DE2428705C2 - Vorrichtung zum Abfangen durchgehender exothermer Reaktionen - Google Patents

Description

matische Kopplung der Absperrorgane am Reaktor kann man durch Bespülen der Absperrorgane 3

uri am Kühlmittelvorratsbehälter erfolgen. und 9 mit einer geeigneten Flüssigkeit über Leitung

Benutzt man einen Reaktor, in dem die Reaktion 12 Verstopfungen verhindern.

durch einen Rechner gesteuert wird (siehe z. B. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei allen

DTi)S 1549397), so kann man das Öffnen und 5 Verfahren, bei denen exotherme Reaktionen mit

Schließen der Absperrorgane am Rjaktor und am oder in Gegenwart von verflüssigten Gasen statun-

Kühlmittelvorratsbehälter auch über den Rechner den, angewendet werden, beispielsweise bei Polymen-

steuern. Man benutzt dabei z. B. eine »feed-forward«- sationsreaktionen von Vinylchlorid, Äthylen, Propen,

Regelung wobei auf Grund eines Programmes, das Buten, Butadien od. dgl. .

nach eingehender Verfahrensanalyse entwickelt wird, io Die erfindungsgemäße Vorrichtung laßt sich mit

die Absperrorgane gesteuert werden. Dabei werden Sammelbehälter, Kondensator, KühlmittelvorratsDe-

die Absperrorgane vor Erreichen eines zu hohen hälter und gegebenenfalls mit einem Abscheider senr

nmckes geöffnet. Als Regelparameter kann der kompakt gestalten.

Druck- aber auch der Temperaturgradient im Re- Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen

aktor dienen. Eine solche Ausführungsform ist be- 15 sich auch bei normalem Ablauf einer Reaktion rje-

Sbstechnisch besonders sicher. nutzen, um gegen Ende einer im Reaktor. ab£ufen-

Das L Kondensator erhaltene Kondensat wird in den Reaktion die noch im Reaktor verble.benden

einem Drucksammelbehälter aufgefangen und kann Restgase zurückzugewinnen. . , -_ _in

S etagesetzl werden. Neigt das Kondensat zur Das unter Druck stehende Restgas ™^ά>™£

pXmerisation, so kann man zur Vermeidung von «, Fig. 3 dargestellt ist, aus dem Reaktor über ene zu

Polymensatbildung im Sammelbehälter geringe Men- sätzliche Gasableitung 13 mit e.nem Ab^ernnyan

«neiner Stopperlösung im Sammelbehälter vorlegen. 14 am Reaktor entspannt. Das Kuhlmitte wira "i

Besonders vorteilhaft ist es, die Stopperlösung in diesem Fall nicht aus dem Kuhlmiuelvorratsbehalter

einem »Flüssigkeitssack« am Boden des Sammel- zugeführt, sondern über Leitung is.

behalten, vorzulegen und das Kondensat durch ein 25 sperrorgar, 16, das -»♦ *"" Ahsnerrc

Abtauchrohr durch diesen »Flüssigkeitssack« zu lei- pelt ist, kann das _L Damit wird eine besonders gute Durchmischung flie^R-ⁿ ™^{ha1fl Λιρ}

ft, !zeigt ein, Ausführung der erfindungsgemä- J-d^JH*».

ßen Vomcniung. ^j r «» _·■«__«

Wenn der Druck im Reaktor 1 zu stark ansteigt, Absperrorgan 17 geöffnet.

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werden, kann vor dem Kondensator noch den miBsen. .ferner nat ma Einsatzpro-

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fiehlt es sich, um Verstopfungen im Absperrorgan Beispiel

am Reaktor zu vermeiden, dies mit einer geeigneten 50 erfindungsgemäße Vorrichtung ist, wie in

Flüssigkeit zu bespülen. . _F s „ 2 da-eesteUt ist ausgeführt. In dem Reaktor,

Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 2 J'& ? ^g^^oo m» hat, befinden sich etwa dargestellt. Neben den in Fig. dargestellten Teilen der eine^£ J⁰¹^_{0 t Wasser> A}ktivatoren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hier «och »tV^dg Temperatur im Reaktor

eine weitere Gasableitung 8 mit einem Absperr- ₅₅ ^^sP^enslo^^lltsr^ Druck etwa 10 atm. Der

organ 9 angebracht. Dieses Absperrorgan 9 ist wk, b*n£ etwa 60 ^ ^ ^ ^ derum mit einem weiteren Absperrorgan 10 das den «^?™¹™ , . _{u 200 m}3 Kühlwasser mit einer Zufluß des Kühlmittels aus dem Kühlmittelvorrats- 20Cl·m und Bt nut ^_{5 K(jndensator}

behälter regelt, verbunden. Zusätzlich ist ferner ein ^X^Jtwannelustouscher benutzt. Als Abscheider 11 vor dem Kondensator angebracht. 60 *™ »n^ttrouna Kühlmittelvor-

