DE2519037A1 - Verfahren und anlage zur mindestens teilweisen entgasung von in einem silo gelagerten granulierten hochmolekularen kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und anlage zur mindestens teilweisen Entgasung von in einem Silo gelagerten granuilerten hochmolekularen Kohlenwasserstoffen Die Brfindur.g betrifft ein Verfahren zur mindestens teilweisen Entgasung von in mindestens einem Silo gelagerten granulierten hochmolekularen Kohlenwasserstoffen) insbesondere Polyäthylen, von gelösten brennbaren Gasen und eine anlage zur Durchführung des Verfahrens.
• Die Herstellung von hochmolekularen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Polyäthylen, erfolgt häufig bei relativ hohen Drücken.
• Nach der Granulierung derartiger Polymerisate werden diese bis zu ihrer Weiterverarbeitung in Silos bei Atmosphärendruck gelagert. Bei der Drucksen½ung gast beispielsweise bei Pblyäthylen Aethylen aus. Da Aethylen ein brennbares Gas ist und irdt Luft je nach Mengenverhältnis ein explosives Gemisch bilden kann, ist es erforderlich, das durch das ausgasende methylen und die Lagerluft entstehende Gemisch ausserhalb des Exploslonsbereiches zu halten.
• Bei einem bekannten System wird dieses dadurch erreicht, dass nachdem das Polyäthylengranulat in einen Silo eingefüllt worden ist, der Silo mit einer relativ grossn, erwärmten Luftmenge durchspült wird. Hierzu ist neben einem entsprechend grcssen Fördergebläse auch eine relativ grosse Heizleistung zur Erwärmung 5 der Spülluft erforderlich.
• Ausser diesem erheblichen apparativen Aufwand in Bezug auf die Bemessung des Fördergebläses und des Wärmeaustauschers sowie der benötigten Heizleistung weist das System weitere wesentliche Nachteile auf. So ist die Betriebssicherheit nicht gewährleistet, wenn beispielsweise das Fördergebläse ausfällt und nicht zusätzliche Sicher heitsvorkehrungen getroffen sind, beispielsweise ein Notstromaggregat fur den Antrieb des Gebläses, oder es können sich bei eIner ungleichmassigen Durchströmun, des Lagergutes in Teilen des Silos unter Umständen explosive Gemische bilden.
• Die Erfindung hat sich ein Verfahren und eine Anlage zu dessen Durchführung zum Ziel gesetzt, welche einerseits die Betriebs sicherheit genrleisten und andererseits eine relativ kleine Spülluftmenge benötigen, sodass ein entsprechend kleineres Fördergebläse erforderlich ist.
• Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass Gas aus dem Silo angesaugt und unter Anwesenheit eines Katalysators flammlos verbrannt wird, wobei ein zum grössten Teil aus Stickstoff, Kohlendioxyd und Wasserdampf bestehendes inertes Gasgemisch entsteht, welches in den Silo zurückgefördert wird.
• Sofern eine mindestens nahezu vollständige Entgasung des granulierten Kohlenwasserstoffes gewünscht ist, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung darin, dass das inerte Gasgemisch analysiert wird und dass Je nach seiner Zusanmensetzung dem der Verbrennung zugeführten Gas eine entsprechende Menge an Luft bzw. an Brenngas, insbesondere ein Kohlenwasserstoff, beigemischt wird; und dass eine der zugeführten Brenngas bzw. Luft menge entsprechende Menge an inertem Gasgemisch von dem in den Silo zurückgeförderten Inerten Gasgemisch abgetrennt wird.
• Weiterhin kann vorteilhaft das der Verbrennung zugeführte Gas durch Wärmeaustausch mit dem bei der Verbrennung entstandenen Gasgemisch erwärmt werden, so dass gegenüber dem vorstehend erwähnten bekannten System keine oder höchstens eine geringe Heizleistung von aussen zugeführt werden muss.
• Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens besteht nach der Erfindung darin, dass der Silo in einem Gaskreislauf liegt, in welchem eine katalytische Verbrennungseinrichtung sowie ein Fördergebläse angeordnet sind, wobei eine vorteilhafte erfindungsgemässe Weiterbildung darin besteht, dass an den Gaskreislauf vor der Verbrennungseinrichtung eine Leitung für die Zuführung von Luft sowie eine Leitung für die Zuführung von Brenngas und hinter der Verbrennungseinrichtung eine Leitung für die Wegführung einer Teilmenge des bei der Verbrennung entstandenen inerten Gasgemisches angeschlossen sind, wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit eines Analysators, welcher zur Bestimmung der Zusammensetzung des inerten Gasgemisches dient, eine Mengenregulierung der zugeführten Luft -bzw. des Brenngases bewirkt.
• Weiter merkmale der Erfindung ergeben sich anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen.
• Die Fig. 1 und 2 zeigen je ein Fliesschema für eine Anlage zur Entgasung von in.einem Silo gelagerten granulierten, polymerisierten Kohlenwasserstoff, z. B. Polyäthylen.
• Die beiden Beispiele unterscheiden sich nur durch zwei verschiedene Ausführungsformen für eine Entfeuchtungseinrichtung des inerten Gasgemisches.
• Die Anlage gemäss Fig. 1 weist einen Silo 1 auf, in welchen aus einer nichtdargestellten Anlage zur Gewinnung von hochmolekularen Kohlenwasserstoffen und eine Einrichtung zur anschliessenden Herstellung des Granulates eine Förderleitung 2 mündet, in der als Fülleinrichtung ein Zellenrad 3 zum gasdichten Einfüllen des Lagergutes angeordnet ist. An das untere Ende des Silos ist für das Lagergut eine Entriahnieleitung 4 angeschlossen, in welcher ebenfalls ein Zellenrad 5 angeordnet ist.
• Die Anlage weist einen Gaskreislauf auf mit einem Fördergebläse 6, einem Wärmeaustauscher 7, einer katalytischen Verbrennungseinrichtung 8, Gegenstromwärmeaustauscher 9 und 10, sowie einen Kondensatorbehälter 11. Ausserdem ist an den Gaskreislauf eine Zufuhrleitung 12 für Aussenluft, eine Zufuhrleitung 13 für die Zuführung eines Brenngases, z. B. Propan und eine Leitung 14 für die Wegführung einer Teilmenge des bei der Verbrennung entstandenen inerten Gasgemisches angeschlossen.
• Weiterhin ist ein Analysator 15 mit dem Gaskreislauf an einer Stelle hinter der Verbrennungseinrichtung 8 verbunden, von welcher aus -wie schematisch durch gestrichelte Linien 16 und 17 angedeutet ist -kile Einstellung des Mengenregulierorgans 18 für die Zufuhr von Aussenluft bzw. die Einstellung des in der Zufuhrleitung 13 angeordnet ten Nengenregullerorgans 19 herbeigeführt wird.
• Schliesslich ist im System ein Druckregler 20 vorhanden, der auf ein in der Leitung 14 angeordnetes Mengenregulierorgan 21 einwirkt, sowie ein Temperaturregler 22, der die Einstellung eines Mengenregulierorganes 23 in Bezug auf die durch den Wärmeaustauscher 9 strömende gekühlte Gasmenge beeinflusst.
• Im folgenden wird dle Betriebsweise der Entgasung in dem dargestellten System beschrieben. In einer ersten Phase wird der Sauerstoffgehalt der in dem zu füllenden Silo enthaltenen Luft durch Zufuhr eines Brenngases auf ca. 7 % gesenkt.
• Nachdem anschliessend der Silo 1 mit Granulat, z. B. Pblyäthylen gefüllt worden ist, wird das Zellenrad 3 stillgelegt (Zellenrad 5 ist während des Einfüll- und des anschliessenden Entgasungsvorganges im RuMezustand).
