DE3529309A1 - Vorrichtung zum verbrennen von fluorkohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verbren­ nen von Fluorkohlenwasserstoffen bestehend aus einem rohr­ förmigen Reaktor.

Zylinderförmige Reaktoren aus Nickel bzw. Nickellegierungen zum Verbrennen von fluorhaltigen Kohlenstoffverbindungen sind bekannt. Die umzusetzenden Komponenten werden am Kopf der Reaktoren aufgegeben und die heißen Gase verlassen die Reaktoren an der entgegengesetzen Seite und werden über Leitungen einem Kühl- und Absorptionssystem zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, der verkaufsfähige Flußsäure und/oder Salzsäure entnommen werden kann.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß an einem Ende des Reaktors ein Brennersystem mit Zuführungen für ein Gemisch aus Fluor­ kohlenwasserstoff und Brenngas sowie für Spülgas und Sauer­ stoff bzw. Luft angeordnet ist, das stirnseitig eine Brenn­ kammer begrenzt, die nahe dem Brennersystem mit einem Zünd­ stutzen und Einrichtungen zum Zuführen und Verteilen von Flüssigkeit versehen ist, sich an die Brennkammer ein Absorber aus zylindrischen Blöcken mit Bohrungen parallel zur Reaktorachse für den flüssigen Produktstrom und das Gas anschließt, die in eine nachfolgende Ringkammer mün­ den, die mit einem Stutzen zur Entnahme von Gas und Flüs­ sigkeit versehen ist, und das andere Ende des Reaktors eine Öffnung zur Druckentlastung aufweist, die über einen Kanal mit der Brennkammer verbunden ist.

Der Reaktor kann mit einem Kühlmantel umgeben sein. Die parallel zur Reaktorachse verlaufenden Bohrungen können in radialer Richtung in Reihen angeordnet sein und die Blöcke zwischen benachbarten Reihen von Bohrungen Ausnehmungen aufweisen. Die Einlaufseite der Bohrungen kann mit Über­ laufwehren versehen sein. Als Einrichtungen zum Zuführen und Verteilen von Flüssigkeit eignen sich in der Brenn­ kammer angeordnete Sprühdüsen und Überlaufwehre. Zwischen Brennkammer und Absorber kann ein Flüssigkeitssammler mit Überlaufwehr für den Absorber angeordnet sein.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent­ lichen darin zu sehen, daß alle Fluorkohlenwasserstoff­ typen, auch die nichtbrennbaren thermisch gespalten und die sehr korrosiven Spaltprodukte wie HF, HCl und Chlor als verkaufsfähige Produkte wie zum Beispiel Flußsäure und Salzsäure gewonnen bzw. ihre Entstehung, insbesondere die von Chlor verhindert werden können. Der Reaktor ist kom­ pakt und gliedert sich in die drei Funktionsbereiche:

Brennersystem, Brennkammer und Absorptionssystem.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den als Brennkammer dienenden Abschnitt (A) des erfindungsgemäßen rohrförmigen Reaktors teilweise ge­ schnitten und

Fig. 2 den als Absorber ausgebildeten Abschnitt (B) des Reaktors.

Das Brennersystem (1) ist am Kopf des Reaktors angeordnet und begrenzt stirnseitig die Brennkammer (2). Das Brennersystem kann als Drallbrenner ausgeführt sein. über Leitung (3) wird das zu verbrennende Gas und Brenngas zu­ geführt, über Leitung (4) Sauerstoff bzw. Luft. Das Bren­ nersystem (1) ist von einem Gehäuse (5) umgeben und so im Reaktor ausgerichtet, daß die Flamme senkrecht von oben nach unten brennt. Über Leitungen (6) und (7) wird der In­ nenraum des Gehäuses sowie das äußere des Gehäuses (5) mit Spülgas versorgt, das zusammen mit den Ringspalten (8; 8 a); verhindern soll, daß korrosive Produkte zum Brenner­ system zurückströmen. Das Brennersystem kann aus Edelstahl oder beschichtetem Edelstahl hergestellt sein. Der Reak­ tor besteht vorzugsweise aus Graphit. Der als Brennkam­ mer (2) dienende Abschnitt (A) des Reaktors weist in der Nähe des Brennersystems einen Zündstutzen (9) zum Zünden der Flamme auf sowie Einrichtungen zum Zuführen und Ver­ teilen von Flüssigkeit. Hierfür eignen sich Flüssigkeits­ düsen (10), (11) und (12), mit deren Hilfe Flüssigkeit in die Brennkammer (2) eingedüst werden kann und/oder eine mit Überlaufwehr (14) versehene Rinne (13), die mittels Flüssigkeitsaufgabe (18) mit Flüssigkeit versorgt wird. Das Überlaufwehr (14) verteilt die Flüssigkeit als dünnen Film auf die Wand der Brennkammer (2). Zusätzlich kann die Brennkammer einen Kühlmantel (15) aufweisen, der mit Kühl­ mittelzulauf (16) und Kühlmittelablauf (17) versehen ist. Ferner kann der die Brennkammer bildende Reaktorabschnitt (A) mit einer Inspektionsöffnung (19) und einem Tempera­ turmeßstutzen (20) versehen sein. Die Länge der Brennkam­ mer kann ein vielfaches, z.B. ein 5- bis 10faches des Brennkammerdurchmessers betragen. An die Brennkammer (2) schließt sich ein als Absorber ausgebildeter weiterer Reak­ torabschnitt (B) an. Der Absorber kann aus mehreren zylin­ drischen Blöcken (21) bestehen, die mit parallel zur Reaktor­ achse verlaufenden Bohrungen (22) versehen sind. In radia­ ler Richtung können mehrere Bohrungen (22) zu einer Reihe hintereinander angeordnet sein und die Blöcke zwischen den Reihen der Bohrungen (22) mit radialen Ausnehmungen (23) zur Aufnahme von Kühlmittel versehen sein. Der den Absorber bildende Reaktorabschnitt (B) ist mit einem Kühlmantel (24) mit Kühlmittelzulauf (25) und Kühlmittelablauf (26) versehen. Zur Verbesserung der Turbulenz der Strömung und der Kühlmittelführung kann die Innenwand des Kühlmantels (24) mit ringförmigen Sperrsegmenten (30) versehen sein. Die Einlaufseite der Bohrungen (22) können Überlaufwehre (27) aufweisen. Die Bohrungen (22) des Absorbers münden in eine Ringkammer (28). Hier wird das Kondensat gesammelt und zu­ sammen mit den Gasen über Stutzen (29) dem Reaktor entnom­ men. Der durch den Absorber und die innere Begrenzung (31) der Ringkammer (28) gebildete Kanal (32) dient der Druck­ entlastung. Die Druckentlastungsöffnung 33 ist mit einer Druckentlastungseinrichtung, z.B. einer Berstscheibe oder einem Tauchverschluß verschlossen (nicht darstellt). Zwischen Brennkammer (2) und Absorber kann ein Flüssig­ keitssammler (34) mit Überlaufwehr (35) angeordnet sein.

