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Verfahren und Vorrichtung zum Ausscheiden flüchtiger Stoffe durch teilweises Ausfrieren derselben aus Trägergasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausscheiden flüchtiger Stoffe aus Trägergasen, insbesondere zum Ausscheiden von Schwefel aus Schwefelkohlenstoff. Die z. B. schwefeldampfbeladenen Retortengase müssen weitgehendst vom Schwefeldampf befreit werden, um ein nachträgliches Ablagern des Schwefels in Rohrleitungen oder Behältern zu verhindern und Verstopfungen oder Verlegungen und somit Betriebsstörungen in der Anlage auszuschliessen.
Die bekannten Anlagen dieser Art weisen Kühleinrichtungen verschiedener Ausführung auf, wobei auch zur Kühlung verschiedene Mittel verwendet werden, und sind verhältnismässig verwickelt im Aufbau und wenig regelbar, so dass häufig Betriebsunterbrechungen eintreten.
Bei einem bekannten Verfahren zur Ausscheidung gasförmigen, in grossem Luftüberschuss vorhandenen Benzols durch Kondensation wird das
Luft-Benzolgemisch durch einen entsprechend tief gekühlten Kondensator geleitet, dessen Wände mit gefrorenem Benzol überzogen sind, wobei die Kühlung so zu regeln ist, dass stets gefrorenes
Benzol im Kondensator vorhanden ist (Deutsche
Patentschrift Nr. 348287). Eine Beeinflussung der bisher üblichen Bauarten der Vorrichtungen zur Ausscheidung von Trägergasen mit höherem
Schmelz-oder Gefrierpunkt, insbesondere von
Schwefel aus Schwefelkohlenstoff durch diese
Druckschrift ist jedoch nicht eingetreten, da sowohl nach dieser Druckschrift als auch nach den bisher bekannten Anlagen zur Ausscheidung der flüchtigen Stoffe, nämlich Benzol bzw.
Schwefel, besondere Kühleinrichtungen ver- wendet werden.
Ferner ist eine Vorrichtung zur Kondensierung abziehender Dämpfe vorgeschlagen worden, bei welcher der Dampf in einem zentral angeordneten
Rohr nach abwärts geleitet wird und durch das unten sich sammelnde Kondensat hindurch- strömend in eine das Zuführungsrohr konzentrisch umgebende Kammer wieder hochgeführt wird, um hierauf durch seitliche Öffnungen in eine noch grössere, konzentrisch um die vorhergehende
Kammer angeordnete Kammer wieder nach abwärts geführt zu werden, wobei die Temperatur des. Dampfes herabgesetzt und die Kondensation begünstigt werden soll. (Britische Patentschrift
Nr. 197341).
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung bezweckt, einen zufriedenstellenden, durchlaufenden Betrieb der einleitend erwähnten bekannten Anlagen zu gewährleisten und eine selbsttätige Regelung der Anlage vom Leerlauf derselben bis zur Vollast zu ermöglichen. Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, dass das Trägergas (Schwefelkohlenstoff) in engem Strahl durch das die ausgeschiedenen flüchtigen Stoffe enthaltende Bad hindurchgeführt und in entgegengerichtetem ringförmigen Strahl entlang eines ihn umgebenden Mantels zurückgeführt wird, der je nach der Menge des geförderten Trägergases mehr oder weniger mit einer Schicht des ausgeschiedenen flüchtigen Stoffes (Schwefel) sich wärmedämmend belegt und hiedurch eine selbsttätige Wärmeregelung bewirkt.
Das die Kühlzone verlassende Trägergas wird vor dem Übergang in den Kondensator an dem eintretenden, von der Retorte kommenden heissen Strahl herangeführt und hiedurch überhitzt, während die Temperatur des zugeführten Gases herabgesetzt wird. Die der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dienende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein
Kessel im Eins'-. ömungsbereich des Trägergases als Überhitzer des abströmenden Trägergases, anschliessend als Wärmeaustauscher für die Gas- kühlung und im untersten Teil als Sammelbehälter für das ausgeschiedene flüchtige Mittel ausgebildet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf bauliche Ausgestaltungen, die einen un- gestörten Betriebsablauf gewährleisten.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus- führungsform einer Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens gemäss der Erfindung für die Ausscheidung von Schwefel aus heissem, von der Retorte kommenden Schwefelkohlenstoff in
Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Quer- schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 dar- gestellt.
