Die Erfindung betrifft einen Drehofen, insbesondere für die Gewinnung von Fluorwasserstoffsäure durch Umsetzung von Flusspat mit Schwefelsäure.
In der Vergangenheit wurde die Umsetzung gewöhnlich industriell in von aussen beheizten Ofen durchgeführt, die durch eine Metallschale mit Schienen, Kratzern, Klopfern oder andern mechanischen Einrichtungen zur Entfernung von Nebenproduktverkrustungen gekennzeichnet waren, die sich sonst auf den Wandoberflächen bilden würden, was die Wärmeüberführungsgeschwindigkeit durch die Ofenwände zu der Reaktionsmasse einschränkt.
Typischerweise verwenden handelsübliche Verfahren zur Herstellung von Fluorwasserstoffsäure Ofen, die unter vier allgemeine Typen fallen und folgendermassen beschrieben werden können: a) Ein Ofentyp umfasst feststehende horizontale Metallzylinder, die von aussen befeuert werden und mit rotierenden Kratzern versehen sind, die dem Abkratzen der zylindrischen Wände dienen und die Reaktionsmasse vom Beschickungsende zu dem Austragende des Ofens befördern. In der Praxis ist die Brauchbarkeit von Öfen dieses Typs begrenzt, da die Korrosion der Kratzer bald den Abstand zwischen Kratzer und Ofenwand vergrössert, so dass unverändert eine harte Verkrustung vorliegt, die die Wärmeüberführung merklich reduziert.
Ausserdem verursacht der Widerstand, der von den Verkrustungen auf die Kratzer ausgeübt wird, eine starke Torsionskraft auf die Kratzereinrichtung, was zu hohen Wartungskosten und Ausfallzeiten führt.
b) Ein anderer Ofentyp umfasst rotierende, von aussen beheizte horizontale oder nahezu horizontale Zylinder, die mit lockeren Schienen oder schweren Stangen im Inneren versehen sind, die durch Rotation des Ofens an den Ofenwänden kratzen und sich auf diesen wälzen, um Verkrustungen zu entfernen. Die Tatsache, dass ständig frische Metalloberflächen auf den Schienen und der Ofenwandung freiliegen, beschleunigt die Korrosion, so dass Ofen dieses Typs häufigen Austausch der Schienen und Ofengehäuse nach Arbeiten während etwa 2000 Stunden oder weniger erfordern.
c) Ein dritter Ofentyp schliesst die Verwendung von schwer erhältlichen Vormischern ein, die das Calciumfluorid und die Schwefelsäure vermischen, von denen entweder ein Bestandteil oder beide Bestandteile gewöhnlich vorerhitzt werden, um in dem Mischer bereits eine Teilreaktion zu erhalten und so zu gewährleisten, dass die Beschickung zu dem Ofen die Ofenwände nicht verkrustet. Dies schützt den Ofen und beseitigt das Erfordernis von Kratzeinrichtungen, doch wird der am stärksten korrodierende Teil der Reaktion dadurch auf die kostspieligen Vormischer überführt.
d) Der vierte Ofentyp ist ein solcher, der zur Bildung eines Teils der erforderlichen Schwefelsäure durch Umsetzung von Wasserdampf und Schwefeltriodid in dem Ofen verwendet wird. Schwefelsäure in der Dampfphase (SO3) reagiert nicht mit Flusspat, doch durch Übergiessen der Reaktionsmasse durch den Schwefelsäuredampf hindurch erhält man Kondensation und Umsetzung. Obwohl dieses System das Problem einer Wärmeüberführung durch die Ofenwand hindurch ausschaltet, ist es wegen der Kosten des Schwefeltrioxids relativ teuer, so zu arbeiten, und ausserdem ist es kostspielig, dass das Ofengehäuse aus teuren, korrosionsbeständigen Legierungen konstruiert werden muss, damit das Ofengehäuse der Wirkung der Anwesenheit von Gemischen von Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure widersteht.
Die obigen Verfahren besitzen bestimmte Nachteile, die die wirtschaftliche Durchführbarkeit eines industriellen Verfah rens ernsthaft beeinträchtigen. Die ersten drei Verfahren haben ernsthafte Beschränkungen, wenn es erwünscht ist, einen Ofen hoher Kapazität zu konstruieren, und das vierte
Verfahren ist hinsichtlich der hohen Verfahrenskosten ungün stig.
In einer älteren deutschen Patentanmeldung entprechend der französischen Patentschrift 40 40570 wurde ein Verfahren beschrieben, in dem die obigen Schwierigkeiten beseitigt wur den, indem Fluorwasserstoff durch Umsetzung von Calcium fluorid und Schwefelsäure bei Temperaturen zwischen 191 und 3160C in Gegenwart von mehr als 3 Teilen Calciumsulfat je
Teil des gebildeten Calciumsulfatnebenproduktes gewonnen wird. Vorzugsweise war das Calciumsulfat recyclisiertes Calci umsulfatnebenprodukt, das an einem Punkt in dem Ofen vor
Beendigung der Reaktion bei der Fluorwasserstoft'säureher- stellung abgezogen wurde.
