DE2224419C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelblocken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelblöcken nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt (DE-PS 4 51 796, DE-PS 9 32 605), flüssigen Schwefel in Formen zu gießen, um stangenförmigen oder blockförmigem verfestigten Schwefel zu erhalten. Hierbei ist es erforderlich, eine entsprechende Zahl von Formen zur Verfügung zu haben, da der Schwefel in den Formen aus dem flüssigen Zustand in den festen Zustand erstarren muß. Die Zeit der Erstarrung beträgt eine Mehrzahl von Stunden, so daß bei einem kontinuierlichen Verfahren eine große Zahl von Formen und eine entsprechend große Abstellfläche bzw. Bandlänge für die Formen zur Verfügung stehen muß. Des weiteren muß Sorge dafür getroffen werden,

so daß der Schwefel nicht an den Wänden der Formen anhaftet; außerdem ist eine Kühlung der Formen von außen erforderlich.

Weiter ist es bekannt (DE-OS 20 35 883), den flüssigen Schwefel auf ein sich bewegendes, aus Metall bestehendes, durch ein Wasserband geführtes Transportband zu gießen und den erstarrten Schwefel von diesem Transportband zu einer Lagerstelle zu führen. Hierbei entsteht Schwefel in blattartiger Form, der zum Zwecke der Lagerung durch Brechen oder Zerschneiden unterteilt werden muß. Hierbei fällt der Schwefel als Schüttgut an und muß in Säcken verpackt werden, die keine einwandfreie Stapelung gewährleisten.

Von diesem Stand der Technik wird hier ausgegangen. Die Aufgabe für das einleitend bezeichnete

s>^r> ν erfahren besteht dabei darin, den Abkühlvorgang für den verflüssigten Schwefel auf eine mögliche Minimalzeit herabzusetzen und unter Umgehung eines schüttgutartigen Endproduktes ein solches von vorgebbar

definiertem Volumen und Beschaffenheit zu erhalten.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hai-ptanspruchs angegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorliegende Verfahrensweise wird die bisher die kontinuierliche Herstellung von blockförmigem Schwefel behindernde Abkühlzeit vermieden und eine ununterbrochene Herstellung von, eine einwandfreie Stapelung gestattenden Blöcken gewährleistet. Der Schwefel wird während der Abkühlung mit geringem Volumen und großer Berührungsfläche mit dem Kühlmedium in innigen Kontakt gebracht, wobei die große, dem Kühlmedium darzubietende Oberfläche des Schwefels bei der Blockbildung auf einfache Weise auf das durch die Blockform gegebene MaR zurückgeführt wird. Während der Abkühlung wird der Schwefel unmittelbar mit dem Kühlmedium in Berührung gebracht und wieder von ihm getrennt, ohne daß schützende Zwischenschichten angewendet werden müssen, die eine einwandfreie Blockbildung ausschließen. Während der Kühlung des Schwefels wird eine Berührung mit Führungs- oder Aufnahmeflächen vermieden, da der Schwefel an solchen Flächen anhaften würde, wodurch sich eine Störung in der kontinuierlichen Herstellung ergäbe.

Der sogenannte monokline Beta-Schwefel schmilzt bei 119°C zu einer dünnen, hellgelben Flüssigkeit £s entsteht temperaturabhängig im Gleichgewicht Lambda-Schwefel und My-SchwefeL Bei Steigerung der Temperatur verschiebt sich das Gleichgewicht immer mehr in Richtung des braunen zähflüssigen My-Schwefels. Bei einer Temperatur von 160⁰C tritt eine plötzliche Erhöhung der Viskosität um etwa das Tausendfache ein. Es entsteht ein hochviskoses dunkelbraunes Harz von hochmolekularem My-Schwefel. Bei noch höheren Temperaturen oberhalb von 200⁰C nimmt die Viskosität des zähen Harzes zunächst langsam, dann stärker ab. Bei 40O⁰C ist die dunkelbraune Schmelze des Schwefels wieder dünnflüssig und siedet schließlich bei 444° Q Bei langsamem Abkühlen treten alle Zustände in umgekehrter Reihenfolge auf. Wenn die Schmelze rasch abgekühlt wird, indem sie unter Einhalten des vorgenannten Viskositätsbereiches in dünnem Strahl durch eine Düse in einen Wassermantel gefördert wird, findet die Flüssigkeit in einem endlosen, etwa 7 mm starken Strang als unterkühlte Schmelze keine Zeit zu Kristallisation. Der so gebildete Strang ist braungelb, plastisch und zähelastisch. Es handelt sich um sogenannten plastischen Schwefel oder Gamma-Schwefel. Durch Verpressen der unterkühlten Schmelze zu Blöcken setzt die Rekristallisation ein und ist nach etwa 6 Stunden unter üblichen Umgebungstemperaturen bei ruhender Luft abgeschlossen, wobei dann der Block nicht mehr deformierbar ist