Ein stehend angeordneter Kessel 1 ist im oberen Teil 2 ungefähr auf ein Viertel seiner
Gesamtlänge stufenförmig abgesetzt, so dass der
Querschnitt in diesem Bereiche ungefähr halb so gross ist, wie derjenige im unteren Teil des
Kessels. Durch den Kesseldeckel 3 ist achsen- gleich mit dem Kessel 1 ein Rohr 4 dicht ein- geführt, das bis nahe an den Boden 5 des Kessels 1
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heranreicht, an seinem Mündungsende am Umfang mehrere gleichmässig verteilte dreieckförmige Ausschnitte 6 aufweist, deren Gesamtfläche etwas grösser ist, als der Querschnitt des Rohres 4 ist. Der Durchmesser des Rohres 4 ist ungefähr ein Drittel desjenigen des Kessels 1 im abgesetzten Teil 2.
Das Rohr 4 ist im unteren Bereich knapp hinter der Mündung beginnend und bis zur stufenförmigen Absetzung des Kessels 1 reichend unter Bildung eines geschlossenen, dichten Ringraumes 7 zur Aufnahme eines Kühlmittels doppelwandig ausgebildet. Das Kühlmittel wird durch eine Rohrleitung 8 zugeführt und über ein als Heizschlange 9 vor der Mündung des Rohres 4 angeordnetes Rohr 10 abgeleitet. Durch den Boden 5 ist ein Rohr 11 hindurchgeführt, das lotrecht'nach aufwärts ragt und in der von den Spitzen der dreieckförmigen Ausschnitte 6 bestimmten Ebene U-förmig abgebogen, wobei der gegen den Boden 5 gerichtete Rohrschenkel12 noch ein Stück über die Mündung des Rohres 4 vorragt.
Der abgesetzte Teil des Kessels 1 ist sowohl am Mantel, als auch an seinem ringförmig ausgebildeten Deckel 3 mit einer wärmeisolierenden Schicht 13 versehen. Der Kessel 1 ist in der Höhe des Ringraumes 7 von einem Blechmantel 14 umschlossen, der unten offen, oben jedoch mit einer Ringscheibe 15 abgeschlossen ist, in welcher am Umfang gleichmässig verteilt, eine Anzahl von Rohrstücken 16 eingesetzt sind, die durch Stöpsel 17 abschliessbar sind, so dass der Mantel, je nach Bedarf, bei geschlossenen Rohren 16 als wärmedämmender
Isoliermantel oder bei geöffneten Rohren 16 als
Kühler verwendet werden kann. Die Überwachung der Durchströmöffnungen der Rohre 16 kann gegebenenfalls durch Klappen od. dgl. auch selbsttätig über einen von der Temperatur des abströmenden Trägergases gesteuerten handels- ublichen Temperaturregler erfolgen.
Mit 18 ist der Abströmstutzen bezeichnet, an den die zum Kondensator führende Rohrleitung an- geschlossen ist.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :
Der schwefeldampfbeladene, vom Retortenofen kommende Schwefelkohlenstoff dampf strömt von oben in das Rohr 4 mit einer Temperatur von ungefähr 550 U C ein und wird längs des durch Heisswasser, Öl od. dgl. von einer Temperatur von ungefähr l70 0 C durchströmten Ringraum 7 entsprechend abgekühlt. Der im unteren Teil des Kessels 1 befindliche Schwefel wird durch die Heizschlange 9 in flüssigem Zustande gehalten.
