DE3731150C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Granulieren von Schwefel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Granulieren von Schwefel gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6.

Nicht nur in Anlagen, in denen Schwefel hergestellt wird durch synthetische Verfahren, sondern auch in Anlagen, in de­ nen Schwefel erneut geschmolzen wird, um gereinigt zu werden, besteht eine der noch angetroffenen Hauptschwierigkeiten darin, wie der Schwefel gepackt werden soll. Ein übliches Verfahren besteht darin, den geschmolzenen Schwefel in ein Kühlgefäß oder in ein Poolgefäß (üblicherweise ein aus offen­ sichtlichen Gründen langes und flaches Gefäß) zu führen, wo er zu einem kompakten Block verfestigt. Ein solcher Block wird dann mechanisch aufgebrochen, wofür Geräte vom einfach­ sten Handwerkzeug bis zu Schlagvibratoren verwendet werden und die Geräte den Schwefel zu Klumpen aufbrechen, die ver­ packt und zum Verbraucher versandt werden.

Bei diesem Verfahren bestehen mehrere Nachteile. Zunächst muß ein verhältnismäßig großer Bereich für die Poolgefäße vorhan­ den sein. Weiterhin ist es sehr schwierig, den Schwefel auf­ zubrechen, und die Klumpen haben nicht immer gleiche Größe. Außerdem ist viel Arbeit erforderlich, d. h., es werden viele Arbeitskräfte benötigt, den geschmolzenen Schwefel nach dem Abgeben zu beobachten, und Arbeitskräfte, um den Schwefel, wenn er sich in festem Zustand befindet, aufzubrechen, und zwar selbst dann, wenn lediglich mit halbautomatischen Werk­ zeugen gearbeitet wird. Schließlich besteht auch die Gefahr von Unfällen beim Aufbrechen auf die beschriebene Weise.

Zur Überwindung der genannten Nachteile ist ein Verfahren ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt (BR 80 01 894). Bei diesem bekannten Verfahren trifft das Wasser nicht gut genug auf den Schwefel auf und dies führt dazu, daß in dem Aufnahmeraum, in den der Schwefel in Körnerform von der Scheibe geschleudert wird, Schwefelstalagmiten auftreten. Weiterhin ist es möglich, daß auf der Scheibe ein "Kissen" aus Schwefel anwächst, so daß die Scheibe schwerer wird und über ihre optimale Schräglage hinaus gelangt. Solche Schwe­ felkissen führen auch zur Erzeugung größerer Schwefelklumpen außerhalb der gleichmäßigen Größe und der feineren Teilchen in dem Rest des Klumpens. Diese Kissenbildung führt dann dazu, daß die Granulierung zum Stillstand gebracht werden muß.

Von dem bekannten Verfahren unterscheidet sich ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist auf der Außenseite des hohlen zylindrischen Strahles aus geschmolzenem Schwefel ein Wasserstrahl vorhanden, der den Strahl aus geschmolzenem Schwefel gleichachsig umgibt. Als Folge tritt ein Wärmeaus­ tausch auf graduelle und gesteuerte Weise auf, was zu einer gleichmäßigen und regelmäßigen Korngröße der Schwefelkörner führt. Weiterhin ist das Entweichen von feinen Schwefelkör­ nern in die Atmosphäre stark verringert, da das gesteuerte Abkühlen durch den äußeren Wasserstrahl die Bildung von zu kleinen Körnern vermeidet.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, die ebenfalls von einer Vorrichtung ausgeht, wie sie in der BR 80 01 894-A offenbart ist, ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 7 definiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrich­ tung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 bzw. 7 bis 11 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Düse eines Granulators gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Basis der Düse nach Linie AA′ der Fig. 1, wobei die Löcher in der Düsenbasis dargestellt sind.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Scheibe, welche die Schräglage der Scheibe in Relation zu der Düse in Fig. 1 zeigt.

