DE2337894A1 - Cleaning objects in hot fluidised bed - with neutralisation of resultant acidic gas esp. by alkaline metals cpds - Google Patents
Cleaning objects in hot fluidised bed - with neutralisation of resultant acidic gas esp. by alkaline metals cpdsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Neutralisation von Feststoffen oder Gasen bei der Reinigung von Einzel-Teilen im Wirbelbett Nach dem Stande der Technik sind Feststoff-Wirbelbetten bekann, wobei ein Anwendungsgebiet die Kalibrierung von Thermometern, Thermoelementen und anderen Abtasteinrichtungen ist. Process for the neutralization of solids or gases during cleaning of individual parts in a fluidized bed The state of the art is solid fluidized beds known, one area of application being the calibration of thermometers, thermocouples and other scanning devices.
Ein anderes Anwendungsgebiet ist die Beseitigung von festen Kunststoffabfällen durch Verbrennung in derartigen Betten.Another field of application is the disposal of solid plastic waste by burning in such beds.
Wenn ein Behälter, das "Bett", der feinverteilte, inerte Teilchen, wie z.B. Sand, Aluminiumoxid und ähnliche schwer schmelzbare Materialien enthält, so konstruiert ist, daß ein Gas, z.B. Luft, Dampf, Stickstoff,durch das Bett hindurchgeführt werden kann, ist es möglich, einen Zustand, den sogenannten "Wirbelzustand" einzustellen, bei welchem die einzelnen Teilchen durch das sich bewegende Gas voneinander mikroskopisch getrennt werden. Dieses Wirbelbett der Teilchen hat ungewöhnliche Eigenschaften, die sich in bemerkenswerter Weise von denen des Gases oder der Teilchen unterscheiden. Das Wirbelbett verhält sich in bemerkenswerter Weise ähnlich wie eine Flüssigkeit, wobei es Eigenschaften zeigt, die gewöhnlich dem flüssigen Zustand zuzuschreiben sind. Beispielsweise kann das Wirbelbett gerührt werden und es kann aufschäumen; es ist stets bestrebt, einen üblichen Spiegel einzustellen; Materialien von niedriger Dichte werden darin schwimmen, wohingegen solche mit Dichten größer als die Äquivalentdichte des Wirbelbettes darin versinken werden und, was besonders wichtig ist, die Charakteristik des Wärmeübergangs zwischen dem Wirbelbett und einer festen Grenzfläche kann von ähnlicher Beschaffenheit sein wie angenähert bei einer bewegten Flüssigkeit.When a container, the "bed", of finely divided, inert particles, such as sand, aluminum oxide and similar materials that are difficult to melt, is designed so that a gas, e.g., air, steam, nitrogen, is passed through the bed it is possible to set a state, the so-called "vortex state", in which the individual particles are separated from each other by the moving gas microscopic be separated. This fluidized bed of particles has unusual properties, which differ in a remarkable way from those of the gas or the particles. The fluidized bed behaves remarkably similar to a liquid, showing properties usually ascribed to the liquid state are. For example, the fluidized bed can be stirred and it can foam; it always endeavors to adjust a standard mirror; Materials of lower Density will float in it, whereas those with densities greater than the equivalent density of the fluidized bed will sink into it and, what is particularly important, the characteristics the heat transfer between the fluidized bed and a solid interface can be of be of a similar nature as approximated in the case of a moving liquid.
Das üblicherweise verwendete Wirbelgas ist gewöhnlich komprimierte Luft aus einem Gebläse oder einem Kompressor, die nach oben durch das Bett geführt wird. Falls unter bestimmten Bedingungen eine nichtoxidierende Atmosphäre erforderlich ist, kann Stickstoff verwendet werden, und, falls eine reduzierende Atmosphäre benötigt wird, kann man Dampf oder Crackgas zusammen mit einem Siliciumcarbid-Bett verwenden.The fluidizing gas commonly used is usually compressed Air from a blower or compressor drawn up through the bed will. If a non-oxidizing atmosphere is required under certain conditions nitrogen can be used, and if a reducing atmosphere is required steam or cracked gas can be used with a silicon carbide bed.