Demzufolge ist es für das vorliegende Verfahren wesentlich, daß der flüssig? Schwefel auf eine Temperatur von etwa 250 bis 260° C erhitzt und nach rascher Abkühlung in nicht kristallisierter Form als unterkühlte Schmelze zu Blöcken gepreßt wird.

Die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung besteht aus einer Mehrzahl von Düsen, die durch eine den flüssigen Schwefel fördernde Pumpe gespeist werden und beheizt sind, und die eine wärmeisolierte Zuführung für das Kühlwasser aufweisen. Am Ausgang jeder Düse ist ein flexibler, vorzugsweise aus durchsichtigem Matei ial bestehender Führungsschlauch für das Kühlwasser und den Strang angeschlossen, und am Ende des Führungsschlauches befindet sich eine, den Strang zerhackende Zerkleinerungsvorrichtung sowie die zerhackten Abschnitte und das Kühlwasser aufnehmender, sich konisch verjüngender, senkrecht stehender Trichter, an den sich ein das Kühlwasser von den Abschnitten trennendes Sieb und ein Rüttelförderer anschließen. Der Rüttelförderer speist eine Dosiervorrichtung und diese ihrerseits eine Blockpresse.

Eine beispielsweise Ausführungsform der der Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung ist in den Zeichnungen gezeigt, und es bedeutet

Fig. 1 schematische Darstellung der Vorrichtung;

F i g. 2 Schnitt gemäß Linie A-A der F i g. 1;

F i g. 3 Darstellung der der Herstellung des Stranges dienenden Düse im Schnitt und

Fig.4 Kurvendarstellung über das Verhalten des Schwefels.

Aus einem den flüssigen Schwefel enthaltenden Vorratsbehälter 1 wird über eine mit konstantem Druck arbeitende Pumpe 2 der Schwefel durch die Leitung 3 einer Vielzahl von Düsen 4 zugeführt, aus denen ein Schwefelstrang geringen Durchmessers, beispielsweise von 10 bis 12 mm, kontinuierlich ausgestoßen wird. Die Düse 4 dient gleichzeitig der Zuführung des Kühlwassers, das an der Düsenmündung in Form eines Mantels austritt und den sich bildenden Strang 6a umschließt An die Düse 4 schließt sich ein nach Art eines Venturi-Rohres ausgebildeter, konisch sich verjüngender Stutzen 5 an, an den wiederum der flexible Führungsschlauch 6 für den Wassermantel angeschlossen ist Das Wasser kann aus der Düse mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Strang 6a austreten. Beim Passieren des Wassermantels durch den Stutzen 5 wird die Geschwindigkeit des Wassers erhöht, so daß es auf den Schwefelstrang 6a einen axialen Zug ausübt Gleichzeitig wird auf den Strang 6a ein allseitiger Druck ausgeübt, durch den einmal der Strangdurchmesser geringfügig verringert und gleichzeitig das Auftreten von Wassereinschlüssen ausgeschlossen wird. Um diese Kontraktionswirkung auf den Strang 6a zu wiederholen, sind in dem Führungsschlauch 6 in bestimmten Abständen venturi-rohrartige Austrittsstutzen 8 angeordnet, aus dem der Strang mit dem Wasser unter nochmaliger Kontraktion austritt. Wie die F i g. 1 zeigt, ist eine Reihe von Austrittsstutzen 8 kreisförmig angeordnet. In der Mitte der Stutzen 8 liegt der Motor 9, der ein Schneidmesser 10 aufweist, das, wie die F i g. 2 zeigt, mit seinen Messern die Austrittsstutzen 8 untergreift und den austretenden Strang in kleine Abschnitte 66 unterteilt.