Gemäß Fig. 1 ist eine Leitung 1 vorgesehen, die einen Teil der Einrichtung zum Zufördern des geschmolzenen Schwefels darstellt und die die Granulierungsausrüstung mit einem Vorrat geschmolzenen Schwefels verbindet. Die Leitung 1 führt in eine Kammer 6. Die Leitung 1 ist von einer Lei­ tung 2 umgeben, und die Kammer 6 ist von einem Mantel 4 umgeben, der eine Fortsetzung der Leitung 2 darstellt. Durch die Leitung 2 wird Dampf zugeführt, der dazu dient, den Schwefel in geschmolzenem Zustand zu halten bis zu einem Zeitpunkt nach seiner Ejektion. Offensichtlich dient der Mantel 4 dem gleichen Zweck. Der Dampf strömt durch einen Einlaß 3 ein. Der Abzug für das aus dem Dampf kondensierte Wasser ist nicht dargestellt.

Der Boden der Kammer 6, die rund ist, besitzt eine Mehrzahl von Löchern 5, die rund um einen Umfang angeordnet sind kon­ zentrisch zur Außenseitenkante des runden Bodens der Kammer 6.

Die Anzahl der Löcher kann verschieden sein, doch werden übli­ cherweise 16 Löcher verwendet. Es ist zu bemerken, daß die Löcher 5 nicht nur durch den Boden der Kammer 6 hindurchgehen müssen, sondern auch durch die Dicke des Mantels 4, bevor der Schwefel aus ihnen austreten kann.

Erfindungsgemäß wird ein Metallring 17 verwendet, der sich rund um den Boden der Kammer 6 erstreckt, wobei sein mittlerer Radius der gleiche ist wie der Radius des Umfanges, der von dem Satz von Löchern 5 beschrieben ist, wobei die Löcher 5 in den zu­ vor genannten Ring 17 gebohrt sind. Kleine horizontale Löcher 18 sind radial rund um den Ring 17 angeordnet derart, daß ein Raum 19 mit Dampf versorgt werden kann. Die kleinen Löcher verlaufen im rechten Winkel zu den Löchern 5, und zwischen jeweils zwei benachbarten Löchern 5 befindet sich ein kleines Loch 18. Eine solche Ausführung ist vergleichsweise massiv, jedoch kann auch irgendeine andere Ausführung verwendet werden, welche den Schwefel in der gewünschten Weise fließen läßt.

Die Kammer 6 hat zylindrische Gestalt und an ihrem Umfang ist ein ringförmiges Rohr 8 befestigt, welches mit einem Träger 7 versehen sein kann. In dem Rohr 8 läuft kaltes Wasser um, welches über einen Einlaß 9 eintritt.

In dem Rohr 8 ist stromabwärts des Einlasses 9 eine Öffnung 10 vorgesehen, über welche Wasser in eine einen Strahl er­ zeugende Einrichtung geführt wird, die nachstehend beschrie­ ben wird. Die Öffnung 10 liegt am Ende eines horizontalen Rohres 11, welches sich in einem vertikalen Rohr 12 bis zu einem Auslaß 13 fortsetzt, wobei das vertikale Rohr 12 nach unten gerichtet ist und der Auslaß 13 in der Mitte des Bodens der Kammer 6 liegt. Die Rohre 11 und 12 laufen innerhalb eines Rohres, welches geringfügig größeren Durchmesser hat, was bedeutet, daß ein Zwischenraum rund um die Rohre 11 und 12 vorhanden ist. Dieser Zwischenraum liegt zwischen zwei Wän­ den, von denen die eine heiß und die andere kalt ist, da rund um diesen Zwischenraum 14 geschmolzener Schwefel fließt und innerhalb von ihm (in den Rohren 11 und 12) Wasser fließt.

Nachstehend wird beschrieben, wie das Wasser austritt. Das bereits genannte Rohr 8 besitzt einen Schlitz 15, der sich entlang der Unterseite des Rohres 8 erstreckt. Das Wasser tritt aus dem Schlitz 15 konzentrisch zu dem Schwefelstrahl aus und umgibt diesen. Demgemäß ist der Schlitz ein ring­ förmiger Schlitz.

