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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und zum sofortigen Verbrauch
von Chlordioxyd Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Chlordioxyd in Verbindung mit einem Chlordioxydverbraucher.
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Chlordioxyd (C102) ist ein starkes Oxydationsmittel, das verbreitet
sowohl in Gasform wie in wäßriger Lösung Anwendung gefunden hat, beispielsweise
zum Bleichen der verschiedensten Materialien, beispielsweise von Mehl oder Textilstoffen,
zum Desinfizieren, beispielsweise von Trinkwasser, und zur Herstellung anderer chemischer
Verbindungen, beispielsweise von Chloriten. Da Chlordioxyd außerordentlich explosiv
ist, wird es mit einem inerten Gas, vorzugsweise Luft, unmittelbar bei der Entwicklung
verdünnt.
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Zur Sicherstellung einer gegen Explosionsgefahr ausreichenden Verdünnung
ist es bekannt, die Chlordioxydentwicklung in Abhängigkeit von der Zufuhr der Verdünnungsluft
in den Entwickler zu steuern, indem beispielsweise in Abhängigkeit vom Überdruck
der Verdünnungsluft die Reaktionsstoffe, z. B. ein Aktivator und eine Natriumchloritlösung,
aus ihren Vorratsbehältern in den Entwickler übergeführt werden, während eine dem
Überdruck entsprechende Luftmenge das entstehende Chlordioxyd aus dem Entwickler
abführt. Es wird also die in der Zeiteinheit gebildete Chlordioxydmenge durch die
in den Entwickler eingeführte Inertgasmenge gesteuert und dadurch die Konzentration
des Chlordioxyds in dem Verdünnungsgas in einer gefahrlosen Grenze gehalten.
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Es ist ferner bekannt, daß die Entwicklung von Chlordioxyd mit höherer
Temperatur im Entwickler wächst. Die höheren Temperaturen machen aber zur Wahrung
der Explosionssicherheit eine geringere Konzentration des Chlordioxyds in der Verdünnungsluft
erforderlich.
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Um die Herstellung des Chlordioxyds bei niedriger Temperatur durchführen
zu können und trotzdem eine genügende Ausbeute an Chlordioxyd zu erzielen, hat man
das Umsetzen der Reaktionsstoffe in hintereinanderliegenden Gefäßen bei kontinuierlichem
Überlauf in das jeweils nachfolgende Gefäß und die Durchführung eines inerten Gasstromes
durch die einzelnen Gefäße entgegen der Richtung des Flüssigkeitsstromes vorgenommen
und in der Überlaufrichtung nachfolgende Gefäße je zunehmend mehr erwärmt. Durch
diese Anordnung erreicht man, daß die höchste Konzertration des Chlordioxyds im
Chlordioxyd-Luft-Gemisch in der Entwicklerstufe mit der niedrigsten Temperatur vorhanden
ist.
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Die Erfindung bedient sich ebenfalls zur laufenden Erzeugung von durch
ein inertes Gas, vorzugsweise Luft, ausreichend verdünntem Chlordioxyd einer vom
Druck der Verdünnungsluft abhängigen Einspeisung der Reaktionsstoffe aus ihrem Vorratsbehälter
in den Entwickler. Sie macht jedoch die Einführung der keaktionsstoffe in den Entwickler
vom Unterdruck der Verdünnungsluft abhängig und steuert außerdem noch die Verdünnung
in Abhängigkeit von einer vorhandenen Aufnahme des Chlordioxydanteils in dem aus
dem Entwickler abgeführten Chlordioxydgemisch durch den Verbraucher, insonderheit
einer mit Chlordioxyd anzureichernden Flüssigkeit, z. B. für das Naßbleichen von
Textilien oder das Desinfizieren von Trinkwasser usw. Außer vom Ausbleiben unzureichender
Mengen von Verdünnungsluft soll also die Entstehung gefährlicher Chlordioxydkonzentrationen
auch dann selbsttätig unterdrückt werden, wenn der Verbrauch ausfällt und dadurch
eine unzulässige Anreicherung von Chlordioxyd im Verdünnungsgas eintreten würde.
Demgemäß wird nach der Erfindung zur Herstellung und zum sofortigen Verbrauch von
mit einer vorgegebenen Mindestmenge Luft, anderen inerten Gasen, Dampf oder Gemischen
von solchen verdünntem Chlordioxyd in einem Verbraucher, durch welchen ein in einem
Chlordioxydentwickler mit Chlordioxyd beladener Strom des Verdünnungsgases geleitet
wird, dem dabei durch ein Chlordioxyd in unveränderter oder chemisch veränderter
Form aufnehmendes, vorzugsweise flüssiges Gut (Lösungsmittel, Lösung eines Reaktionspartners,
flüssiger Reaktionspartner) . das Chlordioxyd. kontinuierlich ganz oder teilweise
wieder entzogen wird, so verfahren, daß die C102 Entwicklung und/oder das Entweichen
von entwickeltem, jedoch nicht verbrauchtem C1 02 aus der Anlage durch Unterdrücke,
die sich während der Förderung des Inertgases durch dieGasförderung einstellen,
und/oder durch Flüssigkeitssperren, die sich durch Stauung der Speiseflüssigkeit
des Verbrauchers ausbilden, gesteuert wird.