Das wesentliche Merkmal jener Erfindung besteht in der
Verwendung von mehr als 3 Teilen Calciumsulfat je Teil Calci umsulfatnebenprodukt, das in dem Reaktionsgemisch von
Flusspat und Schwefelsäure bei der Herstellung von Fluorwas serstoffsäure gebildet wird, und dieses Merkmal führt zu einer wirksamen Durchführung des Verfahrens ohne die Schwierig keiten nach dem damaligen Stand der Technik. Die Wirkung dieser Verfahrensweise ist überraschend und unerwartet, da der verwendete Ofen ohne Kratzer, Klopfer oder andere bis her verwendete Mittel zur Entfernung von Verkrustungen von dem Ofengehäuse arbeiten kann. Bei dieser Verfahrensweise ist die Masse in dem Ofen ein im wesentlichen frei fliessender
Feststoff, und die Wände werden niemals der Wirkung der stark korrodierenden flüssigen Schwefelsäure ausgesetzt.
Das gebildete HF ist auch von grösserer Reinheit als das, welches man mit den oben diskutierten Ofentypen erhält. da bei jenen
Ofentypen die Produktgase grosse Mengen von Schwefeldioxid und elementarem Schwefel enthalten. was ein Ergebnis der
Reduktion von Schwefelsäure durch naszierenden Wasserstoff ist, welcher während des korrodierenden Angriffs der Säure auf das Metall des Ofens freigesetzt wird. Elementarer Schwe fel ist besonders zu beanstanden. da er dazu neigt. sich auf Wärmeüberfühungsoberflächen abzulagern und die Sammellei tungen für die Säureberieselung zu verstopfen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Ofen für die Herstel lung von insbesondere Fluorwasserstoffsäure zu schaffen.
welcher eine kontrollierte Recyclisierung von Rückstand in einem einzelnen Ofen ohne Erfordernis äusserer Förderein richtungen, Mehrfachantriebe oder anderer komplexer und unzuverlässiger Anlagen gestattet.
Der erfindungsgemässe Ofen ist gekennzeichnet durch ein zylindrisches Ofengehäuse zur Aufnahme des Rohmaterials.
wobei das Ofengehäuse Endwände besitzt und mit seiner
Achse leicht geneigt derart gelagert ist, dass die Reaktions partner vom ersten Ende zum zweiten Ende des Ofengehäuses sich bewegen, durch Einrichtungen zum Rotieren und Erhitzen des Ofengehäuses, durch einen Einlass zur Einführung der
Reaktionspartner in das erste Ende des Ofengehäuses. einen
Auslass zur Entfernung von Fertigprodukt aus der Reaktions zone und einen getrennten Auslass am zweiten Ende des
Ofengehäuses zur Entfernung von Reaktionsrückstand aus dem Ofengehäuse und durch eine innere Rezyklisiereinrich tung zur Aufnahme und Rezyklisierung eines Teils des Rück standsmaterials von einem Punkt innerhalb des Ofengehäuses zurück zu dem Bereich des ersten Endes.
Ein einzelner Antriebsmotor kann die Kraft für die gesamte
Apparatur liefern einschliesslich des inneren Recyclisierungs- fördersystems, und das Recyclisierungsfördersystem bewegt sich vorzugsweise nicht gegenüber dem Ofengehäuse, in dem es befestigt ist, so dass dadurch Lagerprobleme und Probleme beschleunigter Korrosion zwischen bewegten Teilen ausgeschaltet werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Recyclisierfördersystem eine Schneckenfördereinrichtung in der Form eines zylindrischen Förderrohres mit zwei Spiralwegen, die auf seiner inneren Zylinderwand vorgesehen sind. Die beiden Spiralwege sind gegeneinander um etwa 180 versetzt und besitzen etwa die gleiche Steigung. Die beiden Wege sind in einer Richtung gewunden, um Rückstandmaterial zu dem Einlassende der Ofenapparatur zurückzutragen, wenn das Ofengehäuse und das Recyclisierfördersystem in der gleichen Richtung durch eine gewöhnliche Antriebseinrichtung gedreht werden. Jeder der beiden spiralförmigen Wege des Schneckenförderers steht mit einer sich radial erstreckenden Schaufeleinrichtung in Verbindung, die am Abstromende des Recyclisierfördersystems angebracht ist.
Die Schaufeln sind so gelagert, dass sie Rückstandsmaterial aus der Reaktionszone aufnehmen und kontrollierte Mengen des Materials in ihre betreffenden Spiralwege, mit denen sie in Verbindung stehen, bringen. Die Schaufeln sind vorzugsweise mit Sieben versehen, um übergrosse Klumpen des Rückstandsmaterials auszusortieren, so dass grosse, harte Klumpen nicht in das Recyclisierfördersystem eingeführt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegt das Recyclisierfördersystem in der Form einer geschlossenen Röhre oder eines geschlossenen Durchgangs mit offenen Enden vor. welcher in einem schneckenförmigen Weg an der inneren zylindrischen Wandung der Reaktionszone der Ofenapparatur angebracht ist. Wenigstens ein solcher schneckenför miger Durchgang ist in einem Drehofen derart vorgesehen, dass er sich von einer Rückstandaufnahmezone des Ofens bis zurück zum Einlassende des Ofens erstreckt. Diese Ausführungsform ist besonders brauchbar, wo es erwünscht ist, ständig eine Recyclisierung von Calciumsulfatrückstand zurück zu dem Einlassende der Reaktionszone zu tragen, die Flusspat und Schwefelsäure als Reaktionspartner aufnimmt.
Auch funktioniert das Recyclisierfördersystem dieser Ausführungsform als eine wirksame Zumesseinrichtung, so dass eine erwünschte Recyclisiermenge genau in der Konstruktion eines Drehofens eingeplant werden kann. Das Recyclisierfördersystem dieser Ausführungsform kann mit dem Schneckenförderer der ersten Ausführungsform in irgendeiner bestimmten Drehofenapparatur kombiniert werden.