Die Austrittsstutzen 8 und das Schneidmesser 10 liegen im oberen Ende eines senkrechten, konisch sich nach unten verjüngenden Trichters 11. Die Abschnitte 6b mit dem Wasser treten unter einer durch das rotierende Schneidmesser 10 bedingten Wirbelbildung nach unten aus dem Trichter 11 aus und gelangen in eine Leitung 12, deren waagerechter Teil einen Siebboden 13 besitzt, der von einem Mantel 14 umgeben ist, der einen Abfl'ißstutzen 15 für das sich von den Abschnitten 66 abscheidende Wasser bildet. An das Ende der Leitung 12 schließt sich ein Rüttelförderer 16 an, der ebenfalls als Sieb ausgebildet ist und dem eine Trocknungseinrichtung 17 für die auf dem Rüttelförderer 16 befindlichen Abschnitte 6b zugeordnet ist. Von dem Rüttelförderer 16 gelangen die von Wasser befreiten Abschnitte 6b auf

ein Wägeband 18, das nach Wägung einer eingestellten Menge von Abschnitten 6b diese in eine unter ihm befindliche Blockpresse 19 in freiem Fall gelangen läßt Die gepreßten Blöcke 20 werden über ein Karussell 21 auf ein Förderband 22 gegeben, durch das sie einer Vorrichtung 23 zugeführt werden, in der die Blöcke 20 mit einer Folie umkleidet werden. Von der Vorrichtung 23 führt ein Förderband 24 zu einer Vorrichtung 25, in der die einzelnen Blöcke auf Paletten gestapelt werden.

Bei dieser Einrichtung gelangt der aus dem Behälter 1 entnommene Schwefel erst in der Probe 19 in unmittelbare Berührung mit feststehenden Begrenzungswänden, während vorher die Förderung des Stranges 6a und der Abschnitte 6b so erfolgt, daß ein Festhaften des Stranges 6a und der Abschnitte 6b an keiner Stelle erfolgen kann, wodurch Störungen in dem kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung mit Zuverlässigkeit unterbunden sind. Damit ist aber eine störungsfreie und kontinuierliche Herstellung von Schwefelblökken auf einfache Weise ermöglicht.

Die F i g. 3 zeigt die Düse 4 im Schnitt Durch ein Düsenrohr 26 wird der flüssige Schwefel mittels der Pumpe 2 kontinuierlich gefördert und tritt am Ende des Rohres 26 als Strang aus der Düse 4 aus. An dem Rohr 26 ist ein Eintrittsstutzen 27 und ein Austrittsstutzen 28 für den Dampf vorgesehen. Der eintretende Dampf wird in einem Ringkanal 29 bis zur Düsenmündung geführt und hält den Schwefel auf seiner Fülltemperatur und verhindert Verstopfungen des Rohres 26. Von dem Austrittsende des Rohres 26 wird der Dampf zu dem Austrittsstutzen 28 zurückgeleitet und strömt ab. Um das mit der Dampfführung versehene Rohr 26 ist ein Ringkanal 30 angeordnet, der durch das Außenrohr 31 des Düsenrohres 26 gebildet wird und eine Isolierung nach außen bildet Das Außenrohr 31 ist mit seinem Ende in einem Flansch 32 befestigt, der seinerseits mit den Verschraubungen 33 mit der hinteren Seitenplatte s 34 des Mantelrohres 36 verbunden ist. Das Mantelrohr

36 wird auf der Vorderseite durch eine gegenüber der Mündung des Düsenrohres 26 zurückspringende vordere Seitenplatte 35 gehalten. In das Außenrohr 36 des Düsenmantels mündet ein Querstutzen 39, durch den das Kühlwasser dem Mantelrohr 36 zugeführt wird. An der vorderen Seitenplatte ist ein einen Ringspalt mit dem Außenrohr 31 bildendes Innenrohr 37 befestigt, das auf seiner Rückseite offen ist, und das durch den Stutzen 39 eintretende Wasser in axialer Richtung an dem Rohr 31 entlangführt Um eine laminare Strömung des Kühlwassers zu erhalten, sind zwischen dem Innenrohr

37 und dem Düsenaußenrohr 31 mehrere, am Umfang gegeneinander versetzte, achsparallele Leitbleche 38 angeordnet Das durch den Stutzen 39 zugeführte Kühlwasser tritt auf diese Weise in laminarer Strömung unmittelbar hinter der Düsenmündung aus und gelangt in den als Venturi-Rohr ausgebildeten Stutzen 5, der an der vorderen Seitenwand 35 befestigt ist An den Stutzen 5 schließt sich der Führungsschlauch 6 für den Wassermantel an. Die Düse 4 ist mit den Schrauben 40 an einem feststehenden Konstruktionsteil der Einrichtungbefestigt

