DE3013650A1

DE3013650A1 - Reaktorraum fuer chemische reaktionen mit gasdichter tuer

Info

Publication number: DE3013650A1
Application number: DE19803013650
Authority: DE
Inventors: Hans Josef 4030 Ratingen Gierts
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1980-04-09
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1981-10-15
Also published as: DE3013650C2; US4412684A; AU6903681A; EP0037541B1; EP0037541A1; CA1186495A; JPS56155638A

Description

BERGWERKS VERB AND GMBH VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

4300 Essen 13 (Kray), 03.04.1980

Franz-Fischer-Weg 6Ί Telefon (0201) 105-1

A-8/Sch-Be

Reaktorraum für chemische Reaktionen mit gasdichter Tür

Die Erfindung betrifft einen Reaktorraum gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Reaktorräume werden vor allem dann benutzt, wenn die darin ablaufenden chemische Reaktion bei relativ hohen Temperaturen durchgeführt wird und dabei gebildete Gase durch eine einfache Dichtung nicht hinreichend zuverlässig zurückgehalten werden können, diese also durch unerwünschten Austritt bei der Reaktorraumtür eine Umweltbelastung darstellen.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet solcher Reaktorräume sind Koksofenkammern, insbesondere solche mit vertikalen Kammertüren .

Bei bisher bekannten Reaktorräumen konnte zwar durch die Verwendung zweifacher Türdichtungen die Gasdichtigkeit der Türen

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schon relativ zuverlässig erreicht werden, sie hatten jedoch den Nachteil, daß die üblichen Dichtungsmaterialien den auftretenden Temperaturen nur relativ kurze Zeit standhielten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reaktorraum gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, dessen in bezug auf die Türöffnung außen liegende Dichtung verschleißfest gegenüber Temperatureinflüssen ist. Weiterhin soll erreicht werden, das die Gasdichtigkeit gegenüber bekannten Lösungen verbessert wird und die Dichtung wartungsfreundlich ist. Schließlich soll erreicht werden, daß die Dichtung auch bei auftretendem Wärmeverzug der Bauteile bestmöglich funktionstüchtig bleibt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

Bei Reaktorräumen mit in etwa vertikal stehenden Türen stellen die Lösungen gemäß Anspruch 2 und 3 eine Verbesserung und Vereinfachung des grundlegenden Erfindungsgedankens dar. Die beiden letztgenannten Lösungen können auch in Kombination Anwendung finden.

Soweit besonders hohe Temperaturen an der in bezug auf die Türöffnung außen liegenden Dichtung auftreten, stellt Anspruch 4 eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar.

Soweit Wärmeverzug im^Bereich der Tür delT~Reaktorräumes, wie er z. B. bei Koksofentüren eintreten kann, das feste Anliegen der Dichtung zwischen Tür und Türrahmen verhindert, stellt die

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Lösung gemäß Anspruch 5 eine einfache und wirkungsvolle Lösung dar.

In Fällen, in denen sich in dem ersten rohrförmigen Hohlraum, also zwischen den beiden Dichtungen, ein explosives Gasgemisch bilden kann, weil etwa die in bezug auf die Türöffnung innen liegende Dichtung nicht völlig dicht schließt, erweist sich eine Lösung gemäß Anspruch 6 als besonders vorteilhaft. Anspruch 7 bietet hierzu eine überraschend einfache und wirkungsvolle weitere Verbesserung.

Funktionsweise, besondere Gestaltung und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung zu den Zeichnungen näher erläutert. Dabei ist der Gegenstand der Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der weitestejehenden Auslegung der Ansprüche zu verstehen.

Figur 1 stellt einen Vertikalschnitt durch einen einfachen Reaktorraum gemäß der Erfindung dar. Diese Darstellung ist rein schematisch zu verstehen. Die innere Türdichtung 3 sowie die Dichtschneiden 4a und 4c können sowohl an der Tür 2a als auch am Türrahmen bei 2b befestigt sein. Im geöffneten Zustand sind keine rohrförmigen Hohlräume 4b und 6 mehr vorhanden, sondern nur noch nach einer Seite offene Rinnen, die erst durch die Tür bzw. de« Türrahmen abgeschlossen werden, so daß diese Hohlräume entstehen. Vor dem"öf-fften und nach dem Schließen der Tür muß die Diehtfltissigkeit abgelassen bzw. wieder eingefüllt werden. Die« fesehieht durch die Zu- und

