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Röhrenofen zur kontinuierlichen Herstellung von festem Ätznatron
Festes Ätznatron wird durch Eindicken einer wässerigen Natronlaugelösung mit einer Konzentration von 50 bis 70% auf eine Konzentration von 99, 5% hergestellt.
Für diesen Zweck wird üblicherweise eine Einrichtung verwendet, welche aus einer Reihe dickwandiger Gusseisenkessel von grossen Dimensionen besteht, die kaskadenartig in eine gemauerte Feuerung eingebaut sind und in welcher das Eindicken bei atmosphärischem Druck vor sich geht, wobei die Endtemperatur der Füllung bis 5000C beträgt. Diese Betriebsverhältnisse bewirken eine beträchtliche Störanfälligkeit, mit welcher wirtschaftliche Verluste verbunden sind. Das Material der Kessel wird nämlich spröde und die Kessel springen oftmals infolge der ungleichmässigen Erwärmung und Überhitzung einiger Stellen, so dass ihre Lebensdauer ungefähr um 100 Betriebstage beträgt. Die Beseitigung der Störung erfordert die Demontierung des geborstenen und Montierung des neuen Kessels, was mit Rücksicht auf das Kesselgewicht eine beschwerliche Operation darstellt.
Ausserdem ist auch der Feuerungsbetrieb für die gegebene Kesselanordnung nicht wirtschaftlich.
Aus der neueren technischen Praxis ist eine Herstellung von festem Ätznatron in Verdampfern bekannt, welche durch die Dämpfe einer Diphenylmischung geheizt werden. Diese Verdampfer sind aus reinem Nickel hergestellt, wodurch die Investierungskosten der Einrichtung im Vergleich mit der gusseisernen Ausführung um etwa 1/5 steigen. Mit Rücksicht auf den grossen Nickelverbrauch ist jedoch diese Lösung schwer realisierbar und ausserdem ist es erforderlich, einen besonderen Entwickler der Diphenyldämpfe für die Heizung der Verdampfer aufzustellen.
Ausserdem ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 955493 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher das Eindampfen von Natronlauge in'Röhrenöfen mit im wesentlichen horizontal veriaufenden Röhren durchgeführt wird. In dieser Patentschrift sind ferner die Anwendung eines Dampfflüssigkeitsscheiders sowie die Kondensation des abgezogenen Wasserdampfes beschrieben. Der diesbezügliche Abscheider samt Zubehör ist jedoch ausserhalb des Röhrenofens aufgestellt. Abgesehen vom grösseren Raumbedarf erfordert die Verbindung von einzelnen Apparaten lange Rohrverbindungen, die aus den korrosionsbeständigen Materialien hergestellt werden müssen. Der Dampfflüssigkeitsscheider muss überdies mit einer besonderen Vorrichtung für die Erhitzung ausgestattet werden. Die ganze Anlage ist daher kompliziert und grossen Wärmeverlusten ausgesetzt.
Alle diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt, welche eine einfache und somit auch billige Konstruktion des Röhrenofens zur Herstellung von festem Ätznatron ermöglicht. Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass der Röhrenofen mittels einer Feuerbrücke in zwei Abteilungen geteilt ist, wobei jede Abteilung über einen Dampfflüssigkeitsscheider miteinander kommunizierende Rohrzüge enthält und die beiden Dampfflüssigkeitsscheider über den Rohrzug im Strahlungsteil des Röhrenofens, vorzugsweise in barometrischer Anordnung in Verbindung mit Kondensator, Fallrohr und Pumpe, sowie die Vorlage-für das geschmolzene Endprodukt gleichfalls im Strahlungsteil des Röhrenofens, gegebenenfalls getrennt durch eine zweite Feuerbrücke, aufgestellt sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt schematisch die vorgeschlagene Vorrichtung, eingebaut in eine Vertikalfeuerung. Fig. 2 zeigt einen Grundriss-Querschnitt durch diese Feuerung, in welcher die einzelnen Rohre durch demontierbare Bögen ausserhalb der Feuerung durchgängig verbunden sind.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt die mit der Ofenwand 11 versehene Vertikalfeuerung im unteren Teil den Verbrennungsraum 12 für die Verbrennung eines gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes. Über dem Verbrennungsraum befindet sich der Rauchzug 13, welcher in einem weiteren, durch eine Feuerbrücke getrennten Rauchzug 14 mündet, hinter welchem sich der Kaminabzug 15 anschliesst. Im Verbrennungsraum 12 und in beiden Rauchzügen 13 und 14 sind Systeme von Gusseisenrohren 16 und 17 eingebaut. In die Vertikalfeuerung sind weiters Abscheider 18 und 19 eingebaut, in welche die einzudampfende Lauge aus den Rohrsystemen 16 und 17 eingeführt wird.