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Die Steuerung der C102 Entwicklung in Abhängigkeit vom Unterdruck
des Verdünnungsgases hat gegenüber
der bekannten Anwendung von
Überdruck verschiedene technische Vorteile. Es kann mit offenen Vorratsbehältern
für die Ausgangsstoffe gearbeitet werden. Ferner treten bei kleinen Undichtigkeiten
am Entwickler keine Geruchsbelästigungen auf. Außerdem gestattet die Verwendung
von Unterdruck, erfindungsgemäß so zu verfahren, daß beim Ausfallen des Unterdruckes
der Verdünnungsluft der flüssige Inhalt des Entwicklers sich über eine Leitung in
ein daran angeschlossenes tiefer stehendes Aufnahmegefäß entleert, aus welchem sich
etwa noch aus den Reaktionsstoffen entwickelndes Chlordioxyd an höchster Stelle
des Aufnahmegefäßes durch eine ins Freie führende Leitung über Dach abströmen kann.
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Es ist vorteilhaft, die Verdünnungsluft des Chlordioxyd-Luft-Gemisches
nach der Absorption des Chlordioxyds im Verbraucher wieder erneut als Verdünnungsgas
in den Entwickler zu führen, so daß im Verbraucher nicht voll absorbiertes Chlordioxyd
für die weitere Nutzung erhalten bleibt.
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Hierzu wird nach der weiteren Erfindung so verfahren, daß das Verdünnungsgas
mit dem im Entwickler erzeugten Chlordioxyd durch einen Ventilator aus dem Entwickler
ab- und durch eine einen Rieselturm durchrieselnde Flüssigkeit zur Absorption de.
Chlordioxyds hindurchgesaugt und dann das ganz oder nahezu vom Chlordioxyd befreite
Verdünnungsgas dem Entwickler über eine zur Einhaltung eines ausreichenden Unterdruckes
vorgesehene Drosselstelle wieder zugeführt wird.
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Das Verdünnungsgas kann dabei in seinem wesentlichen Betrag über die
Oberfläche der Entwicklungsflüssigkeit im Entwickler streichen, während ein geringer
unten in den Entwickler eingeführter Restbetrag perlend durch die Entwicklerflüssigkeit
hindurchgesaugt wird, um innerhalb der Reaktionslösung sich bildendes Chlordioxyd
mitzureißen und abzuführen.
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Um die Einstellung der Chlordioxydentwicklung in Abhängigkeit vom
Fehlen des Verbrauchers zu steuern, wird die Vorrichtung zur Herstellung einer Chlordioxydlösung,
bei der der Entwickler an eine Zuluftleitung für die Verdünnung des erzeugten Chlordioxyds
und an eine Ableitung für das Chlordioxyd-Luft-Gemisch angeschlossen ist, so ausgebildet,
daß an die Flüssigkeitszuleitung zum Rieselturm eine Flüssigkeitsstandsäule angeschlossen
ist, in der die zuströmende Flüssigkeit einen Siphon- oderTassenverschluß bildet,
der eine den Entwickler mit der Außenluft verbindende Luftleitung verschließt und
sie bei Ausfall der Flüssigkeitszufuhr zum RieseIturm freigibt.
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In der Zeichnung sind mehrere für die Durchführung des Verfahrens
zur Herstellung und zum sofortigen Verbrauch von mit Luft verdünntem Chlordioxyd
geeignete Vorrichtungen dargestellt.
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Fig. 1 und 2 zeigen Beispiele, bei denen die Chlordioxydentwicklung
lediglich in Abhängigkeit vom Unterdruck des Verdünnungsgases gesteuert wird, während
Fig. 3 und 4 Ausführungsbeispiele wiedergeben, bei denen nach der Erfindung die
Steuerung des Chlordioxydverdünnungsgases in Abhängigkeit vom Vorhandensein sowohl
eines ausreichenden Unterdruckes der Verdünnungsluft als auch der Verbraucherflüssigkeit
abhängig ist.