Wenn der Druck im Reaktor zu stark ansteigt, ^rro^ J_enS_Chieber mit pneumatischem werden zunächst die Absperrorgane 3 und 5 geo f- njfibfalter Abspeirorgane am Reaktor

net. Sinkt der Druck im Reaktor nicht schnell genug, 2^la^^e^_{lmiUelvorrats}b_ehälter sind über eine so kann man durch eine Folgeschaltung erreichen, "JJ^^Stung miteinander gekoppelt. Durch daß die Absperrorgane 9 und 10 zusätzlich geöffnet 6₅ ejektmche Sctaan»^ (DDC)-System wird überwerden und eine raschere Entspannung erfolgen kann. em Di«£^l£ B _k j _{Reaktor rasch gen}ug sinkt,

^^J^^^X^^^^^ £ «*^{ane3 und 5 geöffnet werden}·

Geschieht das nicht, so werden vom DDC-System (Regelgröße ist der Druck) die Absperrorgane 9 und 10 zusätzlich geöffnet.

Steigt der Druck im Reaktor auf etwa 14,5 atm durch Ausfall der Wärmeabfuhr, so werden durch die elektrische Schaltung die Absperrorgane mit pneumatischen Stellantrieben am Reaktor und am Kühlmittclvorratsbehältcr geöffnet. Aus dem Kühlmittelvorratsbehälter fließen dann innerhalb von etw£ 10 Minuten etwa 180 m³ Kühlflüssigkeit durch der Kondensator. Innerhalb von etwa 5 Minuten ist dei Druck im Reaktor auf etwa 10 atm und die Tempc ratur auf etwa 60° C gesunken. Es werden dabc etwa 30 t Vinylchlorid kondensiert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι ²

   sperrorgan verbunden ist, dessen Betätigung gleich-

   PatentaDspruch· sinnig mit dem Absperrorgan der Gasableitung er-

   ^P folgt und einem an den Kondensator angeschlosse-

   Vorrichtung zum Abfangen durchgehender nen Sammelbehälter, die dadurch gekennzeichnet ist, exothermer Reaktionen mit oder in Gegenwart 5 daß der Kühlmittelvorratsbehalter so angeordnet ist, von verflüssigten Gasen in Reaktoren mit minde- daß das Kühlmittel be. Betätigung <^ ^AJ^sP^er™^rSane stens einer Gasableitung vom Reaktor mit auf fremdenergiefrei m den Kondensator fließen.kann.
   Überdruck ansprechendem Absperrorgan, einem Wenn in einem Reaktor, in· dem sich verfluss.gte

   Kondensator, der mit einem Kühlmittelvorrats- Gase befinden, entweder durch Unregelmaß^ke.ten behälter über ein Absperrorgan verbunden ist, io im Reaktionsablauf oder durch Ausfal der Warmedessen Betätigung gleichsinnig mit dem Absperr- abfuhr, z. B. bei totalem Energieausfall der Druck organ der Gasleitung erfolgt, und einem an den zu stark ansteigt oder die Wärmeentwicklung zu groß Kondensator angeschlossenen Sammelbehälter, wird, so werden die verflüssigten Gase über mindedadurch gekennzeichnet, daß der Kühl- stens eine Gasableitung mit auf Überdruck anspremittelvorratsbehälter so angeordnet ist. daß das 15 chendem Absperrorgan entspannt Durch die EntKühlmittel bei Betätigung der Absperrorgane Spannungsverdampfung sinkt im Reaktor rasch der fremdenergiefrei in den Kondensator fließen Druck und die Temperatur.

   kann. Die aus dem Reaktor entweichenden Gase werden

   über eine Gasableitung in einen Kondensator geleitet 20 und dort kondensiert. Als Kondensator werden in

   der Technik übliche Kondensatoren wie z. B. Rohr-

   bündd-Wärmeaustauscher verwandt.

