DE3876958T2

DE3876958T2 - Verfahren zum foerdern und schlaemmen oder aufloesen von hydratisierbaren trockenen massenchemikalien.

Info

Publication number: DE3876958T2
Application number: DE8888311512T
Authority: DE
Inventors: Gary W Foley; Robert Arthur Kemp; William Irving Nelson
Original assignee: GEN CHEMICAL CORP
Current assignee: GEN CHEMICAL CORP
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2008-12-06
Also published as: JPH01297133A; NO175247C; NO885380L; AU2501688A; CA1306099C; NZ227180A; US4884925A; EP0319349A1; NO885380D0; AU606835B2; EP0319349B1; NO175247B; DE3876958D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befördern eines trockenen, hydratisierbaren chemischen Präparates aus einem Behälter und zum Einführen des trockenen, hydratisierbaren chemischen Präparates in ein flüssiges Trägermedium zur Schaffung einer Lösung oder Aufschlämmung. Die Erfindung ist besonders geeignet, um wasserfreies Natriumcarbonat oder calcinierte Soda aus einem Eisenbahnwaggon zu überführen und die calcinierte Soda in Wasser einzuleiten, um mit ihm eine Lösung oder Schlämme zu bilden.
Für die Beförderung trockener Materialien aus Behältern sind verschiedene Einrichtungen beschrieben worden. So beschreibt beispielsweise das US-Patent Nr. 3 512 842 ein Verfahren zum Entladen von Eisenbahnwaggons, bei dem im Innern des Eisenbahnwaggons eine Schlämme gebildet wird, die dann herausgepumpt wird. Ein solches Verfahren hat allerdings zahlreiche Nachteile, einschließlich des Risikos des Überlaufens oder Schäumens innerhalb des Wagens; der Notwendigkeit für Eisenbahnspezialwagen, die für den Gebrauch beim Schlämmprozeß geeignet sind; der Möglichkeit, daß korrodierende Lösungen entstehen, die den Eisenbahnwaggon beschädigen; Schwierigkeiten mit Restfeuchte, die bei späteren Verladungen Anbacken verursachen; und der Bildung harter, sich langsam auflösender Klumpen, wenn einer großen Feststoffmenge Flüssigkeit hinzugefügt wird. Ein ähnlicher Ansatz ist im US-Patent Nr. 4 189 262 beschrieben.
In der Wasseraufbereitungsindustrie sind mittels Flüssigkeit betriebene Erzieher zum Schlämmen von trockenen Polymerisaten und Aktivkohle und in elektrischen Kraftwerken zum Transport von Flugasche benutzt worden. Auch mittels Luft, Dampf und Flüssigkeit betriebene Erzieher sind bereits für das Befördern von Feststof fen verwendet worden. Es ist allerdings bekannt, daß es bei Bearbeitungsanlagen auf der Basis von Abführungseinrichtungen Schwierigkeiten gibt.
Beispielsweise erfordern luftbetriebene Abführungseinrichtungen bzw. Ejektoren einen hohen Energieeinsatz und eine große Luftströmung pro Masseneinheit an transportiertem Feststoff, was zu hohen Energiekosten und hohen Kapitalkosten für Entstaubungsanlagen führt. Mittels Dampf betriebene Abführungseinrichtungen bzw. Ejektoren werden verwendet, um ein Vakuum zu erzeugen, damit trockene Feststoffe pneumatisch einer Feststoff-Flüssigkeit-Mischvorrichtung zugeführt werden können. Die den Erfindern bekannten Anlagen, die mit dampfbetriebenen Ejektoren arbeiten, erfordern eine große Menge an Zubehör, einschließlich eines Fallwasserrohres zum Kondensieren des Dampfs mit Abwandlungen für das Mischen von Feststoffen mit Flüssigkeit und eine große Dampfzufuhrmenge. Da der Feststoff mittels Vakuum transportiert wird, ist die mittels Dampf angetriebene Ejektoranlage aus wirtschaftlichen Gründen auf Installationen beschränkt, bei denen sie in der Nähe, zum Beispiel innerhalb weniger hundert Fuß entfernt von einem Trockenchemikalienbehälter angeordnet werden kann.
