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Verfahren und Vorrichtung zum Einspeisen
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fester Produkte in einen Reaktionsbehälter Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspeisen von festen, pulver-, granulat-
oder brockenförmigen Produkten in einen brennbare Flüssigkeit enthaltenden und inertisierten
Reaktionsbehälter.
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Rülirkessel, die bereits heiße oder kalte brennbare Fliissigkeiten
enthalten, müssen bekanntlich oft mit verschiedenartigen Feststoffen beschickt werden.
Das Eintragen der festen Produkte, die in Säcken, Fässern oder Hobbocks vorliegen
können, erfolgt über eine offene Verbindung zwischen der Kippstelle und dem Rührkessel.
Dabei dringen Flüssigkeitsdämpfe, insbesondere von heißen Flüssigkeiten bzw.
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Lösungsmitteln, in kurzer Zeit nicht nur durch lange Rohrschurren,
sondern auch durch bewegliche Klappen und Zellenradschleusen zur Eintragungsstelle,
so daß sich für die brennbaren Dämpfe eine akute Zündgefahr durch Funkenentladung
elektrostatisch aufgeladener Feststoffteilchen ergibt.
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Darüber hinaus besteht bei heißen Lösungsmitteldämpfen die Möglichkeit
daß sich diese auf den beweglichen Sperren niederschlagen, mit den eingetragenen
Produkten feste Aushärtungen bilden und so zu weiteren Gefährdungen durch Überhitzung
festgeklemmter Teile oder Funkenbildung führen.
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Bislang konnte hierbei auch durch eine angestrebte möglichst wirksame
Inertisierung des Reaktionsbehälters nicht verhindert
werden, daß
sich an der Eintragungsstelle oder im Innern des Reaktiorlsbehalters oder Rührkessels
zündfähiges Gemisch bildete Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu entwickeln, wodurch feste, pulver-, granulat-oder brockenförmige
Produkte in einen brennbare Flüssigkeit enthaltenden und inertisierten Reaktionsbehälter
eingespeist werden können, ohne daß die geschilderten Zünd- und Raumexplosionsgefahren
auftreten.
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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß die festen Produkte über einen Trichter mit sich
anschließendem Fallrohr in den Reaktionsbehälter eingetragen werden und dabei Inertgas
sowohl in Richtung des Reaktionsbehälters als auch in entgegengesetzter Richtung
durch im Übergangsbereich zwischen Trichter und Fallrohr angeordnete Düsen sowie
im Trichter vorhandene Inertgasentspannungseinrichtungen eingeleitet und gleichzeitig
der im Reaktionsbehälter auftretende Überdruck abgebaut wird.
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Der während der Eeschickungsphase in Richtung des Reaktionsbehälters
eingeleitete Inertgasstrom verhindert, daß brennbare Flüssigkeitsdämpfe durch die
offene Verbindung vom Rührkessel zur Eintragungsstelle gelangen, indem dafür gesorgt
wird, daß die Geschwindigkeit des in Richtung des Rührkessels eingeführten Inertgasstroms
größer ist als die Diffusionsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsdämpfe und die Gasgeschwindigkeit,
die sich aus dem Druck im Rührkessel ergibt. Zur Unterstützung dieser Maßnahme wird
gleichzeitig der Dampfpartialdruck der Flüssigkeit vermindert durch in der Entlüftungsleitung
des Reaktionsbehälters mittels einer Saugdüse erzeugten geringen Unterdruck. Dabei
ist in der Regel ein Druckabbau
im Rührkessel bis auf wenige rli
llimeter WassersNule, etwa im Bereich bis 5 Millimeter Wassersäule, ausreichend.
Durch die Einstellung der Saugkraft der Saugdüse im untersten Saugbereich wird vermieden,
daß Feststoffe, z B. eingespeiste Pulver, in die Entlüftungsleitung hineingezogen
werden.
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Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß ein
Einschleusen von Luftsauerstoff durch die Eintragungseinrichtungen in den Reaktionsbehälter
hinein praktisch unmöglich ist. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß während
der Eintragung der Produkte durch die im Übergangsbereich zwischen Trichter und
Fallrohr angeordneten Diisen ein Inertgasstrom eingeleitet wird, dessen Richtung
der Eintragungsrichtung der festen Produkte entgegengesetzt ist, wodurch der Saugbereich
des auf den Reaktionsbehälter gerichteten Inertgasstrahles abgedeckt wird. Außerdem
wird durch das Einströmen von Inertgas durch die im Trichter vorhandenen Inertgasentspannungseinrichtungen
in demselben eine Inertgasatmosphäre geschaffen, die gegebenenfalls vorhandenen
Luftsauerstoff zurückdrängt.
