain size distribution, such as the uniform, average particle size and the grain band, can be determined, for example, by means of a sieve analysis. Grain size fractions can be formed using stacked sieves and a histogram of the grain size distribution can be created. The maximum of the grain size distribution corresponds to the average, uniform particle size. Sieves with openings the size of the grain band boundaries can be used to separate the particle fraction with the uniform particle size x1, which includes the corresponding grain band. The weight proportion of the particle fraction in the total sample can then be determined by weighing. Details of the sieve analysis particulate materials can be found, for example, in the IFDC S-107 standard of the International Fertilizer Development Center (IFDC).
Bei einem Wanderbett handelt es sich um ein Granulatbett beziehungsweise ein Bett aus Partikeln. Denkbar wäre, dass der gesamte Querschnitt des Reaktormantels ausgefüllt wird. Es ist aber auch denkbar, dass das Wanderbett einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Durch kontinuierliches Austragen der Partikel am Reaktorsumpf wird ein stetiges Abwärtswandern des Wanderbettes erreicht. Die Partikel können entnommen und ersetzt werden oder am Reaktorkopf wieder in den Reaktorraum geleitet werden. Unter dem Reaktorraum ist in diesem Falle das Innere des Reaktors inklusive etwaiger Ein- und Austragszonen zu verstehen. A moving bed is a bed of granules or particles. It would be conceivable that the entire cross-section of the reactor shell is filled. However, it is also conceivable that the moving bed has a ring-shaped cross-section. By continuously discharging the particles at the reactor sump, the moving bed moves steadily downwards. The particles can be removed and replaced or fed back into the reactor chamber at the reactor head. In this case, the reactor chamber is understood to mean the interior of the reactor including any inlet and outlet zones.
Bei der Konditionierung kann es sich beispielsweise um Siebe in einer Siebeinrichtung und/oder eine Mühle in einer Zerkleinerungseinrichtung handeln. Auf diese Weise können Partikel in gewünschter Größe erhalten werden. Somit wird das Risiko minimiert, dass sich im Wanderbett des Reaktors Hotspots bilden, die eine gleichmäßige Wärmeverteilung verhindern. Ferner können Verblockungen durch Brückenbildung minimiert werden. Conditioning can, for example, involve sieves in a screening device and/or a mill in a crushing device. In this way, particles of the desired size can be obtained. This minimizes the risk of hotspots forming in the moving bed of the reactor, which prevent even heat distribution. Furthermore, blockages caused by bridging can be minimized.
Zur Förderung können verschiedene bekannte Fördereinrichtungen genutzt werden. Neben Förderbändern und Becherwerken sind auch lüft- bzw. gasbetriebene Fördereinrichtungen denkbar. Various well-known conveying devices can be used for conveying. In addition to conveyor belts and bucket elevators, ventilation or gas-powered conveying devices are also conceivable.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention result from the remaining features mentioned in the subclaims.
Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Konditionierung mindestens eine Klassierung oder mindestens eine Zerkleinerung von Partikeln umfasst. Durch die Klassierung können mindestens zwei Teilmengen des ursprünglichen Feststoffgemischs erhalten werden. Durch die Zerkleinerung kann die Partikelgrößenverteilung entsprechend angepasst werden. Dazu kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass Partikel größer x1 aus einer ersten Klassierung in einer Zerkleinerungseinheit zerkleinert werden, dass die zerkleinerten Partikel in einer zweiten Klassierung klassiert werden, wobei nach der zweiten und/oder ersten Klassierung Partikel mit einer Größe von x1 zumindest teilweise dem Reaktor zugeführt werden. Auf diese Weise kann das Kornband der Partikel, die in den Reaktor geführt werden, schmaler ausgestaltet werden. Partikel können entsprechend zerkleinert und mit der Größe x1 wieder in den Reaktor geführt werden. In a first embodiment of the method according to the invention, it is provided that the conditioning comprises at least one classification or at least one comminution of particles. By means of the classification, at least two partial quantities of the original solid mixture can be obtained. By means of the comminution, the particle size distribution can be adjusted accordingly. For this purpose, in a further embodiment of the method according to the invention, it can be provided that particles larger than x1 from a first classification are crushed in a crushing unit, that the crushed particles are classified in a second classification, wherein after the second and/or first classification, particles with a size of x1 are at least partially fed to the reactor. In this way, the grain band of the particles that are fed into the reactor can be made narrower. Particles can be crushed accordingly and fed back into the reactor with the size x1.
