DE2313614C3

DE2313614C3 - Vorrichtung zum Abtrennen von Grit aus einem feindisperse Feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom

Info

Publication number: DE2313614C3
Application number: DE2313614A
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl.-Ing. 5040 Bruehl Mueck; Lothar Dr. 5030 Hermuelheim Rothbuehr; Kurt Dr. 5040 Bruehl Stoklossa
Original assignee: Deutsche Gold und Silber Scheideanstalt
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1978-07-13
Also published as: GB1467663A; NL7403673A; DE2313614A1; FR2222146B1; IT1004690B; RO66096A; DE2313614B2; ATA221174A; CS190417B2; AT329709B; US3956106A; NL174117B; BE812469A; FR2222146A1; NL174117C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von Grit aus einem feindisperse Feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom, bestehend aus einem geschlossenen, ein trichterförmiges Unterteil aufweisenden Abscheidergehäuse, in das seitlich im oberen Bereich ein Zufuhrrohr für den Förderstrom einmündet und aus dem gegenüber diesem Zufuhrrohr
Auslaßrohr austritt.

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 verschiedenen Methoden hergestellt, z. B. durch Flammreaktionen oder durch Naßfällung in organischen oder anorganischen Lösungsmitteln. Bei dem pyrogenen Verfahren läuft die Herstellung der feindispersen Pigmente und Füllstoffe im allgemeinen in einem ausgemauerten hochtemperaturbeständigen Reaktor ab, dann schließt sich eine Abscheidung des gebildeten Pigmentes in einem Abscheidesystem oder einem I iltersysteni an, und schließlich wird das Pigment aufbereitet und konfektioniert. Hei der geschilderten Arbeitsweise ist es nicht /ii vermeiden, daß sich Teile des Mauerwerks oder des Abscheidesystems ablösen und das hergestellte feindisperse Pigment verunreinigen. Auch bei Fällungen aus der Lösungsmittelphase treten Wandreaktionen auf, die

ί abplatzende Ablagerungen entstehen lassen und so zur Verunreinigung des gebildeten Produktes führen.

Am Beispiel der Fumacerußherstellung soll gezeigt werden, welche Arten von Verunreinigungen in feindisperse Pigmente und Füllstoffe gelangen können

in und welche Reinheitsansprüche an Ruße gestellt werden.

Bei der Fumacerußherstellung wird in einem feuerfest ausgemauerten Reaktor Gas zu einem sehr heißen, rotierenden 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.

jo Das heiße Reaktiosgemisch von Ruß suspendiert in dem Abgas, wird durch Wassereindüsung stark abgekühlt, dann in große Abscheideanlagen aus Eisen geleitet, um den Ruß aus der großen Gasmenge zu gewinnen. Die Einspritzung von Wasser bewirkt die Entstehung von

j; Kalkschalen an der Reaktorwand, und in der Abscheideanlage wird durch Korrosion grobstückiges Eisenoxid und Eisensulfid gebildet. Als Verunreinigungen sind also vier Hauptkomponen'en im Ruß enthalten:

in I. Koks

2. Keramische Mauerungsteile

3. Kalk und Kieselsäuren aus dem Einspritzwasser

4. Eisenoxide/Eisensulfide aus der Abscheideanlage und den Rohrleitungen.

Da Ruße bei der Verarbeitung von Lacken, Druckfarben, Kunststoffen, und Kautschukartikeln durch extrem hochwertige Verarbeitungsmaschinen wie Walzen, Extruder etc. geschickt werden, wird eine

w absolute Freiheit von »Grit« gefordert. Unter »Grit« werden hier Teile verstanden, die größer als 0,043 mm (43 μιη) sind. Folgende Forderungen werden heute erhoben:

Ruß für normale Kautschukartikel

Gritgehalt kleiner als 0,05%
Ruß für besondere Kautschukartikel

Gritgehalt kleiner als 0,01 %
Spezieller Pigmentruß
ein in Gritgehalt kleiner als 0,005%

Der Gritgehalt wird nach DIN 53 580 durch Naßsiebung auf einem 0,043 mm Sieb bestimmt. Zusätzlich zu der bereits genannten Einschränkung besteht noch die Forderung, daß Teilchen über 0,500 mm überhaupt nicht auftreten dürfen.