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ORIGINAL INSPECTED

Abläufe 5a und 5b. Es ist auch möglich, an der Auslaufseite der in bezug auf die Türöffnung außen liegenden, flüssigkeit sgefüll ten Dichtung mit einem Ventil zu versehen und dieses im Verschlußzustand der Tür so einzustellen, daß die Dichtflüssigkeit, die über die Zuleituncf stets nachgeführt wird, mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den von ihr ausgefüllten Hohlraum strömt. Dies hat den Vorteil, daß bei besonders hohen Temperaturen die Dichtflüssigkeit sich nicht zu stark aufheizt und im Falle von Leckagen, d. h. Austreten der Dichtflüssigkeit aus dem von ihr ausgefüllten Hohlraum, immer so viel Dichtflüssigkeit ergänzt werden kann, daß ihre Funktion ständig erhalten bleibt. Die Dichtflüssigkeit stellt also Dichtmittel und Kühlung zugleich dar. ·

Figur 2a zeigt einen Schnitt in der Ebene der Dichtungen. Bei dieser Lösung ist der erste rohrförmige Hohlraum 6 eine in sich geschlossene Ringleitung. Der zweite rohrförmige Hohlraum 4b umschließt den ersten rohrförmigen Hohlraum 6. Er ist mit Dichtflüssigkeit gefüllt, die über 5a zu- und über 5b abgeführt werden kann. Es ist so auch möglich, eine dauernde Strömung der Dichtflüssigkeit durch den zweiten rohrförmigen Hohlraum 4b aufrecht zu erhalten.

Sofern Leckagen an der äußeren Türdichtung 4a - 4c auftreten, ist dies im Normalfall unschädlich, da ständig Dichtflüssigkeit nachgeführt wird und durch die innere Türdichtung 3 vermieden wird/ daß die Dichtflüssigkeit in den Reaktorraum eindringen kann.

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Figur 2b entspricht im wesentlichen der Figur 2a, jedoch mit der Besonderheit, daß der Ablauf der Dichtflüssigkeit, wie schon in Figur 1, unten angeordnet ist. Über Ventile 7 kann der Durchfluß an Dichtflüssigkeit gesteuert werden. Etwa im ersten rohrförmigen Hohlraum 6 eindringende Dichtflüssigkeit fließt am unteren Ende zusammen mit der übrigen Dichtflüssigkeit in ein Auffangbecken 8, dessen Flüssigkeitsspiegel die beiden Dichtsysteme nach außen hin abschließt.

Figur 3a zeigt eine besondere Ausführungsform der Erfindung, in der die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 verwirklicht sind. Es handelt sich um den gleichen Schnitt wie bei Figuren 2a und 2b. Die äußere Türdichtung ist in ihrem oberen Bereich als nach oben hin offene Rinne ausgeführt. Dies ist eine vereinfachte Ausführungsform der entsprechenden Lösung in Figur 2b unter Fortlassung der obersten Dichtschneide. Diese Ausführungsform ist nur bei im wesentlichen senkrecht stehenden Türen anwendbar, da die Dichtflüssigkeit sonst auslaufen würde. Sie hat den Vorteil, daß sie wie ein in vielen Bereichen bereits bekanntes Vorratsbecken benutzt werden kann, wobei der Füllstand durch Wehr oder Schwimmerventil auf konstante Höhe gehalten wird. Ein Überfüllen der Rinne kann z. B. durch ein allgemein bekanntes Überlaufsystem verhindert werden.

Eine Lösung entsprechend Anspruch 3 ist in der unteren Hälfte der Figur 3a dargestellt. Die mit Dichtflüssigkeit gefüllte Wanne 10 ist soweit gefüllt bzw. so hoch angehoben, daß der Flüssigkeitsspiegel den nach unten hin offenen ersten rohrförmigen Hohlraum 6 gegenüber der Atmosphäre abschließt. Die