Zusätzlich oder alternativ kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass Partikel mit einer Größe größer x1 , die die Zerkleinerungseinheit verlassen, nach der zweiten Klassierung zumindest teilweise in die Zerkleinerungseinheit zurückgeführt werden. Additionally or alternatively, in a further embodiment of the method according to the invention, it can be provided that particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit are at least partially returned to the comminution unit after the second classification.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Partikel aus dem Reaktorsumpf einer Zerkleinerungseinheit zugeführt und zumindest teilweise zerkleinert werden, wobei die zerkleinerten Partikel in einer ersten Siebung klassiert werden und wobei Partikel mit einer Größe von x1 dem Reaktor zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel kleiner x1 und größer x1 zumindest teilweise aus dem Prozess ausgeschleust werden und wobei teilweise auch Partikel mit einer Größe von x1 ausgeschleust werden können. In an alternative embodiment of the method according to the invention, it is provided that the particles from the reactor sump are fed to a comminution unit and at least partially crushed, wherein the crushed particles are classified in a first sieve and wherein particles with a size of x1 are fed to the reactor, characterized in that the particles smaller than x1 and larger than x1 are at least partially discharged from the process and wherein particles with a size of x1 can also be partially discharged.
Zusätzlich kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass Partikel mit einer Größe größer x1 , die die Zerkleinerungseinheit verlassen, nach der Klassierung zumindest teilweise in die Zerkleinerungseinheit zurückgeführt werden. In addition, in a further embodiment of the invention, it can be provided that particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit are at least partially returned to the comminution unit after classification.
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Partikel nach dem Ausbringen aus dem Reaktor in einer ersten Siebung klassiert werden und dass Partikel mit einer Größe von x1 zumindest teilweise dem Reaktorkopf zugeführt werden, Partikel kleiner x1 aus dem Prozess ausgeschleust werden und Partikel größer x1 in einer Zerkleinerungseinheit zerkleinert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel aus der Zerkleinerungseinheit zumindest teilweise in die erste Siebung zurückgeführt werden. Die vorgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einer Reaktoranordnung zumindest zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden mit einem Reaktor, wobei der Reaktor einen Reaktormantel sowie einen innerhalb des Reaktormantels angeordneten Reaktorschacht aufweist, wobei der Reaktor einen Reaktorkopf sowie einen Reaktorsumpf aufweist, wobei der Reaktorkopf sowie der Reaktorsumpf jeweils mindestens eine zumindest zeitweise verschließbare Zuführöffnung sowie Ausführöffnungen aufweisen kann, durch welche zumindest Fluide oder Feststoffe, insbesondere Partikel, einzubringen oder auszubringen sind, sodass zur Erzeugung eines Wanderbettes durch den Reaktorkopf zumindest zeitweise kontinuierlich Partikel in den Reaktorschacht eingebracht sind. Es ist vorgesehen, dass der Reaktor mit dem Reaktorsumpf mit einer ersten Konditionierung in einer Wirkverbindung steht. Bei der Konditionierung kann es sich beispielsweise um Siebe in einer Siebeinrichtung oder eine Mühle in einer Zerkleinerungseinrichtung handeln. In a further alternative embodiment of the method according to the invention, it is provided that the particles are classified in a first sieve after being discharged from the reactor and that particles with a size of x1 are at least partially fed to the reactor head, particles smaller than x1 are discharged from the process and particles larger than x1 are crushed in a crushing unit, characterized in that the particles from the crushing unit are at least partially returned to the first sieve. The aforementioned object is also achieved by a reactor arrangement at least for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids at least for the production of at least hydrogen-containing fluids with a reactor, wherein the reactor has a reactor shell and a reactor