DE3605172C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des kontinuierlichen Abzugs unregelmäßig schwankender Gasmengen aus dem Herdbett eines Calciumcarbidofens.

Geschlossene Reaktoren, wie z.B. großvolumige Industrieöfen zur Herstellung von Calciumcarbid sind in ihrem Betrieb von zahlreichen Einflußgrößen abhängig (Winnacker-Küchler, 4. Auflage, Bd. 2, Seite 611 ff, 1982). Sie sind daher häufig starken Druckschwankungen ausgesetzt, die durch unregelmäßige Gasentwicklung und auch spontane Gasausbrüche aus der Reaktionszone des Füllgutes hervorgerufen werden. Stärkere Druckschwankungen verursachen Störungen beim Betrieb der Öfen und nachgeschalteten Gasaufbereitungsanlagen.

Gemäß dem Stand der Technik erfolgt nach DE-OS 14 42 821 eine Rückführung der in einem Reaktionsgefäß miteinander reagierenden Medien über eine in Abhängigkeit vom Druckabfall sich selbsttätig verstellenden Düse. Dieses Verfahren dient weniger der Regulierung des Druckes im Reaktionsgefäß als vielmehr der besseren Ausnutzung der Reaktionsgase durch Kreisführung. Es ist nur bei wesentlich höheren Drucken und wesentlich geringeren Gasmengen, als sie in einem Carbidofen herrschen, anwendbar.

Die US-PS 31 78 267 beschreibt einen Fermentationsreaktor, in dem Prozeßgase mit dosiert zugeführter Luft im Kreis bewegt werden, um ein für den Verlauf der Fermentation optimales Gasgemisch zu garantieren. Ein Zutritt von Luft zu den einen Carbidofen verlassenden Prozeßgasen ist auszuschließen.

Der Gasabzug aus geschlossenen Carbidöfen erfolgte nach dem bisherigen Stand der Technik durch einen einer Gasaufbereitungsanlage nachgeschalteten Gasverdichter, wobei die Fördermenge des Gases durch einen auf den Reaktordruck träge ansprechenden Regelkreis mittels eines Stellgliedes bei normalem Ofengang weitgehend konstant gehalten wird. Das Stellglied ist ein Bypassventil, welches die Saug- und Druckseite eines Gasverdichters verbindet, wodurch z.B. eine langsam erfolgende Druckerhöhung im Ofen durch Schließen des Bypassventils und somit Erhöhung der Fördermenge des Gasverdichters ausgeglichen wird.

Rasche Druckänderungen, die durch Überdruck- oder Unterdruckspitzen in Erscheinung treten, können von diesem träge ansprechenden Regelkreis nicht bewältigt werden. So kann es in derartigen Öfen zu gefährlichen Gasaustritten in die Umgebung kommen, da plötzlicher Überdruck, dessen Ursache im spontanen Austritt großer Gasmengen aus dem Herdbett liegt, nur langsam abgebaut wird.

Ein rascher Anstieg des Ofendruckes bewirkt eine nur langsam ansteigende Fördermenge des Gases, die durch die Totzeit der Regelstrecke auch noch aufrechterhalten wird, wenn der Druck im Ofen seinen Sollwert bereits erreicht hat. Es kommt zur Übersteuerung mit der Folge der Entstehung von Unterdruck im Ofenraum, in den hierdurch unerwünschte Fremdluft eingesaugt wird.

Solche Störungen können eine Gefährdung des Bedienungspersonals darstellen und führen zu erheblichen Ausbeute- und Energieverlusten. Darüber hinaus wird die an den Ofen angeschlossene Gasaufbereitsungsanlage in ihrer Funktion durch plötzlich auftretende Druck- und Mengenschwankungen nachhaltig in unerwünschter Weise beeinflußt.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Regelung des kontinuierlichen Abzugs von Gasen aus geschlossenen Carbidöfen zu entwickeln, daß Schwankungen der Gasmengen nur zu geringen Abweichungen des Druckes im Ofenraum führen und damit praktisch keinerlei Einfluß auf den Betrieb der Anlage selbst ausüben können, eine Gefährdung des Bedienungspersonals durch ausströmende Gase ausgeschlossen ist und das Einströmen von Luft in das Herdbett des Ofens vermieden wird.

Diese Aufgabe zur Regelung des kontinuierlichen Abzugs schwankender Gasmengen aus dem Herdbett eines geschlossenen Calciumcarbidofens, dessen Druck durch einen träge ansprechenden Regelkreis in gewissen Grenzen gehalten wird, wird dadurch gelöst, daß man bei unregelmäßig schwankendem Gasstrom aus dem Carbidofen A diesen durch Zusammenwirken eines parallel zum Gasverdichter E liegenden Ventils (1) über das schnell auf den Reaktordruck ansprechende, in der Gasrückführungsleitung liegende Ventil (2) teilweise in den Carbidofen A und/oder in einen oder mehrere an den Gasraum über dem Herdbett des Carbidofens angeschlossenen Apparate zurückführt. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme plötzlich auftretende Druckschwankungen im Ofen sehr rasch ausgeglichen werden, bzw. länger anstehende Druckerhöhungen gar nicht auftreten und Unterdrücke praktisch vollständig vermieden werden.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht eine weitgehend konstante Einhaltung des erforderlichen Ofendruckes, in den Toleranzgrenzen von -0,2 bis +3 mbar. Vorzugsweise wird der Ofen mit einer Regelabweichung von -0,05 bis +0,2 mbar vom Sollwert betrieben.