Eine einzigartige Eigenschaft von gas-gewirbelten Feststoffen ist die relativ hohe Geschwindigkeit des Wärmeübergangs innerhalb der Phase, die außerordentlich gute isotherme Zustandsbedingungen liefert, als auch der ausgezeichnete Wärmeübergang zu festen Oberflächen, die in der Phase eingetaucht sind. Diese Eigenschaft ist der turbulenten Bewegung und der raschen Zirkulationsgeschwindigkeit der Feststoffteilchen in Verbindung mit dem extrem großen Feststoff-Gas-Grenzflächenbereich zuzuschreiben. Daher nähern sich die Gesamt-Wärmeübergangscharakteristiken einer Feststoff-Wirbelbett-Phase trotz der Tatsache, daß die normalerweise verwendeten Gas-Feststoff-Grenzflächen niedrige thermische Leitfähigkeiten besitzen, denen einer Flüssigkeit.A unique property of gas-fluidized solids is the relatively high speed of heat transfer within the Phase that delivers extremely good isothermal conditions as well the excellent heat transfer to solid surfaces that are immersed in the phase are. This property is the turbulent movement and the rapid speed of circulation of the solid particles in connection with the extremely large solid-gas interface area attributable to. Therefore, the overall heat transfer characteristics approach one Solid fluidized bed phase despite the fact that those normally used Gas-solid interfaces have low thermal conductivities, which one Liquid.
Diese Kombination der ausgezeichneten Wärmeübergangseigenschaft und der hohen Wärmekapazität macht gewirbelte Feststoffe zu einem ausgezeichneten Medium zur Schaffung einer isothermen Umgebung zum reinigenden Beseitigen von Verunreinigungen bei Rohmaterial-Schachtelkonstruktionen aus derartigen Maschinenteilen wie Formen, die bei der Herstellung von Kunststoffteilen und Materialien verwendet wurden, Werkzeugen zum Ziehen und Extrudieren, Teilen mit einspringenden Winkelbereichen, Perforationen und Vertiefungen und, ganz allgemein Teile, wo die Erhaltung der Dimensionen ein primäres Erfordernis ist. Gewisse Probleme entstehen jedoch, wenn ein Reinigen von Teilen und Geräten in einem Wirbelbett durch Veraschung angewandt wird.This combination of excellent heat transfer property and The high heat capacity makes fluidized solids an excellent medium to create an isothermal environment for cleaning removal of contaminants in the case of raw material box constructions from such machine parts as molds, that were used in the manufacture of plastic parts and materials, tools for drawing and extruding, parts with re-entrant angles, perforations and recesses and, more generally, parts where the preservation of the dimensions one primary requirement is. However, certain problems arise when cleaning Dividing and equipment is applied in a fluidized bed by incineration.
Bei manchen Anwendungen einer Reinigung im Wirbelbett, wo das Wirbelgas typischerweise Luft ist, kann das Polymerisat chemische Gruppen enthalten, die beim Pyrolysieren oder Veraschen des Polymerisates ein oder mehrere saure Gase oder Produkte bilden. Beispielsweise enthält bei der Beseitigung von Kunststoffzubereitungen aus Polyvinylchlorid (PVC) das Polymerisat oder die organische Verunreinigung Clor, und eines der bei der Verbrennung auftretenden Zersetzungsprodukte ist gasförmige Chlorwasserstoffsäure (HC1). Wenn das Polymerisat oder andere organische Verunreinigungen ein anderes Halogen (Brom, Fluor, Jod) enthält, werden die Nebenprodukte gasförmiger Bromwasserstoff, Fluorwasserstoff oder Jodwasserstoff (HBr, HF oder HJ) sein. Diese und anderen sauren Gase oder Flüssigkeiten führen zu einer Korrosionsbeschädigung der Oberflächen der Apparatur oder der zu reinigenden Metallteile.In some applications a cleaning in the fluidized bed, where the fluidizing gas is typically air, the polymer can contain chemical groups that act on Pyrolyzing or incineration of the polymer one or more acidic gases or products form. For example, contains in the disposal of plastic preparations Polyvinyl chloride (PVC) the polymer or the organic contaminant chlorine, and one of the decomposition products that occurs during combustion is gaseous Hydrochloric acid (HC1). If the polymer or other organic impurities contains another halogen (bromine, fluorine, iodine), the by-products become more gaseous Hydrogen bromide, hydrogen fluoride or hydrogen iodide (HBr, HF or HJ). These and other acidic gases or liquids lead to corrosion damage the surfaces of the equipment or the metal parts to be cleaned.