Obwohl die Erfindung unter spezieller Bezugnahme auf einen Drehofen zur Herstellung von Fluorwasserstoffsäure beschrieben ist, sei festgestellt, dass die beschriebenen Strukturmerkmale und Funktionen auch auf Drehöfen angewendet werden können, die anderen Behandlungsverfahren dienen.
Der Erfindungsgegenstand wird nunmehr anhand der in den Zeichnungen aufgeführten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht in etwas schematischer Darstellung einer Drehofenapparatur nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht ähnlich wie in Fig. 1, doch in vergrössertem Masstab und mit der Darstellung nur eines Teils der Apparatur von Fig. 1 unter Betrachtung einer ersten grundsätzlichen Ausführungsform einer Recyclisiereinrichtung in der Ofenapparatur,
Fig. 3 eine vergrösserte perspektivische Darstellung des Abstromendes der in Fig. 2 verwendeten Recyclisiereinrichtung,
Fig. 4 einen vergrösserten Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 2,
Fig. 5 einen Querschnitt ähnlich wie in Fig. 4, doch entlang der Linie 5-5 in Fig. 2,
Fig. 6 eine vergrösserte Draufsicht auf das Abstromende des Recyclisierfördersystems aus Fig. 2, allgemein gesehen entlang der Linie 6-6, doch unter Weglassung des äusseren Ofenmantels,
Fig.
7 einen vergrösserten Aufriss eines Drehofens mit einer zweiten Ausführungsform einer Recyclisiereinrichtung zusammen mit der ersten Ausführungsform der Recyclisiereinrichtung nach der Erfindung, und
Fig. 8 einen Aufriss ähnlich Fig. 7. der jedoch einen Drehofen mit einer Recyclisiereinrichtung gemäss der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In Fig. 1 ist eine typische Drehofenapparatur des betrachteten Typs nach der Erfindung abgebildet. Der Drehofen besitzt ein inneres zylindrisches Ofengehäuse 10, in das Reaktionspartner zur Bildung von Fluorwasserstoffsäure eingeführt werden. Somit funktioniert das innere Gehäuse 10 als Reaktionszone, und die Reaktionszone ist vorzugsweise in zwei Abschnitte unterteilt. Mit einem Aufstromabschnitt oberhalb eines Ringdammes 12 und einem Abstromabschnitt unterhalb des Ringdammes 12. Das Ofengehäuse 10 ist für eine Rotation von Radkränzen 14 und Auflagern 16 in an sich bekannter Weise getragen. Eine einzelne, nicht gezeigte Antriebseinrichtung herkömmlicher Bauart ist vorgesehen, um das Ofengehäuse 10 über ein Rippenzahnrad oder eine ähnliche Einrichtung 18 zu drehen.
Die dargestellte Apparatur ist mit einem Heizmantel 20 um eine grössere Länge des Ofengehäuses 10 herum versehen, und Verbrennungsprodukte werden durch den Heizmantel 20 mit Hilfe einer in einem Gehäuse 22 enthaltenden Gebläseeinrichtung zirkuliert. Die Verbrennungsprodukte werden in einer Verbrennungskammer 24 entwickelt, in der Brennstoff-Gas oder Öl mit einer kontrollierten Luftmenge verbrannt werden.
Es sind bekannte Einrichtungen zur Kontrolle der Brennstoffund Luftzufuhr zu der Verbrennungskammer 24 vorgesehen.
Bei einem typischen Fluorwasserstoffsäureprozess werden Verbrennungsgase mit Temperaturen unterhalb 7040C an deren Eintrittspunkt 26 in den Heizmantel 20 entwickelt.
Infolge des Volumens des Verbrennungsgases, das durch das Gebläse 22 zirkuliert werden kann, gibt es einen Temperaturabfall vom Eintrittspunkt 26 bis zu den Auslässen 28 aus dem Heizmantel von etwa 149ob. Drosselklappen 30 sind in Rückführleitungen 32 vorgesehen, um den Fluss von Heissgasen zu jedem Ende des Heizmantels 20 zu regulieren. Der Gasdruck in dem Heizmantel 20 wird so kontrolliert, dass er im wesentlichen auf Atmosphärendruck gehalten wird, um übermässige Heissgasverluste und ein Kaltlufteindringen an den Grobdichtungen 34 an jedem Ende des Heizmantels zu vermeiden.
Das Ofengehäuse 10, in dem die Reaktion stattfindet, ist an jedem Ende mit Endwänden versehen, so dass es einen im wesentlichen geschlossenen Ofen bildet. Die gesamte Ofeneinheit einschliesslich des Ofengehäuses 10 ist leicht abgeschrägt, so dass ihr Einlassende A etwas höher als ihr Auslassende B liegt. Dies liefert eine Bewegung der Reaktionspartner vom Einlassende zum Auslassende, während der Ofen rotiert.
Fig. 2 erläutert eine zusätzliche Einzelheit des Einlassendes der Ofenapparatur. Das Ende ist mit Hilfe einer aufrechten Wand bzw. eines Kopfteiles 40 verschlossen und abgedichtet, wobei diese Wand so an dem zylindrischen Ofengehäuse 10 befestigt ist, dass sie mit diesem rotiert. Die Endwand 40 ist vorzugsweise in das Ofengehäuse 10 soweit zurückgesetzt, dass sie von dem Bereich des Ofengehäuses 10 eingeschlossen wird, welches von dem Heizmantel 20 umgeben und erhitzt wird. Da ein Radkranz 14 für die Abstützung des Einlassendes des Ofens auf einem Auflager 16 vorgesehen ist, ist es nicht möglich, den Heissmantel ganz bis zu den Enden des Ofengehäuses 10 zu erstrecken.