Zwei kleine konzentrische Wände 16 sind mit den Kanten des Schlitzes 15 verschweißt, und zwar entlang der Länge der Kanten, so daß das Wasser leichter fließen kann und ein zweck­ entsprechender Außenstrahl erzeugt wird.

Das Verhältnis der Wassermengen zwischen dem Außenstrahl und dem Innenstrahl beträgt üblicherweise 0,25 zu 1,5.

Flansche oder irgendwelche andere üblicherweise verwendete Einrichtungen dienen dazu, den Granulator mit der Lieferquelle zu verbinden.

Wenn die Leitungen 1 und 9 mit Schwefel bzw. Wasser versorgt werden, kann die Erfindung praktiziert werden.

Gemäß Fig. 3 treffen die drei Strahlen auf eine Scheibe 20 auf, die sich an einer Achse 21 befindet. Die Strahlen treffen auf die Scheibe 20 an einer Stelle irgendwo zwischen der Mitte der Scheibe und der Außenkante der Scheibe 20 auf.

Ein Diffusor kann vor dem Auslaß 13 derart vorgesehen werden, daß dem inneren Wasserstrahl eine konische Gestalt verliehen wird.

Die drei Strahlen bewirken Drehung der Scheibe 20 in Überein­ stimmung mit dem Ausmaß der auf die Scheibe 20 ausgeübten Kraft. Die Strahlen bewirken eine schnellere oder langsamere Drehung der Scheibe 20 in Übereinstimmung mit deren Schräg­ lage, und die Schräglage kann zu jeder Seite hin vorliegen. In Fig. 3 kann der Winkel α zwischen der Scheibe 20 und der Horizontalen nach oben oder nach unten verlaufen. Die Schräglage der Scheibe 20 wird durch zweckentsprechende Mittel überwacht oder gesteuert, wobei die Achse schrägge­ stellt wird, was ausgeführt werden kann beispielsweise durch Gleitschrauben. Die Drehgeschwindigkeit ist auch eine Funktion der Geschwindigkeit, mit welcher der Schwefel und das Wasser fließen.

Wenn die Scheibe 20 sich dreht und die Strahlen auf sie auf­ treffen, bewirkt das Wasser ein gleichmäßiges Erhärten oder Verfestigen des Schwefels in Form kleiner Körner, die unter der Wirkung der Zentrifugalkraft abgegeben und in einem nicht dargestellten Behälter gesammelt werden.

Bei Verwendung zweier Wasserstrahlen ist die Befeuchtung oder Benetzung vollständig oder vollkommen, und es werden auch weniger Schwefeldämpfe abgegeben und gleichzeitig werden "Kissen" an der Scheibe 20 noch Stalagmiten in den Poolgefäßen erhalten. Der innere Strahl muß keine konische Gestalt haben, wobei dann dennoch der Kontakt zwischen Wasser und Schwefel ausgezeichnet ist.

Ein wichtiger Parameter zur Verwendung bei der Überprüfung der Qualität des mit dem Verfahren gemäß der Erfindung er­ haltenen Schwefels ist die Teilchengröße. Sie ist ein sehr wichtiger Punkt in dem Verfahren, weil, wenn der Schwefel in großen Klumpen sich verfestigt, wird es schwierig, ihn aus der Vorrichtung herauszubekommen, während andererseits, wenn die Schwefeltröpfchen zu klein sind, eine große Menge an sehr feinen Teilchen vorhanden ist, die von dem Wasser weggeführt werden, wobei dann vergleichsweise große Separatoren erfor­ derlich sind, um den Schwefel aus dem Kühlwasser wiederzuge­ winnen. Die optimale Teilchengröße ist erreicht, durch Anpassen des Durchmessers der Löcher 5, welche den Schwefel in die Düse fließen lassen, an den Druck und die Strömungsmenge des Kühlwassers.

Die Tabelle I zeigt typische Teilchengrößen des Ausbringens einer industriellen Anlage.

