DE2317024B2 - Chlorverbrennungsofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Chlorverbrennungsofen zur Gewinnung von Chlorwasserstoffgas und wäßriger Salzsäure mit einer hohlzyündrischen von einem Stahlmantel umschlossenen, aus Graphitblöcken bestehenden Brennkammer und Vorrichtungen zum Kühlen der Graphitblöcke.

Zur Herstellung von Chlorwasserstoff sind Chlorverbrennungsofen mit einem zylindrischen, durch imprägnierte Graphitblöcke begrenzten, von einem Stahlmantel umschlossenen Verbrennungsraum bekanntgeworden. Zur Vermeidung einer die Kunstharzimprägnierung der Graphitblöcke schädigenden unzulässigen Erwärmung der Brennkammerauskleidung ist eine Kühlung der Graphitblöcke erforderlich, die in den bekannten Chlorverbrennungsöfen durch den Ringspalt zwischen Graphitauskleidung und Stahlmantel durchströmendes Kühlwasser erfolgt. Eine wesentliche Kühlung des Chlorwasserstoffgases wird dabei wegen des schlechten Wärmeübergangs und der verhältnismäßig kleinen Austauschflächen nicht erreicht, so daß auf nachgeschaltete intensiv wirkende Kühlzonen nicht verzichtet werden kann. Nach der deutschen Patentschrift 10 98 493 sind beispielsweise im oberen Teil der Brennkammer angeordnete, von einer Kühlflüssigkeit durchströmte Kühlelemente für eine hinreichende Kühlung des Reaktionsprodukts geeignet.

Nach der deutschen Patentschrift 10 35 626 ist es schließlich bekannt, oberhalb der Brennkammer eine mit einer wäßrigen Flüssigkeit beschickte, von dem heißen Chlorwasserstoffgas durchströmte Absorptionszone anzuordnen und die Kammerwand durch die herablaufende Salzsäure zu kühlen. Zur Vermeidung von Störungen des Brennvorgangs durch herabtropfende Flüssigkeit muß der Brenner durch einen glockenartigen Schirm geschützt werden dessen Standzeit auch bei gleichmäßiger Kühlung durch das ablaufende Absorbat wegen der unvermeidbaren Wärmespannungen verhältnismäßig gering .st. Zudem ist es für die Gewinnung von wasserfreiem Chlorwasserstoffgas erforderlich, in einer nachgeschalteten Heizvorrichtung einen Teil des Chlorwasserstoffs aus der angefallenen wäßrigen Salzsäure auszutreiben.

Der vorliegenden Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ohne zusätzliche Brennkammereinbauten die Kühlung der Brennkammerwand mit einer wirksamen Kühlung des heißen Chlorwasserstoffgases oder der gegebenenfalls gewonnenen Salzsäure zu verbinden.

Die Aufgabe wird mit einem Chlorverbrennungsofen der eingangs genannten Art gelöst, in dessen Graphitblöcken 3 eine erste Gruppe von rohrförmigen Kanälen 5 zur Aufnahme von Chlorwasserstoffgas u^.d eine zweite Gruppe von schlitzförmigen von dem ringförmigen Raum 7 zwischen Mantel 4 und Graphitblöcken 3 ausgehenden Kanälen 6 zur Aufnahme von Kühlwasser angeordnet sind und die Kanäle 5 sich von einem Verteilungsraum 8 am Kammerkopf zu einem mit Austrittsstutzen 10, 11 versehenen Ringraum 9 am Kammerfuß erstrecken und die Kanäle 6 von einem Verteilungsraum 18 am Kammerfuß zu einem Sammelraum 19 am Kammerkopf verlaufen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der schlitzförmigen Kanäle 6 von der Brennkammerinnenwand vorteilhaft kleiner als der entsprechende Abstand der rohrförmigen Kanäle 5. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die rohrförmigen Kanäle 5 mit einer Einspeisvorrichtung für Absorptionswasser versehen. Die rohrförmigen Kanäle 5 werden vorteilhaft jeweils von zwei schlitzförmigen Kanälen 6 umgeben.

