DD143652A1 - Verfahren zur abdichtung von rotierenden teilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Äbdichtungsverfahren für Pumpen, Reaktoren und ähnliche Systeme mittels bekannter Dichtungsvorrichtungen vorzugsweise doppelt wirkender Gleitringdichtungenf für Medien mit einem Erstarrungspunkt von über 373 K, vorzugsweise 473 bis 593 K. Ziel der Erfindung ist das Auffinden eines zuverlässigen Abdichtungsverfahrens für die genannten Systeme, einschließlich der Erhöhung der Lebensdauer■der Dichtelemente durch Verhinderung der Feststoffbildung. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß ein produktverträgliches, unter Umständen als Katalysator wirkendes, strömendes Sperrmediura auf eine Temperatur gebracht wird, die über dem Erstarrungspunkt des abzudichtenden Mediums liegt und mit dem abzudichtenden Medium einen Löseprozeß und/oder eine chemische Reaktion und damit eine Erniedrigung des Erstarrungspunktes des abzudichtenden . Mediums vor und/oder in den Dichtelementen und/oder im Dichtspalt eingeht. Dadurch kann auch in das Dichtelement eingedrungenes abzudichtendes Medium in gelöster Form durch das Dichtelement in das abzudichtende Medium zurückgeführt werden. Die Erfindung ist unter anderem in der chemischen Industrie, vorzugsweise in der Polymeren-Chemie, anwendbar.

Description

Titel der Erfindung · '

Verfahren zur Abdichtung von rotierenden Teilen

Anvi e ndung sge b i e t . ·.

•Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abdichtungsverfahren für Pumpen, Reaktoren und ähnliche Systeme mittels bekannter Dichtungsvorrichtungen, vorzugsweise doppelt wirkender Cloitringdichtungen, für Medien mit einem Erstarrungspunkt von über 373 K (100 ⁰C), vorzugsweise 473 bis 593 K (200 bis 320 ⁰C).

Die Erfindung ist unter anderem in der chemischen Industrie, vorzugsweise in der Polymerenchemie, anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In bisher bekannten Veröffentlichungen wird davon ausgegangen, daß sich in den abzudichtenden Förder- oder Reaktionsräumen Medien befinden, deren Betriebs- oder Erstarrungstemperatur weit unterhalb der für die Dichteelemente zuträglichen Temperatur liegt. Die auftretende Wärmeentwicklung durch die Prozeßführung oder Reibungen an den Dichteelementen wird durch' ein gekühltes, dem abzudichtenden Medium gegenüber neutrales Sperrmedium oder durch einen- gekühlten Anteil der abzudichtenden Flüssigkeit, die hierbei selbst die .Funktion des Sperrmediums übernimmt, wobei die Eintrittstemperatur des Kühlmittels 322 bis 344 K (49 bis 71 ⁰C) beträgt, abgeführt, um einer Zerstörung der Dichtung durch erhöhten Verschleiß des Dichtungsmaterials vorzubeugen (DE - OS 2 640 687, DE - OS 2 615 606, DE-AS 1 913 397', DE - OS 2 228 296}. Der Nachteil dieser Maßnahmen besteht darin, daß sich bei Abkühlung eines abzudichtenden Mediums, dessen Erstarrungspunkt oberhalb der Temperatur des Kühlmediums liegt, an den rotierenden Dichteelementen und im Dichtspalt Feststoffe bilden, die zu einem erhöhten Verschleiß und damit zur Funktionsuntüch~ tigkeit der Dichtung führen.

_₂_ 21 2 f 62"·

Mit den bekannten Vorrichtungen und Maßnahmen ist keine zuverlässige Punktion und hohe Lebensdauer der Dichtelemente an rotierenden Teilen zu erreichen, da s.ie durch ihre Werkstoff- und Verfahrenswahl (einschließlich Sperrmedienwahl) in der Kombination Temperaturbelastung und chemische Resistenz in der Anwendung begrenzt sind

Bei anderen Anwendungsfällen wird unter Inkaufnahme von Materialverlusten und UmweltSchädigungen eine gewisse Leckage zur Erzielung einer Dichtvsirkung zugelassen (DE - OS 2 639 586).