Die abgeschiedene Flüssigkeit sinkt aus dem Abscheider 18 durch die Rohrleitung 20 in das Rohrsystem 16 und aus dem Abscheider 19 durch die Rohrleitung 21 in die Vorlage 22 für das Fertigprodukt, welche gleichfalls im Raum der Vertikalfeuerung angeordnet ist. An beide Abscheider 18 und 19 ist durch die Rohrleitung 23 ein barometrischer Kondensator 24 mit dem Barometerrohr 25 angeschlossen und der Kondensator 24 ist sodann durch die Rohrleitung 26 mit der Luftpumpe 27 verbunden.
In Fig. 2 ist die Vertikalfeuerung ersichtlich, in welcher sich die Rohrsystem 16 und 17 befinden, derenLängsrohre um 900 gegen die Strömungsrichtung der Verbrennungsgase verlegt sind, an beiden Enden die Seitenwände der Feuerung durchdringen, dadurch unterstützt werden und ausserhalb der Feuerung durch demontierbare Rohrbögen 28 durchgängig verbunden sind. Der Zugang zu diesen Bögen 28 ist während des Betriebes durch abnehmbare Deckel 29 geschützt, welche mit einer Wärmeisolation 30 versehen sind.
Die durch die Verbrennung des Brennstoffes im Verbrennungsraum 12 entstehenden Verbrennungsgase steigen aufwärts in den Rauchzug 13, von wo sie sodann durch den Rauchzug 14 nach unten in denKaminzug 15 strömen. Die Natronlauge-Lösung wird zuerst dem Rohrsystem 14 zugeführt. Aus diesem strömen die allmählich eingedickte Lauge und das verdampfte Wasser in den Abscheider 18, aus welchem der Wasserdampf durch die Rohrleitung 23 in den barometrischen Kondensator 24 abgesaugt wird und die teilweise eingedickte Lauge (ungefähr'70-'75% Festsubstanz) durch die Rohrleitung 20 in das zweite Rohrsystem 16 abfliesst.
Durch dieses System steigt die nunmehr noch stärker erhitzte Lauge unter weiterer Verdampfung des Wassers in den Abscheider 19, aus welchem der Wasserdampf gleichfalls durch die Rohrleitung 23 in den barometrischen Kondensator 24 abgesaugt wird. Das praktisch wasserfreie Ätznatron fliesst nunmehr als Schmelze durch die Rohrleitung 21 in die Vorlage 22 ab,. in welcher sie noch als Schmelze erhalten bleibt, da die Vorlage noch durch die Feuergase aufgeheizt wird, aus welcher sie in stählerne Transportfässer gefüllt wird.
Die Erfindung ermöglicht es, die bisher in den Erzeugungsstätten festen Ätznatrons verwendeten schweren Gusseisen-Kessel, gegebenenfalls das teurere System von Nickelverdampfern mit einem besonderen Diphenyldampf-Entwickler, durch erzeugungsmässig einfachere und billigere Rohrsysteme zu ersetzen. Diese können vorteilhaft z. B. aus auswechselbaren Gusseisenteilen, also aus einem geläufigen Material ausgeführt werden. Das Rohrsystem gewährleistet eine vollkommene Wärmeableitung aus den Wänden der Rohre infolge der Flüssigkeitsströmung durch die Rohre und der schwächeren Rohrwände. Dadurch wird die Gefahr einer örtlichen Überhitzung wenn schon nicht ausgeschlossen, so doch zumindest wesentlich herabgesetzt. Infolgedessen sinkt die Anzahl der beschädigten Stellen und die betriebliche Lebensdauer der Einrichtung wird verlängert.
Die Wärmebilanz der vorgeschlagenen Vorrichtung ist ausserordentlich günstig, da sowohl die Abscheider, als auch die Vorlage für das Fertigprodukt samt zuständigen Verbindungsrohrleitungen direkt in der Feuerung eingebaut sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Verdampfen stufenweise in zwei Ästen verläuft, wobei jeder mit einem Abscheider verbunden ist. In dem ersten Ast wird das teilweise Eindicken unter Ausnutzung der niedrigeren Temperatur der Rauchgase durchgeführt. Der zweite Ast läuft durch die Zone höherer Temperatur und dient dem endlichen Eindicken. Somit wird eine besonders wirtschaftliche Ausnützung der Rauchgase von verschiedener Temperatur erzielt.
Einen weiteren Vorzug des Rohrsystems bildet sodann die leichte Instandhaltung, denn bei Beschädigung der Wände der Heizfläche gelangt nicht ein Kessel vom Gewicht von ungefähr 15 t zur Auswechslung, sondern bloss ein Rohr im Gewicht von ungefähr 35 kg. Anstatt eines ganzen Kessels, welcher an einer Stelle beschädigt wird, wird daher bloss ein beschädigtes Rohr ersetzt. Dadurch, dass das Rohrsystem in eine Vertikalfeue- rung mit umgelenkten Zügen eingebaut ist und der Laugenfluss teilweise im Gegenstrom zur Rauchgasführung erfolgt, ist die Wärmeausnützung der Verbrennungsprodukte vollkommen.