Flüssigkeitsbetriebene Ejektoren erfordern keine großen Luft- oder Dampfvolumen und können zum Transport von Trokkenchemikalien aus einem Behälter, beispielsweise einem Eisenbahnwaggon benutzt werden, wobei eine Lösung oder Aufschlämmung des chemischen Präparates in dem flüssigen Trägermedium gebildet wird. Es ist bekannt, daß mit Flüssigkeit betriebene Ejektoren erfolgreich zur Herstellung verdünnter Lösungen aus Polymeren in Wasser und zum Befördern unlöslicher Stoffe, zum Beispiel Aktivkohle zur Lagerung in Form einer Schlämme benutzt werden können. US-A-4 016 894 beschreibt ein solches System, welches benutzt wird, um ein hydrophobes Pulver als Schmiermittel in einen Flüssigkeitsstrom einzuleiten. Den Erfindern ist aber keine flüssigkeitsbetriebene Ejektoranlage bekannt, die für das Überführen und Auflösen oder Aufschlämmen trockener, hydratisierbarer Feststoffe benutzt wird. Insbesondere die Verengung des Ejektors neigt dazu, durch das Hydrat verstopft zu werden.
Wir haben festgestellt, daß die Neigung zum Verstopfen bemerkenswert verringert werden kann, wenn man innerhalb bestimmter Parameter arbeitet.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zur Beförderung einer trockenen, hydratisierbaren Chemikalie aus einem Behälter und zum Einführen der trockenen, hydratisierbaren Chemikalie in ein flüssiges Trägermedium, um eine Lösung oder Schlämme zu formen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist, daß:
a) an den Behälter eine Vorrichtung angeschlossen wird, die aus einem durch ein Wandteil und ein Einlaßendteil geformten Solvationssilo mit Auslaßende gegenüber dem Einlaßende; einer Vielzahl von im Einlaßendteil des Silos angeordneten Düsen, einem Mittel zur Versorgung der Düsen mit einem Strom Solvationsflüssigkeit; einem Chemikalieneinlaßrohr, das, um eine Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Silos herzustellen, durch den Einlaßendteil hindurchführt; und einem durch Flüssigkeit betriebenen Ejektor besteht, der mit einem Flüssigkeitseinlaßrohr, einem Flüssigkeitsauslaßrohr und einer am Auslaßende des Silos befestigten Ansaugöffnung ausgestattet ist, wobei der Silo eine versiegelte Einheit ist, so daß die Flüssigkeitsströmung durch den Ejektor eine Saugwirkung innerhalb des Chemikalieneinlaßrohres erzeugt, und wobei die Düsen so ausgerichtet sind, daß durch die Düsen fließende Solvationsflüssigkeit die Innenfläche des Wandteils wäscht;
b) dem durch Flüssigkeit betriebenen Ejektor ein Strom Ejektorflüssigkeit zugeführt wird, um die trockene, hydratisierbare Chemikalie vom Behälter in den Silo zu saugen;
c) den Düsen ein Strom Solvationsflüssigkeit zugeführt wird, um die trockene, hydratisierbare Chemikalie im Silo mit der Solvationsflüssigkeit zu mischen, so daß eine feuchte Chemikalienmasse geformt wird, die durch die Saugöffnung des Ejektors aus dem Silo abgesaugt wird; und
d) die Chemikalie in einem flüssigen Trägermedium aus dem Ejektorauslaßrohr rückgewonnen wird, wobei das Trägermedium eine Kombination aus der Solvationsflüssigkeit und der Ejektorflüssigkeit aufweist, und wobei die Solvationsflüssigkeit in einer Menge von 0,1-bis 4-mal der Menge "ZSI" zugeführt wird, wobei
worin ''ZSI" die Solvationsfließgeschwindigkeit, ausgedrückt als 1.kg&supmin;¹ Feststoff und PSI die Schüttdichte des Feststoffs in kg.m&supmin;³ ist.
Die Solvationsflüssigkeit wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5- bis 2-mal "ZSI" zugeführt.
Der Behälter ist vorzugsweise ein Eisenbahnwaggon.
Das trockene, hydratisierbare chemische Präparat ist vorzugsweise wasserfreies Natriumcarbonat bzw. calcinierte Soda oder Kalziumchlorid, und die Solvationsflüssigkeit weist Wasser auf.
Die Solvationsflüssigkeit und/oder die Ejektorflüssigkeit weist vorteilhafterweise eine gesättigte Lösung der in einem Lösungsmittel transportierten, trockenen, hydratisierbaren Chemikalie auf.
Vorzugsweise hat der Solvationssilo ein solches Volumen, daß die nominelle Verweilzeit der Solvationsflüssigkeit im Solvationssilo 0,5 bis 30 Sekunden beträgt.
Vorteilhafterweise hat der Solvationssilo ein solches Volumen, daß die nominelle Verweilzeit der Solvationsflüssigkeit in dem Solvationssilo 0,5 bis 10 Sekunden beträgt.
