DE1170649B - Kondensator fuer Metalldaempfe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 22 b

Deutsche Kl.: 40 a-19/18

Nummer: 1 170 649

Aktenzeichen: C 23929 VI a / 40 a

Anmeldetag: 20. April 1961

Auslegetag: 21. Mai 1964

Die Erfindung betrifft einen Kondensator für das Niederschlagen von Metalldämpfen bei atmosphärischem Druck, insbesondere von Zinkdämpfen, die aus einem Metall in siedendem Zustand oder durch thermische Reduktion von das Metall als Verbindung enthaltenden Substanzen gewonnen sind, mit einem eine Kühlflüssigkeit enthaltenden, die Kondensationskammer umgebenden Mantel, der von einem zweiten mit Kühlflüssigkeit gefüllten Mantel umgeben ist. Bei einem solchen Kondensator schlägt die Erfindung vor, daß Einrichtungen zur willkürlichen Veränderung des Niveaus der im zweiten Mantel enthaltenen Kühlflüssigkeit vorgesehen sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die die Kühlfläche bespülende Flüssigkeit ein geschmolzenes Metall ist, welches einen niedrigen Schmelzpunkt hat, beispielsweise Blei, Cadmium, Zinn, Wismut, Natrium, Kalium oder eine Legierung oder Mischung solcher Metalle.

In an sich bekannter Weise sind Mittel zum Kühlen der Kühlflüssigkeit vorgesehen, die so beschaffen sein können, daß die entnommene Wärme gegebenenfalls an anderer Stelle nutzbar verwertet werden kann.

Die Erfindung bietet eine Reihe von Vorzügen gegenüber dem bekannten Stande der Technik.

Ein wesentlicher Fortschritt liegt darin, daß die Kühlflüssigkeit nicht umgepumpt werden muß, daß man also die Schwierigkeiten vermeidet, die sich aus der Abdichtung und aus der kostspieligen Beseitigung bzw. Verhinderung von Verstopfungen in dem außerhalb des Kondensators liegenden Pumpen- bzw. Rohrsystem ergeben, beispielsweise durch erstarrendes oder erstarrtes Metall; der Leistungsaufwand für den Betrieb der Pumpen fällt fort.

Grundsätzlich bietet das Arbeiten bei atmosphärischem Druck gegenüber dem Arbeiten unter Vakuum bzw. Hochvakuum den Vorteil, daß eine beträchtliche Wiedergewinnung der Kondensationswärme bei einem wirtschaftlich interessanten Ener- giepotential möglich wird, weil sie nämlich direkt verwertbar wird.

Der Kondensator gemäß der Erfindung ist für die Fälle besonders nützlich und geeignet, wo der Durchsatz und die Temperatur der zu kondensierenden Dämpfe variabel über der Zeit sind oder wo die Gastemperatur hinter dem Kondensator in bestimmten Grenzen gehalten werden muß. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn man getrennt und aufeinanderfolgend bestimmte oder mehrere Metalle von wachsender Verflüchtigbarkeit zu kondensieren wünscht, wie sie enthalten sind in den Metalldämpfen, die aus Kondensator für Metalldämpfe

Anmelder:

Compagnie des Motaux d'Overpelt-Lommel
et de Corphalie S. A. ä Overpelt,
Overpelt-lez-Neerpelt (Belgien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Busselmeier, Patentanwalt,

Augsburg, Grottenau 2

Als Erfinder benannt:

Albert Andre Joseph Quintin, Overpelt (Belgien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 20. April 1960 (13 861) --

einem metallurgischen Ofen kommen, wo diese verschiedenen Metalle gleichzeitig; erzeugt werden.

Die Modifikation der Wärmeaustauscherfläche wird nahezu momentan und ohne Kosten bewirkt. Man kann sie auch automatisch dadurch bewirken, daß man den Druck von inertem Gas heranzieht, nämlich zum Regulieren des Spiegels des in der äußeren Kammer befindlichen geschmolzenen Metalls, bei der Temperatur der den Kondensator verlassenden Dämpfe.

Weiter gestattet der Kondensator gemäß der Erfindung nicht nur die latente Wärme der zu kondensierenden Dämpfe, sondern auch die nicht unbeträchtliche Wärmemenge des die Metalldämpfe begleitenden Gases wie insbesondere von CO rückzugewinnen, wobei sich auch diese Rückgewinnung bei einem wirtschaftlich interessanten Energiepotential vollzieht.

Die Erfindung ist an Hand eines Beispiels in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.

