DE2462016A1 - Befestigung von roehrenfoermigen strahlern bei photochemischen reaktoren - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90 ³

Köln, den 3o. Januar 1975 Rö/pz/11

Produits Chiittiques Ugine Kuhlmann,

25 boulevard de l'Amiral Bruix, Paris 16e/Frankreich

Befestigung von röhrenförmigen Strahlern bei photochemischen Reaktoren

(Ausscheidung aus Patent/Patentanmeldung P 24 35 976.O-12)

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen von röhrenförmigen Strahlern bei photochemischen Reaktoren, insbesondere für die Chlorierung von Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Methylchlorid.

Nach den üblichen Verfahren werden runde Rohre und Röhren an Apparaturen, z.B. chemischen Reaktoren und Destillationskolonnen, durch Schweißen, Einwalzen, mit Rohrverbindern, Muffen und Flanschen befestigt. Diese Methoden sind jedoch nicht anwendbar, wenn zerbrechliche Rohre beispielsweise aus Kunststoff, Quarz und Graphit, befestigt werden sollen, besonders wenn diese Rohre große Längen haben und leichte Schwingungen und hohe Drücke aushalten müssen.

In diesem Fall kann die Befestigung mit einem System von Bunden erreicht werden, deren Dichtigkeit durch flache Dichtungen gewährleistet ist. Eine solche Vorrichtung erfordert jedoch einerseits hohe Drücke und starkes Festklemmen, wodurch sehr häufig der Bund reißt, und führt andererseits, wenn es gelingt, die Verbindung herzustellen, zu einer starren Konstruktion, die nicht einmal eine sehr begrenzte Bewegung und Verschiebung des befestigten Rohres gestattet. Das"von den Herstellern von Glasapparaturen angewandte klassische Verfahren, zylindrisch-konische Klemmflansche beiderseits einer Dichtung

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beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen anzuklemmen, ist infolge der Starrheit der Konstruktion ebenfalls nicht befriedigend.

Die Photochemie, d.h. die technische Ausnutzung der Wechselwirkung des Lichts mit den Atomen und Molekülen, ist eine Technik, die sich für die Chlorierung von Kohlenwasserstoffen insbesondere von Paraffinen, für die Chlorierung von organischen Stoffen, z.B. für die Chlorierung von Methylchlorid zur Herstellung von Gemischen von Methylenchlorid, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff, für Nitrosierungen, SuIfOxydationen von Paraffinderivaten und für die Photopolymerisation als besonders interessant erweist.

Die Untersuchungen mit photochemischen Strahlern, die für die durchzuführende Reaktion besonders gut geeignet sind, können im Laboratorium im kleinen Maßstab mit Apparaturen durchgeführt werden, bei denen die Befestigung der Röhren im allgemeinen keine besonderen Schwierigkeiten bietet. Im Gegensatz hierzu ist die großtechnische Anwendung der in dieser Weise entwickelten Verfahren zur Zeit häufig schwierig und kostspielig zu erreichen, weil keine Vorrichtung zur Befestigung von Glasrohren, die die photochemischen Strahler enthalten, insbesondere die Ultraviolettstrahler, an den Reaktoren verfügbar ist.

Um genügende Leistungen zu erzielen, haben diese Rohre im allgemeinen eine Länge von 2 bis 3 m, und sie arbeiten unter Drücken von etwa 2 bis 1o Bar. Ferner müssen sie in der Lage sein, den Schwingungen und Erschütterungen sowie dem Stoß, der auf Druckunterschiede zwischen dem Reaktor und dem Außenraum der Röhren zurückzuführen ist, zu widerstehen. Die bekannten Vorrichtungen zur Befestigung von Glasrohren an Metallreaktoren waren unbefriedigend.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die bewegliche Befestigung von röhrenförmigen Strahlern ermöglicht, so daß diese durch.Vibrationen oder dergleichen nicht beschädigt werden können, wobei jedoch trotzdem eine sichere Abdichtung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß aus Weichstoffen bestehende Lippendichtringe und ebenfalls aus Weichstoff bestehende, eine Führung des Strahlers bewirkende, Bewegungen und Verschiebungen des Strahlers in allen Richtungen ermöglichende Dichtringe mit Rundquerschnitt verwendet werden,

eine
die/wulstförmige Zone des Rohres einrahmen.

Weitere Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Hierdurch wird ermöglicht, daß die Strahler, die starken Druckschwankungen ausgesetzt sein können, ohne Schwierigkeit in nicht starrer Weise abgedichtet befestigt werden können, wobei selbst unter Drücken von 1 bis Io Bar eine absolut dichte Verbindung erzielt werden kann. Die obere Grenze der anwendbaren Drücke hängt von der Festigkeit des Strahlers selbst und von derjenigen der Dichtung ab.

Als Beispiel der Verwendung dieser Befestigungsvorrichtung ist die Befestigung von UV-Röhren, die die Durchführung der photochemischen Chlorierung von Methylchlorid ermöglichen, an den Reaktoren zu nennen.