Ziel der Erfindung . -

Ziel der Erfindung ist das Auffinden eines zuverlässigen Abdichtungsverfahrens für rotierende Teile an Pumpen, Reaktoren und ähnlichen Systemen einschließlich der Erhöhung der Lebensdauer der Dichtelemente durch Verhinderung der Pe ststoffbildung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abdichtung von rotierenden Teilen, z. B. Wellen, in Pumpen, Reaktoren oder ähnlichen gegen einen umgebenden Raum abgeschlossenen Systemen zu schaffen

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Abdichtung von rotierenden Teilen, z. B.. Y/ellen, in Pumpen, Reaktoren oder ähnlichen gegen einen umgebenden Raum abgeschlossenen Systemen, in denen sich oberhalb 373 K(100 ⁰C), vorzugsweise 473 bis 593 K'(200 bis 320 ⁰C), -schmelzende newtonsche oder auch nichtnewtonsche Flüssigkeiten oder mit solchen Flüssigkeiten beladene Gase und/oder Dämpfe bei Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes befinden oder strömen und das geschlossene System mit einer Druckdifferenz zum umgebenden Raum, versehen ist, bekannte Dichtungsvorrichtungen, vorzugsweise doppelt wirkende Gleitringdichtungen, verwendet werden. Dabei gelangt ein dem abzudichtenden Medium

gegenüber unter höherem Druck stehendes Sperrmedium zum Einsatz. Das strömende Sperrmedium ist dadurch gekennzeichnet, daß es produktverträglich ist und unter Umständen mit einem Katalysator versehen wird und/oder selbst die Punktion eines Katalysators übernimmt. Es wird auf eine Temperatur gebracht, die über dem Erstarrungspunkt des abzudichtenden- Mediums liegt und geht auf Grund der Temperierung und/oder seiner Affinität mit dem abzudichtenden Medium eine chemische Reaktion und/ oder einen Löseprozeß ein und führt damit zur Erniedrigung des Erstarrungspunktes des abzudichtenden Mediums vor und/ oder in den Dichtelementen und/oder im Dichtspalt. Durch den höheren Druck des Sperrmediums wird das in das Dichtelement eingedrungene ,abzudichtende Medium in gelöster Form durch das Dichtelement in- das abzudichtende Medium zurückgeführt.

Hierfür gelten folgende allgemeine Beziehungen:

7k Z Ts > ftp*

=1₍C03bis3,u

Dabei bedeuten

Tk - Temperatur des abzudichtenden Mediums

7τρη~ Erstarrungstemperatur des abzudichtenden Mediums

Js - Temperatur des Sperrmediums

Das Verfahren läuft so ab, daß eine Strömung des Sperrmediums durch den Dichtspalt zum Produktraum des abzudichtenden Mediums erfolgt.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Sperrmediums im Sperrkreislauf beträgt «2 0,1 m/s.

Ist der Druck des abzudichtenden Mediums^? größer als der des Sperrmediums ps , dann wird das in das Dichtelement eingedrungene abzudichtende Medium gelöst und erforderlichenfalls nach Ausfällung im Sperrkreislauf abfiltriert.

2 9 62

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch für solche Prozesse anwendbar, bei denen der Port schritt einer Reaktion in der Nähe des Dichtelementes unterbrochen oder die Reaktion rückläufig gestaltet werden muß, um eine Feststoffbildung bzw. -ablagerung am Dichtelement zu verhindern. In solchen Fällen hemmt das Sperrmedium nach Kentakt mit dem abzudichtenden Medium den Fortschritt der Reaktion im abzudichtenden Raum, vorzugsweise an der Dichtung, und/oder bricht die Reaktion ab.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an 3 Beispielen erläutert werden:

Beispiel 1

Bei der Herstellung von linearen Polyestern wurde das in dem , Verfahrensabschnitt Veresterung aus den Rohstoffen Terephthalsäure (PTA) und Äthylenglykol (EG) bei einer Temperatur von