Diese für großvolumige Calciumcarbidöfen außerordentlich geringen Druckabweichungen werden erfindungsgemäß durch das in der Gasrückführleitung liegende Ventil (2) erzielt, welches von einem Regler mit P-Regelcharakteristik, vorzugsweise jedoch von einem Regler mit PD-Regelcharakteristik, geregelt wird (siehe Abb. 1).

Um den Druck über dem Herdbett des Ofens sowie in den angeschlossenen Apparaten konstant zu halten, werden im Normalbetrieb bis 50 Vol.-% vorzugsweise 25 Vol-% der Ofengase zurückgeführt.

Die Rückführung der Ofengase braucht jedoch nicht nur in den Ofen selbst, sondern kann auch in einen oder gleichzeitig mehrere der zur Aufarbeitung der Gase dienenden Apparate erfolgen. Zur Reinigung der Ofengase dienen im Regelfall Staubfilter und Gaswäscher, aber auch andere Geräte wie z.B. Wärmetauscher finden nach Bedarf Verwendung. Die Entnahme der bei der Reaktion entstehenden Gasmengen erfolgt an der Druckseite eines Gasverdichters (E), der zur Förderung der gesamten vom Ofen entwickelten Gasmenge dient und von dem auch der zurückzuführende Gasstrom abgezweigt wird.

Besondere Vorteile hat diese Regelung beim Betrieb geschlossener Calciumcarbidöfen. Hier bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, Rohstoffe von minderwertiger Qualität einzusetzen. Minderwertige Rohstoffe haben die Neigung, im Carbidofen zu verbacken und plötzliche Gasausbrüche können die Folge sein. Auch ein hoher Feuchtigkeitsgehalt der Rohstoffe kann schlagartig eine große Dampf-/Gasmenge freisetzen. Diese plötzlich auftretenden Mengen- und damit Druckänderungen im Gasraum des Carbidofens wurden erst durch das Verfahren der Erfindung beherrschbar. Des weiteren wird durch dieses Verfahren sowohl die Gasausbeute als auch die Gasqualität wesentlich verbessert, da ein Einsaugen von unerwünschter Fremdluft aus der Umgebung durch Unterdruck im Gasraum des Ofens praktisch nicht mehr auftritt.

Die Erfindung wird an nachfolgendem Beispiel näher erläutert.

Beispiel

Ein geschlossener Calciumcarbidofen A produziert im Normalbetrieb ungefähr 5000 Nm³ Carbidofengas in der Stunde. Das Gas wird durch ein Staubfilter B, einen Wärmetauscher C und einen Gaskühler D aufbereitet. Die Förderung der gesamten Gasmenge von etwa 8000 Nm³/Std. erfolgt durch den Gasverdichter E, wobei ungefähr 2000 Nm³/Std. des Gases über das Bypassventil (1) im Kreislauf bewegt werden. Ein langsam ansprechender Regelkreis regelt das Bypassventil (1), wodurch von der Ofenleistung bedingte, langsame Änderungen des Gasdruckes durch eine Änderung der abgesaugten Gasmenge ausgeglichen werden.

Durch das ebenfalls vom Ofendruck geregelte, jedoch schnell ansprechende Ventil (2) werden im Regelfall 1000 Nm³/Std. Carbidofengas vom Gebläse E druckseitig in den Carbidofen zurückgeführt. Eine durch den Ofengang bedingte rasch erfolgende Druckerhöhung im Gasraum bewirkt eine sofortige Verringerung der über das Bypassventil (2) zurückgeförderten Gasmenge, wodurch einem Anstieg des Ofendrucks augenblicklich entgegengewirkt wird. Im umgekehrten Fall erhöht sich bei schnell sinkendem Ofendruck die über das Bypassventil (2) zurückgeführte Gasmenge entsprechend der Druckverminderung. Das Bypassventil (1) regelt daher eine leistungsbedingte Änderung des Gasdruckes im Ofen, während das Bypassventil (2) die überlagerten, schnellen, z.B. durch den Ofengang verursachten, Druckänderungen ausregelt. Der Gasdruck im Ofen weicht ungefähr -0,1 bis +0,15 mbar vom Atmosphärendruck ab.

Claims (6)

1. Verfahren zur Regelung des kontinuierlichen Abzugs schwankender Gasmengen aus dem Herdbett eines geschlossenen Calciumcarbidofens A, dessen Druck durch einen träge ansprechenden Regelkreis mit dem Ventil (1) in gewissen Grenzen gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß man bei unregelmäßig schwankendem Gasstrom aus dem Carbidofen A diesen durch Zusammenwirken des parallel zum Gasverdichter E liegenden Ventils (1) über das schnell auf den Reaktordruck ansprechende, in der Gasrückführungsleitung liegende Ventil (2) teilweise in den Carbidofen A und/oder in einen oder mehrere an den Gasraum über dem Herdbett des Carbidofens angeschlossene Apparate zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschwankungen des Ofens in Toleranzgrenzen von -0,2 bis +3 mbar, vorzugsweise -0,5 bis +0,2 mbar Regelabweichung, gehalten werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Ventils (2) durch einen Regler mit P-Regelcharakteristik, vorzugsweise mit PD-Regelcharakteristik, erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bis 50 Vol.-% der Ofengase zurückgeführt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofengase in Apparate zurückgeführt werden, die als Staubfilter, Wärmetauscher, Gaswäscher, Kühler oder Abscheider fungieren.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme der zurückzuführenden Ofengase an der Druckseite eines Gasverdichters erfolgt.