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äußere Türdichtung taucht mit ihren unteren Enden in die Dichtflüssigkeit der Wanne 10 so tief ein, daß die Regel- <. ventile 9 sich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden. Dies ist notwendig, damit nach dem Schließen der Türe die äußere Dichtung vollständig mit Dichtflüssigkeit gefüllt werden kann. Vor dem öffnen der Türe wird die Dichtflüssigkeit wieder abgelassen, was z. B. dadurch geschehen kann, daß der Zufluß an Dichtflüssigkeit abgesperrt wird und über Ventile 9 alle Dichtflüssigkeit in Wanne 10 abfließen kann, die anschließend durch Absenken oder Fortschwenken um eine horizontale Achse so weit entfernt wird, daß die Türe geöffnet werden kann.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß Verunreinigungen, Dicht-Flüssigkeit aus einer Leckage oder aus dem Reaktor trotzt der inneren Türdichtung austretende Kondensate ohne Schwierigkeit abgeführt werden können. Bei Koksofentüren würden die in diesem Bereich häufig auftretenden Verkrustungen, die besonders die äußere Türdichtung belasten würden, entfallen.

Figur 3b zeigt einen Schnitt in der Ebene A/A durch Figur 3a. Hier wurde ein besonderer Türrahmen (12, 12a, 12b) im Bereich der Türöffnung der Wandung des Reaktorraumes 1 verwendet. Der Bereich 12a dieses Türrahmens bildet ein horizontales Wehr für ein Wasserreservoir, aus dem die Dichtflüssigkeit ständig über das Wehr in die horizontale Rinne 11 überfließen kann. Der Teil 12b des Rahmens ist ein horizontaler Schenkel, an dem die Dichtung 3 zur Anlage kommt und der in etwa so weit in die Wanne 10 eintaucht, wie die beiden

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vertikalen, rohrförmigen Hohlräume4b/ die mit Dichtflüssigkeit ausgefüllt sind.

Diese Lösung bietet den Vorteil, daß ein sich aufgrund einer Betriebsstörung bildender Gasüberdruck im ersten rohrförmigen Hohlraum 6 oder überdruck der Dichtflüssigkeit im zweiten rohrförmigen Hohlraum 4b nur so hoch werden kann, wie es der Eintauchtiefe dieser nach unten hin offenen Dichtungsräume in die Wanne 10 entspricht.

Die Dichtflüssigkeit kann, wie auch in den vorhergehenden Fällen, im Kreislauf geführt werden, so lange die Verschmutzungen nicht zu groß werden.

Figur 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1, in dem die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 in einem schematischen Beispiel verwirklicht sind. Die elastische Wandung 13 ersetzt hier die Funktion, die in den anderen Darstellungen die Tür selber hat, nämlich die türseitige Begrenzung der beiden rohrförmigen Hohlräume 6 und 4b zu bilden. Durch Anpreßmittel in Verbindung mit der elastischen Wandung 13 wird erreicht, daß die Türdichtung 4a, 4b, 4c auch noch fest auf ihrer Auflagefläche 15b anliegt, wenn im Bereich des Türrahmens 2b thermische Verwerfungen auftreten. Die innere Türdichtung 3 kann in Form einer nachstellbaren, schneidenförmigen Schlagleiste ausgeführt sein, wie man sie z. B. bei Koksofentüren antrifft.

Die vorliegende Erfindung kann besonders wirkungsvoll eingesetzt werden, wenn der erste rohrförmige Hohlraum 6 mit einem

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Inertgas durchspült wird, welches gegenüber eventuellen Undichtigkeiten der inneren Türdichtung 3 eine zusätzliche Dichtfunktion übernimmt, sofern der Inertgasdruck größer ist als der sich im Reaktionsraum ausbildende Druck. Darüber hinaus werden durch eine Inertgasspülung bzw. -füllung die Bildung von Explosivgasgemischen oder Kondensationsniederschlägen vermieden. Dieses Problem taucht besonders bei Koksofentüren auf und es wurde gefunden, daß besonders der Dampf der üblicherweise verwendeten Dichtflüssigkeiten, wie z. B. Wasser, dazu geeignet ist, als Inertgas zu fungieren. Eine solche Lösung hat den besonderen Vorteil, daß eventuelle Leckagen der Dichtflüssigkeit in dem ersten rohrförmigen Hohlraum 6 hinein nicht zu Schaden führt, sondern im Gegenteil, daß diese an heißen Stellen verdampfende Flüssigkeit zu einer Erhöhung und Auffrischung des Inertgasgehaltes führt. Selbstverständlich wird man für den Normalfall eine gezielte Eindüsung mit bereits aufgeheizter Dichtflüssigkeit vornehmen/ um sie innerhalb des ersten rohrförmigen Hohlraumes 6 verdampfen zu lassen.