Entsprechend ist es bevorzugt, das Einlassende der Reaktionszone durch eine aufrecht stehende Wand 40 zu definieren, die die Reaktionszone vollständig in einem erhitzten Bereich des Ofengehäuses 10 liegen lässt. Dies ist ein wichtiges Merkmal der Apparatur, da irgendwelche nicht erhitzte Abschnitte in der Reaktionszone Quellen für die Kondensation korrodierender Flüssigkeiten in dem Ofengehäuse sein könnten. Die Reaktionspartner werden durch die aufrechtstehende Wand 40 in die Reaktionszone eingeführt.
Die Einrichtungen zur Einführung der Reaktionspartner sind üblich und sind beispielsweise Schneckenförderer 42 zur Einführung von Flusspat in die Reaktionszone zusammen mit einer Säurepumpe 44 zur Einführung von Schwefelsäure in die Reaktionszone. Es gibt hier kein Vormischen des Flusspates und der Säure vor dem Vermischen mit recyclisiertem Rückstand in der Reaktionszone, und dadurch vermeidet man die Bildung einer klebrigen Masse am Einlassende des Ofens. Der Schneckenförderer und die Säureleitung sind in einem stationären Gehäuse 46 angebracht, das bei 48 mit einer Dichtung versehen ist. Ein rotierender Abschnitt 50 des Gehäuses ist an der Endwand 40 befestigt und in seiner Bewegung gegenüber dem stationären Gehäuse 46 abgedichtet. Fluorwasserstoffgas wird aus dem System durch die Wand 40 und das stationäre Gehäuse 46 mit Hilfe einer Steiglcitung 52 entfernt.
Diese allgemeinen Anordnungen zur Einsparung der Reaktionspartner in eine Reaktionszone und zur Entfernung von HF-Gas daraus ist allgemein in der Technik bekannt und stellt keinen getrennten Teil der vorliegenden Erfindung dar.
Wiederum unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist das Abstromende des Ofengehäuses 10 mit inneren Hebern 54 versehen, die Calciumsulfat-Rückstandsmaterial vom Ende der hinteren Reaktionszone in eine stationäre Rutsche heben und entladen.
Die stationäre Rutsche 56 ist mit einer herkömmlichen Dichteinrichtung versehen, die ein rotierendes Sternventil 58 besitzt, um einen Verlust an HF-Gas aus dem Ofen durch die stationäre Rutsche zu verhindern. Auch verhindert das Ventil 58, dass ein Überschuss an Luft in den Ofen gesaugt wird, obwohl die Reaktionszone des Ofens nahezu auf Atmosphärendruck oder leicht unterhalb Atmosphärendruck während des Betriebes gehalten wird.
Gemäss der Erfindung ist wenigstens eine Recyclisiereinrichtung in dem Ofengehäuse 10 angebracht, um einen Anteil des Rückstandsmaterials aus einer Abstromzone des Ofens aufzunehmen und das Material zurück zu dem Einlassende des Ofens zu führen. Vorzugsweise ist die Recyclisiereinrichtung so angeordnet, dass sie Rückstandsmaterial vom Abstromende der Anfangsreaktionszone aufnimmt, die durch den obengenannten Ringdamm 12 definiert ist, so dass ein bevorzugtes Rückstandsmaterialverhältnis zu dem Einlassende des Ofens vor Beendigung der Reaktion des Gemisches in dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone unterhalb des Ringdammes 12 recyclisiert wird.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Umsetzung von Flusspat mit Schwefelsäure sieht eine Recyclisierung im Überschuss von 3 Teilen Rückstandsmaterial je Teil in der Reaktion gebildeten Calciumsulfats vor. Das nicht recyclisierte Rückstandsmaterial wird über den Ringdamm 12 bewegt und gelangt in das Austragsende der Reaktionszone. Nachfolgend wird die Erfindung weiter unter Bezugnahme auf die zwei grundsätzlichen Formen von Recyclisiereinrichtungen beschrieben, die in dem Ofengehäuse 10 angebracht sein können, um bevorzugte Calciumsulfatrückstandsmaterialien zu dem Einlassende des Ofens zurückzuführen. Die Fig. 1 bis 6 betreffen konstruktive Merkmale einer ersten grundsätzlichen Ausführungsform einer Recyclisiereinrichtung gemäss der Erfindung.
Fig. 8 zeigt die zweite grundsätzliche Ausführungsform, und Fig. 7 erläutert eine bevorzugte Anordnung, bei der die erste Ausführungsform von Recyclisiereinrichtungen mit der zweiten Ausführungsform von Recyclisiereinrichtungen kombiniert ist. Die erste Ausführungsform wird nachfolgend als eine Recyclisiereinrichtung vom Schneckentyp bezeichnet, und die zweite Ausführungsform wird als schlangenartige
Recyclisiereinrichtung in der Form eines offenendigen, geschlossenen, spiraligen Durchganges bezeichnet, welcher um die innere zylindrische Wandung des Ofengehäuses ausgebildet ist. Vorzugsweise kombiniert ein Ofensystem beide Typen von
Recyclisiereinrichtungen in einer einzigen Konstruktion, doch aus Gründen der Klarheit der Beschreibung werden die beiden
Recyclisiereinrichtungen nachfolgend getrennt voneinander beschrieben.