Tabelle I

Ein zweiter wichtiger Parameter betreffend die Qualität des Schwefels ist sein Feuchtigkeitsgehalt. Bei erster Betrach­ tung würde es scheinen, daß, da bei dem Verfahren gemäß der Erfindung soviel Wasser verwendet wird, der abgegebene Schwe­ fel sehr naß sein würde. Tatsächlich ist dies jedoch nicht so.

Das Wasser läuft von dem Schwefel sehr schnell ab, so daß der Feuchtigkeitsgehalt des Schwefels nach einigen wenigen Stunden vernünftig niedrig ist, wie es sich aus der Tabelle II ergibt.

Stunden
Feuchtigkeitsgehalt des Schwefels in Gewichtsprozent
5
6,5
16	6,0
20	5,0
38	4,7
63	4,2

Claims (11)

1. Verfahren zum Granulieren von Schwefel, bei welchem ein hohler zylindrischer Strahl aus geschmolzenem Schwefel und ein Strahl aus Wasser innerhalb des zylindrischen Strahls aus geschmolzenem Schwefel auf eine Scheibe (20), die um eine Achse (21) frei drehbar ist, irgendwo zwischen der Mitte der Scheibe und der Außenkante der Scheibe auftreffen gelassen wird, wobei der Schwefel in Form von Körnern erhärtet und die Körner und das Wasser über die Fläche der Scheibe nach außen geschleudert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Strahl aus Wasser vorgesehen wird, der den Strahl aus ge­ schmolzenem Schwefel auf dessen Außenseite umgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Wasserstrahlen die Gestalt eines Konus oder Kegels hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wassermengen zwischen dem äußeren Wasserstrahl und dem inneren Wasserstrahl im Bereich von 0,25 zu 1,5 liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen aus Wasser und Schwefel ver­ tikal verlaufen und die Scheibe schräg angeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Körner aus Schwefel, die an der schrägen Scheibe erhalten werden, kleiner wird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Scheibe sich erhöht.

6. Vorrichtung (Granulator) zum Granulieren von Schwe­ fel, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine Einrichtung zum Fördern von geschmolzenem Schwefel zu einer Auslaßdüse, mittels welcher ein hohler zylindrischer Strahl aus geschmolzenem Schwefel gebildet wird, wobei die Auslaßdüse Löcher (5) aufweist, die nach unten gerichtet und rund um den Umfang der Düse angeordnet sind, eine Einrichtung (10 bis 13) zum Bilden eines Strahles aus Wasser innerhalb des hohlen zylindrischen Strahles aus geschmolzenem Schwefel, eine Scheibe (20), die sich auf einer Achse (21) frei drehen kann und unter der Auslaßdüse (5) liegt derart, daß der aus der Auslaßdüse (5) austretende geschmolzene Schwefel auf die Scheibe zwischen deren Mitte und deren Außenkante auftrifft, eine Einrichtung, um die Schräglage der Scheibe (20) zu verändern, und eine Einrichtung, um einen Strahl aus Wasser auf der Außenseite des hohlen zylindrischen Strahls aus geschmolzenem Schwefel und diesen umgebend nach unten austreten zu lassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den äußeren Wasserstrahl ein ringförmiges Rohr (8) vorgesehen ist, welches entlang seiner Unterseite einen Austrittsschlitz (15) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für das Auslassen des inneren Wasserstrahls, welche mit der entsprechenden Ein­ richtung für den äußeren Wasserstrahl in Verbindung steht, ein Rohr (11) ist, welches die Einrichtung zum Zufördern des geschmolzenen Schwefels kreuzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Rohr (11) und der Einrichtung zum Zufördern des geschmolzenen Schwefels ein Zwischenraum (14) vorhanden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (1), welche den Schwefel fördert, und die Teile der Auslaßdüse von einem Man­ tel umgeben und durch ein Fluid erhitzt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der die Scheibe (20) sich dreht, von ihrer Schräglage abhängt.