Früher hat man die Korrosion bei einer Abgas-Verarbeitungsanlage bei der Beseitigung von Kunststoffabfällen durch Zugabe von gepulvertem Kalkstein (CaO) in das zur Veraschung dienende Wirbelbett vermieden. Bis jetzt wurden jedoch die bei den Reinigungsoperationen von Metallteilen in erhitzten Wirbelbetten auftretenden Korrosionsprobleme noch nicht gelöst.It used to be that there was corrosion in an exhaust gas processing plant the elimination of plastic waste by adding powdered limestone (CaO) avoided in the fluidized bed serving for incineration. Until now, however, the occurring in the cleaning operations of metal parts in heated fluidized beds Corrosion problems not yet resolved.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Neutralisation dieser korrosiven Gase, die während der Reinigungsoperation emittiert werden, zur Verhinderung einer Beschädigung der zu reinigenden Teile zu schaffen. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Neutralisation durch Einführen eines Alkalimetall- oder Erdalkalimetallfeststoffs oder eines alkalischen Gases in das Wirbelbett zu bewirken. Andere Aufgaben werden aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen offenbar.It is therefore an object of the present invention to provide a method to neutralize these corrosive gases that during the cleaning operation are emitted to prevent damage to the parts to be cleaned create. It is a particular object of the present invention to neutralize by introducing an alkali metal or alkaline earth metal solid or an alkaline one To effect gas in the fluidized bed. Other tasks are from the drawing and the following description as well as the claims.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Säuberung von Teilen und Geräten, die mit Polymerisaten imprägniert oder überzogen sind. Das Verfahren umfaßt die Stufen des Placierens des zu reinigenden Teiles in ein Wirbelbett, das Erhitzen des Bettes und das Einführen eines Alkalimetall-oder Erdalkalimetallfeststoffes oder -Flüssigkeit, wie z.B.The present invention relates to a method for cleaning up Parts and devices that are impregnated or coated with polymers. The procedure comprises the steps of placing the part to be cleaned in a fluidized bed which Heating the bed and introducing an alkali metal or alkaline earth metal solid or liquid, e.g.
gepulverten Kalkstein (CaO), so daß die Veraschung in Anwesenheit von Alkali stattfindet.powdered limestone (CaO) so that the incineration in the presence of alkali takes place.
Die Verunreinigung wird auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, diese zu verbrennen, schmelzen, pyrolisieren oder verdampfen. Die Anwesenheit von Alkali neutralisiert die Säuren nahezu unmittelbar nach ihrer Bildung, wodurch eine Säurekorrosion des Metallteils verhindert wird. Wenn Kalkstein als alkalischer Feststoff verwendet wird, kombiniert er sich mit dem sauren Gas, beispielsweise Chlorwasserstoffgas, nach der folgenden Reaktionsgleichung: Fig. 1 zeigt eine typische Anlage, die für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.The contaminant is heated to a temperature sufficient to burn, melt, pyrolyze, or vaporize it. The presence of alkali neutralizes the acids almost immediately after they are formed, thereby preventing acid corrosion of the metal part. When limestone is used as an alkaline solid, it combines with the acidic gas, for example hydrogen chloride gas, according to the following reaction equation: Fig. 1 shows typical equipment which can be used in the practice of the present invention.
In dieser Zeichnung wird ein Behälter 10 mit einem trichterförmigen Boden 11 gezeigt, der teilweise eine Kammer lOa begrenzt, die in Verbindung mit einem Rohr 12 steht. Oberhalb der Kammer lOa befindet sich, gelagert in bekannter Weise, eine gasdurchlässige Scheibe 15, die ein poröses keramisches Material, eine perforierte Platte oder ein anderes Teil sein kann, das imstande ist, Gas durchzulassen, während es das teilchenförmige Material des Wirbelbettes 16 trägt. Die Scheibe muß bei der Arbeitstemperatur des Bettes bruchfest sein.In this drawing, a container 10 with a funnel-shaped Bottom 11 shown, which partially delimits a chamber 10a, which is in connection with a pipe 12 stands. Above the chamber 10a is located, stored in a well-known Way, a gas-permeable disc 15, which is a porous ceramic material, a perforated plate or any other part capable of letting gas through, while it carries the particulate material of the fluidized bed 16. The disk must be unbreakable at the working temperature of the bed.
Das Bett 16 enthält hochschmelzbare Teilchen, z.B. Sand, Aluminiumoxid oder dergleichen, die so klassiert sind, daß den Teilchen ein inniger Kontakt mit den kleinsten öffnungen und Ausnehmungen des zu behandelnden Einzel-Teils möglich ist.The bed 16 contains refractory particles such as sand, alumina or the like classified so that the particles are in intimate contact with the smallest openings and recesses of the individual part to be treated possible is.