Es ist einleuchtend, daß die Einhaltung dieser Forderungen bei einem technischen Großprodukt mit den vielen geschilderten Verunreinigungsmöglichkeiten auf Schwierigkeiten stößt. Großtechnische Siebungen mit einem Sieb von 0,043 mm haben sich als unmöglich erwiesen. Die Verwendung von Mühlen hat gleichfalls nicht nachhaltig /um Erfolg geführt, weil nicht alle erwähnten Verunreinigungen gut mahlbar sind und weil durch Mahlung nur eine Zerkleinerung, jedoch keine Entfernung der störenden Produkte erfolgt. 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 Ws), 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 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 fast keinen 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 mit einer relativ einfachen Vorrichtung sehr wirksa:;; gelöst werden kann, nämlich dadurch, daß in einem an das trichterförmige Unterteil anschließenden Auslaßstutzen eine unten offene, der Form des Auslaßstutzens angepaßte und einen ringförmigen Spalt mit dem Auslaßstutzen bildende Verdrängerkappe angeordnet ist, in die ein Zufuhrrohr für einen Sekundärgasstrom mündet und unter der eine Austragschleuse für Hen Grit angeordnet ist.

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

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht es für alle Teilchen annähernd gleiche Fallstrecken zu erzielen. Sie besteht darin, daß das Zufuhrrohr vor dem Abscheidergehäuse strömungsgünstig auf ei.:en rechteckigen oder ovalen Querschnitt übergeht.

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 von Pigmenten und Füllstoffen an den Innenwänden des Abscheidergehäuses kann entgegengewirkt werden, we.in der Außenmantel des Abscheidergehäuses gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung mit Heizschlangen versehen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Auslaßrohr mit einer Unterdruckquelle verbunden sein.

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

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine vorteilhafte Anordnung des Fördergas-EinlaÖ- und Auslaßrohres,

Fig. J zwei vorteilhafte Qiierschnit tsprofile für den Fördergaseinlaß.

(•"ig. 4 eine behei/bare Aiisfiihrungsform der crfind'.ingsgemälk-ii Vorrichtung und

Fig.') eine Gegenüberstellung der bei Produktion einer Kiißiypc mit nt,;, ohne Verwendung der

-Π

erfindungsgemäßen Vorrichtung anfallenden Siebrückstände des Rußes.

Gemäß Fig. 1 wird im Zufuhrrohr ί ein zn reinigendes Rußpigment auf pneumatischem Wege seitlich in den oberen Bereich des geschlossenen Abscheidergehäuses 2 eingeführt. Die Anlage steht über das Auslaßrohr 3 unter Unterdruck. In dem dreieckförmigen Abscheidergehäuse 2 verlangsamt sich der Luftstrom infolge des größeren Querschnitts. Der feinteilige Ruß wird auch bei der verringerten Geschwindigkeit weitergetragen. 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 eine unten offene Verdrängerkappe 5 angesaugt. Diese reinigt den auf kürzerem Wege als der Feingrit absinkenden Grobgrit von noch anhaftendem feindispersen Pigment, welches in den Hau -.strom zurückgelangt. Der etwa in Gehäusemitte absinkende Grobgrit und der im wesentlichen an den auslaßrohrseitigen, schrägen Gehäusewandungen des trichterförmigen Unterteils anprallende und abrutschende Feingrit fallen über den Auslaßstutzen 5' in die Zellenradschleuse 6 und werden kontinuierlich von dieser ausgetragen. Durch öffnen und Schließen des Schiebers 7 kann der Sekundärluftstrom einreguliert werden. Beim Öffnen des Schiebers 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 F i g. 2 ist das Zufuhrrohr verschiebbar angeordnet; dadurch wird die Fallstrecke an das zu reinijende feindisperse Pigment angepaßt. Ferner ragt das Auslaßrohr trichterartig in das Abscheidergehäuse hine-.i, 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 pigmenthaltige 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 erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vermeidung von Anbackungen von Pigmenten und Füllstoffen mit von außen mittels Dampfschlangen beheiztem Abscheidergehäusemantel.

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

Beispiel 1

In einer Furnaceiußanlage wurde ein HAF-Ruß mit einer Leistung von etwa 200 kg/h hergestellt. Der abgeschiedene, pulverförmige RuI? wurde vcn der Abscheideanlage mit einer Saugpncumatik /ur weiteren Verarbeitung über eine Strecke von etwa JO m weitertransportiert. Die Förderluftmenge betrug 1600NmVh. (= 2070 kg/h), in diese Pneumatik wurde die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Abb.! eingebaut. Der Druckabfall, gemessen vor und nach dem

Gerät, betrug nur 25 mm WS (= 2,5 mbar). Die vorhandene Pneumatik konnte deshalb ohne Erhöhung der Gcbläseleistung betrieben werden. Verstopfungen wurden in dem Gerät nicht festgestellt. Der Auswurf aus der Gritabtrennvorrichtung wurde nach Korngrößen bestimmt, während einer laufenden Produktion und nach dem Neu-Verfahren der Anlage.