Die Zeichnung stellt einen Vertikalschnitt durch den Kondensator dar.

Ein Einlaufstutzen 1 führt die Zinkdämpfe oder sonstigen zu kondensierenden Metalldämpfe in den Raum einer Sammelmulde 2. Die Zinkdämpfe können mit CO vermischt sein, beispielsweise dann, wenn sie aus Erzreduktionsöfen abgeleitet werden. Der untere Teil des Irmenraums der Sammelmulde 2, der feuerfest ausgeführt ist, nimmt das niedergeschlagene Metall, wie beispielsweise Zink, auf.

409 590/365

Der eigentliche Innenraum wird umgeben von einer ringförmigen, aus den Seitenwänden oder Mänteln 3 und 4 gebildeten Kammer 5, die also den Innenraum 6 umschließt.

Die Kammer 5 enthält Kühlflüssigkeit, nämlich erfindungsgemäß ein Metall oder eine Metallegierung mit niedrigem Schmelzpunkt.

Die Innenwand 3 ist eine metallische Wärmeaustauschfläche zum Austausch und Übergang von Wärme zwischen den im Innenraum 6 befindlichen Zinkdämpfen und der in der Kammer 5 befindlichen Kühlflüssigkeit, also einem geschmolzenen Metall.

Die Kammer 5 bzw. deren äußere Kammerwand 4 ist umgeben von einem weiteren im wesentlichen beispielsweise zylindrischen Raum 16, der Kühlflüssigkeit enthält, deren Niveau erfindungsgemäß willkürlich veränderlich ist. Diese Veränderung wird im vorliegenden Beispiel dadurch herbeigeführt, daß eine mit der Kammer 16 kommunizierende, nämlich durch einen untenliegenden Übergang kommunizierende Kammer 17 vorgesehen ist, die einen Schieber oder ein Ventil 18 besitzt, durch welches beispielsweise ein inertes Gas zum Regeln des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer 16 unter einem regelbaren Druck eingeführt werden kann; der Schieber 19 dient dazu, in den oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Raums 16 liegenden Raum inertes Gas einzudrücken oder abzulassen.

Entsprechendes wahlweises Heben und Senken des Spiegels der Flüssigkeit in der Kammer 16 verändert die Wärmeaustauschfläche zwischen den Kammern 16 und 5 und somit diejenige Wärmemenge, die je Zeiteinheit der Flüssigkeit der Kammer 5 entzogen wird; der Kondensationsvorgang in der Kammer 6 kann also hierdurch entsprechend beeinflußt werden.

Zweckmäßigerweise kann in der Kammer 5 eine oben und unten je eine Lücke lassende Zwischenwand 20, vorzugsweise aus einem schlechten Wärmeleiter bestehend, vorgesehen sein, wodurch in Art eines Thermosiphonsystems ein Umlaufen der Kühlflüssigkeit in der Kammer 5 stattfindet; dies dient vor allem der Vergleichmäßigung der lokalen Temperaturen der Kühlflüssigkeit der Kammer 5.

Mindestens die Wand 3 ist zweckmäßig aus Metall.

Die mit der Metallwand 3 in Kontakt befindliche Flüssigkeit ist praktisch unter atmosphärischem Druck.

In der Kammer 16 ist eine Rohrschlange 8 vorgesehen, die Zu- und Ableitungen 10, 11 besitzt. Diese Rohrschlange enthält eine geeignete Flüssigkeit, wie beispielsweise eine bei normaler Umgebungstemperatur flüssige, noch nicht zum Sieden neigende Flüssigkeit; es eignen sich hierfür gewisse Produkte, die bei der Raffinierung von Rohöl anfallen, ferner auch bestimmte andere organische Flüssigkeiten wie Diphenyltetrachlorid.

Die Durchlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Rohrschlange 8 kann zur Regelung der aus dem Kondensator abgeführten Wärmemenge herangezogen werden; andererseits ist eine Anpassung an den beispielsweise über die Organe 10, 11 angeschlossenen Abwärmeverbraucher bzw. an dessen momentanen Wärmeverbrauch hierdurch möglich.

Als Flüssigkeit für die Rohrschlange 8 kann übrigens auch unter hohem Druck stehendes Wasser verwendet werden.

Die Flüssigkeiten in den Kammern 5 und 16 können gleich oder gleichartig sein, also geschmolzene Metalle oder Legierungen sein.