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Damit die beschriebenen Effekte möglichst wirksam erzielt werden,
müssen alle Düsen, insbesondere im Übergangsbereich zwischen Trichter und Fallrohr,
aufeinander abgestimmt sein.
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Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Strahlstärke des Gasstrahls der
einzelnen Düsen regulierbar vorgesehen wird.
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Als Inertgas zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Inertisierung des Reaktionsbehälters kommen je nach den im Reaktionsbehälter stattfindenden
Umsetzungen oder Lösungsvorgängen verschiedene Gase, insbesondere aber Stickstoff,
in Frage.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens
zum Einspeisen von festen, pulver-, granulat-oder brockenförmigen Produkten in einen
brennbare Flüssigkeit enthaltenden und inertisierten Reaktionsbehälter vorgeschlagen
wird, setzt sich in an sich bekannter Weise aus einer gegebenenfalls ein Förderband
oder einen Schüttrichter enthaltenden l'rodukteintragungseinrichtung sowie einer
Entlüftungsleitung am Reaktionsbehälter zusammen. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß i.n der Eintragungseinrichtung, die im wesentlichen aus einem Trichter mit sich
anschließendem diffusorartig geformten Fallrohr besteht, im Übergangsbereich zwischen
Trichter und Fallrohr Düsen sowie im Trichter Inertgasentspannungseinrichtungen
angeordnet sind, dergestalt, daß der Strahl mindestens einer Düse eine Komponente
in Richtung des Reaktionsbehälters, derjenige mindestens einer anderen Düse eine
entgegengesetzt gerichtet Komponente aufweist, und daß in der Entlüftungsleitung
eine Saugdüse angeordnet ist.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen Figur 1 die erste Ausführungsform im
Längsschnitt (Gesamtansicht) Figur 2 die erste Ausführungsform im Längsschnitt (Teilansicht)
Figur 3 Querschnitt der ersten Ausführungsform entlang der Linie A - B (Fig..7)
Figur 4 die zweite Ausführungsform im Längsschnitt (Gesamtansicht) Figur 5 die zweite
Ausführungsform im Längsschnitt (Teilansicht) Figur 6 Querschnitt der zweiten Ausführungsform
entlang der Linie C - D (Fig.5) Figur 7 Querschnitt der zweiten Ausführungsform
entlang der Linie E - F (Fig.5)
Die Vorrichtung besteht aus einer
gegebenenfalls ein Förderband (Fig.1) oder einen Schüttrichter (Fig.4) enthaltenden
Produkteintragungseinrichtung sowie einer Entlüftungseinrichtung am Reaktionsbehälter
und zeigt als neue Merkmale, daß in der Eintragungseinrichtung, die im wesentlichen
aus einem Trichter 2 mit sich anschließendem diffusorartig geformten Fallrohr 3
besteht, im Übergangsbereich zwischen Trichter 2 und Fallrohr 3 die Düsen 6, 7 angeordnet
sind, dergestalt, daß der Strahl mindestens einer Düse 6 eine Komponente in Richtung
des Reaktionsbehälters, derjenige mindestens einer anderen Düse 7 eine entgegengesetzt
gerichtete Komponente aufweist, im Trichter 2 Inertgasentspannungseinrichtungen
8 vorhanden sind, und daß in der EntlUftungseinrichtung 10 eine Saugdüse 9 angeordnet
ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die
im Trichter vorgesehenen Inertgasentspannungseinrichtungen 8 aus einem Einleitungsrohr,
das sich koaxial zur Fallrohrachse und auf den Reaktionsbehälter 5 gerichtet diffusorartig
aufweitet und in der Aufweitung zwei oder mehrere Lochschikanen 14 enthält.
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Die gesamte Vorrichtung funktioniert folgendermaßen: Das feste Produkt
fällt gemäß der ersten Ausführungsform (Fig.1, 2) von der Eintragungsstelle 1 unter
der Wirkung der Schwerkraft über eine Rohrleitung 13 auf das Förderband 11 und wird
zum Trichter 2 transportiert. Von dort gelangt es durch das Fallrohr 3 bei geöffnetem
Sperrschieber 4 an den Düsen 6, 7 und den Inertgasentspannungseinrichtungen 8 vorbei
in den Reaktionsbehälter 5. Während der Produkteintragung, bei der das Förderband
11 in Betrieb und der Sperrschieber 4 geöffnet ist, entströmt durch die Düsen 6
Inertgas in Richtung des Realctionsbehälters 5 und verhindert das Hochsteigen von
Fissigkeitsdämpfen. Außerdem wird durch die Düsen 7
ein Inertgasstraill
in Richtung des Trichters 2 eingeleitet; dadurch und durch die mittels der Inertgasentspannungseinrichtungen
8 im Trichter 2 geschaffene Inertgasatmosphäre wird ein unerwunschtes Einschleusen
von Luftsauerstoff unterbundes Die Saugdüse 9, die in der Entlüftungsleitung 10
angeordnet ist, wird während der Beschickungsphase mit Preßluft beaufschlagt und
baut den im Realctionsbehälter 5 auftretenden Überdruck ab. Nach erfolgter Eintragung
wird der Sperrschieber 4 geschlossen und die Inertgas sowie die Preßluftzufilr beendet.