Recyclisiereinrichtung vom Schneckentyp
In den Fig. 1 und 2 ist eine Recyclisiereinrichtung 60 vom
Schneckentyp gezeigt, die in einer feststehenden Position in dem Ofengehäuse 10 derart befestigt ist, dass die gesamte
Recyclisiereinrichtung mit Drehbewegungen des Ofengehäuses
10 rotiert, ohne dass getrennte Antriebseinrichtungen erfor derlich wären. Die Schnecken-Recyclisiereinrichtung 60 umfasst ein zylindrisches Förderrohr 62, das koaxial mit dem Ofengehäuse 10 angebracht ist, und das Förderrohr 62 enthält zwei spiralförmige oder schneckenförmige Wege, die auf seiner inneren zylindrischen Wandoberfläche definiert sind.
Die spiralförmigen Wege sind durch zwei längliche Gewindegang elemente 64 definiert, die spiralförmig um die innere Fläche des Rohres 62 gewunden sind und in dem Rohr 62 die erfor derlichen beiden spiralförmigen Wege bilden. Die länglichen
Elemente 64 sind gegeneinander um 180 versetzt und von der gleichen Steigung. Beide spiralförmigen Wege sind in einer
Richtung gewunden, um Rückstandsmaterial zurück zu dem
Einlassende des Ofengehäuses zu transportieren, wenn das
Ofengehäuse und die Schneckenrecyclisiereinrichtung 60 zusammen in der gleichen Drehrichtung gedreht werden. In diesem Sinne ist die Schneckenrecyclisiereinrichtung so kon struiert, dass sie etwa wie ein Archimedes-Schneckenförderer zur Beförderung von Rückstandsmaterial aus einer Abstrom zone im Ofen zu einer Aufstromzone im Ofen wirkt.
Das zylindrische Förderrohr 61 ist in dem Ofen mit Hilfe irgend einer geeigneten Einrichtung befestigt, wie beispielsweise mit
Hilfe von Stäben 66, die an der Aussenfläche befestigt sind.
Wenn somit Material in den beiden spiralförmigen Wegen der rotierenden Schneckenrecyclisiereinrichtung 60 abgelagert wird, wird es zu dem Einlassende des Ofens zurückgebracht.
wo es von einem Ofenende 68 des Förderrohrs 62 herabfällt.
Es ist erwünscht, das offene Ende der Recyclisiereinrichtung so nahe wie möglich am Einlassende der Reaktionszone zu plazieren, so dass die Reaktionspartner mit recyclisiertem
Rückstand vermischt werden. Es ist jedoch ersichtlich, dass das
Ende des Förderrohres 68 nicht die zur Einführung der Reak tionspartner in das Einlassende der Reaktionszone verwendete
Apparatur stören darf, und daher gibt es in der erläuterten
Anlage eine praktische Begrenzung zwischen der Länge des zu verwendenden zylindrischen Förderrohrs 62.
Da das Förderrohr 62 entlang der mittigen Längsachse der
Reaktionszone angebracht ist, so dass es nicht die Bewegung einer Rückstandsschicht vom Einlassende des Ofens zum
Auslassende des Ofens stört, ist es erforderlich, Einrichtungen zum Anheben von Mengen des Rückstandsmaterials zu den beiden spiralförmigen Wegen vorzusehen, die in dem Schenk ken-Förderrohr 62 definiert sind. Die Erfindung sieht hierfür ein Paar Schaufeleinrichtungen 70 vor, die am Abstromende des Schnecken-Förderrohrs 62 vorgesehen sind, um Rück standsmaterial aufzunehmen und kontrollierte Mengen des
Materials in die beiden spiralförmigen Wege, die in der
Schnecken-Fördereinrichtung definiert sind, zu überführen.
Wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, liegt das Paar Schaufeleinrichtungen 70 allgemein in der Form sich radial erstreckender kastenartiger Strukturen vor, die voneinander um 180 versetzt sind, um eine Verbindung zwischen dem Abstromende des Schnecken-Förderrohrs 62 und den Innenwandflächen des Ofengehäuses 10 zu bilden.
Gemäss der Erfindung wurde festgestellt, dass die Recyclisierung von Rückstand sorgfältig kontrolliert werden kann, indem man bestimmte Verhältnisse zwischen der Schaufeleinrichtung 70 und der Schnecken-Fördereinrichtung in dem zylindrischen Rohr 62 einstellt. Wie in Fig. 3 geziegt ist, besitzt jede der Schaufeleinrichtungen 70 die allgemeine Form einer kastenartigen Struktur mit einem offenen Einlassende 72. Das offene Einlassende jeder Schaufeleinrichtung ist quer zu dem Ofengehäuse ausgerichtet, so dass Rückstandsmaterial, das in dem Gehäuse entlang diesem bewegt wird, von den Einlässen 72 aufgenommen werden kann, wenn das Gehäuse und die Recyclisiereinrichtung 60 rotieren. Fig. 2 zeigt die Einlassenden 72 in einer Darstellung quer zur Ofenapparatur.
Jeder der Einlässe 72 kann mit Siebeinrichtungen 74 in Form mehrerer Stäbe versehen sein, um übergrosse Klumpen des Rückstandsmaterials auszusieben. Dies verhindert ein Aufschaufeln und Überführen übergrosser Klumpen in die Schneckengewindegänge der Fördereinrichtung. Bei einigen Anwendungen kann jedoch die Siebeinrichtung 74 auch weggelassen werden, und die Schaufeleinrichtung kann auch mit vollständig offenen Einlässen 72 versehen sein. Die Siebeinrichtung 74 kann in einem beliebigen Winkel gegenüber der Längsachse des Ofens vorgesehen sein, wie die Darstellung in Fig. 6 zeigt.