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Nach der in Fig. 1 dargestellten Chlordioxydentwicklungsvorrichtung
wird mit Hilfe einer Gasfördereinrichtung G (z. B. Zentrifugalgebläse, Ventilator,
Kompressor) Luft über eine Drosselstelle D (z. B. Ventil oder Lochblende) durch
einen beliebigen Cl 02 Entwickler E und weiter durch einen beliebigen CIO.- Verbraucher
Y (z. B. Auswaschturm, Bleichgerät, Desinfektionsgerät) gesaugt. Infolge der Drosselung
des Luftstroms bei D herrscht im Entwickler ein Unterdruck. Unter der Wirkung des
Unterdruckes werden (eine oder mehrere) Flüssigkeiten, die der Speisung des Entwicklers
dienen (z. B. Lösung eines Chlorates und Lösung eines Reduktionsmittels), aus Vorratsbehältern
B über (in Höhe und Strömungswiderstand) passend dimensionierte Rohrleitungen C
angesaugt und in den Entwickler befördert. Wird der Luftstrom unterbrochen, hört
die Speisung des Entwicklers und damit die C102 Entwicklung auf.
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Die Chlordioxyderzeugungsanlage nach Fig.2 ist ähnlich der in Fig.
1 dargestellten beschaffen, jedoch ist unterhalb des C'02 -Entwicklers E ein Ausweichbehälter
A vorgesehen, von dessen Boden eine Rohrleitung K zum Boden des Entwicklers E führt.
Die C102 Entwicklung erfolgt aus einer Flüssigkeit (z. B. Lösung von Chlorsäure
und Reduktionsmittel). Das Fassungsvermögen des Ausweichbehälters A ist so bemessen,
daß die Gesamtmenge der Entwicklerflüssigkeit im Entwickler E den Ausweichbehälter
bis zum Überlauf H ausfüllt. Vom Überlauf H, der an der höchsten Stelle
des Ausweichbehälters angesetzt ist, führt eine englumige Leitung L ins Freie. Wird
der Strom der Verdünnungsluft unterbrochen, fließt die Entwicklerflüssigkeit, der
Erdschwere folgend, aus dem Entwickler E in das Ausweichgefäß A aus, wodurch die
Entwicklung von C102 im Entwicklerraum unterbrochen wird, unabhängig davon, ob zusätzlich
eine Steuerung der Chemikalienzuspeisung nach dem in Fig. 1 erläuterten Prinzip
dabei vorgesehen ist oder nicht. Die Flüssigkeitsniveaus in Entwickler- und Ausweichgefäß
sowie in dem Verbindungsrohr K und den überlaufrohren F und H sind in der Figur
so eingezeichnet, wie es dem normalen Betrieb der Anlage entspricht.
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Während bei den Anlagen nach Fig. 1 und 2 die Chlordioxydentwicklung
lediglich vom Unterdruck der Verdünnungsluft gesteuert wird, zeigen die Beispiele
nach den Fig.3 und 4 Chlordioxydentwicklungsanlagen in Verbindung mit einem Verbraucher,
bei dessen fehlender Beschickung mit Flüssigkeit die Chlordioxydentwicklung selbsttätig
unterbrochen oder das entwickelte Chlordioxyd selbsttätig nach außen abgeblasen
wird.
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Gemäß Fig. 3 ist Verbraucher ein der Gewinnung von Cl 02 Lösung dienender
Rieselturm Y, in welchem das C1_02 haltige Verdünnungsgas -herabrieselndem Wasser
entgegen aufsteigt. Q ist eine Drosselstelle (Rohrverjüngung, Regulierventil). Das
über den Absperrhahn P zugeführte Speisewasser staut sich an der Drosselstelle Q,
so daß das Wasserniveau in dem Standrohr R und in dem Siphönverschluß S höher als
die Drosselstelle Q liegt. Mit zunehmender Speisegeschwindigkeit steigt der Wasserstand
an. Erreichen Speisegeschwindigkeit und damit Standhöhe bestimmte Sollwerte, wird
der Siphonverschluß S für Durchgang gesperrt. Das ist der normale Betriebszustand
der Anlage. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß das den Verbraucher V verlassende
Verdünnungsgas über die Drosselstelle D erneut dem Entwickler E zugeführt wird,
wie es in Fig. 3 durch Pfeile angedeutet ist. Der Kreisstrom kommt dadurch zustande,
daß unter der Wirkung des Unterdrucks, der von dem Gebläse G zwischen dessen Saugseite
und der Gasdrossel D aufrechterhalten wird, alles auf der Druckseite des Gebläses
G austretende Gas über D wieder
dem Entwickler E und dem Turm Y'
zugeführt wird. In Fig. 3 sind die Flüssigkeitsniveaus in den Standrohren R und
S sowie in den Steig- bzw. Fallrohren C, F und W für den normalen Betriebszustand
eingezeichnet. Fällt das Turmspeisewasser (und damit der Cl 02 Verbrauch)
aus, so wird die Siphonsperre S und damit zugleich der Unterdruck in der Anlage
aufgehoben. Es tritt jetzt über Rohrleitung 1 frisches Verdünnungsgas (Luft) von
außen in die Anlage ein und passiert diese über die Rohrleitungen 2, 3, 4, 5, 6,
um schließlich durch Rohrleitung 7 nach außen (z. B. über Dach) abgeblasen zu werden
(Umschaltung von Kreislauf auf Durchlauf).