,,ca. 553 K (280 ⁰C) und einem Druck- von rund 1,0 MPa (10 kp/cm ) gebildete Veresterungsprodukt, sogenannter Oligoester, bestehend aus Monoglykolterephthalat (MGT), Diglykolterephthalat (DGT) und nichtumgesetzter Terephthalsäure (PTA), das einen Erstarrungspunkt (-bereich) von rund 473 bis 493 K · (200 bis 220 C) besitzt, mittels einer Kreiselpumpe, die mit einer doppelt wirkenden Gleitringdichtung abgedichtet ist und

.120 mit einer Drehzahl von 2900 min betrieben wurde, über einen Wärmetauscher in einen Reaktor gefördert. Das strömende Sperr-

medium EG wurde mit einem Druck vonps = 1,2 ICPa (12 kp/cm ) auf eine Temperatur von 498 K (225 ⁰G) gebracht, damit der Oligornerenester sich nicht an den Grenzflächen zwischen den rotierenden Elementen, in diesem Fall an der Wellendurchführung, den Gleitringen und im Dichtspalt absetzen konnte, sondern mit EG gelöst'wurde oder eine chemische Reaktion mit dem Oligoester eingehen konnte, die die Herabsetzung des Erstarrungspunktes des Oligoesters an den dichtenden Elementen zum Ziel hatte. Das gelöste Produkt wurde im normalen

212 9 02

Betriebsfall durch Druckdifferenz, wobei, bedingt durch den flüssigen EG-Anteil des Sperrmediuras, die chemische Reaktion begünstigt wurde, dem Fördermedium zugeführt, während die bei Druckänderung in das zur Aufnahme der Gleitringdichtung vorgesehene Gehäuse eingetretenen und durch das temperierte Sperrmedium gelösten oder durch chemische Reaktionen gebil-. deten niedermolekularen Teilchen in einem außerhalb der Pumpe angeordneten Filter nach Ausfällung· abgeschieden wurden.

Der !Druck und die Temperatur des Sperrmediums wurden geregelt, 140·und zwar so, daß mittels entsprechender Schaltung die Dichtung erst in Betrieb genommen werden konnte, als die erforderlichen Parameter für Druck und Temperatur eingestellt waren. · Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine zuverlässige Abdichtung der Pumpen an der Wellendurchführung erreicht.

Beispiel 2

Beim Verfahren sur Herstellung von Polyesterschmelze wurde im Verfahrensteil Vorkondensation in einem mit einem Rührwerk versehenen Reaktor, das mit einer Antriebsdrehzahl von 150 min" .betrieben wurde, die Reaktion von Veresterungsprodukt zu einem Vorkondensationsprodukt bei einer Temperatur von ca. 553 K (260 ⁰C) und unter einem Vakuum von 50 Torr vollzogen. Das gebildete Vorkondensat hatte einen Erstarrungspunkt (-bereich) von ca. 513 bis 523 K-(240 bis 250 ⁰C) und hätte sich vorrangig an der Wellendurchführung des Rührwerkes absetzen und im Havariefall an die Bauelemente der doppelt wirkenden Gleitringdichtung gelangen können» Um sowohl im normalen Betriebsfall als auch bei einer Havarie die Funktionsweise der Gleitringdichtung zu gewährleisten, wurde das unter höherem Druck gegenüber dem abzudichtenden Medium befindliche Sperrmedium Athylenglykol (EG) auf eine Temperatur von 525 K (252 ⁰C) gebracht, damit das Vorkondensat gelöst wurde bzw. das Sperrmedium eine Reaktion mit diesem eingeben konnte.

21 .2'9 62

Durch die chemische Reaktion wurden Stoffe gebildet, die unter den vorhandenen Temperaturen Schmierfähigkeit besaßen. Dur eh.Temperaturänderung ausgefällte Teile konnten über einen Filter im Sperrkreislauf abfiltriert werden

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine zuverlässige Abdichtung der Rührwerkswelle erzielt.