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1 Wandung des Reaktorraumes

2a Tür des Reaktorraumes

2b Türrahmen des Reaktorraumes

3 innere Türdichtung

4a-c äußere Türdichtung

4a Dichtschneide

4c Dichtschneide

4b zweiter rohrförmiger Hohlraum (mit Dichtflüssigkeit

ausgefüllt)

5a/b Zu- und Ablauf für die Dichtflüssigkeit

6 erster rohrförmiger Hohlraum

7 Ventile

8 Auffangbecken

9 Ventile

Wanne mit Dichtflüssigkeit Rinne mit Dichtflüssigkeit Türrahmen

elastische Wandung Anpreßmittel

15a thermische Isolationsschicht

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Claims

BERGWERKSVERBAND GMBH

VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

4300 Essen 13 (Kray), ü 3 . G 4 . ' < S >

Franz-Fischer-Weg il

Tüitfon [o?oi; los-: Λ 8/Sch-ße

Reaktorraum für chemische Reaktionen mit gasdichter Tür

Patentansprüche

Reaktorraum für chemische Reaktionen mit gasdichter Tür, bei der zwei rund um die Türöffnung verlaufende Dichtungen zusammen mit dem Türrahmen und der diesen überlappenden Tür im Verschlußzustand einen ersten rohrförmigen Hohlraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die in bezug auf die Türöffnung außen liegende Dichtung besteht aus

a) zwei im wesentlichen parallel verlaufenden •Dichtschneiden, welche im Verschlußzustand zusammen mit dem Türrahmen und der diesen überlappenden Tür einen zweiten rohrförmigen Hohlraum bilden,

b) einer Dichtflüssigkeit, die den zweiten rohrförmigen Hohlraum ausfüllt,

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BAD ORIGINAL

c) einer Zu- und Ableitung für die Dichtflüssigkeit für den zweiten rohrförmigen Hohlraum/

2. Reaktorraum nach Anspruch 1, bei dem sich die gasdichte Tür an einer vertikalen Ebene befindet und zumindest an der oberen Seite horizontal verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die in bezug auf die Türöffnung außen liegende obere Dichtung aus einer türoffnungsseitigen Schneide besteht, die zusammen mit der Tür und den Türrahmen im Verschlußzustand eine nach oben hin offene Rinne bildet,

b) die Rinne von der Dichtflüssigkeit ausgefüllt ist, welche an den Enden der Rinne über je eine öffnung mit der Dichtflüssigkeit in den vertikal verlaufenden Hohlräumen in freier Verbindung steht.

Reaktorraum nach Anspruch 1, bei dem sich die gasdichte Tür an einer vertikalen Ebene befindet und zumindest an dor unteren Seite horizontal verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die in bezug auf die Türöffnung außen liegende untere Dichtung aus einer mit der Dichtflüssigkeit gefüllten Wanne besteht, bei der im Verschlußzustand der Flüssigkeitsspiegel die untere Begrenzung des ersten rohrförmigen Hohlraumes bildet/

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b) die mit der Dichtflüssigkeit ausgefüllten, vertikal verlaufenden Hohlräume in der Wanne unterhalb des Flüssigkeitsspiegels münden und Drosselventile besitzen, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegen sind.

4. Reaktorraum nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei im wesentlichen parallel verlaufenden Dichtschneiden der in bezug auf die Türöffnung coißen liegenden Dichtung und dem Türrahmen eine thermische Isolationsschicht angeordnet ist.

5. Reaktorraum nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die in bezug auf die Türöffnung außen liegende Dichtung elastisch befestigt ist,

b) Anpreßmittel für diese Dichtung tür- oder rahmenseitig angeordnet sind.

6. Reaktorraum nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der erste rohrförmige Hohlraum mit Inertgas ausgefüllt

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ist,

b) mit einer Zu- und einer Ableitung für das Inertgas versehen ist.

7. Reaktorraum nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas der Dampf der Dichtflüssigkeit ist.

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