DE2313614A1

DE2313614A1 - Vorrichtung und verfahren zur entfernung von grit aus einem feindisperse feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen foerderung dieser stoffe dienenden gasstrom

Info

Publication number: DE2313614A1
Application number: DE2313614A
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl Ing Mueck; Lothar Dr Rothbuehr; Kurt Dr Stoklossa
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1974-10-03
Also published as: NL174117B; ATA221174A; CS190417B2; FR2222146B1; RO66096A; DE2313614C3; GB1467663A; NL7403673A; NL174117C; DE2313614B2; BE812469A; AT329709B; US3956106A; FR2222146A1; IT1004690B

Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER 6 Frankfurt am Main, Weissfrauenstrasse 9

Vorrichtung und Verfahren zur si e dioporoon Pigmonten k,^Avo^>c jv/t rt*ffc üH*M*t<**<M, yw fw

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Grit aus einem feindisperse Feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom. Sie betrifft des weiteren ein Arbeitrverfahren, welches das Wirkungsprinzip der erfindungsgemässen "Vorrichtung nutzt.

Feindisperse Stoffe, wie Russe und synthetische Kieselsäuren finden heute in der Industrie ein grosses Anwendungsgebiet. Als Pigmente dienen sie zum Färben und Nuancieren von Druckfarben, Lacken und Kunststoffen. Als Füllstoffe dienen sie besonders zur Verstärkung von Elastomeren und Kautschuk. Feindisperse Stoffe werden nach äusserst verschiedenen Methoden hergestellt, z.B. durch Flammenreaktionen oder durch Nassfällung in organischen od^r anorganischen Lösungsmitteln. Bei dem pyrogenen Verfahren wird die Herstellung .der feindispersen Pigmente und Füllstoffe im allgemeinen in einem ausgemauerten hochtemperaturbeständigen Reaktor ablaufen, dann wird sich eine Abscheidung des gebildeten Pigmentes in einem Abscheidesystem oder einem Filtersystem anschliessen und schliesslich das Pigment aufbereitet und konfektioniert werden. Bei der geschilderten Arbeitsweise wird es nicht zu vermeiden sein, dass sich Teile des Mauerwerks oder des Abscheidesysteus ablösen und das hergestellte feindisperse Pigment verunreinigen. Auch bei Fällungen aus der Lösutigsmittelphase treten Wandreaktionen auf, die abplatzende Ablagerungen entstehen lassen und so zur Verunreinigung des gebildeten Produktes führen.

Ohne das?hierdurch eine Begrenzung erfolgen soll, wird am Beispiel der Furnacerusshersteilung gezeigt, welche Arten von Verunreinigungen in feindisperse Pigmente und Füllstoffe gelangen können und welche Reinheitsansprüche an Russe gestellt werden.

geändert gemäß EMabe

eingegangen am Αί.:..--ί:.-^-----Λ 15 Λ *Λ

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•Bei der PurnaceruslHerstellung wird in einem feuerfest ausgemauerten Reaktor Gas zu einem sehr heissen, rotierenden Abgas verbrannt und in dieses ein flüssiger aromatischer Kohlenwasserstoff eingespritzt, der zu Kohlenstoff (Russ) Und Wasserstoff umgesetzt wird. Beim Auftreffen von Öltröpfchen auf die Reaktorwand bildet sich Koks als Verunreinigung des entstehenden Russes. Durch Abplatzen von Reaktorteilchen kommen weitere Verunreinigungen in den entstehenden Russ. Das heisse Raktionsgemisch von Russ suspendiert in dem A\>gas, wird durch Wassereindüsung stark abgekühlt, dann in grosse Abscheideanlagen aus Eisen geleitet, um den Russ aus der gross en Gasmenge zu gewinnen. Die Einspritzung von Wasser bewirkt die Entstehung von Kalkschalen an der Reaktorwand, und in der Abscheideanlage wird durch Korrosion grobstückiges Eisenoxid und Eisensulfid gebildet. Als Verunreinigungen sind also vier Hauptkomponenten im Russ enthalten:

1. Koks

2. Keramische Mauerungsteile

3. Kalk und Kieselsäuren aus dem Einspritzwasser

h, Eisenoxide/Eisensulfide aus der Abscheideanlage und den Rohrleitungen.

Hinzu kommen noch Schweissperlen etc. von Reparaturarbeiten.