Aus dem Versetzen der beiden Schaufeleinrichtungen um 1800 ist ersichtlich, dass eine Schaufeleinrichtung in der Weise funktioniert, dass sie Rückstandsmaterial vom Boden des Ofengehäuses zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Rotation des Gehäuses und der Recyclisiereinrichtung aufnimmt, während die andere Schaufeleinrichtung ihre Ladung von Rückstandsmaterial in das Abstromende des Förderrohrs 62 abgibt. Somit funktionieren beim Rotieren der gesamten Anlage die beiden Schaufeleinrichtungen in der Weise, dass sie wechselweise die Schicht des Rückstandsmaterials durchpflügen und eine Materialmenge aufnehmen, um diese in die Schnecken-Fördereinrichtung 60 zu überführen.
Der Ringdamm 12 wirkt in der Weise, dass er eine ausreichende Ansammlung der Rückstandsmaterialschicht in dem Ofen bewirkt, so dass die Schaufeleinrichtung 70 die erwünschten Mengen zur Recyclisierung aufnehmen kann.
Jede Schaufeleinrichtung 70 ist mit einer geneigten Gleitfläche 74 versehen, um ihre Ladung von Rückstandsmaterial in das Ende des Förderrohrs 62 zu überführen, und die Verhältnisse der beiden geneigten Gleitflächen 74 zu dem Ende des Förderrohrs 62 sind wichtig für ein erfolgreiches Arbeiten der Recyclisiereinrichtung. Das allgemeine Verhältnis jeder der geneigten Gleitflächen 74 zu dem Ende des Förderrohrs 61 ist in Fig. 2 gezeigt. Jede der geneigten Flächen 74 steht in Verbindung mit einem der spiralförmigen Wege, die in dem Förderrohr 62 definiert sind, obwohl ein Überlauf derart vorgesehen ist, dass die Materialmenge, die zu jedem der spiralförmigen Wege überführt wird, kontrolliert werden kann.
Fig. 3 erläutert ausserdem die Positionen der geneigten Flächen 74 in Relation zu dem Ende des Förderrohrs 62, Es ist ersichtlich, dass die Flächen 74 ein verschlossenes Ende für das Förderrohr 62 definieren, so dass ein Verbindungsweg zu der Einlass öffnung 72 einer jeden Schaufeleinrichtung 70 besteht. Die Schaufeleinrichtungen 70 sind ausserdem mit Wandabschnitten 80, 82 und 84 (siehe Fig. 4) versehen, um verschlossene kastenartige Strukturen in dem Ofengehäuse 10 zu bilden.
Diese Wandabschnitte sind auf einem Abschnitt 86 der Innenfläche des Ofengehäuses befestigt, um die Schaufeleinrichtungen vollständig einzuschliessen, mit Ausnahme von deren Einlässen 72 und deren Eintrittspunkten in das Förderrohr 62.
Der Siebabschnitt eines jeden Einlasses kann mit Hilfe eines Plattenabschnittes 87 an seiner Verbindung mit einem verlängerten Teil des zylindrischen Rohrs 62 abgeschlossen sein, doch kann die Platte 87 ebenfalls auch weggelassen werden.
Fig. 4 ist eine Darstellung vom Einlassende des Ofengehäuses 10 aus gesehen und zeigt das Abstromende der Recyclisiereinrichtung 60 an deren Verbindungspunkt mit der Schaufel einrichtung 70. Wie erläutert, beginnen die beiden länglichen
Gewindegangelemente 64, die zusammen die beiden spiralförmigen Schneckenwege in dem Förderrohr 62 bilden, mit einem Durchmesser 88 des Förderrohrs. Die ursprüngliche Linie der beiden Elemente 64 ist durch die Linie der Verbindung zwischen den beiden geneigten Flächen 74 der Schaufeleinrichtungen 70 definiert. Somit besitzen die beiden getrennten spiralförmigen Wege, die durch die Gewindegangelemente 64 definiert sind, eine Ursprungslinie, die mit einer geneigten Fläche 74 einer der Schaufeleinrichtungen 70 ausgerichtet ist.
Diese Anordnung ist ziemlich wichtig für eine Recyclisiereinrichtung mit zwei spiralförmigen Wegen und unter Verwendung von zwei Schaufeleinrichtungen des beschriebenen Typs.
Fig. 4 erläutert auch die Wege der Fortbewegung des Rückstandsmaterials in der Recyclisiereinrichtung, wenn das Ofengehäuse 10 und die Recyclisiereinrichtung 60 in Richtung des Pfeils rotieren. Wenn eine der Schaufeleinrichtungen 70 die Rückstandsmaterialschicht während der Drehung des Ofengehäuses erreicht, wird Material durch den Einlass 72 der Schaufeleinrichtung aufgenommen. Wenn dann das Gehäuse und die Recyclisiereinrichtung darin weiter rotieren, fällt das aufgenommene Material zurück in einen verschlossenen Abschnitt der Schaufeleinrichtung, von wo es auf deren geneigte Gleitfläche 74 fallen kann, um in das Förderrohr 62 überführt zu werden.