Der Schwefelkohlenstoff strömt durch die Aus- schnitte 6 in der Mündung des Rohres 4 mehr oder weniger durch das Schwefelbad perlend schwefeldampfgesättigt in den Ringraum zwischen der Kesselwand 1 und dem Rohr 4 und streicht entlang der kühlen Mantelfläche des Kessels 1 nach oben, so dass sich Schwefel in fester Form (Vereisung mit Schwefel) am Mantel ablagert (s. gestrichelt gezeichnete Fläche in der rechten Seite der Fig.
1 t Je dicker die feste, am Mantel haftende Schwefelschicht wird, um so mehr wird sie gegenüber der Aussenluft wärmedämmend wirken, so dass schliesslich Wärmegleichgewicht eintritt und die Oberflächentemperatur des Schwefels seiner Schmelztemperatur entsprechen wird, sich abscheidender Schwefel als flüssiges Kondensat niederschlägt und längs der Schwefelschicht nach abwärts in das Schwefelbad läuft. Bei steigender Leistung der Retorte und grösserer Lieferung von Schwefelkohlenstoff wird durch die grössere Trägergasmenge auch deren Gesamtwärmegehalt grösser. Das Gas wird daher das Schwefeleis mehr und mehr abschmelzen, wodurch die wärmedämmende Wirkung des Belages wieder verringert und der Wärmedurchgangskoeffizient grösser wird.
Nach einer gewissen Zeit wird sich infolge der für das teilweise Abschmelzen des Schwefels sowie durch den grösseren Wärmeentzug des Gases durch die Aussentemperatur des Kessels 1 wieder Wärmegleichgewicht einstellen. Bei einer bestimmten Fördermenge des Gases wird die Kesselwand praktisch keinen Schwefelbelag aufweisen, wie dies in der linken Hälfte der Fig. 1 angedeutet ist. Bei einer weiteren Steigerung der Förderung von Schwefelkohlenstoff, bei welcher die zwischen der Wand des Kessels 1 und dem Blechmantel 14 befindliche ruhende Luftschicht zur Kühlung nicht mehr ausreicht, kann durch Öffnen aller oder einiger Stöpsel 17 eine mehr oder weniger grosse Strömung kalter Luft herbeigeführt werden, so d-iss an Stelle der Wärmedämmung eine kühlende Wirkung ausgelöst wird.
Das abgekühlte Trägergas wird im abgesetzten Teil 2 des Kessels durch das infolge der zugeführten heissen Gase fast rot glühende Rohr 1 rasch überhitzt, so dass es auf dem Wege in der Rohrleitung zum Kondensator zu keiner Ausscheidung von Schwefel und einem Zuwachsen der Leitung kommen kann und daher ein Dauerbetrieb der Anlage sichergestellt ist.
Wie ersichtlich, wird mit dem neuen Verfahren ohne Aufwendung einer besonderen Kühl-oder
Heizenergie die gewünschte Ausscheidung des flüchtigen Stoffes erzielt und mit der Aus- scheidung dieses Stoffes gleichzeitig eine vollkommen selbsttätige Regelung der Anlage ermöglicht, indem die Stärke der abgelagerten
Schicht des flüchtigen Stoffes zur Regelung des Wärmehaushaltes der Anlage herangezogen wird.
Das in den Ringraum 7 eingeführte, während des Dauerbetriebes als Kühlmittel wirkende
Heisswasser od. dgl. sichert bei Inbetriebnahme der Anlage als Heizmittel die Durchgangswege des von der Retorte kommenden Trägergases, während beim Eintreten eines Unterdruckes in der Retorte infolge des Eintauchens der Mündung des Rohres 4 in den ausgeschiedenen flüssigen
Stoff ein Flüssigkeitsverschluss erreicht und das
Zurückströmen des Gasstromes zur Retorte ver- hindert wird-
Das beschriebene Verfahren und die Vor- richtung zu seiner Durchführung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt und kann überall dort Verwendung finden, wo aus einem
Trägergas flüchtige Stoffe auszuscheiden sind.