Da Russe bei der Verarbeitung von Lacken, Druckfarben, Kunststoffen und Kautschukartikeln durch extrem hochwertige Verarbeitungsmaschinen wie Walzen, Extruder etc. geschickt v/erden, wird eine absolute Freiheit von "Grit" gefordert. Unter "Grit" werden hier Teile verstanden, die grosser als 0,0^3 min (^3 /um) sind. Folgende Forderungen werden heute erhoben:

Russ für normale Kautschakartikel Gritgehalt kleiner als 0,05% Russ für besondere Kautsclrukartikel Gritgehalt kleiner als 0·,01$ spezieller Pigmentruss Gritgehalt kleiner als 0,005$

Der Gritgehalt wird nach DIN 53 58Ο durch Nassiebung auf einem O,o43 mm Sieb bestimmt. Zusätzlich zu der bereits genannten Einschränkung besteht noch die Forderung, dass Teilchen über 0,500 mm überhaupt nicht auftreten dürfen. '

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Es ist einleuchtend, dass die Einhaltung dioser Forderungen bei einem technischen Grossprodukt mit den vielen geschilderten Verunreinigungsniöglichkeiten auf* Schwierigkeiten stösst. Grosstechnische Siebungen mit einem Sieb von 0,0^3 mir haben sich als unmöglich erwiesen. Die Verwendung von Mühlen hat gleichfalls nicht nachhaltig zum Erfolg geführt, weil nicht alle erwähnten Verunreinigungen gut mahlbar sind und weil durch Mahlung nur eine Zerkleinerung, jedoch keine Entfernung der störenden Produkte ex'folgt. In der Praxis und in der Literatur sind Sichter bekannt, die durch spiralförmige Bewegung des in Luft verteilten feindispersen Stoffes eine Sedimentierung der schweren Teilchen bewirken oder durch die Form eines durch Fremdluftzugabe verstellten Zyklons diese Wirkung erzielen. Die Geräte haben jedoch den Nachteil, dass in ihnen ein sehr hoher Druckabfall erfolgt (200 - 500 mm ¥s)_f so dass ein enormer elektrischer Aufwand für die benötigten Ventilatoren getrieben werden muss. Die wirksamen Apparateteile enthalten meist enge Spalten. Diese werden beispielsweise bei einigen Russen vollkommen verstopft, so dass kein geregeltes Arbeiten möglich ist.

Wie schon weiter vorn erwähnt, werden feindisperse Pigmente und Füllstoffe zunächst hergestellt, abgeschieden und in dieser leichten Pulverform pneumatisch zu den Stellen befördert, an denen die Weiterverarbeitung erfolgt. Die zu lösende Aufgabe bestand nach dem vorher Angeführten darin, für die bestehenden Pneumatiken ein Gerät zu konzipieren, das ke;'.nen Druckverlust verursacht, ohne wesentliche Wartung arbeitet, nicht verstopft und alle "Gritbestandteile" aus dem feindispersen Pigment bzw. feindispersen Füllstoff entfernt.

Es hat sich nun gezeigt, dass diese Aufgabe auch für den Fachmann überraschend mit einer relativ einfachen Vorrichtung und Verfahrensweise sehr v/irksam gelöst werden kann.

Die Erfindung betrifft demgemäss zunächst eine Vorrichtung zur Entfernung von Grit aus einem festdisperse Feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom.

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•Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein seitlich im oberen Bereich eines geschlossenen Abscheidergehäuses mit trichterförmigem Unterteil mündendes Zufuhrrohr für den Förderstrom, ein im Abscheidergehäuse gegenüber dem Zufuhrrohr angeordnetes, gegebenenfalls mit einer Unterdruckquelle verbundenes Auslassrohr, eine den Gritauslasstutzen des trichterförmigen Unterteils begrenzende

Fesistoffaustragsschleuse sowie ein über der Schleuse in einer unten offenen, der Form des Auslasstutzens angepassten, aber infolge geringeren Querschnitts zu ihm einen ringförmigen Spalt ausbildenden Verdrängerkappe mündendes Zufuhrrohr für einen Sekundärgasstrom.

Um die Fallstrecke für den Grit an das zu reinigende feindisperse Pigment anzupassen, kann man in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung das Zufuhrrohr für den Fördorstrom in das Abscheidergehäuse einschiebbar ausbilden.

Eine weitere Variante der erfindungsgeraässen Vorrichtung ermöglicht os, für alle Teilchen annähernd gleiche Fallstrecken zu erzielen. Sie besteht darin, dass das Zufuhrrohr vor dem Abscheidergehäuse strömungsgünstig auf rechteckigen oder gerundeten Querschnitt, vorzugsweise auf ein flaches Rechteck oder Oval reduziert ist.