Die Kurvendarstellung gemäß Fig.4 zeigt die Viskosität des Schwefels in Abhängigkeit von der Temperatur. Der zwischen 250 und 260⁰C liegende Bereich, der für das Herstellungsverfahren geeignet ist, ist schraffiert dargestellt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von SchwefelBlökken, bei dem der flüssige Schwefel bei kontinuierlicher Förderung auf einem beweglichen Förderer durch ein Kühlmedium hindurchgeführt und im ausreichend gekühlten Zustand von dem Förderer abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der auf etwa 250 bis 260° C erhitzte flüssige Schwefel unter konstant gehaltenem Druck in eine Vielzahl von einzelnen Strängen geringen Durchmessers zerlegt wird, jeder einzelne Strang in einem mit diesem bewegten Wassermantel niedriger Temperatur solange gehalten wird, bis er einen durch und durch plastischen Zustand erreicht hat, wobei er wenigstens an seinem Anfang und an seinem Ende einer Streckung bei gleichzeitiger Erhöhung der Fördergeschwindigkeit des Wassermantels unterzogen wird, daß die von Wasser umgebenen Stränge in eine Vielzahl von kleinen Abschnitten verteilt werden, und das Wasser und die Abschnitte unter Verwirbelung weitergefördert werden, daß daraufhin das Wasser von den Abschnitten getrennt und die Abschnitte getrocknet werden, und anschließend aus dem Strom der Abschnitte einander gleiche Mengen in nicht kristallisierter Form als unterkühlte Schmelze entnommen und in Aufeinanderfolge in Blockform gepreßt und anschließend mit einer Schutzfolie umkleidet werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Mehrzahl von durch eine den flüssigen Schwefel fördernde Pumpe (2) gespeisten, beheizten, eine wärmeisolierte Zuführung für das Kühlwasser aufweisenden, je einen Schwefelstrang (6a) bildenden Düsen (4), aus einem am Ausgang jeder Düse (4) angeschlossenen, flexiblen, vorzugsweise aus durchsichtigem Material bestehenden Führungsschlauch oder -rohr (6) für das Kühlwasser und den Strang (6a), aus einer am Ende des Führungsschlauches (6) angeordneten, den Strang (6a) zerhackenden Zerkleinerungsvorrichtung (9, (10), aus einem die zerhackten Abschnitte und das Kühlwasser aufnehmenden, sich konisch verjüngenden, senkrecht stehenden Trichter (11), aus einer an diesen anschließenden, das Kühlwasser von den Abschnitten (%b) trennenden Leitung (12 bis 14), aus einem als Sieb ausgebildeten, anschließenden Rüttelförderer (16), aus einer aus dem Rüttelförderer (16) gespeisten Dosiervorrichtung (18) gespeisten Blockpresse (19) und gegebenenfalls aus einer anschließenden, die gepreßten Blöcke (20) mit einer Folie umkleidenden Vorrichtung (23).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse aus einem beheizbaren, mit einer Isolierschicht umgebenen Rohr (26, 29, 30) besteht, das in einem gegenüber der Mündung der Düse (4) zurückspringenden, der Zuführung des Kühlwassers dienenden Mantelrohr (36) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (36) einen quer zu ihm gerichteten Zuflußstutzen (39) für das Kühlwasser und einen inneren, mit axial gerichteten Leitblechen (38) versehenen, das Kühlwasser in laminarer Strömung in den Führungsschlauch (16) fördernden Rohrteil (37) besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, daß an dem Ende des Mantelrohres (36) ein konisch sich nach Art eines Venturi-Rohres verjüngender, als Aufnahme für den Führungsschlauch (6) dienender Stutzen (5) befestigt ist
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Führungsschlauches (6) ein nach Art eines Venturi-Rohres sich verjüngender Mündungsstutzen (8) befestigt ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch ίο gekennzeichnet, daß in dem Führungsschlauch (6) in Abständen angeordnete, sich nach Art eines Venturi-Rohres verjüngende Zwischenstutzen (7) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem konisch sich verjüngenden Trichter (11) eine Mehrzahl von Mündungsstutzen (8) kreisförmig über einer rotierenden Messerscheibe (10) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Trichter (11) anschließende Leitung (12) einen der Abfuhr des Kühlwassers dienenden Siebboden (13) besitzt

10 Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rüttelförderer (16) eine Trocknungsvorrichtung (17) zugeordnet ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Dosiervorrichtung (18) eine an sich bekannte Bandwaage dient, die im freien Fall die Abschnitte (6b) in die Presse (19) fördert