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In dem betrachteten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine Drucksteuerung
der Entwicklerspeisung nach Vorbild Fig. 1 vorgesehen, was zur Folge hat, daß bei
einem Ausfall des Verbrauchers zugleich mit der Umsteuerung von Kreis- und Durchlauf
die Entwicklerspeisung abgeschaltet wird, obgleich der den Entwickler passierende
Verdünnungsstrom fortdauert. Auf diese Weise ist die Anlage zugleich gegen einen
Ausfall des Gebläses gesichert.
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Eine Abwandlung des Verfahrens nach Fig. 3 besteht darin, daß man
die Rohrleitungen 1 nicht offenläßt, sondern in der Weise, wie es in der Figur durch
eine strichlierte Linie angedeutet ist, in das offene Rohr 7 einmünden läßt. Bei
dieser Anordnung bleibt die Kreislaufführung des Inertgases bei einem Ausfall des
Verbrauchers erhalten, es wird nur der Unterdruck aufgehoben. Die Anordnung empfiehlt
sich in Fällen, in welchen das Verdünnungsgas bei Betriebsstörungen nicht automatisch
abgeblasen werden soll.
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Bei der Anlage nach Fig. 4 sind die Teile der Anlage in der Reihenfolge
Entwickler E - Verbraucher V - Ventilator G - Drosselstelle D' - Drosselstelle
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Entwickler E durch Rohrleitungen verbunden. Verbraucher ist ähnlich wie
im Beispiel 3 ein Auswaschturm, dessen an der Flüssigkeitsdrossel O gestaute Speiseflüssigkeit
bei Unterschreitung einer Mindest-Sollspeisegeschwindigkeit eine Flüssigkeitssperre
S (Siphon) öffnet. Der Unterdruck im Entwickler wird im wesentlichen durch die Drosselstelle
D hervorgerufen. Der Druckabfall an Drosselstelle D' ist also gering, und im Rohrstück
zwischen D und D' herrscht ein nur geringer Unterdruck. Zwischen Druckstutzen
des Ventilators G und Drossel D' liegt eine Rohrabzweigung, die das Kreislaufsystem
mit der Außenluft verbindet. Eine zweite Rohrabzweigung liegt zwischen den Drosseln
D' und D; sie verbindet das Kreislaufsystem mit der hydrostatisch
gesteuerten Siphonsperre S. Öffnet sich die Sperre, so wird hier eine zweite Verbindung
zur Außenluft hergestellt. Die Folge ist, daß jetzt Frischluft durch S eingesaugt
und nach Passieren des Entwicklers E und des Auswaschturms TI durch die zwischen
Ventilator und Drossel D' abzweigende Leitung nach außen gedrückt wird. Nur ein
Bruchteil der vom Ventilator geförderten Luft strömt noch im Kreise; die Größe dieses
Bruchteils kann durch Verstellen der Drossel D' nach Belieben einreguliert werden.
Im betrachteten Ausführungsbeispiel wird im Gegensatz zu Beispiel 3 die Beladung
des Inertgases mit C102 nicht unterbrochen, wenn der C102-Verbrauch im Turm ausfällt
(weil der Unterdruck erhalten bleibt, solange der Ventilator arbeitet). Die Sicherung
gegen ein Versagen des 002-Verbrauchers besteht hier allein in der mit einem solchen
Versagen gekoppelten Aufhebung der Inertgasrückführung (Umstellung von Kreis- auf
Durchlauf).
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Bei den Beispielen streicht die Verdünnungsluft über die Oberfläche
der Reaktionsflüssigkeit im Behälter E. Es kann sich empfehlen, einen Teil der zugeführten
Verdünnungsluft am Boden des Entwicklers einzuführen und durch die Reaktionsflüssigkeit
durchperlen zu lassen, um innerhalb der Reaktionslösung sich bildendes Chlordioxyd
mitzureißen und abzuführen.
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Von den zahlreichen Abwandlungen, deren das soeben erläuterte Prinzip
fähig ist, sei eine noch besonders hervorgehoben, die namentlich bei chargenweiser
Beschickung des Verbrauchers von Interesse sein kann. In vielen Fällen läßt es sich
einrichten, daß durch die Beschickung sich der Strömungswiderstand für das den Verbraucher
passierende Verdünnungsmedium ändert. Die damit verbundenen, von der Beschickung
abhängigen Druckunterschiede lassen sich in sinngemäßer Weise beispielsweise mit
Hilfe eines druckgesteuerten Wasserverschlusses zum Auslösen der genannten Steuerungsvorgänge
ausnutzen.