Um das Mitreissen bereits abgeschiedener Gritbestandteile zu vermeiden, hat es sich als günstig erwiesen, das Auslassrohr trichterartig in das Abscheidergehäuse hineinragen zu lassen. Dadurch wird die austretende Strömung nicht spontan sondern allmählich beschleunigt.

Einem Anbacken \in Pigmenten und Füllstoffen an die Innenwände des Abscheidergehäuses kann entgegengewirkt werden, wenn der Aussenmantel des Abscheidorgehäuses gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung mit Heizschlangen versehen ist.

Zur optimalen Einstellung des SekundärgasStroms kann in dem Zufuhrrohr für den Sekundärgasstrom ein geeignetes Dosierventil vorgesehen

werden. ■

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"Als Feststoffaustragsschleuse wird bevorzugt eine Z ellenradschleuse eingesetzt.

Die Erfindung erstreckt sich des weiteren auf eir- Arbeitsverfahren zur Entfernung von Grit aus einem feindisperse Feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom, welches das Wirkungsprinzip der beschriebenen Vorrich_e tung nutzt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man das grithaltige Aerosol durch einen sich erweiternden Raum führt und dom unter der Wirkung· dc?r Schwerkraft darin absinkenden Grit Sekundärluft zum Inschwebehalton dor weiterzufuhrenden feindispersen Feststoffe entgegenführt. Dabei wird bevorzugt, einen ringförmigen Sekundärgasstrom senkrecht zu dem grithaltigen Aerosol zuzuführen«

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und durch Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig, 2 vorteilhafte Anordnungen des Fördergas-Einlass- und ^uslassrohres;

Fig. 3 zwei vorteilhafte Querschnittsprofile für den Fördergaseinlass;

Fig. h eine boheizbare Ausführungform der erfindungsgemässen Vorrichtung und

Fig. 5 eine Gegenüberstellung der bei Produktion einer Russtypo mit und ohne Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung anfallenden Siebrückstände des

Russcs«

Gemäss Fig» 1 ttfird im Zufuhrrohr ( l) ein zu reinigendes Russpigment auf pneumatischem Wege seitlich in den oberen Bereich des geschlossenen Abscheidergehäuses (2) eingeführt. Die Anlage steht über das Absaugrohr (3) unter Unterdruck. In dem dreieck-

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förmigen Abscheidergehäuse verlangsamt sich der Luftstrom infolge des grösseren Querschnitts. Der feinteilige Russ wird auch bei der verringerten Geschwindigkeit we itergetragen. Feingrit und Grobgrit fallen dagegen entweder direkt nach unten oder rutschen die steilen Wände des Abscheidergehäuses herunter. Um wirtschaftlich arbeiten, und eine vollständige Trennung von Grit und gereinigtem feindispersen Pigment erreichen zu können, wird von unten ringförmig ein sehr kleiner Sekundärluftstrom (. 4) durch den kappenförmigen Verdrängerkörper (5) angesaugt. Dieser reinigt den auf kürzerem Wege als der Feingrit absinkenden Grobgrit von noch anhaftendem feindispersen Pigment, welches in den Hauptstrom zurückgelangt. Der etwa in Gehäusemitte absinkende Grobgrit und der im wesentlichen an den A uslassrohr-sBitigen, schrägen Gehäusewandungen des trichterfÖrmigen Unterteils anprallende und abrutschende Feingrit fallen über den Auslasstutzen (5·) in die Zellenradschleuse (6) und werden kontinuierlich von dieser ausgetragen. Durch Öffnen und Schliessen des Schiebers (?) kann der Se¹-..andärluftstrom einreguliert werden. Beim öffnen des Schiebei\s fällt aus dem zu reinigenden Gasstrom nur Grit, beim Schliessen auch ein Teil des zu reinigenden Pigments aus. Durch Beobachten des Ausfalls (8) kann der Sekundärluftstrom optimal eingestellt werden, so dass er den gesamten Grit und praktisch kein Reinpigment auswirft.