shaft arranged within the reactor shell, wherein the reactor has a reactor head and a reactor sump, wherein the reactor head and the reactor sump can each have at least one at least temporarily closable feed opening and discharge openings through which at least fluids or solids, in particular particles, are to be introduced or discharged, so that in order to produce a moving bed, particles are at least temporarily continuously introduced into the reactor shaft through the reactor head. It is provided that the reactor is in an operative connection with the reactor sump with a first conditioning. The conditioning can be, for example, sieves in a sieving device or a mill in a comminution device.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zur Konditionierung von Partikeln mindestens eine Klassiervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, aus dem Reaktorsumpf entnommene Partikel zu klassieren und eine Partikelfraktion mit einer einheitlichen Partikelgröße x1 , welche ein Kornband aufweist, für eine Rückführung zum Reaktorkopf abzuscheiden. Die Klassiervorrichtung kann beispielsweise als eine Siebeinrichtung ausgebildet sein. Die Siebeinrichtung kann im einfachsten Fall zwei Siebe umfassen, mit denen Partikel außerhalb des Kornbandes, also solche mit einem Durchmesser größer bzw. kleiner als die einheitliche Partikelgröße x1 ausgeschleust werden können. The device for conditioning particles preferably comprises at least one classifying device which is designed to classify particles taken from the reactor sump and to separate a particle fraction with a uniform particle size x1, which has a grain band, for return to the reactor head. The classifying device can be designed, for example, as a sieve device. In the simplest case, the sieve device can comprise two sieves with which particles outside the grain band, i.e. those with a diameter larger or smaller than the uniform particle size x1, can be discharged.
Die einheitliche Partikelgröße x1 liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 2 - 4 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 - 3,5 mm. Das Kornband entspricht vorzugsweise einer Streuung von +/- 0,75 mm um die einheitliche Partikelgröße x1 herum, wobei mindestens 90 Gew.-% und bevorzugt mindestens 95 Gew.-% der Partikel einen Durchmesser innerhalb des Kornbandes aufweisen. Die Reaktoranordnung kann dazu ausgestaltet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die obigen Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Reaktoranordnung. The uniform particle size x1 is preferably in the range of 2 - 4 mm, particularly preferably in the range of 2.5 - 3.5 mm. The grain band preferably corresponds to a scatter of +/- 0.75 mm around the uniform particle size x1, with at least 90% by weight and preferably at least 95% by weight of the particles having a diameter within the grain band. The reactor arrangement can be designed to carry out a method according to the invention. The above statements regarding the method according to the invention also apply accordingly to the reactor arrangement according to the invention.
Bei einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung ist vorgesehen, dass der Reaktor mit einer ersten Siebeinrichtung oder mit einer Zerkleinerungseinheit in Wirkverbindung steht. Durch die Siebeinrichtung können mindestens zwei Teilmengen des ursprünglichen Feststoffgemischs erhalten werden. Durch die Zerkleinerungseinheit können Partikel, deren Partikelgröße über einer gewünschten Größe liegen, zerkleinert werden, sodass ein schmales Kornband in der Partikelverteilung erreicht werden kann. Auf diese Weise ist ein stabilerer Reaktorbetrieb zu erreichen, wodurch die Handhabung des Reaktors verbessert werden kann. In a first embodiment of the reactor arrangement according to the invention, it is provided that the reactor is operatively connected to a first screening device or to a comminution unit. At least two partial quantities of the original solid mixture can be obtained by means of the screening device. The comminution unit can crush particles whose particle size is larger than a desired size, so that a narrow grain band can be achieved in the particle distribution. In this way, a more stable reactor operation can be achieved, which can improve the handling of the reactor.