Die photochemische Chlorierung von Methylchlorid durch Dissoziation des Chlormoleküls zum aktiven Chlorion, das durch Umsetzung mit dem Methylchlorid zur Bildung von Gemischen von höheren Chlormethanen führt, unter Verwendung von Ultraviolettlicht ist ein bekanntes Verfahren. Die im allgemeinen in

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großer Zahl verwendeten röhrenförmigen Ultraviolettstrahler sind in Glasrohren enthalten, die einen Durchmesser von 4o bis 80 mm haben können. Ihre Befestigung an den Metallreaktoren, insbesondere aus Nickel, ist erfindungsgemäß besonders zuverlässig und vorteilhaft mit der in der beigefügten Abbildung dargestellten Vorrichtung möglich. Bei dieser Reaktion müssen die Elektroden, die die Ultraviolettstrahler speisen, aus Sicherheitsgründen unter Stickstoffdruck stehen. Das zu befestigende Rohr 1, das den Ultraviolettstrahler enthält, wird am entsprechenden Stutzen des Reaktors 2 unter Verwendung eines ersten kammprofilierten Dichtringes oder Lippendichtringes 3 aus einem polymeren fluorierten Kohlenwasserstoffs "Viton" (im Handel unter der Bezeichnung Lippendichtring, Hersteller CEFILAC) befestigt. Dieser Lippendichtring ist mit einem zweiten Lippendichtring 4 der gleichen Art über ein Zwischen- oder Distanzstück 5 verbunden, das mit einem Stutzen versehen ist. Die beiden Dichtringe 3 und 4 werden an das Rohr 1 mit einem Klemmflansch 6 angepresst, an dem ein Rohr 7 befestigt ist, an das in geeigneter Höhe ein einwärts ragender Flansch angesetzt ist, auf dem ein Dichtring 8 mit Rundquerschnitt aus dem vorstehend genannten Polymerisat angeordnet ist.

Der obere Teil des Rohres 7 endet in einem Flansch, der mit üblichen Dichtungen versehen ist. Ein zweiter Dichtring 9 mit Rundquerschnitt des gleichen Typs wie der erste Dichtring wird mit einem zweiten Distanzstück 1o in seiner Lage gehalten. Das Ganze wird von einer Haube 11 aus Stahl überragt, die mit zwei Stutzen versehen ist, von denen einer der Zuführung des elektrischen Stroms, der für die Speisung der Elektroden erforderlich ist, dient und der andere die Einführung von Stickstoff, mit dem die Haube unter Druck gehalten wird, ermöglicht. Vorrichtungen dieser Art, die zur Befestigung von 14 Rohren, die Ultraviolettstrahler enthalten

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τ und einen Durchmesser von 60 mm und eine Länge von 3 m haben, j an einem Reaktor für die Chlorierung von Methylchlorid dienen, werden seit zwei Jahren für den kontinuierlichen Betrieb ohne jeden Bruch der Rohre verwendet.

Trotz aller getroffenen Vorsichtsmaßregeln hinsichtlich der Wahl der Werkstoffe, die den Lippendichtung bilden,· kann immer ein Schaden an der Dichtung eintreten. Eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung stellt die Sicherheit und Dichtigkeit durch Verwendung von zwei Lippendichtringen sicher, die hintereinander in Abständen, die 1o bis 2o mm betragen können, angeordnet und mit dem Zwischenoder Distanzstück 5 verbunden sind. Die Abdichtung wird hierbei durch die Anklemmvorrichtung des zweiten Lippendichtringes erreicht.

Eine Vorrichtung dieser Art kann mit jeder beliebigen Alarmvorrichtung verbunden werden, die in dem Bereich, der die beiden Dichtringe trennt, das Auftreten einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung feststellt. Es ist hierbei möglich, die Anlage stillzusetzen, um die schadhafte Dichtung auszuwechseln, ohne daß wesentliche Mengen der in der Apparatur vorhandenen Produkte in die umgebende Atmosphäre entweichen können, da der zweite Dichtring die während des Stillstandes der Anlage notwendige Abdichtung gewährleistet.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   (T) Vorrichtung zur nicht starren Befestigung von röhrenförmigen Strahlern bei photochemischen Reaktoren, insbesondere für die Chlorierung von Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise von Methylchlorid, gekennzeichnet durch die kombinierte Verwendung von aus Weichstoffen bestehenden Lippendichtringen (3, 4) und aus Weichstoff bestehenden eine Führung des Strahlers (1) bewirkenden, Bewegungen und Verschiebungen des Strahlers (1) in allen Richtungen ermöglichenden Dichtringen (7, 8) mit Rundquerschnitt, die eine wulstförmige Zone des Strahlers (1) einrahmen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit zwei übereinander angeordneten Lippendichtringen (3, 4) versehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen den beiden Dichtringen (3, 4) ständig durch ein Alarmsystem auf Undichtigkeiten des ersten Dichtringes (3) überwacht wird.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Strahlers (1) in einer Metallhaube (11) angeordnet ist, die zwei Stutzen zur Zuführung der Stromversorgung und zur Einführung von Stickstoff aufweist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (11) mit einem Distanzstück (1o) verbunden ist, das den Dichtring (9) oberhalb der wulstförmigen Zone des Strahlers (1) in seiner Lage hält und mit einem die wulstförmige Zone umgebenden Rohr (7) verbunden ist, das die zweite Dichtung (8) abstützt.

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