Das Innere Ende des Chemikalieneinlaßrohres hat vorzugsweise eine nichtklebende Oberfläche, um zu verhindern, daß solvatisierte, trockene, hydratisierbare Chemikalien daran haften bleiben.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie diese verwirklicht werden kann, wird nunmehr als Beispiel auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen, in denen:
Fig. 1 eine isometrische Zeichnung eines Teils einer Vorrichtung ist, in welcher das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann;
Fig. 2 eine Zusammenstellungszeichnung der gleichen Vorrichtung ohne den Ejektor; und
Fig. 3 ein Rohrleitungsdiagramm für eine Vorrichtung ist, wo der Speicherbehälter ein Eisenbahnwaggon ist und die erzeugte Lösung oder Aufschlämmung auf Lager geschickt wird. Bei dem durch das Rohrleitungsdiagramm beschriebenen Beispiel kann eine Lösung von beliebiger Konzentration bis zur Sättigung und Feststoffaufschlämmungen in gesättigten Lösungen des Feststoffs zubereitet werden, indem vom Lager zurückgeleitete Lösung als Flüssigkeit für den Ejektor benutzt wird.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die einen Solvationssilo oder Trichter aufweist, der aus einem Wandteil 9 und einem Einlaßendteil 6 gebildet ist. Ein Trockenchemikalieneinlaßrohr 13 verläuft durch den Einlaßendteil 6, um eine Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Solvationssilos herzustellen.
Derjenige Teil des Trockenchemikalieneinlaßrohres 13, der sich innerhalb des Solvationssilos befindet, wird nicht absichtlich mit Solvationsflüssigkeit befeuchtet, weil es schwierig ist, zu verhindern, daß sich Zonen ruhender Flüssigkeit am Rohr bilden. Wenn beispielsweise die Außenwand des Rohres befeuchtet wird, ist die Flüssigkeit am Ende des Rohres und an der Innenwand, wo die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung angezogen wird, verhältnismäßig ruhig. In diesen Absitzzonen können sich Hydrate ansammeln und zur Verstopfung führen. Der Teil des Trockenchemikalieneinlaßrohres, der sich im Innern des Solvationssilos befindet, kann allerdings unbeabsichtigt durch Besprühen vom Trichter und Ejektor befeuchtet werden und ist aus diesem Grund vorzugsweise mit einem nichtklebenden Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten, beispielsweise Polytetrafluorethylen (d.h. Teflon PTFE) beschichtet oder aus einem solchen Werkstoff hergestellt. Der Teil des Trockenchemikalieneinlaßrohres, der außerhalb des Solvationssilos liegt, kann aus einem wegen seiner Festigkeit gewählten Werkstoff (zum Beispiel Metall) hergestellt sein, da dieser Teil des Einlaßrohres nicht zur Pfropfenbildung neigt; oder er kann aus dem gleichen Material wie der innere Teil gemacht sein. Der aus dem Wandteil 9 und dem Einlaßendteil 6 gebildete Solvationssilo und der äußere Abschnitt 1 des Chemikalieneinlaßrohres 13 sind vorteilhafterweise aus wegen ihrer Festigkeit gewähltem Werkstoff gebaut, zum Beispiel aus Metall, und das innere Ende 8 des Chemikalieneinlaßrohres 13 ist vorzugsweise aus einem wegen seines niedrigen Reibungskoeffizienten gewählten Material, zum Beispiel Polytetrafluorethylen gefertigt oder damit beschichtet.
Das äußere Ende 1 des Chemikalieneinlaßrohres 13 hat eine Einrichtung zum Anschluß des Einlaßrohres an eine Leitung für den Transport von Feststoffen zur Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt die Einrichtung zum Verbinden des Einlaßrohres mit der Leitung in Form eines Gewindes; es kann aber jede Art von Verbindung, zum Beispiel eine geflanschte benutzt werden.