Dazu kann bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung eine erste Klassierung in einer Wirkverbindung mit einer Zerkleinerungseinheit derart stehen, dass Partikel größer x1 aus der ersten Klassierung in der Zerkleinerungseinheit zerkleinert werden können, und die Zerkleinerungseinheit wiederum derart in einer Wirkverbindung mit einer zweiten Klassierung stehen, dass die zerkleinerten Partikel in der zweiten Klassierung klassiert werden können, wobei die zweite und/oder erste Klassierung derart in einer Wirkverbindung mit dem Reaktor steht, dass Partikel mit einer Größe von x1 zumindest teilweise dem Reaktor zugeführt werden können. Auf diese Weise kann das Kornband der Partikel, die in den Reaktor geführt werden, schmaler ausgestaltet werden. Partikel, die zunächst größer x1 sind, können entsprechend zerkleinert und mit der Größe x1 zumindest teilweise wieder in den Reaktor geführt werden. For this purpose, in a further embodiment of the reactor arrangement according to the invention, a first classification can be operatively connected to a comminution unit such that particles larger than x1 from the first classification can be comminuted in the comminution unit, and the comminution unit can in turn be operatively connected to a second classification such that the comminuted particles can be classified in the second classification, wherein the second and/or first classification is operatively connected to the reactor such that particles with a size of x1 can at least partially be fed to the reactor. In this way, the grain band of the particles that are fed into the reactor can be made narrower. Particles that are initially larger than x1 can be comminuted accordingly and at least partially fed back into the reactor with the size x1.
Zusätzlich oder alternativ kann bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung die zweite Klassierung derart in einer weiteren Wirkverbindung mit der Zerkleinerungseinheit stehen, dass Partikel mit einer Größe größer x1 , die die Zerkleinerungseinheit verlassen, zumindest teilweise von der zweiten Klassierung in die Zerkleinerungseinheit zurückgeführt werden können. Bei einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung ist vorgesehen, dass der Reaktorsumpf derart in einer Wirkverbindung mit einer Zerkleinerungseinheit steht, dass die Partikel aus dem Reaktorsumpf einer Zerkleinerungseinheit zugeführt und teilweise zerkleinert werden können, wobei die Zerkleinerungseinheit derart mit einer ersten Siebung in einer Wirkverbindung steht, dass die Partikel in der ersten Siebung klassiert werden können und wobei die erste Siebung mit dem Reaktor derart in einer Wirkverbindung steht, dass Partikel mit einer Größe von x1 dem Reaktor zugeführt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel kleiner x1 und größer x1 zumindest teilweise aus dem Prozess ausgeschleust werden und wobei teilweise auch Partikel mit einer Größe von x1 ausgeschleust werden können. Additionally or alternatively, in a further embodiment of the reactor arrangement according to the invention, the second classification can be in a further operative connection with the comminution unit such that particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit can be at least partially returned from the second classification to the comminution unit. In an alternative embodiment of the reactor arrangement according to the invention, it is provided that the reactor sump is operatively connected to a comminution unit in such a way that the particles from the reactor sump can be fed to a comminution unit and partially comminuted, wherein the comminution unit is operatively connected to a first sieve in such a way that the particles can be classified in the first sieve and wherein the first sieve is operatively connected to the reactor in such a way that particles with a size of x1 can be fed to the reactor, characterized in that the particles smaller than x1 and larger than x1 are at least partially discharged from the process and wherein particles with a size of x1 can also be partially discharged.
Zusätzlich kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Zerkleinerungseinheit derart in einer Wirkverbindung mit der ersten Klassierung steht, dass Partikel mit einer Größe größer x1 , die die Zerkleinerungseinheit verlassen, zumindest teilweise von der ersten Klassierung in die Zerkleinerungseinheit zurückgeführt werden können. In addition, in a further embodiment of the invention, it can be provided that the comminution unit is in an operative connection with the first classification such that particles with a size greater than x1 which leave the comminution unit can be at least partially returned from the first classification to the comminution unit.