Das vorstehend erläuterte Prinzip kann durch verschiedene Ausführungsformen optimiert werden. Gemäss Fig. 2 ist das Einlaufrohr verschiebbar angeordnet; dadurch wix-d die Fallstrecke an das zu reinigende feindisperse Pigment angepasst. Ferner ragt das Absaugrohr trichterartig in das Abscheidergehäuse hinein, um das Mitreissen von bereits abgeschiedenen Gritbestandteilen zu vermeiden. Um gleichmässige Fallstrecken für alle Teilchen zu erzielen,. wird gemäss Fig. 3 die im Rohr ankommende p'igmenthaltige Luftströmung ohne Strömungsablösung auf ein flaches Rechteck oder Oval gleichen Durchmessers reduziert. Damit werden besonders gute Ergebnisse erhalten. Fig. 4 zeigt schematisch eine geeignete Ausgestaltung der erfindungsgeiiiässen Vorrichtung zur Vermeidung von Änbackungen von Pigmenten und Füllstoffen mit von aussen

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mittels Dampfschlangen belieiztem Abscheidergehäusemantel.

Um die Wirksamkeit des erfindungsgeinässen Verfahrens näher zu zeigen, werden nachfolgend zwei Beispiele'angeführt, die den Erfindungsgedanken erläutern, aber nicht einschränken sollen.

Beispiel 1

In einer Furnacerussanlage wurde ein HAF-Russ (Corax 3 ") mit einer Leistung von etwa 200 kg/h hergestellt. Der abgeschiedene, pulverförinige Kuss wurde von der Abscheidean'lage mit einer Saugpneunat5.k zur weiteren Verarbeitung über eine Strecke von etwa 30 ra weitertransportiei't, Die Förderluftrnenge betrug 1600 Nm /h. In diese Pneumatik wurde die erfinduiigsgemässe Vorrichtung nach Abb. 3 eingebaut. Der Druckabfall, gemessen vor und nach dem Gerät, betrug nur 25 πιπί l/S. Die vorhandene Pneumatik konnte deshalb ohne Erhöhung der Gcbläseleii;tung betrieben worden. Verstopfungen wurden in dein Gerät nicht f estgestelll t. Der Auswurf aus der Gri oabsclieiduiigöapiiaratur v.-urue nach Korngrösr. on bestiinüit, während einer laufenden Produktion und nach dem Neu-Anfohren der Anlage.

Auswaage an Auswaage an

Grobgrit Feingrit Gesamt-

grösser als 1mm 0 0,0'+3-1,0 mm 0 Grit

(in g/Tag) (in c/Tag) (in g/Tag)

5h 859

73 247

h 28

12 52

5h 99

^;t57 1082

4'+ 322

722 1687

862 8012

2^5 136 381

h5 hi 86

eingetragenes Yareiizeichen AQQ 840/0884

27.1.	805
28.1.	17'+
29.1 -	2k
30. 1 .	hO
31 .1 .	h5
1 .2.	625
2.2.	278
3.2.	965
neu angefahren
11.2.	71^r)0

Es ist klar zu ersehen,, dass erhebliche Mengen an Verunreinigungen aus dem Produkt abgeschieden werden. Besonders viel Verunreinigungen treten nach dem Neu-Anfahren der Anlage auf. Dies ist erklärlich, weil durch die Teniperaturänderungen und Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit die an den ¥änden des Reaktors und der Abscheideanlage befindlichen Ablagerungen abplatzen. Auch unter diesen extremen Bedingungen, beweist die erfindungsgemässe Einrichtung ihre ¥irks amkext.

Beispiel 2

Auch dieses Beispiel bezieht sich- auf die Herstellung eines Furnacerusses. Bei einer stündlichen Produktion von 330 ^g Furnaceruss vom Typ N 285 (Corax 5 HS ) wurde der abgeschiedene

3 / " ■ j.«

Pulverruss mit 1600 Nm /h Luft pneumatisch transportiert. In der Pneumatik war wieder eine G^itabscheidungsapparatur entsprechend des Erfindungsgedankens eingebaut. Der Druckabfall betrug 30 mm WS. Ausser dem normalen ¥cg war jedoch auch noch eine Umgehung vorgesehen, so dass es möglich war, die Pneumatik entweder^ direkt oder über die G-Kitabscheidungsapparatur zu fahren. Hinter diesem Punkt wurden dreimal täglich Russproben gezogen und nach DIN 53 580 durch Nassiebung auf dem 0, o43'mm Sieb der Siebrückstand festgestellt. Die Untersuchungen wurden ,-jeweils uac-b dem Neu-Anfahren der Anlage begonnen.