Der Behälter 10 hat eine geeignet befestigte Abdeckung 19, die zusammen mit dem Bett 16 einen oberen Raum 21 begrenzt.The container 10 has a suitably attached cover 19 which together bounded by the bed 16, an upper space 21.
Das Bett 16 wird durch ein beliebiges geeignetes Hilfsmittel, z.B. durch einen ummantelten Typ eines elektrischen Heizelementes 22 geheizt, das eng um den Behälter 10 gewickelt und durch eine Isolierschicht (nicht gezeigt) in geeigneter Weise isoliert ist.The bed 16 is made by any suitable means, e.g. heated by a jacketed type of electrical heating element 22 that is tight wrapped around the container 10 and secured by an insulating layer (not shown) in a suitable manner Way is isolated.
Um die Vorrichtung vielseitiger zu machen, sind Hilfsmittel vorgesehen, um entweder Luft oder ein alkalisches Gas, z.B.To make the device more versatile, aids are provided, to either air or an alkaline gas, e.g.
Ammoniak, oder ein anderes Gas wie Luft, z.B. Stickstoff, wahlweise in das Bett einzuleiten. Dementsprechend führen Einleitungsrohre 12a, 12b und 12c in das Rohr 12. Jedes der Einleitungsrohre 12a, 12b und 12c hat ein herkömmliches Durch flußregelventil 25a, 25b, 25c und Auf-Zu-Ventile 26a, 26b und 26c. Diese letztgenannten Ventile werden zur Trennung der ausgewählten Einleitungsrohre 12a, 12b oder 12c von den nicht benutzten Leitungen verwendet.Ammonia, or another gas such as air, e.g. nitrogen, optionally to initiate the bed. Inlet pipes 12a, 12b and 12c lead accordingly into the pipe 12. Each of the introduction pipes 12a, 12b and 12c has a conventional one Through flow control valve 25a, 25b, 25c and on-off valves 26a, 26b and 26c. The latter Valves are used to separate the selected inlet pipe 12a, 12b or 12c used by the unused lines.
Weiterhin sind Vorrichtungen zur Zuführung von Dampf, Wasser oder Inertgas zu dem oberen Raum 21 vorgesehen, um die potentiell zündfähigen Substanzen entsprechend zu verdünnen.Furthermore, devices for supplying steam, water or Inert gas is provided to the upper space 21 to remove the potentially ignitable substances to be diluted accordingly.
Diese Vorrichtungen umfassen ein Zuführungsrohr 41, versehen mit einem Durchflußmesser 42 und einem Drosselventil 43.These devices comprise a feed tube 41 provided with a Flow meter 42 and a throttle valve 43.
Das Zuführungsrohr 41 endet innerhalb des oberen Raumes 21 und ist mit einer Sprühdüse 54 abgeschlossen, die zur Verteilung des verdünnenden Mediums dient.The feed pipe 41 ends within the upper space 21 and is completed with a spray nozzle 54, which is used to distribute the diluting medium serves.
Wenn durch das Zuführungsrohr 41 Wasser eingespeist wird, wird es in dem oberen Raum 21 in Dampf umgewandelt. Wenn Dampf oder ein Inertgas durch das Zuführungsrohr 41 eingespeist wird, ist eine geringere Arbeitsleistung durch das System notwendig. In jedem Fall ist in dem Abgas Wasser oder ein Inertgas vorhanden und verdünnt dasselbe soweit, daß es nicht mehr entflammbar ist.When water is fed through the supply pipe 41, it becomes converted into steam in the upper space 21. When steam or an inert gas passes through the Feed pipe 41 is fed, is a lower work output by the System necessary. In either case, water or an inert gas is present in the exhaust gas and dilutes it to such an extent that it is no longer flammable.
Die Strömung des Abgases von der Oberfläche des Wirbelbettes verhindert den Zutritt von Dampf oder Inertgas zum Wirbelbett und den Kontakt mit den zu reinigenden Teilen. Wenn Alkali oder alkalische Feststoffe verwendet werden, umfassen sie einen Teil oder die Gesamtheit der gewirbelten Feststoffe 16.The flow of the exhaust gas from the surface of the fluidized bed is prevented the admission of steam or inert gas to the fluidized bed and contact with those to be cleaned Share. If alkali or alkaline solids are used, they include one Part or all of the fluidized solids 16.