Das innere Ende 8 des Chemikalieneinlaßrohres 13 ist am Eingangsende des Trichters von einer Vielzahl von Düsen 7 umgeben, die abwärtsgerichtete Tüllen aufweisen, welche mit handelsüblichen Flüssigkeitssprühdüsen versehen sind, zum Beispiel Spraying Systems Company Veejet. Die Düsen 7 wandeln die Druckenergie der Solvationsflüssigkeit in kinetische Energie um und sind so angeordnet, daß sie die Solvationsflüssigkeit so lenken, daß sie den Solvationssilowandteil 9 wäscht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Düsen 7 unter einem Winkel von 45º unterhalb der Horizontalen ausgerichtet und führen die Solvationsflüssigkeit so zu, daß diese Flüssigkeit etwa tangential in den Solvationssilowandteil 9 eintritt. Auf diese Weise wird im Solvationssilo eine Drallwirkung hervorgerufen, die sicherstellt, daß alle Oberflächen des Solvationssilowandteils 9 mit Solvationsflüssigkeit gespült werden. Die Düsen 7 sind an eine Einrichtung zum Zuführen der Solvationsflüssigkeit, zum Beispiel an eine ringförmige Sammelleitung angeschlossen. In Fig. 2 ist diese Sammelleitung aus dem Teil 2, einer ringförmigen Oberseite, dem Teil 3, einer ringförmigen Außenwand, dem Teil 4, einem ringförmigen Boden, dem Teil 5, einem Solvationsflüssigkeitseinlaß, und dem Teil 12, einer ringförmigen Innenwand gebildet. Fig. 1 zeigt deutlich den Ort und das Aussehen der Sammelleitung. Das Auslaßende 10 des Trichters ist mit der Saugöffnung eines flüssigkeitsbetriebenen Ejektors verbunden, wie in Fig. 1 gezeigt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die gleiche Flüssigkeit sowohl als Solvationsflüssigkeit als auch als Ejektorflüssigkeit zum Kraftantrieb für die Austraguhg benutzt. In diesem Fall verbindet, wie Fig. 3 zeigt, ein Rohr das Einlaßrohr für die Ejektorflüssigkeit mit der Sammelleitung der Teile 2, 3, 4, 5 und 12 aus Fig. 2.
Im Gebrauch wird das äußere Ende 1 des Chemikalieneinlaßrohres 13 mit einem Ende einer Leitung verbunden. Das andere Ende dieser Leitung endet an einem Trockenchemikalienbehälter auf solche Weise, daß das trockene chemische Präparat in die Leitung eintreten kann. Die Leitung kann beispielsweise ein flexibler Schlauch aus einem Material sein, welches mit der zu transportierenden Chemikalie verträglich ist. Flüssigkeit wird durch ein Rohr in einen Ejektor eingeleitet, der im Trichter ein Vakuum erzeugt, welches Trockenchemikalien aus dem Behälter durch die Leitung, durch das Chemikalieneinlaßrohr 13 in den aus den Teilen 9 und 6 gefertigten Solvationssilo, wo es mit Solvationsflüssigkeit von den Düsen 7 gemischt wird, und in den Ejektor saugt. Um den höchsten Wirkungsgrad des Ejektors zu erreichen, sollte dieser sich in der Nähe des Trockenchemikalienvorratsbehälters befinden. Auf diese Weise kann ein hohes Feststoff:Luft-Massenverhältnis, zum Beispiel 100 erreicht werden.
Die Solvationsflüssigkeit wird durch Düsen 7 von der ringförmigen Sammelleitung zugeführt, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Flüssigkeit von der Eingangsseite des Ejektors erhält. Die Düsen 7 sind so gewählt, daß die volume-trische Durchflußleistung der in den Solvationssilo gelangenden Flüssigkeit geregelt wird und im Vergleich zur Saugkapazität des für die Benutzung gewählten Ejektors klein ist. Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm der gerade beschriebenen Verwendung.
Wie Fig. 1 zeigt, kann der Solvationssilo vorteilhafterweise im Schnitt konisch sein und sich nach unten zum Ausgangsende verjüngen. Er kann aber auch zylindrisch sein oder einen gekrümmten Querschnitt haben. Vorzugsweise gibt es jedoch keinerlei Leisten an der Innenseite des Trichters, die die Bewegung befeuchteten Materials zum Ausgangsende des Trichters behindern würden und das Verstopfen fördern könnten. Die Vorrichtung ist besonders geeignet zum Hydratisieren von calcinierter Soda und Kalziumchlorid.
Es ist klar, daß die Identität und Fließgeschwindigkeiten der Solvationsflüssigkeit und der Ejektorflüssigkeit, bei denen es sich um die gleiche oder um verschiedene Flüssigkeiten handeln kann, so gewählt werden, daß das Transportverfahren optimiert wird. So wird die Solvationsflüssigkeit vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die ausreicht, um ein Verstopfen des Trichters zu verhindern, obwohl eine zu hohe Geschwindigkeit unerwünscht ist, da das den Durchsatz an transportierter Chemikalie für eine gegebene Durchflußleistung an Ejektorflüssigkeit reduziert.