Durch die Erfindung ist es unter anderem auch möglich, die richtige Kondensationstemperatur der Wand 3 sehr genau einzuhalten; der Erstarrungspunkt der Zinkdämpfe liegt bei 419° C, so daß die Temperatur der Wand 3 oberhalb dieses Wertes zu halten ist.

Zu erwähnen ist noch die im Oberbereich des Kondensationsraums bzw. über diesen angeordnete Schleudervorrichtung 12; sie dient dazu, die in dem von unten nach oben durch den Kondensationsraum 6 durchströmenden Gasströme bzw. Dampfströme oder gemischte Gas-Dampf-Ströme von in ihnen enthaltenen flüssig gewordenen Metalltröpfchen zu befreien; diese Metalltröpfchen werden von dem rotierenden Schleudergerät 12 an die Wand 13 abgeschleudert, wo sie sich in großen Tropfen sammeln und nach unten fallen.

Ferner mag noch erwähnt werden, daß der Gasaustritt 14 des Kondensators in einem aus hitzebeständigem Material bestehenden Deckel od. dgl. angeordnet ist.

Im Innenraum der Sammelmulde 2 sich ansammelndes kondensiertes Metall wird durch den Abstich 15 in üblicher Weise abgezogen.

Die Regelung der jeweils aus dem Kondensator bzw. aus dem Kondensationsraum 6 abgezogenen bzw. abzuziehenden Wärmemenge erfolgt also erfindungsgemäß durch die genannte Niveauänderung der Flüssigkeit im Raum 16; sie kann außerdem in willkürlicher Weise beeinflußt werden durch Ändern der Durchströmgeschwindigkeit, die in der Rohrschlange 8 herrscht. Somit ergibt sich eine außerordentlich breite Anpaßbarkeit an alle vorkommenden Bedingungen, die sich wiederum aus Durchsatzmenge, aus den verschiedenen Temperaturen, wie beispielsweise des zuströmenden Metalldampfes, des vom Abwärmeverwerter benötigten Kalorienbedarfs u. dgl. mehr ergeben; die Einregelung der Temperatur der Wand 3 auf den richtigen Wert ist jederzeit und nahezu trägheitsfrei gesichert.

Die Erfindung gestattet auch, Metalldampf gemische in fraktionierter Weise zu kondensieren, indem man eine Anzahl von Kondensatoren in Serie schaltet, wobei diese Kondensatoren jeweils bei abnehmenden Temperaturen arbeiten.

Ferner gestattet die Erfindung auch eine einfache Regelung der Menge des im Kondensator sich niederschlagenden Metalls.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kondensator für das Niederschlagen von Metalldämpfen bei atmosphärischem Druck, insbesondere von Zinkdämpfen, die aus einem Metall in siedendem Zustand oder durch thermische Reduktion von das Metall als Verbindung enthaltenden Substanzen gewonnen sind, mit einem eine Kühlflüssigkeit enthaltenden, die Kondensationskammern umgebenden Mantel, der von einem zweiten mit Kühlflüssigkeit gefüllten Mantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur willkürlichen Veränderung des Niveaus der im zweiten Mantel enthaltenen Kühlflüssigkeit vorgesehen sind.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kühlfläche oder Kühl-

flächen bespülende Flüssigkeit ein geschmolzenes Metall ist, welches einen niedrigen Schmelzpunkt hat, beispielsweise Blei, Cadmium, Zinn, Wismut, Natrium, Kalium oder eine Legierung oder Mischung solcher Metalle.

3. Kondensator nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem äußeren Mantel oder Mantelraum (16) eine Rohrschlange (8) mit Zu- und Ableitungen (10, 11) in an sich bekannter Weise angeordnet ist, derart, daß eine dieses Rohrschlangensystem (8) durchströmende Flüssigkeit, die z. B. Diphenyltetraphlorid sein kann, Wärme aus der in der Kammer (16) vorgesehenen Kühlflüssigkeit vornehmlich in regelbarer Weise entnimmt.

4. Kondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (5) eine vornehmlich zylindrische Zwischenwand (20), z. B. aus einem mit höherem Schmelzpunkt, als ihn die Kühlflüssigkeit dieser Kammer (5) besitzt, ausgestatteten Metall bestehend vorgesehen ist, welche oben und unten gegenüber den Kammerstirnwänden Durchströmlücken beläßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 91 896, 653 575;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 044418;
USA.-Patentschrift Nr. 2 724 644;
britische Patentschrift Nr. 699 807.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 590/365 5.64 ® Bundesdruckerei Berlin