Durch das einstellbare Flammenbild und die Kühlung der Brennkammerwand können bei der angestrebten schlanken Brennkammerausführung Wandtemperaturen von unter 100°C er­ reicht werden. Es ist daher möglich, Graphit, das gegen al­ le Verbrennungsprodukte gut korrosionsbeständig ist, ein­ zusetzen. Ein zusätzlicher Schutz gegen thermische und korrosive Zerstörung des Graphits bietet die Möglichkeit über ein Wehr, am Kopf der Brennkammer, Flüssigkeit aufzu­ geben, vorzugsweise Wasser oder wäßrige Flußsäure, um einen Flüssigkeitsfilm auf der inneren Brennkammerwand zu erzeu­ gen. Zusätzlich kann in die Brennkammer an verschiedenen Stellen Flüssigkeit eingespeist werden, vorzugsweise Wasser oder wäßrige Flußsäure, um die Flammentemperatur und das Reaktionsgleichgewicht einzustellen.

Die Anordnung des Apparates ist senkrecht. Die Flammen­ führung erfolgt von oben nach unten. Alle kondensierten Verbrennungsprodukte und zusätzlich aufgegebene Lösungsmen­ gen - über Überlaufwehr oder Einspritzung - laufen von der Zone hoher Temperatur zur Zone niederer Temperatur und kön­ nen am unteren Stutzen (29) gekühlt abgezogen werden. Der Kühlmittelstrom wird vorzugsweise im Gegenstrom dazu ge­ führt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Verbrennen von Fluorkohlenwasserstoffen bestehend aus einem rohrförmigen Reaktor, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem Ende des Reaktors ein Bren­ nersystem (1) mit Zuführungen (3), (4), (6), (7) für ein Gemisch aus Fluorkohlenwasserstoff und Brenngas, sowie für Spülgas und Sauerstoff bzw. Luft angeordnet ist, das stirnseitig eine Brennkammer (2) begrenzt, die nahe dem Brennersystem (1) mit einem Zündstutzen (9) und Ein­ richtungen (10), (11), (12), (13), (14) zum Zuführen und Verteilen von Flüssigkeit versehen ist, sich an die Brennkammer (2) ein Absorber aus zylindrischen Blöcken (21) mit Bohrungen (22) parallel zur Reaktorachse für den flüssigen Produktstrom und das Gas anschließt, die in eine nachfolgende Ringkammer (28) münden, die mit einem Stutzen (29) zur Entnahme von Gas und Flüssigkeit versehen ist und das andere Ende des Reaktors eine Öff­ nung 30 zur Druckentlastung aufweist, die über einen Kanal 32 mit der Brennkammer (2) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor mit einem Kühlmantel (15) umgeben ist, die parallel zur Reaktorachse verlaufenden Bohrungen (22) in radialer Richtung in Reihe angeordnet sind und die Blöcke (21) zwischen benachbarten Reihen von Bohrungen (22) Ausnehmungen (23) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufseite der Bohrungen (22) mit Überlauf­ wehren (27) versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtungen zum Zuführen und Verteilen von Flüssigkeit Sprühdüsen (10), (11), (12) und Rinnen (13) mit Überlaufwehren (14) in der Brennkammer (2) angeord­ net sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Brennkammer und Absorber ein Flüssigkeits­ sammler (34) mit Überlaufwehr (35) für den Absorber angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennersystem aus einem metallischen Werkstoff besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennersystem von einer Spülkammer mit Ringspal­ ten umgeben ist.