Wie aus der Zeichnung entnommen werden kann, werden die zu reinigenden Einzel-Teile, von denen eines bei P gezeigt wird, in dem Bett durch eine beliebige geeignete Vorrichtung, z.B.As can be seen from the drawing, the Individual parts, one of which is shown at P, in the bed by any suitable device, e.g.
einen Draht W, gehalten. Die Teile P werden in innigem Kontakt mit den erhitzten Teilchen des Wirbelbettes in Berührung gebracht, wodurch ein Hochtemperatur-Medium für eine Pyrolyse, Veraschung und/oder Verdampfung des den Teil P verunreinigenden Polymerisates geschaffen wird.a wire W held. The parts P are in intimate contact with the heated particles of the fluidized bed are brought into contact, creating a high temperature medium for pyrolysis, incineration and / or evaporation of the contaminating part P. Polymerisates is created.
Wie bereits erwähnt, wirdXdie Neutralisation von Säure oder saurem Gas durch Zusatz von Alkali oder alkalischen Feststoffen oder einem alkalischen Gas zu dem Wirbelbett bewerkstelligt. Der Feststoff muß imstande sein, mit der Säure -zu reagieren und eine Teilchenform bei der Arbeitstemperatur des Wirbelbettes aufrechtzuerhalten. Das alkalische Gas muß in der Lage sein, mit einer Säure zu reagieren und es muß bei den Betriebstemperaturen des Wirbelbettes stabil sein.As mentioned earlier, X is the neutralization of acid or acidic Gas by adding alkali or alkaline Solids or one alkaline gas to the fluidized bed. The solid must be able to to react with the acid and a particle shape at the working temperature of the Maintain fluidized bed. The alkaline gas must be able to withstand a Acid to react and it must be stable at the operating temperatures of the fluidized bed be.
Die Feststoffe können Hydroxide, Oxide, Carbonate und Phosphate von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen umfassen. Beispiele derartiger Feststoffe sind Calciumoxid (CaO), Calciumcarbonat (CaCO3), Magnesiumoxid (MgO), Natriumhydroxid (NaOH), Natriumcarbonat (Na2CO3) und Kaliumhydroxid (KOH), und von alkalischen Gasen Ammoniak (NH3) und andere Amine. Falls gewünscht, kann das ganze Wirbelbett aus Teilchen eines Alkalimetall-oder alkalischen Feststoffs bestehen.The solids can be hydroxides, oxides, carbonates and phosphates of Alkali metals and alkaline earth metals. Examples of such solids are Calcium oxide (CaO), calcium carbonate (CaCO3), magnesium oxide (MgO), sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na2CO3) and potassium hydroxide (KOH), and of alkaline gases Ammonia (NH3) and other amines. If desired, the whole fluidized bed can be made out Particles of an alkali metal or alkaline solid consist.
Im Falle von alkalischen Feststoffen, z.B. Calciumcarbonat, läuft die Neutralisationsreaktion beim Entfernen von Polyvinylchlorid wie folgt ab: In dem Fall, wo ein alkalisch wirkendes Gas, wie z.B. Ammoniak, in den Wirbelgas-Strom eingeleitet wird, läuft die Neutralisationsreaktion nach folgender Gleichung ab worin R im Ammoniak Wasserstoff bedeutet, jedoch auch andere Alkylreste, wie z.B. Methyl (CH3), Äthyl (C2H5) Hydrorymethyl (CH20H) oder Hydroxyäthyl (C 2H4OH) sein kann. Wenn die R enthaltendeVerbindung ein größeres Molekül ist, ist diese Verbindung eine Flüssigkeit, jedoch sind die Amine bei den in dem Wirbelbett während der Reinigung herrschenden Temperaturen im gasförmigen Zustand.In the case of alkaline solids, e.g. calcium carbonate, the neutralization reaction when removing polyvinyl chloride proceeds as follows: In the case where an alkaline gas, such as ammonia, is introduced into the fluidizing gas stream, the neutralization reaction proceeds according to the following equation where R in ammonia is hydrogen, but other alkyl radicals such as methyl (CH3), ethyl (C2H5) hydrorymethyl (CH20H) or hydroxyethyl (C 2H4OH) can also be. When the R containing compound is a larger molecule, that compound is a liquid, but the amines are in the gaseous state at the temperatures in the fluidized bed during cleaning.
Nachdem die vorliegende Erfindung an Hand besonderer Ausführungsformen erläutert wurde, ist es für den Fachmann klar, daß Modifizierungen und Veränderungen durchgeführt werden können, die noch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.After the present invention with reference to particular embodiments As has been explained, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and changes can be carried out, which are still within the scope of the present invention.
Claims (9)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |