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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung
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von Fertigsäuren, insbesondere zur Herstellung von H 2S0 4-Fertigsäure
aus konzentrierter Schwefelsäure und demineralisiertem Wasser mit Vorratstanks für
die Schwefelsäure und das Wasser, Mischbehältern und mehreren Lagerbehältern für
die Fertigsäure, wobei die Vorratstanks einerseits und die Lagerbehälter andererseits
über Rohrleitungen mit den Mischbehältern verbunden sind.
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Säuremischanlagen werden insbesondere in Betrieben eingesetzt, in
denen Batterien hergestellt und/oder aufgerüstet werden. Dabei wird aus der konzentrierten
Schwefelsäure, d.h. also aus Wasser, das vorher aufbereitet ist und durch Zumischen
von Ausgangssäure, eine Fertigsäure hergestellt, die je nach Verwendungs- und Einsatzzweck
unterschiedliche Schwefelsäurekonzentrationen aufweist. Da mehrere unterschiedliche
Säurekonzentrationen und damit unterschiedliche Fertigsäuren benötigt werden, ist
es erforderlich, derartige Fertigsäuren auch jeweils getrennt herzustellen und zu
lagern. Aus Umweltschutzgründen und sonstigen Sicherheitsgründen müssen derartige
Herstellungsverfahren mit besonderer Sorgfalt betrieben und in derartigen besonderen
Anlagen durchgeführt werden. Bekannt ist es, derartige Ausgangssäuren und auch die
Fertigsäuren in Kunststofftanks zu lagern bzw. in aus entsprechendem Material hergestellten
Behältern zu mischen. Dabei werden in der Regel aus Sicherheits- und Qualitätsgründen
besondere Mischbehälter eingesetzt, um die einzelnen Fertigsäuren herzustellen.
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Nachteilig bei den bekannten Anlagen ist der große Platzbedarf aufgrund
der zahlreichen benötigten Behälter
insbesondere der zahlreichen
Mischbehälter. Darüber hinaus ist es sehr schwierig, jeweils die notwendigen genau
eingestellten Fertigsäuren herzustellen, weil die einzelnen Komponenten mengenmäßig
beigemischt werden. Dabei wird in der Regel zuerst das Wasser und dann die Säure
in den jeweiligen Mischbehälter eingefüllt und dann miteinander gemischt. Da dabei
sofort Wärme frei wird, kann es leicht zu Fehlmessungen kommen, die anschließend
zu in der Qualität differierenden Fertigsäuren führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine umweltfreundlich arbeitende
Mischanlage zu schaffen, mit der die Herstellung von Fertigsäure soweit zweckmäßig
zu automatisieren und in engen Grenzen stabile Mischungen zu gewährleisten sind.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß nur ein
Mischbehälter mit Zulaufventilen und Abförderventilen für alle Fertigsäuren vorgesehen
ist, der über eine mit einer Batterie von Förderwegventilen ausgerüsteten Sortenverstellstation
mit den einzelnen Lagerbehältern zu verbinden und dem ebenso wie dem Vorratstank
für die Ausgangs säure eine automatische Dichtewaage zugeordnet ist.
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Mit einer derartig aufgebauten und zugerchnittenen Anlage zur Herstellung
von Fertigsäuren --nnen in vorteilhafter Weise genau in engen Grenzen eingestellte
stabile Fertigsäuren hergestellt werden, wobei in vorteilhafter Weise lediglich
noch ein einziger Mischbehälter benötigt wird. Jeweils nach Abschluß der Herstellung
einer bestimmten Fertigsäure wird diese in den zugeordneten Lagerbehälter abgepumpt
und
die neue Fertigsäuremischung kann hergestellt werden.
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Die genaue Einhaltung der Säurekonzentration wird dadurch gewährleistet,
daß die Dichte der Ausgangssäure automatisch ebenso wie der Säuregehalt der Fertigsäure
im Mischbehälter über Dichtewaagen überwacht wird.
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Dabei kann mit Hilfe der Dichtewaagen jeweils die Dichte auf eine
bestimmte Temperatur umgerechnet und so dem Bedienungsmann genau angegeben werden,
welche Dichte seine im Mischbehälter befindliche Säure hat.
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Eine genaue Überwachung und gegebenenfalls Nachregulierung ist somit
ohne weiteres möglich. Über die Batterie von Förderwegventilen in der Sortenverstellstation
kann der einzelne Lagerbehälter ohne weiteres und den Erfordernissen entsprechend
mit dem Miachbehälter in Verbindung gebracht und nach fertiggestellter Mischung
mit ihr befüllt werden.
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Zur Reduzierung des Gewichtes, insbesondere der Mischbehälter aber
auch der Rohrleitungen bei gleichzeitiger Verbesserung der Stabilität und der Säurebeständigkeit
ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zur Gewichtsüberwachung und Kraftmeßdosen
ruhende Mischbehälter und die Rohrleitungen aus Polyvinylidenfluorid hergestellt
sind. Ein derartiger Kunststoff ist ein hochkristalliner Thermoplast mit sehr guter
chemischer Beständigkeit, der sich insbesondere für den Rohrleitungsbau besonders
gut eignet. Dieser Kunststoff und damit derartige Behälter weisen eine sehr gute
Alterungsbeständigkeit auf, wobei er zusätzlich gegen bei der Säureherstellung auftretende
Temperaturen beständig, schwer entflammbar und selbstverlöschend ist.
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Ein derartiger Kunststoff eignet sich somit besonders gut für den
hier vorgesehenen Einsatzzweck.
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Es hat sich herausgestellt, daß zur Reduzierung der Kosten bei Erhaltung
der beschriebenen Vorteile vorteilhafterweise der Mischbehälter aus Polypropylen
bestehen sollte, das innen mit Polyvinylidenfluorid ausgekleidet ist.
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Eine fehlerhafte Mischung kann in den Lagerbehältern durch Zuförderung
der noch in den Rohrleitungen von der vorherigen Charge anstehenden Säure entstehen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch sicher verhindert, daß die der Sortenverstellstation
zugeordneten Förderwegventile einen kombinierten Magnet- und Membranantrieb aufweisen.
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Damit ist eine verzögerte Schaltung möglich, die sicherstellt, daß
zunächst die noch in der entsprechenden Förderleitung anstehende Säule in den vorher
beschickten Lagerbehälter bzw. bis zum zugehörigen Ventil gefördert wird, bevor
das jeweilige Ventil schaltet bzw. das neue Förderwegventil frelgibt.
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Die beschriebene Frei förderung der Rohrleitungen von Fertigsäure
der vorherigen Charge wird dadurch sicher erreicht, daß die Förderwegventile zum
Abfördern der in der Rohrleitung jeweils anstehenden Restmenge gewichtsmäßig steuerbar
sind.
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Eine genaue Dosierung des Mischbehälterzulaufes wird über die Kraftmeßdosen
und gemäß einer Ausbildung der Erfindung dadurch sichergestellt, daß in den die
Vorratstanks mit dem Mischbehälter verbindenden Rohrleitungen jeweils in parallelen
Rohrsträngen Grobstrom- und Feinstromventile angeordnet sind. Über diese Grobstrom-
und Feinstromventile kann zunächst das Wasser bis zur annähernden Zielmenge in entsprechend
kurzer Zeit eingefüllt werden, wobei die genaue Menge dann nach Schließen des Grobstromventils
und Öffnen des Feinstromventils nachgefüllt
wird. Der gleiche Vorgang
wiederholt sich dann beim Einfüllen der Ausgangssäure, wobei zunächst die annähernde
Zielsäuremenge über das Grobstromventil zugefördert und dann die restliche Feinmenge
über das Feinstromventil nachgefördert wird. Durch diese Anordnung wird außerdem
der Durchmischungsvorgang von Wasser und Ausgangssäure begünstigt, da entsprechend
große Mengen in den Mischbehälter eingefüllt und dabei Strudel und ähnliches im
Mischbehälter erreicht werden Der Mischvorgang wird darüber hinaus optimiert, bzw.
der Abfördervorgang abgesichert, daß gemäß der Erfindung das Grobstromventil für
die Ausgangs säure an ein Magnetventil für Druckluft und das Abförderventil an einen
die abgehende Rohrleitung überwachenden Temperaturfühler gekoppelt ist. Damit ist
es möglich, mit dem Befüllvorgang der Ausgangs säure gleichzeitig die Druckluftzufuhr
freizugeben, so daß der Mischvorgang sehr schnell abläuft. Zur Sicherung der Sortenverstellstation
und der nachfolgenden Einrichtungen wird die Temperatur in der abgehenden Rohrleitung
jeweils durch einen Temperaturfühler überwacht. Übersteigt diese Fertigsäure eine
vorgegebene Temperatur, so erfolgt automatisch die Unterbrechung des Abfördervorganges.
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Zur weiteren Absicherung der nachgeschalteten Einrichtungen ist es
von Vorteil, der Sortenverstellstation einen Wärmetauscher mit zwei parallel geschalteten
Pumpen vorzuordnen. Die Zuordnung von zwei Pumpen hat den Vorteil, daß immer eine
Reservepumpe vorhanden ist und darüber hinaus die durch den Wärmetauscher geschickte
Menge bzw. deren Geschwindigkeit variiert werden kann.
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Auch auf diese Weise kann somit die hinter dem Wärmetauscher gewünschte
Temperatur abgesichert und eingestellt werden. Die Anlage weist eine dem Mischbehälter
und eine
dem Vorratstank für die Ausgangs säure zugeordnete Dichtewaage
auf. Diese Dichtewaagen sind nach einer Ausbildung kombiniert geschaltet, indem
beide Dichtewaagen über Filter-und Regulierstationen miteinander und mit einem Druckluftversorger
zu verbinden sind. Über eine derartige Schaltung können die Dichtewaagen genau justiert
werden. Im Bedarfsfall können Reservewaagen vorgesehen werden, so daß bei Ausfall
einer Waage sofort Ersatz zur Verfügung steht.
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Zur Automatisierung der Anlage ist es zweckmäßig, wenn jeder der
Lagerbehälter einen Niveauschalter aufweist, der ebenso wie die übrigen Meß- und
Regelvorrichtungen mit einem zentralen Steuerstand verbunden sind. Dabei ist die
Anlage dann nur soweit automatisiert, daß der Bedienungsmann jeweils den einzelnen
Vorgang freigeben muß, bevor die Automatik die Mischung und Förderung der einzelnen
Komponenten und der Fertigsäure durchführt und überwacht. Zweckmäßig ist ein Vormischer
gemäß Anspruch 12.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine einfache
und sicher zu überwachende Säuremischanlage geschaffen ist, die aufgrund ihrer weitgehenden
Automatisierung sehr sicher zu betreiben ist, wobei aber jeweils die einzelnen Mischvorgänge
nur nach vorheriger Freigabe durch einen Bedienungsmann ablaufen können. Dadurch
wird die Betriebssicherheit erhöht. Darüberhinaus ist eine Anlage vorgegeben, mit
der die unterschiedlichsten Fertigsäuren nacheinander hergestellt werden k nen,
ohne daß bei der Herstellung der einzelnen Fertigsäuren noch bei ihrem Abpumpen
eine Gefahr für die Umwelt oder die Qualität der einzelnen Fertigsäuren auftreten
kann. Die Sicherheit bzw. die Umweltfreundlichkeit sind dadurch erhöht, daß Behälter
und Rohrleitungen eingesetzt werden, die sich durch vorzügliche Säure-, Temperatur-
und Alterungsbeständigkeit auszeichnen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
ist. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisierte Darstellung der Fertigsäuremischanlage
und Fig. 2 eine Sortenverstellstation in Teilansicht.
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Die konzentrierte Schwefelsäure wird im Vorratstank 1 und das demineralisierte
Wasser im Vorratstank 2 aufbewahrt. Die konzentrierte Schwefelsäure weist eine Dichte
von 1,72 bis 1,8 g/ m3 auf, wobei diese Konzentration vor jeder Mischung über die
Dichtwaage 4 kontrolliert wird.
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Der dafür benötigte geringe Förderstrom wird aus dem Vorlauf 7 über
die Pumpe 5 abgezweigt, durch die Dichtewaage 4 geführt und dann über den Rücklauf
6 wieder in den Vorratstank 1 eingegeben.
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Der Vorratstank 1 ist über die Rohrleitung 9, in der eine Pumpe 10
und Ventile 11 im Bereich des Vorratstanks 1 angeordnet sind, zu entleeren bzw.
die konzentrierte Schwefelsäure wird über diese Rohrleitung dem Mischvorgang zugeführt.
Diese Rohrleitung 9 ist in die Rohrstränge 13, 14 aufgezweigt. in denen jeweils
ein Grobstromventil 15 und ein Feinstromventil 16 angeordnet sind. über dieses
Grobstromventil
15 bzw. Feinstromventil 16 kann der Zulauf 17 zum Mischbehälter 20 soweit notwendig
und gewünscht reguliert werden.
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In den Mischbehälter 20 mündet auch die Druckluftleitung 21, die
über das Magnetventil 22 zu öffnen und zu verschließen ist. Dieses Magnetventil
22 ist an das Grobstromventil 15 gekoppelt, so daß beide etwa im gleichen Zeitpunkt
öffnen und auch schließen.
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Ebenfalls in den Mischbehälter mündet die über das Regelventil 24
zu betätigende Rohrleitung 25. Auch diese den Vorratstank 2 mit dem Mischbehälter
20 verbindende Rohrleitung ist in den Rohrstrang 26 und den Rohrstrang 27 aufgeteilt,
in denen je ein Grobstromventil 28 und ein Feinstromventil 29 angeordnet sind, über
die der Zulauf an Wasser zum Mischbehälter 20 eingestellt und reguliert werden kann.
Der jeweilige Stand im Mischbehälter 20 wird über die Kraftmeßdosen 43 kontrolliert.
Temperaturfühler 30, 31 kontrollieren die Temperatur.
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Nach Abschluß des Mischvorganges wird die fertiggestellte Fertigsäure
über die abgehende Rohr leitung 33 und die Pumpen 34, 35 abgefördert, sowie das
Abförderventil 36 geöffnet ist.
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Auch dem Mischbehälter 20 ist eine Dichçewaage 38 zugeordnet, die
über eine Verbindungslei ung 39 mit der benötigten Fertigsäure bzw. Mischung versorgt
wird und über die diese Mischung dann wieder in den Mischbehälter 20 zurückgeführt
wird. Beide Dichtewaagen 4, 38 sind über die Verbindungsleitung 37 miteinander und
mit dem Druckluftversorger 71 verbunden. Zwischengeschaltet sind Filter- und Regulierstationen
40, 41, 42, die der Regelung und Einstellung der Dichtewaagen 4, 38 dienen.
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Das jeweilige 9wichtinnerhalb des Mischbehälters 20 wird über die
xraftmeßdosen 43 überwacht, während die Temperatur der den Mischbehälter 20 verlassenden
Fertigsäure nach Durchlaufen des Wärmetauschers 45 über einen Temperaturfühler 48
überwacht wird. Der Wärmetauscher 45 wird über den Wasserzulauf 46 bzw. dem Wasserrücklauf
47 mit dem notwendigen Kühlwasser versorgt.
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Die Sortenverstellstation 50, die in Fig. 2 in Einzelheit gezeigt
ist, weist eine ganze Zahl von Förderwegventilen 51, 52 auf, über die die jeweilige
Fertigsäure dem dafür vorgesehenen Lagerbehälter zugeführt wird. Dabei werden die
Förderwegventile 51, 52 mit Hilfe einer kombinierten Magnet-Membranantriebes 53,
54 betätigt und so die jeweilige Rohrleitung 55 freigegeben. Auf diese Weise kann
dann die Fertigsäure sicher dem dafür vorgesehenen Lagerbehälter 57, 58, 59 zugeführt
werden. Vor den einzelnen Lagerbehältern 57, 58, 59 sind Zulaufventile 60 angeordnet
und in Fließrichtung dahinter Ablaufventile 61, die mit den Bedarfsstellen für die
jeweilige Fertigsäure schaltungstechnisch in Verbindung sind.
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Der Säurestand innerhalb der einzelnen Lagerbehälter 57,58, 59 wird
automatisch über die Niveauschalter 62, 63 überwacht. Bei zu weitem Absinken des
Säurestandes wird die Information an den Steuerstand 65 weitergeleitet, von dem
aus der Bedienungsmann den jeweiligen Mischvorgang für die entsprechende Fertigsäure
einleiten kann.
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Die in Fig. 2 gezeigte Sortenverstellstation 50 besteht wie gesagt
aus einer ganzen Zahl von Förderwegventilen 51, 52, 66, 67, 68, 69. Die Förderwegventile
sind in der Regel gleich ausgebildet und mit gleichen Antrieben 53, 54 versehen
und mit dem Steuerstand 65 in Verbindung. Über den Steuerstand und das dort eingespeicherte
Programm kann jeweils nach Fertigstellung
der Mischung das Abfördern
der hergestellten Fertigsäure automatisch erfolgen, ohne daß der Bedienungsmann
noch einmal eingreifen muß.
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Auch eine automatische Zuschaltung bzw. Einleitung des Mischvorganges
ist möglich. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Mitwirkung des Bedienungsmannes
zweckmäßig ist, schon um ihn zur genauen Beobachtung des gesamten Verfahrensablaufes
anzuhalten.
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Nicht überall ist es möglich, eine Ausgangssäure mit den o.g. Ausgangswerten
vorzuhalten. Aufgrund der Auskleidung des Mischbehälters 20 und der übrigen Gegebenheiten
könnten höhere Mischtemperaturen zu zu häufigen Abschaltungen oder zu Schäden an
der Apparatur führen.
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Aus diesem Grunde kann eine Vormischeinrichtung vorgesehen sein. Wird
beispielsweise eine Ausgangssäure mit über 3 3 1,8 g/m3, z. B. 1.834 g/m3 angeliefert,
so ist die Einschaltung der Vormischeinrichtung zweckmäßig.
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Die Vormischeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Vorratsbehälter
73 und einem Mischer 76. Die konzentrierte Säure wird vom Vorratsbehälter 73 über
den Säurezulauf 75 im Mischer 76 mit dem Wasserzulauf 74 zusammengeführt.
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Die dabei auftretende Temperaturzunahme wird im nachgeschalteten Wärmetauscher
77 ausgeglichen, so daß dem Vorratstank 1 über den Rücklauf 78 normal temperierte
Ausganssäure zuläuft, aus der anschließend te genauen Mischungen hergestellt werden
können. Dic ungenaue Vormischung ist unschädlich, weil Fehler mit Hilfe der genau
arbeitenden Einrichtungen der nachgeschalteten Mischanlage ausgeglichen werden.