• Im Silo ist ausser der Granulatfüllung Luft mit verringertem Sauerstoffgehalt und aus dem Granulat ausgegastes Aethylen vorhanden. Nun wird während einer gewissen Zeitdauer, beiEpielsweise während mehrerer Stunden dieses im Silo vorhandene Gas vom Gebläse 6 angesaugt und im Wärmeaustauscher 7 durch Wärmeaustausch mit Verbrennungsgasgemisch erhitzt. So dann wird das brennbare Gas in der Verbrennungseinrichtung 8 unter Anwesenheit eines Katalysators 8a, z. B. Palladium oder Platin flammlos mit Hilfe der aus dem Silo stammenden Luft mindestens teilweise verbrannt. Im Falle dass die durch Wärmeaustausch erzielte Temperatur unterhalb der erforderlichen Verbrennungstemperatur liegt, ist ein elektrischer Vorwärmer 8b vorgesehen, der von einem Temperaturregler 8c in Betrieb gesetzt wird.
• Das bei der Verbrennung entstandene inerte Gasgemisch besteht im wesentlichen aus Stickstoff, Kohlendioxyd, Wasserdampf und zu einem geringen Prozentsatz aus Sauerstoff.
• Nachdem dieses Gasgemisch im Wärmeaustauscher 7 gekühlt worden ist, wird seine Zusammensetzung im Analysator 15 bestimmt. Um zu gewährT leisten, dass das Gasgemisch nicht explosiv ist, was einerseits von seinem Sauerstoffgehlat und andererseits von seinem Brenrigasgehält abhängt, wird im Falle von Aethylen als Brenngas bei einem Sauerstoffgehlat von weniger als 2 zu ß eine eine entsprechende Menge an Aussenluft durch Leitung 12 zugeführt, um den Sauerstoffgehalt zu erhöhen Im anderen Fall, nämlich, wenn der Sauerstoffgehalt im Gasgemisch höher als 7 ist, wird die Brenngasmenge des der Verbrennungseinrichtung zugeführten Gasgemisches dadurch entsprechend erhöht, dass durch Leitung 13 fremdes Brenngas, z. 3. Propan in den Gaskreislauf eingespeist wird.
• Das inerte Gasgemisch durchströmt zunächst den Wårmeaustauscher 9, worin es auf entgegenströmendes Gasgemisch tieferer Temperatur Wärme überträgt, und dann den Wärmeaustauscher 10, in welchem es durch Wärmeaustausch mit einem fremden Kühlmittel, z. B. Wasser sich so.-weit abkühlt, dass der Wasserdampf auskondensiert, vom Kondensatorbehälter 11 aufgefangen und durch eine Wasserabscheideeinrichtung lla aus dem System weggeführt wird.
• Das Gasgemisch strömt sodann aus dem Kondensatorbehälter in den Silo zurück. Solange die im Silo für das Lagergut gewünschte Temperatur nicht überschritten wird, wird die gesamte Gasmenge durch den Wårmeaustauscher 9 geleitet. Sobald dieser Grenzwert, der z. 3.
• durch die Erweichungstemperatur des Granulates, bei Polyäthylen ca.
• 800C gegeben ist, überschritten wird, wird in Abhängigkeit des Temperaturreglers 22 das Mengenregulierorgan 23 entsprechend geöffnet, sodass nun mindestens eine Teilmenge des im Wärmeaustauschers 10 gekühlten Gasgemisches direkt in den Silo zurückgeleitet wird.
• dass Im Falle,lin den Gaskreislauf Aussenluft bzw. Brenngas von bussen eingespeIst wird, wird mit Hilfe des Druckreglers 20 bewirkt, dass das Mengenregulierorgan 21 in eine entsprechende Oeffnungsstellung gebracht wird, so dass eine Teilmenge des inerten Gasgemisches aus der Anlage herausgeführt wird.
• Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt im wesentlichen mit Fig. 1 überein, sodass gleiche Konstruktionselemente mit denselben Bezugsziffern versehen sind. Fig. 2 zeigt eine Variante bezüglich der Entfeuchtungseinrichtung.
• Diese besteht aus zwei parallel geschalteten, wechselweise betriebenen Trocknern 30 und 31, die ein Sorptionsmittel, z. B. Kieselgel enthalten. In diesem Fall wird das inerte Gasgemisch in einem Wärmeaustauscher 32 durch Wärmeaustausch mit einem fremden Kühlmittel, z. B. Wasser gekühlt und sodann durch einen der beiden Trockner 30 bzw. 31 zum Entfeuchten geleitet. Ist Trockner 30 in Betrieb, sind die Ventile 30a und 30b geöffnet, während die dem Trockner 31, der sich zu der Zeit im Regenerationsstadium befindet, zugeordneten Ventile 31a und 31b geschlossen sind.