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In Fig.4, 5 sind diejenigen Teile, die mit denen in Fig.1, 2 übereinstimmen,
mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig.1, 2 versehen. Die in Fig.4, 5 dargestellte
Vorrichtung zeigt folgenden Aufbau und Wirkungsweise: Das Feststoffprodukt wird
an der Eintragungsstelle 1 direkt in den Schüttrichter 12 geschüttet und gelangt
durch den Trichter 2 und das Fallrohr 3 bei geöffnetem Sperrschieber 4 in den Reaktionsbehälter
5.
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Während der gesamten Produkteintragungsphase entströmt durch die Düsen
6 Inertgas in Richtung des Reaktionsbehälters 5 und durch die Düsen 7 Schutzgas
in hierzu entgegengesetzter Richtung. Im Trichter 2 wird durch die Inertgasentspannungseinrichtung
8 eine Schutzgasatmosphäre geschaffen. Der Trichter 2 und der Schüttrichter 12 bilden
dabei eine diffusorartige Aufweitung (vgl, Fig.5, 6), in der zur Beruhigung und
Entspannung des Inertgases Lochschilcanen 14 angeordnet sind.
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Die Saugdüse 9, die sich in der Entlüftungsleitung 10 befindet, wird
während der Beschickungsphase mit Preßluft beaufschlagt und baut den im Realctionsbehälter
5 vorhandenen Überdruck weitgehend ab. Nach Beendigung des Einspeisens der festen
Produkte wird der Sperrschieber 4 geschlossen und die Inertgas- sowie die Preßluftzufuhr
gestoppt.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können natürlich
mit Vorteil auch eingesetzt werden, um Gefahren zu vermeiden, die beispielsweise
durch im ReaItionsbehälter vorhandene giftige Flüssiglieitsdämpfe bei der Eintragung
von festen Produkten durch offene Verbindungen entstehen können.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung für
feste Produkte (Pulver, Granulate) wurden folgende Maße geholt (Fig. 1, 2): Trichter
2 oben 300 x 300 mm kleinster Querschnitt 150 x 150 mm Fallrohr 3 unten 290 mm Durchmesser
Winkel des Diffusorauslaufs ca. 120 Entlüftungsleitung 10 Nennweite 40 mm, höhe
25 m Reaktionsbehälter 5 Inhalt 1 m3 Düsen Düsen- Gasverbrauch Gas Durchmesser Düse
6 2,0 mm 2 - 4 Nm3/h Stickstoff Düse 7 1,0 mm 0,3 - 0,6 Nm3/h Stickstoff Entspannungs-
ca. 12 Nm3/h Stickstoff einrichtung 8 Saugdüse 9 2,0 mm 2 - 4 Nm3/h Preßluft Messungen
während der Eintragungsphase zeigen, daß keine Flüssigkeitsdämpfe bis zur Eintragungsstelle
vordringen und die Sauerstoffl.onzentration im Innern des Rührbehälters bei ca.
3 Vol- (Soll # 10 Vol-°4) liegt.
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In einem weiteren Beispiel (Fig.4, 5) hatte die Vorrichtung folgende
Abmessungen:
Trichter 2 oben 400 mm Durchmesser kleinster Querschnitt
210 mm Fallrohr 3 unten 400 mm Winkel des Diffusorauslaufs ca. 12° Reaktions- Inhalt
3,2 m3 behälter 5 Im Beschickungszeitraum, der in der Regel 5 - 10 Minuten beträgt,
treten auch bei diesem Ausführungsbeispiel keine Plüssigkeitsdämpfe in der Eintragungsstelle
auf. Die Konzentration an Sauerstoff liegt deutlich unter dem Sollwert.
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Im Inertgas- bzw. Treibgasverbrauch sind die Vorrichtungen sparsam.
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L e e r s e i t e