   Als. Kühlmittel kann man Flüssigkeiten einsetzen, die beim Kühlvorgang sieden, aber auch solche, die

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ab- 25 beim Kühlvorgang nicht sieden. Um sicherzustellen, fangen durchgehender exothermer Reaktionen mit daß das erfindungsgemäße Verfahren auch bei tota- oder in Gegenwart von verflüssigten Gasen, lern Energieausfall durchgeführt werden kann, ist es

   Bei der Durchführung exothermer Reaktionen, wie wichtig, daß das Kühlmittel, ohne daß Fremdenergie z. B. Polymerisationsreaktionen, kann es durch Un- benötigt wird, aus dem Kuhlmittelvorratsbenalter in regelmäßigkeiten im Reaktionsablauf oder durch 30 den Kondensator fließen kann.
   Ausfall der Wärmeabfuhr vorkommen, daß nur durch Bei Kühlflüssigkeiten, die beim Kühlvorgang

   eine Gasentspannung aus dem Reaktionsraum der nicht sieden — in der Regel wird man Kühl- oder Reaktor vor dem Zerbersten geschützt werden kann. Flußwasser bevorzugen —, ist der Kühlmittelvorrats-Bis vor einiger Zeit wurden derartige exotherme behälter erfindungsgemäß höher als der Kondensator Reaktionen großtechnisch in Reaktoren durchgeführt, 35 angeordnet, so daß das Kühlmittel auch bei totalem deren Inhalt bis etwa 20 m³ betrug. Bei Reaktoren Energieausfall ohne Fremdenergie in den Kondendieser Größe wurden, wenn der Druck zu stark an- sator fließen kann.

   stieg oder wenn die Wärmeentwicklung zu groß Bei Kühlflüssigkeiten, die beim Kühlyorgang siewurde, die Gase in einen unter Normaldruck stehen- den, ist es jedoch auch möglich, den Kühlmittelvorden Gasbehälter, oder, wenn dieser nicht ausreichte, 40 ratsbehälter und den Kondensator in gleicher Höhe in die Atmosphäre entspannt. Dabei waren die ent- anzubringen, wenn der Eigendruck des Kühlmittels weichenden Gasmengen relativ gering und durch die im Vorratsbehälter so groß ist, daß das Kühlmittel Verdünnung in der Atmosphäre im allgemeinen un· auch in diesem Fall ohne Fremdenergie in den Kongefährlich. . densator fließen kann.

   Bei den in jüngerer Zeit entwickelten Großreak- 45 Bei Kühlflüssigkeiten, die beim Kühlvorgang sietoren, deren Inhalt bis etwa 200 m³ beträgt (siehe den, ist es jedoch auch möglich, den Kühlmittelvorz. B. DT-OS 20 32 700), ist eine solche Entspannung ratsbehälter und den Kondensator in gleicher Höhe in die Atmosphäre aus Umweltschutz- und Sicher- anzubringen, wenn der Eigendruck des Kühlmittels heitsgründen nicht möglich. Ferner würden auf diese im Vorratsbehälter so groß ist, daß das Kühlmittel Weise erhebliche Mengen an Einsatzprodukten ver- 5° auch in diesem Fall ohne Fremdenergie in den Konlorengehen. Die Möglichkeit, die aus dem Reaktor densator fließen kann.

   entweichenden Gase in einem genügend großen, un- Die Verwendung von Kühlflüssigkeiten, die beim

   ter Normaldruck stehenden Gasbehälter aufzufangen, Kühlvorgang sieden, wie z. B. Ammoniak, hat den scheidet wegen der hohen Kosten aus. Vorteil, daß der Kühlmittelvorratsbehälter kleiner ge-

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 55 halten werden kann. Man benötigt dann allerdings Vorrichtung zu entwickeln, die es erlaubt, durch- eine zusätzliche Absorptionsvorrichtung für das vergehende exotherme Reaktionen mit oder in Gegen- dampfte Kühlmittel, um zu verhindern, daß das Kühlwart von verflüssigten Gasen ohne Verlust dieser mittel in die Atmosphäre gelangt.
   Gase unter gleichzeitiger Beachtung der Umwelt- Der Kühlmittelvorrat im Vorratsbehälter muß aus

   schutz- und Sicherheitsvorschriften auf eine möglichst 60 Sicherheitsgründen so groß sein, daß der gesamte einfache Weise abzufangen. Gasinhalt des Reaktors kondensiert werden kann.

   Diese Auigabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist

   eine Vorrichtung zum Abfangen durchgehender exo- es wichtig, daß die Absperrorgane am Reaktor und thermer Reaktionen mit oder in Gegenwart von am Kühlmittelvorratsbehälter gleichsinnig geöffnet verflüssigten Gasen in Reaktoren mit mindestens 65 werden und daß der Kühlmittelzufluß in den Koneiner Gasableitung vom Reaktor mit auf Überdruck densator groß genug ist, um die aus dem Reaktor ansprechendem' Absperrorgan, einem Kondensator, entweichenden Gase rasch zu kondensieren. Dies der mit einem Kühlmittelvorratsbehalter über ein Ab- kann durch eine mechanische, elektrische oder pneu-