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung ist vorgesehen, dass der Reaktor mit einer ersten Siebung derart in einer Wirkverbindung steht, dass die Partikel nach dem Ausbringen aus dem Reaktor in einer Siebung klassiert werden und dass Partikel mit einer Größe von x1 zumindest teilweise dem Reaktorkopf zugeführt werden können, Partikel kleiner x1 aus dem Prozess ausgeschleust werden können und die erste Siebung derart mit einer Zerkleinerungseinheit in einer Wirkverbindung steht, dass Partikel größer x1 in der Zerkleinerungseinheit zerkleinert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungseinheit derart mit der ersten Siebung in einer Wirkverbindung steht, dass Partikel aus der Zerkleinerungseinheit der ersten Siebung zugeführt werden können. In a further alternative embodiment of the reactor arrangement according to the invention, it is provided that the reactor is operatively connected to a first sieve in such a way that the particles are classified in a sieve after being discharged from the reactor and that particles with a size of x1 can be at least partially fed to the reactor head, particles smaller than x1 can be discharged from the process and the first sieve is operatively connected to a comminution unit in such a way that particles larger than x1 can be comminuted in the comminution unit, characterized in that the comminution unit is operatively connected to the first sieve in such a way that particles from the comminution unit can be fed to the first sieve.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in individual cases. The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. They show:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reaktoranordnung zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden, Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a reactor arrangement for the pyrolysis of hydrocarbon-containing fluids,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Reaktoranordnung zur Pyrolyse von wasserstoffhaltigen Fluiden und Figure 2 is a schematic representation of another embodiment of a reactor arrangement for the pyrolysis of hydrogen-containing fluids and
Figur 3 eine dritte schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Reaktoranordnung zur Pyrolyse von wasserstoffhaltigen Fluiden. Figure 3 is a third schematic representation of a further embodiment of a reactor arrangement for the pyrolysis of hydrogen-containing fluids.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fließschemas eines Verfahrens zur Methanpyrolyse. Dabei ist ein Reaktor 1 vorgesehen, wobei kohlenwasserstoffhaltige in Gegenströmung zu einem aus Partikeln bestehenden Wanderbettes des Reaktors 1 zugeführt werden. Die Partikel des Wanderbettes und die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide werden auf eine definierte Temperatur im Bereich zwischen 800-1600 °C aufgeheizt. An einem Reaktorkopf 2 werden Partikel des Wanderbettes eingebracht, wobei an einem Reaktorsumpf 3 Partikel des Wanderbettes ausgebracht werden. Der Reaktor 1 steht mit dem Reaktorsumpf 3 mit einer ersten Siebeinrichtung 4, zum Klassieren von Partikeln, in Wirkverbindung. Die erste Siebeinrichtung 4 dient zum Klassieren der Partikel in mindestens einer ersten Stufe, sodass Partikel mit einer gewünschten Partikelgröße, beziehungsweise Partikel einer ersten Fraktion wieder in den Reaktor 1 zurückgeführt werden können. Figure 1 shows a schematic representation of a flow diagram of a process for methane pyrolysis. A reactor 1 is provided, wherein hydrocarbon-containing fluids are fed in counterflow to a moving bed of the reactor 1 consisting of particles. The particles of the moving bed and the hydrocarbon-containing fluids are heated to a defined temperature in the range between 800-1600 °C. Particles of the moving bed are introduced at a reactor head 2, wherein particles of the moving bed are discharged at a reactor sump 3. The reactor 1 is operatively connected to the reactor sump 3 with a first screening device 4 for classifying particles. The first screening device 4 serves to classify the particles in at least a first stage, so that particles with a desired particle size, or particles of a first fraction, can be returned to the reactor 1.
Die Siebeinrichtung 4 bildet somit eine Klassiervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, aus dem Reaktorsumpf 3 entnommene Partikel zu klassieren und eine Partikelfraktion mit einer einheitlichen Partikelgröße x1 , welche ein Kornband aufweist, für eine Rückführung zum Reaktorkopf 2 abzuscheiden. Die einheitliche Partikelgröße x1 kann vorzugsweise im Bereich von 2 - 4 mm liegen, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 - 3,5 mm. Das Kornband entspricht bevorzugt einer Streuung von +/- 0,75 mm um die einheitliche Partikelgröße x1 herum, wobei mindestens 90 Gew.-% und bevorzugt mindestens 95 Gew.-% der Partikel einen Durchmesser innerhalb des Kornbandes aufweisen. The screening device 4 thus forms a classifying device which is designed to classify particles taken from the reactor sump 3 and to separate a particle fraction with a uniform particle size x1, which has a grain band, for return to the reactor head 2. The uniform particle size x1 can preferably be in the range of 2 - 4 mm, particularly preferably in the range of 2.5 - 3.5 mm. The grain band preferably corresponds to a scatter of +/- 0.75 mm around the uniform particle size x1, wherein at least 90 wt.% and preferably at least 95 wt.% of the particles have a diameter within the grain band.
In Figur 1 ist dargestellt, dass die erste Siebeinrichtung 4 mit einer Zerkleinerungseinheit 5, zum Zerkleinern von zumindest einer Fraktion der klassierten Partikel, in Wirkverbindung steht. Durch die Zerkleinerungseinheit 5 können Partikel, deren Partikelgröße über einer gewünschten Größe liegen, nachträglich zerkleinert werden, so dass ein schmales Kornband in der Partikelverteilung erreicht werden kann. Figure 1 shows that the first screening device 4 is operatively connected to a crushing unit 5 for crushing at least a fraction of the classified particles. The crushing unit 5 can subsequently crush particles whose particle size is larger than a desired size, so that a narrow grain band can be achieved in the particle distribution.
Die erste Siebeinrichtung 4 umfasst mindestens ein Sieb zur Klassierung der Partikel. Dabei ist die erste Siebeinrichtung 4 derart mit dem Reaktorkopf 2 verbunden, dass Partikel mit einer Größe x1 von der ersten Siebeinrichtung 4 dem Reaktor 1 zugeführt werden können. Somit können Partikel der gewünschten Größe x1 direkt in den Reaktor 1 zurückgeleitet werden. Zur Förderung können verschiedene bekannte, hier nicht dargestellte, Fördereinrichtungen genutzt werden. Neben Förderbändern und Becherwerken sind auch lüft- bzw. gasbetriebene Fördereinrichtungen denkbar. Weiter steht die erste Siebeinrichtung 4 derart mit der Zerkleinerungseinheit 5 in Wirkverbindung, dass Partikel mit einer Größe größer x1 von der ersten Siebeinrichtung 4 zu der Zerkleinerungseinrichtung 5 zuführbar sind. Größere Partikel können somit zerkleinert und wieder der Siebeinrichtung 4 zugeführt werden, sodass kontinuierlich Partikel der gewünschten Größe x1 in den Reaktor 1 gefördert werden können, ohne, dass Partikel aus dem Prozess direkt ausgeschleust werden müssen. The first screening device 4 comprises at least one sieve for classifying the particles. The first screening device 4 is connected to the reactor head 2 in such a way that particles with a size x1 can be fed from the first screening device 4 to the reactor 1. Particles of the desired size x1 can thus be fed directly back into the reactor 1. Various known conveying devices, not shown here, can be used for conveying. In addition to conveyor belts and bucket elevators, ventilation or gas-operated conveying devices are also conceivable. The first screening device 4 is also operatively connected to the comminution unit 5 in such a way that particles with a size greater than x1 can be fed from the first screening device 4 to the comminution device 5. Larger particles can thus be crushed and fed back to the screening device 4 so that particles of the desired size x1 can be continuously conveyed into the reactor 1 without particles having to be directly discharged from the process.
Zusätzlich ist eine zweite Siebeinrichtung 6 vorgesehen. Die zweite Siebeinrichtung 6 ist derart mit dem Reaktorkopf 2 verbunden, dass Partikel mit einer Fraktion x1 von der zweiten Siebeinrichtung 6 dem Reaktor 1 zuführbar sind. Die zweite Siebeinrichtung 6 steht weiter mit der Zerkleinerungseinheit 5 in Wirkverbindung, so dass Partikel mit einer Fraktion größer x1 von der zweiten Siebeinrichtung 6 der Zerkleinerungseinrichtung 5 zuführbar sind. In addition, a second screening device 6 is provided. The second screening device 6 is connected to the reactor head 2 in such a way that particles with a fraction x1 can be fed from the second screening device 6 to the reactor 1. The second screening device 6 is also operatively connected to the comminution unit 5 so that particles with a fraction greater than x1 can be fed from the second screening device 6 to the comminution device 5.
Die Partikelgröße wird in der Rückführung durch Sieben und Mahlen einheitlich, das heißt in einem schmalen Kornband bezogen auf den Partikeldurchmesser, eingestellt. Hierzu werden die Partikel nach dem Partikelaustrag aus dem Reaktor 1 in der ersten Siebeinrichtung 4 klassiert und anschließend Partikel mit einer festgelegten Größe x1 zurück in den Reaktor 1 geführt. Zur Schließung der Massen- und Partikelbilanz ist die Zerkleinerungseinheit 5 vorgesehen, die die Partikel größer x1 zerkleinert. Das Material aus der Zerkleinerungseinheit 5 wird in der zweiten Siebeinrichtung 6 klassiert, wobei große Partikel größer x1 der Mühle zum Teil wieder zugeführt werden. Partikel mit einer Größe von x1 werden dem Reaktor 1 wieder zugeführt. Die Produktfraktion kann aus Partikeln mit einer Größe Von kleiner x1 mm, x1 mm und größer x1 zusammengestellt werden. The particle size is adjusted uniformly in the recirculation by sieving and grinding, i.e. in a narrow grain range related to the particle diameter. For this purpose, the particles are classified in the first screening device 4 after they are discharged from the reactor 1, and then particles with a specified size x1 are fed back into the reactor 1. To close the mass and particle balance, the comminution unit 5 is provided, which crushes the particles larger than x1. The material from the comminution unit 5 is classified in the second screening device 6, with large particles larger than x1 being partially fed back into the mill. Particles with a size of x1 are fed back into the reactor 1. The product fraction can be composed of particles with a size of less than x1 mm, x1 mm and larger than x1.
Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Reaktoranordnung mit einem Reaktor (1 ). Es ist vorgesehen, dass der Reaktor (1 ) mit einer Zerkleinerungseinheit (5) in einer Wirkverbindung steht, welche wiederum mit einer Klassierung (6) in einer Wirkverbindung steht. Dabei können die klassierten Partikel zumindest teilweise sowohl der Zerkleinerungseinheit (5), als auch dem Reaktor (1 ) zugeführt werden. Figure 2 shows an alternative design of a reactor arrangement with a reactor (1). It is provided that the reactor (1) is operatively connected to a comminution unit (5), which in turn is operatively connected to a classification unit (6). The classified particles can be fed at least partially both to the comminution unit (5) and to the reactor (1).
In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt. Das Partikelmaterial aus dem Reaktorsumpf wird einer ersten Siebeinrichtung 4 zugeführt, wobei die Partikel größer x1 einer Zerkleinerungseinheit 5 zugeführt werden können, welche die Partikel auf eine Größe, kleiner x1 einstellt und diese der ersten Siebeinrichtung 4 zur Klassierung mittels geeigneter Förderung zurückführt. Die mittlere Fraktion x1 wird zumindest teilweise dem Reaktor 1 zugeführt, und die kleineren Partikel kleiner x1 werden aus dem Prozess ausgeschleust. An alternative embodiment is shown in Figure 3. The particulate material from the reactor sump is fed to a first screening device 4, whereby the particles larger than x1 can be fed to a crushing unit 5, which adjusts the particles to a size smaller than x1 and returns them to the first screening device 4 for classification by means of suitable conveying. The middle fraction x1 is at least partially fed to the reactor 1, and the smaller particles smaller than x1 are discharged from the process.
Bezugszeichenliste list of reference symbols
1 Reaktor 1 reactor
2 Reaktorkopf 2 reactor head
3 Reaktorsumpf 3 reactor sump
4 Erste Siebeinrichtung 5 Zerkleinerungseinheit 4 First screening device 5 Crushing unit
6 Zweite Siebeinrichtung 6 Second screening device
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