DE19722338A1 - Nozzle for dosing the smallest liquid flows in a high temperature environment - Google Patents
Nozzle for dosing the smallest liquid flows in a high temperature environmentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdüsen eines Mediums, aufweisend einen Verdüsungskörper mit mindestens einem Verdüsungsloch sowie eine Kühleinrichtung.The invention relates to a device for atomizing a medium a spray body with at least one spray hole and one Cooling device.
Solche Vorrichtungen (Düsen) werden beispielsweise zur Dosierung sehr geringer Katalysatormengen bei der Essigsäurepyrolyse zu Keten und Wasser verwendet. Die katalysierte Essigsäurepyrolyse wird technisch für die Produktion von Keten, Diketen und Essigsäureanhydrid eingesetzt, und zwar nach folgendem Verfahren: Essigsäure wird verdampft und auf Produktionstemperatur vorgewärmt. Mittels einer gekühlten Düse wird anschließend der Katalysator, z. B. Triethylphosphat, in flüssiger Form in den Essigsäuredampf dosiert. Die Mischung wird in einem Rohrreaktor auf Reaktionstemperatur gehalten. Nach der Reaktionsstrecke wird abgekühlt, so daß Wasser und nicht umgesetzte Essigsäure kondensieren. Die Weiterverarbeitung des Ketens erfolgt je nach gewünschtem Folgeprodukt.Such devices (nozzles) become very small, for example for dosing Amounts of catalyst used in the acetic acid pyrolysis to ketene and water. Catalyzed acetic acid pyrolysis is used technically for the production of ketene, Diketene and acetic anhydride are used, using the following procedure: Acetic acid is evaporated and preheated to production temperature. By means of a cooled nozzle is then the catalyst, e.g. B. triethyl phosphate, in dosed in liquid form in the acetic acid vapor. The mixture is in one Tube reactor kept at reaction temperature. After the reaction line cooled so that water and unreacted acetic acid condense. The Further processing of the ketene takes place depending on the desired secondary product.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß aufgrund der schon im großindustriellen Produktionsmaßstab geringen Dosiermenge an Katalysator eine Maßstabsverkleinerung der Anlagen auf Versuchsapparaturgröße (100 - 5000 g/h Essigsäure) bei gleichen Dosierbedingungen für den Katalysator mit den bekannten Düsen nicht möglich ist.A disadvantage of this process is that due to the fact that it is already used in large-scale industry Production scale low dosage of catalyst one Scale down of the plants to test apparatus size (100 - 5000 g / h Acetic acid) with the same dosing conditions for the catalyst with the known Nozzles is not possible.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung zu verbessern.The invention was therefore based on the object of the known device improve.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß daß das oder jedes Verdüsungsloch einen Durchmesser kleiner gleich 50 µm hat und daß die Kühleinrichtung so gestaltet ist, daß die Vorrichtung bis hin zum Ausgang des Verdüsungsloches temperiert werden kann, so daß das Medium als Flüssigkeit aus dem Verdüsungsloch austreten kann.This object is achieved by a device of the beginning mentioned type, which is characterized in that that or each The atomizing hole has a diameter of less than or equal to 50 µm and that Cooling device is designed so that the device up to the exit of the Spraying hole can be tempered so that the medium as a liquid can emerge from the atomization hole.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum Verdüsen eines Mediums, aufweisend einen Verdüsungskörper mit mindestens einem Verdüsungsloch sowie eine Kühleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Verdüsungsloch einen Durchmesser kleiner gleich 50 µm hat und daß die Kühleinrichtung so gestaltet ist, daß die Vorrichtung bis hin zum Ausgang des Verdüsungsloches temperiert werden kann, so daß das Medium als Flüssigkeit aus dem Verdüsungsloch austreten kann.The invention thus relates to a device for atomizing a medium, having a spray body with at least one spray hole and a cooling device, characterized in that the or each atomizing hole has a diameter less than or equal to 50 microns and that the cooling device so is designed so that the device up to the exit of the atomization hole can be tempered so that the medium as a liquid from the Spray hole can emerge.
In einer besonderen Ausgestaltung hat das oder jedes Verdüsungsloch einen Durchmesser kleiner gleich 40, bevorzugt kleiner gleich 30, besonders bevorzugt kleiner gleich 20 und ganz besonders bevorzugt ungefähr 10 µm. Als Dichtung wird vorteilhafterweise eine Metalldichtung eingesetzt, bevorzugt eine Silberdichtung. Der Verdüsungskörper ist bevorzugt aus einer Legierung gefertigt, die Platin und/oder Iridium enthält.In a special embodiment, the or each atomization hole has one Diameter less than or equal to 40, preferably less than or equal to 30, particularly preferred less than or equal to 20 and most preferably approximately 10 μm. As a seal advantageously a metal seal is used, preferably a silver seal. The atomizing body is preferably made of an alloy, the platinum and / or contains iridium.
Eine weitere besondere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens eine Dichtung aufweist, die das Austreten des Mediums unter Umgehung des Verdüsungskörpers verhindert und die bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums hinter dem Verdüsungskörper angeordnet ist. Dadurch wird vermieden, daß Abrieb von der Dichtung das Verdüsungsloch verstopft.Another special embodiment is characterized in that the Device has at least one seal that prevents the medium from escaping bypassing the atomizer body and related to the Flow direction of the medium is arranged behind the atomizing body. This will prevent abrasion from the seal from the atomization hole clogged.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch eine Vorrichtung zum Verdüsen eines Mediums aufweisend einen Verdüsungskörper mit mindestens einem Verdüsungsloch sowie mindestens eine Dichtung, die ein Austreten des Mediums unter Umgehung des Verdüsungskörpers verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Dichtung bezogen auf die Strömungsrichtung des Mediums hinter dem Verdüsungskörper angeordnet ist.The invention therefore also relates to a device for atomizing a Medium having a spray body with at least one Atomization hole and at least one seal that prevents the medium from escaping bypassing the atomizing body, characterized in that at least one seal based on the direction of flow of the medium behind the atomizing body is arranged.
In einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vor dem Verdüsungskörper ein Filter eingesetzt, das ebenfalls einer Verstopfung des Verdüsungsloches vorbeugt. In a further special embodiment of the invention is before A filter is used in the atomizing body, which also clogs the Preventing spray hole.
Die erfindungsgemäße Düse bietet die Möglichkeit, Flüssigkeitsströme kleiner als 20 ml/min, bevorzugt von 0,05-10 ml/min in flüssiger Form in einen Gasraum mit Temperaturen bis 1000°C, bevorzugt bis 1100°C zu dosieren. Eine Verstopfung des Verdüsungsloches beispielsweise durch häufig beobachtete Verkokung des Katalysators bei der Essigsäurepyrolyse findet infolge der erfindungsgemäßen Gestaltung der Kühlung nicht mehr statt. Eine Verdüsung des Katalysators als Flüssigkeitsstrahl in einer Technikumsapparatur hat den Vorteil der besseren Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Großanlagen.The nozzle according to the invention offers the possibility of making liquid flows smaller than 20 ml / min, preferably from 0.05-10 ml / min in liquid form in a gas space with Dosing temperatures up to 1000 ° C, preferably up to 1100 ° C. A constipation of the atomization hole, for example by frequently observed coking of the Catalyst in acetic acid pyrolysis takes place as a result of the invention Design of cooling no longer takes place. An atomization of the catalyst as Liquid jet in a pilot plant has the advantage of the better Transferability of the results to large plants.
Die Düsenkonstruktion bietet neben dem Einsatz in der Essigsäurepyrolyse die Möglichkeit, geringste Mengen an Flüssigkeit als feinen Strahl kontinuierlich in heiße Gase zu verdüsen. Anwendungsbereiche sind Labor- und Technikumsapparaturen, bei denen Zusatzstoffe flüssig sein müssen.In addition to its use in acetic acid pyrolysis, the nozzle construction also offers Possibility to continuously inject the smallest amounts of liquid as a fine jet to spray hot gases. Areas of application are laboratory and Technical equipment where additives have to be liquid.
Im folgenden wird eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düse anhand der in der Figur gezeigten geschnittenen Seitenansicht beispielhaft beschrieben. Eine Beschränkung der Erfindung in irgendeiner Weise ist dadurch nicht beabsichtigt.The following is a possible embodiment of the nozzle according to the invention based on the sectional side view shown in the figure described. A limitation of the invention in any way is thereby not intended.
In der Figur ist eine Düse 1 gezeigt, mit der eine Flüssigkeit 13 mittels einer Pumpe (nicht gezeigt) über ein Edelstahlrohr 2, das einen Kühlmantel 8 aufweist, mit einem Druck bis zu 400 bar durch die Düsenspitze 3 gefördert werden kann. Die Spitze 3 enthält zwei Halterungsschrauben 4, 5, welche einen Verdüsungskörper, das Düsenplättchen 6, so fixieren, daß es gegen eine erste Dichtung 9 gepreßt wird. Das Düsenplättchen 6 hat ein Verdüsungsloch 7 mit einem Lochdurchmesser von 10-30 µm. Das Rohr 2 und die Spitze 3 sind von dem Kühlmantel 8 so umfaßt, daß das Rohr 2 bis zur Düsenspitze 3 temperiert werden kann, und zwar bis hin zum Ausgang des Verdüsungsloches 7. Dies wird dadurch erreicht, daß die Spitze 3 von einem Raum 12 umgeben ist, der von einem Kühlmedium durchströmt werden kann. Die erste Dichtung 9 verhindert, daß die Flüssigkeit 13 unter Umgehung des Düsenplättchens 6 zwischen den Schrauben 4, 5 aus der Düsenspitze 3 austritt. Sie ist nach dem Düsenplättchen 6 angeordnet. Dadurch wird verhindert, daß Abrieb der Dichtung 9 das Verdüsungsloch 7 verstopft. Eine zweite Dichtung 10 verhindert den Austritt zwischen Schraube 4 und Wand der Spitze 3. Zwischen der zweiten Dichtung 10 und der Schraube 4 ist ein Filter 11 eingesetzt, das ebenfalls einer Verstopfung des Verdüsungsloches 7 vorbeugt.In the figure, a nozzle 1 is shown, with which a liquid 13 can be conveyed through the nozzle tip 3 at a pressure of up to 400 bar by means of a pump (not shown) via a stainless steel tube 2 , which has a cooling jacket 8 . The tip 3 contains two mounting screws 4 , 5 , which fix a nozzle body, the nozzle plate 6 , so that it is pressed against a first seal 9 . The nozzle plate 6 has an atomization hole 7 with a hole diameter of 10-30 microns. The tube 2 and the tip 3 are surrounded by the cooling jacket 8 so that the tube 2 can be tempered to the nozzle tip 3 , up to the exit of the atomization hole 7 . This is achieved in that the tip 3 is surrounded by a space 12 through which a cooling medium can flow. The first seal 9 prevents the liquid 13 from escaping from the nozzle tip 3 bypassing the nozzle plate 6 between the screws 4 , 5 . It is arranged after the nozzle plate 6 . This prevents abrasion of the seal 9 from clogging the atomization hole 7 . A second seal 10 prevents leakage between the screw 4 and the wall of the tip 3 . A filter 11 is inserted between the second seal 10 and the screw 4 and also prevents the atomization hole 7 from becoming blocked.
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