Auswaage an
Grobgrit
größer als
I mm 0

Siehrik'ksuind

iiiif dom

0.(14 i mm Sieb in %

Neu angefahren
11.2.

(in gATag)

805
174

24

40

45
625
278
965

7150

245

45

Auswaage an	Cjesamt-
Feingrit	grit
0,043-
1,0 mm 0
(in g/Tag)	(in g/Taj
54	859
73	247
4	28
12	52
54	99
457	1082
44	322
722	1687
B62	8012
136	381
41	86

F.s 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 Temperaturänderungen und Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit die an den Wänden des Reaktors und der Abscheideanlage befindlichen Ablagerungen abplatzen. Auch unter diesen extremen Bedingungen beweist die erfindungsgemäße Vorrichtung ihre Wirksamkeit.

Beispiel 2

Auch dieses Beispiel bezieht sich auf die Herstellung eines Furnacerußes. Bei einer stündlichen Produktion von 330 kg FurnaceruD vom Typ N 285 wurde der abgeschiedene Pulverruß mit 1600NmVh (= 2070 kg/h) Luft pneumatisch transportiert. In der Pneumatik war wieder eine Gritabtrennvorrichtung entsprechend des Erfindungsgedankens eingebaut. Der Druckabfall betrug 30 mm WS (= 3 mbar). Außer dem normalen Weg war jedoch auch noch eine Umgehung vorgesehen, so daß es möglich war. die Pneumatik entweder direkt od*r über die Gritabtrennvorrichtung zu fahren. Hinter diesem Punkt wurden dreimal täglich Rußproben gezogen und nach DlN 53 580 durch Naßsiebung auf dem 0,043 mm Sieb der Siebrückstand festgestellt. Die Untersuchungen wurden jeweils nach dem Neu-Anfahren der Anlage begonnen.

	SiebriJckstand
	auf dem
	0,043 min Sieb in %
Ohne Gritabtrennvorrichtung
gemäß Erfindungsidee
l.Tag	0.06
	0.05
	0,05

Ohne Gritabt renn vorrichtung
gemäß F.rfindungsidec

2. lag	0.11 O₁Od 0.04
J. Tag	0.03 0,04 0,02
4. Tag	<0.0l <0,01 <0,01
Mit Gritabtrennvorrichtung gemäß Erfindungsidee
I.Tag	0,01 <0,01 <0,01
2. Tag	<0,01 <0,01 <0,01
3. Tag	<0,01 <0,01 <0,01
4. Tag	<0.01 <0,01 <0,01

Die grafische Darstellung dieser Werte ist aus A b b. 4 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 verkäuflich und muß für mindere Anwendungszwecke eingesetzt werden. Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt hier eindrucksvoll zu Tage, besonders wenn berücksichtigt wird, daß für die Gritbestimmung im Produkt nur Einzelproben genommen werden. In dem Produkt, hergestellt ohne Gritabscheider, können ohne weiteres noch viel höhere Gehalte an Grit festgestellt werden, wenn zufällig zur richtigen Zeit eine Probe gezogen wird. Mit dem Gritabscheider 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 realisiert werden. Für diesen Fall müßte allerdings an den Schieber 7 für die Sekundärluft 4 ein Gebläse angeschlossen werden, so daß die Sekundärluft in die Anlage hineingefördert werden kann.

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 erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtrennen von Grit aus einem feindisperse Feststoffe enthaltenden, zur pneumatischen Förderung dieser Stoffe dienenden Gasstrom, bestehend aus einem geschlossenen, ein trichterförmiges Unterteil aufweisenden Abscheidergehäuse, in das seitlich im oberen Bereich ein Zufuhrrohr für den Förderstrom einmündet und aus dem gegenüber diesem Zufuhrrohr ein Auslaßrohr austritt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an das trichterförmige Unterteil anschließenden Auslaßstutzen (5') eine unten offene, der Form des Auslaßstutzens angepaßte und einen ringförmigen Spalt mit dem Auslaßstutzen bildende Ver'drängerkappe (5) angeordnet ist, in die ein Zufuhrrohr für einen Sekundärgasstrom (4) mündet und unter der eine Austragsschleuse (6) für den Grit angeordnet ist.

2. Vorrichicng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrrohr (1) für den Förderstrom in das Abscheidergehäuse (2) einschiebbar ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrrohr (1) vor dem Abscheidergehäuse (2) strömungsgünstig auf einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt übergeht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (3) trichterartig in das Abscheidergehäuse (2) hineinragt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Abscheidergehäusemantel Heizschlangen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (3) mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.