Beispiel 3

Bei einem Polykondensationsreaktor, der zur Herstellung verspinnbarer Schmelze bei einer Betriebstemperatur von ca.

563 K (290 ⁰C) .und einem Vakuum von ca. 1 Torr dient, kann

— 1

beim Rührprozeß mit einer Drehzahl von 75 min" Polyesterschmelze mit einem Erstarrungspunkt (-bereich) von 533 bis

538 K (260 bis 265 ⁰C) an die Wellendurchführung und durch unkontrollierte Strömung an die doppelt wirkende Gleitring-

• dichtung gelangen.

Durch eine Temperierung (Temperaturregelung) des Sperrmediums . Ä'thylenglykol in einem separaten Kreislauf auf mindestens

539 K (266 ⁰C) konnte Polykondensat gelöst werden bzw. mit dem Sperrmed'ium reagieren und den Erstarrungspunkt der Schmelze herabsetzen. Dadurch wurde verhindert, daß rotierende Teile durch Polyesterschmelze blockiert werden konnten. Durch Druckgefälle oder Filtration konnten die durch chemische Reaktion mit dem Sperrmedium abgebauten Kondensatpartikel ins abzudichtende Medium zurückgeführt bzw. aus dem Sperrkreislauf entfernt werden.

Mit Anwendung des erfindungsgemäßen Abdichtungsverfahrens konnte eine zuverlässige Abdichtung der Rührwerkswelle gewährleistet werden.

Claims (5)

1. Verfahren'zur Abdichtung von rotierenden Teilen, insbesondere Wellen, in Pumpen, Reaktoren oder ähnlichen gegen einen umgebenden Raum abgeschlossenen Systemen, in denen sich oberhalb 373 K (100 ⁰C), vorzugsweise 473 bis 593 K (200 bis 320 ⁰C), schmelzende newtonsehe oder auch nichtnewtonsche Flüssigkeiten oder mit solchen Flüssigkeiten

200' beladene Gase und/oder Dämpfe bei Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes befinden oder strömen und das geschlossene System mit einer Druckdifferenz zum umgebenden Raum beaufschlagt, ist, mit bekannten Dichtungsvorrichtungen, vorzugsweise doppelt wirkenden Gleitringdichtungen, unter Verwendung eines dem abzudichtenden Medium gegenüber unter höherem Druck stehenden Sperrmediums, dadurch gekennzeichnet, daß ein produktverträgliches, unter Umständen mit einem Katalysator versehenes oder selbst als Katalysator wirkendes, strömendes Sperrmedium auf eine Temperatur gebracht wird, die über dem Erstarrungspunkt des abzudichtenden Mediums liegt und auf Grund der Temperierung und/oder dessen Affinität mit dem * abzudichtenden Medium einen Löseprozeß und/oder eine chemische Reaktion und damit eine Erniedrigung des Erstarrungspunktes des abzudichtenden Mediums vor und/oder in den Dichtelementen und/oder im Dichtspalt eingeht, wodurch auch in das Dichtelement eingedrungenes abzudichtendes Medium in gelöster Form durch das Dichtelement in das abzudichtende Medium zurückgedrückt wird, wofür folgende allgemeine Beziehungen gelten:

Tk £ 7s > TFpR

Ts/ftpa - 1,003 bis 3,0

Tb/Ts *40bts4iO

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine

Strömung des Sperrmediums durch den Dichtspalt zum Produktraum erfolgt.

2 962

Erfindungsanstiruch

3· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Sperrmediums im Sperrkreis-. laufst 0,1 ,/s beträgt.

4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei pR'> ps das in das Dichteiement eingedrungene abzudichtende Medium gelöst und erforderlichenfalls nach Ausfällung im Sperrkreislauf abfiltriert wird.

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmedium nach Kontakt mit dem abzudichtenden Medium den Portschritt der Reaktion im abzudichtenden Raum, vorzugsweise an .der I)ichtung hemmt und/oder die Reaktion abbricht.