Fig. 4 zeigt einen Pfeil, der abwärts in das Innere der oberen Schaufeleinrichtung 70 zeigt, um den Fall des Materials abwärts zu der oberen geneigten Gleitfläche anzuzeigen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass der Materialfall tatsächlich beginnt, während die Schaufeleinrichtung sich in irgendeiner mittleren Position zwischen dem Boden und dem oberen Ende des Ofens befindet, und das Material kann beginnen, auf der Gleitwand 82 der obersten Schaufeleinrichtung abwärts zu gleiten, bevor diese eine aufrecht stehende Position erreicht.
Jede der Schaufeleinrichtungen 70 steht in Verbindung mit dem Förderrohr 62 nur über die Breite ihres Wandabschnittes 80, und der Rest der Schaufeleinrichtung (hauptsächlich der dreieckige Einlassabschnitt, der die Siebstäbe 72 enthält) ist von dem Förderrohr 72 mit Hilfe verlängerter Abschnitte des Förderrohres selbst (siehe Fig. 3) abgeschlossen. Somit gelangt Rückstandsmaterial abwärts in das Ende der Schneckenfördereinrichtung entlang der linken Hälfte der oberen geneigten Gleitfläche, wenn die Schaufeleinrichtung in der in Fig. 4 gezeigten Position ist.
Fig. 4 zeigt auch zwei getrennte Pfeile, die sich abwärts über die geneigte Fläche 74 erstrecken, welche mit der oberen Schaufeleinrichtung 70 verbunden ist. Der linke Pfeil erläutert den Materialfluss auf ein Gewindeelement 64, das allgemein mit der oberen geneigten Gleitfläche 74 ausgerichtet ist. Somit fällt ein Teil des Abwärtsflusses in einen der beiden spiralförmigen Wege, die in dem Förderrohr 62 ausgebildet sind. Sollte jedoch ein Überschuss an Material auf das Gewindegangelement 64 (das linke Element in Fig. 4, wenn die Schaufeleinrichtungen in den angegebenen Positionen sind) fallen, so gibt es einen automatischen Uberlauf des Uberschusses abwärts zu der gegenüberliegenden Schaufeleinrichtung 70, die sich am Boden der Apparatur befindet.
Fig. 4 zeigt auch einen abwärts gerichteten Pfeil in der Mittelzone der oberen geneigten Gleitfläche 74, und dieser Pfeil deutet überschüssiges Material an, das von der Gleitfläche hinter dem gleichen Gewindegangelement 64 und zurück zu der gegenüberliegenden Schaufeleinrichtung 70 am Boden der Apparatur fällt. Somit gibt es eine automatische Kompensierung unterschiedlicher Materialmengen, die von den einzelnen Schaufeleinrichtungen 70 aufgenommen werden, und die spiralförmigen Wege werden nur mit einer vorbestimmten Menge gefüllt, die leicht zu dem Einlassende des Ofens zurückbefördert werden kann, so dass das erwünschte Materialverhältnis der Recyclisierung reguliert werden kann.
Wenn die in Fig. 4 gezeigte Apparatur weiter rotiert, wird die in dem unteren spiralförmigen Weg abgelagerte Materialmenge zu dem Einlassende der Reaktionszone befördert, un das Recyclisierverfahren wiederholt sich selbst, wenn die erläuterte untere Schaufeleinrichtung etwa das obere Ende der Apparatur erreicht. Jede vollständige Drehung befördert Rückstandsmaterial für eine Steigung in das Rohr 62, so dass in dem spiralförmigen Weg für jede Schaufeleinrichtung ein leerer Aufnahmeraum vorliegt, wenn die Schaufeleinrichtung zu der oberen Position rotiert. Indem man die einander gegenüberliegenden Schaufeleinrichtungen und die gegenüberliegenden Ursprungspunkte für die Gewindegangelemente 64 wie oben diskutiert in einem Verhältnis zueinander setzt, kann man leicht eine Kontrolle der Recyclisierung in einer bestimmten Apparatur vorbestimmen.
Vorzugsweise sind die Schaufeleinrichtungen 70 so konstruiert, dass sie immer eine Materialmenge aufnehmen, die die Menge überschreitet, die erforderlich ist, die Schneckengewindegänge mit voller Kapazität zu beschicken. Dies gestattet eine vollständige Füllung der Recyclisierförderers mit einem Überlauf überschüssigen Materials in eine gegenüberliegende Schaufeleinrichtung.
Das Überlaufmaterial wird dann in dem nächsten halben Zyklus in den Schneckenförderer überführt.
Die Konstruktionselemente, die die Recyclisiereinrichtung ausmachen, sind aus bekannten Materialien gefertigt, die den korrodierenden Bedingungen in dem Ofen widerstehen können, und alle Elemente sind mit bekannten Methoden miteinander verbunden. Beispeilsweise können die einzelnen spiralförmigen Gewindegangelemente 64 in ihrer Position mit dem Förderrohr 64 verschweisst sein, und ihre Endabschnitte können bei 90 mit der Verbindungslinie 88 der beiden geneigten Gleitflächen 74 verschweisst sein.
Schlangenartige Recyclisiereinrichtung
Die Fig. 7 und 8 erläutern eine zweite Ausführungsform der Recyclisiereinrichtung nach der Erfindung. Fig. 7 zeigt die zweite Ausführungsform der Recyclisiereinrichtung in Kombination mit der ersten Ausführungsform der Recyclisiereinrichtung in einer bevorzugten Anordnung für einen Ofen für ein Fluorwasserstoffsäureverfahren. Fig. 8 erläutert eine Ofenkonstruktion unter Verwendung nur der zweiten Ausführungsform der Recyclisiereinrichtung.