• Bei Ueberschreiten der gewünschten Temperatur des in den Silo zurückgeführten Gasgemisches wird mit Hilfe des Temperaturreglers 33 das Mengenregulierorgan 34 in der Zufuhrleitung des fremden Sühlmittels derart eingestellt, dass mehr Kühlmittel durch den TVärmeaustauscher 32 strömt.
• Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungen, welche die erf-indungsgemässen Merkmale aufweisen.
• So kann die Erfindung auch auf eine Kaskadenanordnung von mehreren hintereinander geschalteten Silos angewendet werden.
• Zahlenbeispiel In einen Silo sollen 1000 kg Polyäthylengranulat mit einem Schüttvolumen von 1,82 m3 eingefüllt werden. Dabei werden 1,11 m³ der zuvor auf 7 % Sauerstoff verarmten Luft verdrängt. In einer Zeitspanne von 6 Stunden gibt das Polyäthylengranulat 1,4 Nm3 Aethylen an die Siioluf ab. Bei der katalytischen Verbrennung entstehen ca.
• 87 000 kJ Wärme. Zur Erwärmung der Polyäthylenmenge von 1000 kg von einer Eintritts temperatur von 400C auf die Entgasungstemperatur von 800C werden bei einer spezifischen Wärmekapazität von 2,1 kJ/kg 1000 x 2,1 x (80 - 40) = 82 000 kJ benötigt.

Claims (10)

Patentans prüche

1. Verfahren zur mindestens teilweisen Entgasung von in mindestens einem dilo gelagerten granullerten hochmolekularen Kohlenwasserstoffen, insbesondere .O.Lxå nyien, von brennbaren gelösten Gasen, dadadurch gekennzeichnet, das Gas aus dem Silo angesaugt und unter Anwesenheit eines Katalysators flammios verbrannt wird, wobei ein zum grössten Teil aus Stickstoff, Kohlendioxyd und Wasserdampf bestehendes inner es Gasgemisch entsteht5 welches in den Silo zurückgefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet, dsv das inerte Gasgemisch analysiert wird und das je nach seiner Zusammensetzung dem der Verbrennung zugeführten Gas eine entsprechende Menge an Luft bzw. an Brenngas, insbesondere ein Kohlenwasserstoff, beigemischt wird, und dass eine der zugeführten Brenngas- bzw. Luftmenge entsprechende Menge an inertem Gasgemisch von dem in-den Silo zuruckgeförderten inerten Gasgemisch abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Verbrennung zugeführte Gas durch Wärmeaustausch mit dem bei der Verbrennung entstandenen inerten Gasgemisch erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gasgemisch entfeuchtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzelchnet, dass der im inerten Gasgemisch enthaltenen Wasserdampf durch Kondensation abgetrennt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gasgemisch durch Sorption getrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des In den Silo zurückgeförderten inerten Gasgemisches unterhalb einer Grenztemperatur gehalten wird.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Silo in einem Gaskreislauf liegt, in welchem eine katalytische Verbrennungseinrichtung sowie ein Fördergebläse angeordnet sind.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gaskreislauf vor der Verbrennungseinrichtung eine Leitung für die Zuführung von Luft sowie eine Leitung für die Zuführung von Brenngas und hinter der Verbrennungseinrichtung eine Leitung für die Wegführung einer Teilmenge des bei der Verbrennung entstandenen inerten Gasgemisches angeschlossen sind, wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit eines Analysators, welcher zur Bestimmung der Zusammensetzung des inerten Gasgemisches dient, eine Mengenregulierung der zugeführten Luft bzw. des zugeführten Brenngases bewirkt.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im-Gaskreislauf hinter der Verbrennungseinrichtung eine Entfeuchtungseinrichtung für das inerte Gasgemisch angeordnet ist.

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