Ohne Gritabscheidungsapparatur gemäss Erfindungsidee

ii .~u— — . —

Siebruckstand auf O,O43 mm Sieb in ja

1. Tag 0,o6

0,05 0,05

2. Tag 0,11"

0,06 ' 0, Ok

3. Tag 0,03

0,04

0,02

k. Tag < 0,01

eingetragenes Warenzeichen <^0.01 - 9 -

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•Mit Gritabscheidungsanlage
gemäss Erfindungsidee

1. Tag

23136H

Siebrückstand auf dem 0,0^3 mm Sieb in j>

0,01 0,01

2. Tag

^.0,01

3. Tag

k. Tag

«C. 0,01 •^0,01 ^.0,01

•^0,01 ^0,01

Die grafische Darstellung dieser Werte ist aus Abb. h zu entnehmen. Daraus geht hervor, dass im zweiten Fall (mit Gritabscheider) die erzeugte Russqualität sofort nach Beginn der Produktion brauchbar ist. Dagegen muss ohne diese Anlage drei Tage gefahren werden, ehe die Qualität den Ansprüchen entspricht. Der Russ mit dem erhöhten Gritgehalt ist nicht ν erkauf Ii c-h und muss für mindere Anwendungszwecke eingesetzt werden. Die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Arbeitsweise tritt hier eindrucksvoll zu Tage, besonders wenn berücksichtigt wird, dass für die G_ritbestimmung im Produkt nur Einzelproben genommen werden. In dem Produkt, hergestellt ohne Gritabschneider, können ohne weiteres noch viel höhere Gehalte an Grit festgestellt werden, wenn zufällig zur richtigen Zeit eine Probe gezogen wird* Mit dem Gritabschneider ist man dagegen sicher, dass das Endprodukt immer den geforderten Reinheitsgrad aufweist.

Die Erfindung soll naturgemäss nicht auf diese Beispiele beschränkt bleiben. In den Beispielen sind Saugpneumatiken beschrieben worden. Der Erfindungsgedanke kann auch in Druckpneumatiken

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•realisiert werden. "¹^Ur diesen Fall müsste allerdings an den Schieber (1O) Abbildung 2 für die Sekundärluft ein Gebläse angeschlossen werden, 30 dass die Sekundärluft in die Anlage hineingefördert werden kenn.

Der Erfindungsgedanke soll auch nicht auf Luftpneumatiken beschränkt bleiben. Vielmehr können auch Pneumatiken mit Schutzgasen in offener Ausführung oder in Form von Ringpneumatiken mit dem erfindungsgenässen Verfahren betrieben werden.

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Claims

- 11 - 23136H Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Entfernung von Grit aus einem feindisperse Peststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom, gekennzeichnet durch ein seitlich Im oberen Bereich eines geschlossenen Abscheidergehäuses mit trichterförmigem Unterteil mündendes Zufuhrrohr für den Förderstroiüj ein im Abscheidergehäuse gegenüber dem Zufuhrrohr angeordnetes, gegebenenfalls mit einer Unterdruckquelle verbundenes Auslassrohr, eine den Gritauslasstutzen des trichterförmigen Unterteils begrenzende Feststoffaustragsschleuse sowie ein über der Schleuse in einer unten offenen, der Form des Auslasstutzens angepassten, aber infolge geringeren Querschnitts zu ihm einen ringförmigen Spalt ausbildenden Verdrängerkappe mündendes Zufuhrrohr für einen Sekundärgasstroni.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zufuhrrohr für den Fordere train in das Abscheider^öhäuse eiuschiebbar ausgebildet ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zufuhrrohr vor dem Abscheidergehäuse strömungsgünstig auf rechteckigem oder gerundetem Querschnitt, vorzugsweise auf ein flaches Rechteck oder Oval reduziert ist.

h. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassrohr trichterartig in das Abscheidergehäuse hineinragt.

5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Abscheid.ergehäusemantel Heizschlangen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zufuhrrohr für den Sekundärgasstrom ein Dosierventil vorgesehen ist.

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7· Vorrichtung nach, den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffaustragsschleuse eine Zellenradschleuse ist.

8. Verfahren zur Entfernung von Grit aus einem feindisperse

Feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, dass man das grithaltige Aerosol durch einen sich erweiternden Raum führt und dem unter der Wirkung der Schwerkraft darin absinkenden Grit Sekundärluft zum Inschwebehalten der weiterzuführenden feindispersen Feststoffe entgegenführt.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man einen ringförmigen Sekundärgasstrom senkrecht zu dem grithaltigen Aerosol zuführt.

PL/Dr.Kr-P
9.2.1973
RS

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