Die grundsätzliche Ofenanordnung, die in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist die gleiche, wie sie oben in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.
Die zweite Ausführungsform dieser Erfindung umfasst eine Recyclisiereinrichtung die als eine schlangenartige Recyclisierfördereinrichtung angesehen werden kann, die wenigstens einen spiralförmigen Durchgang 100 besitzt, welcher um die innere Zylinderwand des Ofengehäuses 10 ausgebildet ist. Der spiralförmige Durchgang 100 ist offenendig an seinem Einlassende 102 und seinem Auslassende 104, doch der Rest des Durchganges ist gegenüber dem Inneren des Ofengehäuses 10 abgeschlossen. Der spiralförmige Durchgang 100 kann an der inneren Zylinderwand des Ofengehäuses in irgendeiner Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein halbkreisförmiger Tunnelelement an der Innenwandfläche so angeschweisst oder anderweitig befestigt sein, dass sich eine Konstruktion ausbildet, wie sie durch die Fig. 7 und 8 erläutert ist.
Bei der Anordnung von Fig. 7 ist die Recyclisiereinrichtung
100 mit der Recyclisiereinrichtung 60 vom Schneckentyp, die oben diskutiert wurde, kombiniert. Eine solche Kombination ist besonders vorteilhaft, da die Recyclisiereinrichtung 60 vom Schneckentyp grössere Mengen Recyclisiermaterial bewältigen kann, um das Recyclisierverhältnis auf den erwünschten Stand zu bringen, während die schlangenartige Recyclisiereinrichtung 100 Recyclisiermaterial bis zum äussersten Ende der Reaktionszone und zu dem genauen Punkt der Einführung der Reaktionspartner in das Ofengehäuse führen kann.
Die Recyclisiereinrichtung 60 kann sich nicht weit genug bis zu der Endwand 40 des Ofengehäuses erstrecken, um Recyclisiermaterial am Einführungspunkt für die Reaktionspartner abzuladen, und daher unterstützt die zweite Ausführungsform der Recyclisiereinrichtung die Verhinderung einer Bildung einer klebrigen korrodierenden Masse am Einlassende des Ofens durch Ablagerung von Recyclisierrückstand durch ihren Auslass 104 am äussersten Ende der Reaktionszone hindurch. Ein anderer Vorteil der Recyclisiereinrichtung 100 dieser Ausführungsform ist der, dass sie Recyclisiermaterial in das Beschickungsende einer Reaktionszone zurückführt, ohne Recyclisiermaterial in der Ofenatmosphäre innerhalb des Ofengehäuses 10 fallenzulassen.
Ein Fallenlassen von Material in der Atmosphäre der Reaktionszone, besonders in der Nachbarschaft des Punktes, bei dem HF-Gas abgezogen wird, könnte ein Nebenproblem in der Abnahmeleitung für das HF-Gas verursachen. Somit kann die Recyclisiereinrichtung 60 der ersten Ausführungsform nicht das recyclisierte Calciumsulfat so nahe am Einlassende des Ofens ablagern, wie die Recyclisiereinrichtung 100 gemäss der zweiten Ausführungsform.
Die Recyclisiereinrichtung 100 funktioniert in der Weise, dass sie eine Menge des Rückstandsmaterials an ihrem Einlassende 102 aufnimmt, wenn sie zusammen mit der Drehbewegung des Ofengehäuses 10 rotiert. Fortgesetztes Rotieren des Gehäuses und der Recyclisiereinrichtung bewirkt, dass das aufgenommene Rückstandsmaterial zurück zu dem Einlassende des Ofens getragen wird, bis es aus dem Ende 104 ausgetragen wird.
Fig. 8 erläutert eine Anordnung, worin zwei getrennte Recyclisiereinrichtungen 100 an der inneren Zylinderwand eines Ofengehäuses derart vorgesehen sind, dass sie Recyclisierrückstandsmaterial aus um 180 versetzten Positionen am Einlassende des Ofens ablagern. Jede der zwei Recyclisiereinrichtungen 100 besitzt die gleiche Steigung und Richtung, so dass sie einander an der Innenwand des Ofengehäuses 10 parallel zueinander folgen. Beide Recyclisiereinrichtungen 100 nehmen Rückstandsmaterial an ihrem offenen Einlassende 102 auf, wenn ihre betreffenden Einlassenden durch eine Ansammlung des Rückstandsmaterials aufstromwärts von dem Ringdamm 12 durchpflügen. Dies leitet eine Recyclisierung des Rückstandsmaterials zurück zu den Einlassende des Ofens ein.
Wie mit der ersten Ausführungsform kann auch die Recyclisiereinrichtung 100 als eine wirksame Zumessungseinrichtung zur Kontrollierung der Menge des Recyclisiermaterials funktionieren. Die Dimensionen der Recyclisiereinrichtung 100 können so eingestellt werden, dass erwünschte Mengenanteile des Rückstandsmaterials zu dem Einlassende des Ofens zurückgeführt werden.
Nach Beschreibung der Konstruktionsmerkmale der beiden grundsätzlichen Ausführungsformen dieser Erfindung ist ersichtlich, dass die Erfindung eine verbesserte Konstruktion für die Rückführung von Materialien in einer Ofenapparatur ergibt. Obwohl die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, dass die Prinzipien und Grundsätze, die hier offenbart sind, auch bei verschiedenen anderen Äquivalenten oder Abwandlungen des Erfindungsgegenstandes verwendet werden können, die ebenfalls dem Erfindungsgedanken zuzurechnen sind.