In erfindungsgemäßen Chlorverbrennungsöfen wird durch das in den schlitzförmigen Kanälen der Graphitblöcke aufsteigende Kühlwasser nicht nur die Brennkammerwand auf eine für die Kunstharzimprägnierung des Graphits unschädliche Temperatur sondern gleichzeitig auch das im Gegenstrom in den rohrförmigen Kanälen absteigende Chlorwasserstoffgas auf eine für die Weiterverarbeitung vorteilhafte Temperatur gekühlt, so daß zusätzliche Kühlvorrichtungen entfallen und eine besonders niedrige Bauhöhe der Gesamtanlage zur Herstellung von Chlorwasserstoff sowie ein günstiger thermischer Wirkungsgrad erreicht werden. Alternativ sind erfindungsgemäße öfen ebenfalls zur Gewinnung von wäßriger Salzsäure geeignet, wobei Chlorwasserstoffgas und Absorptionswasser in die rohrförmigen Kanäle eingespeist und die Lösungswärme über die schlitzförmigen Kanäle abgeführt wird. Die jeweils gewünschte Konzentration der abfließenden Säure läßt sich durch einfaches Regeln der zugesetzten Absorptionswassermenge einstellen.

Die Erfindung wird in den Zeichnungen beispielhaft erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Chlorverbrennungsofen gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1.

Die Brennkammer 1 mit dem im Kammerboden angeordneten Brenner 2 ist aus Graphitblöcken 3 gebildet und von dem Stahlmantel 4 umschlossen.

Die Graphitblöcke 3 enthalten eine Gruppe rohrförmiger Kanüle 5 und eine Gruppe schlitzförmiger Kanäle 6, wobei diese von dem ringspaltförmigen Raum 7 zwischen Stahlmantel und Graphitblöcken ausgehen. Die Kanäle 5 erstrecken sich von dem Verteilungsraum 8 am Kammerkopf zu dem Ring· raum 9 am Kammerfuß, der mit Stutzen 10 und 11 zum Ableiten von Chlorwasserstoff und Kondensat versehen ist. Das Kühlwasser wird über den Stutzen 12 dem Verteilungsraum zugeführt und über den am Aufsatz 14 angeordneten Stutzen IS abgeleitet. Der rohrförmige, gekühlte Aufsatz 14 ist mit der Berstplatte 16 versehen. Diese Anordnung der Berstplatte gewährleistet bei etwa auftretenden Explosionen ein trägheitsloses Ansprechen, so daß der Aufbau hoher Drücke ausgeschlossen ist.

Die Verbrennung des dem Brenner 2 zugeführten Chlors und Wasserstoffs wird durch den Stutzen 17 beobachtet und gesteuert. Das gebildete Chlorwasserstoffgas durchströmt die Brennkammer 1, gelangt in den Verteilungsraum 8 und unter Umkehrung der Strömungsrichtung in die rohrförmigen Kanäle 5, die jeweils zwischen je zwei schlitzförmigen Kanälen 6 angeordnet sind. Das kalte Kühlwasser wird über den Stutzen 12 und den Verteilungsraum 18 den Kanälen 6 und dem ringspaltartigsn Raum 7 zugeführt, durchströmt die Kanäle und den Ringspalt unter Wärmeaufnahme und fließt über den Sammelraum 19 und Stutzen IS ab. Zur ausreichenden Kühlung der Brennkammerinnenwand ist es zweckmäßig, den Abstand der schlitzförmigen Kanäle 6 von der Brennkammerinnenwand kleiner zu wählen, als den Abstand der Kanäle 5. Das gekühlte Chlorwasserstoffgas wird durch den Stutzen 10 und etwa anfallendes Kondensat über den Stutzen 11 abgeleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Chlorverbrennungsofen zur Gewinnung von Chlorwasserstoffgas und wäßriger Salzsäure mit einer hohlzylindrischen von einem Stahlmantel umschlossenen, aus Graphitblöcken bestehenden Brennkammer und Vorrichtungen zum Kühlen der Graphitblöcke, dadurch gekennzeichnet, daß in den Graphitblöcken (3) eine erste Gruppe von rohrförmigen Kanälen (5) zur Aufnahme von Chlorwasserstoffgas und eine zweite Gruppe von schlitzförmigen von dem ringförmigeD Raum (7) zwischen Mantel (4) und Graphitblöcken (3) ausgehenden Kanälen (6) zur Aufnahme von Kühlwasser angeordnet sind und die Kanäle (5) sich von einem Verteilungsrauni (8) am Kammerkopf zu einem mit Austrittsstutzen (10,11) versehenen Ringraum (9) am Kammerfuß erstrecken und die Kanäle (6) von einem Verteilungsraum (18) am Kammerfuß zu einem Sammelraum (19) am Kammerkopf verlauten.

2. Chlorverbrennungsofen nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der schlitzförmigen Kanäle (6) von der Brennkammerinnenwand kleiner ist als der Abstand der rohrförmigen Kanäle (5).