Empirische Korrelationen für die richtige Dimensionierung der Vorrichtung liegen vor. Diese Wechselbeziehungen beruhen auf der Saugleistung des gewählten Ejektors, ausgedrückt in tatsächlichen Kubikmetern pro Sekunde, ACMS. Im allgemeinen legen Hersteller von Ejektoren Saugleistungsdaten ausgedrückt in Standardkubikmetern pro Sekunde Luft, SCMS, vor. Bei Wahl dieser Ausdrucksweise steht die Kapazität eines gegebenen Ejektors in starkem Verhältnis zum Eingangsdruck, Abgabedruck und Vakuum des Ejektors. Wenn aber die von den Herstellern zur Verfügung gestellten Leistungsdaten in SCMS in ACMS umgerechnet werden, ist die Ejektorsaugleistung vom Ejektorvakuum verhältnismäßig unabhängig. Die Wahl des Ejektoreingangsdrucks und eine grobe Schätzung der erforderlichen Druckhöhe ergibt dann seine Saugleistung in ACMS. Anhand dieser Daten können Werte für die Transportgeschwindigkeit des trockenen Feststoffs, die Zufuhrgeschwindigkeit der Solvationsflüssigkeit zu den Düsen und das Solvationssilovolumen geschätzt werden.
Labor- und Feldversuche von als Beispiel gewählten Vorrichtungen zeigen, daß die Transportgeschwindigkeit von Feststoffen durch Gleichung (1) ausgedrückt werden kann.
(1) T = C x D x E
Worin: T = Feststofförderleistung, kg.s&supmin;¹ (1b/min)
C = Feststoffvolumen pro Volumen Ejektorsaugleistung
D = Feststoffschüttgewicht, kg.m&supmin;³ (1b/ft³)
E = Ejektorsaugleistung, ACMS (ACFM),
wobei ACFM = actual cubic feet per minute - tatsächliche Kubikfuß pro Minute.
Der Wert "C" bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gewöhnlich 0,02 bis 0,20 und noch üblicher 0,05 bis 0,10 und hängt von den physikalischen Eigenschaften des transportierten Feststoffs ab. So haben beispielsweise rieselfähige, feinkörnige Feststoffe, wie dichte, calcinierte Soda einen Wert von 0,085, während grobe Substanzen, beispielsweise flockiges Kalziumchlorid einen Wert von 0,07 bei einer als Beispiel gewählten Vorrichtung gemäß der Erfindung haben.
Die Menge Solvationsflüssigkeit, die benötigt wird, um einen glatten Betrieb sicherzustellen, hängt von der Größe des Solvationssilos ab, zum Beispiel je größer der Solvationssilo, um so mehr Oberflächenbereich steht für die Akkumulation von Hydraten zur Verfügung; der Ausrichtung von Düsen; und des behandelten,trockenen,chemischen Präparats. Für hydratisierbare Trockenchemikalien, zum Beispiel calcinierte Soda, die mit der beschriebenen Vorrichtung behandelt werden, liefert die Gleichung (2) ein Verhältnis zum Abschätzen der erforderlichen Solvationsflüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit, wenn der Solvationssilo so bemessen ist, wie unten beschrieben. Solvationsflüssigkeitsfließgeschwindigkeit (1.kg&supmin;¹ Feststoff) Feststoffschüttgewicht, (kg/m³) In britischen Einheiten: Solvationsflüssigkeitsfließgeschwindigkeit (US Gallonen/pound Feststoff): Feststoffschüttgewicht, (lbs/ft³)
Die erforderliche Fließgeschwindigkeit der den Düsen 7 zugeführten Solvationsflüssigkeit liegt im Bereich von 0,10- bis 4-mal der Größe "ZSI" (oder Z) und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5- bis 2-mal der Größe "ZSI". Gleichung (2) und Gleichung (1) bestimmen deshalb gemeinsam die Durchflußleistung für diese Flüssigkeit. In dieser Hinsicht sind bei niedrigem Druck an den Düsen 7, zum Beispiel 4,1 bar g (60 psig) oder weniger Fließgeschwindigkeiten am höheren Ende des Bereichs erforderlich, während hoher Druck an den Düsen 7, zum Beispiel 9,7 bar g (140 psig) oder mehr Fließgeschwindigkeiten am unteren Ende des Bereichs erfordert.
Der vom Wandteil 9 und vom Einlaßendteil 6 gebildete Solvationssilo sollte ein solches Volumen haben, daß die nominelle Verweilzeit der Solvationsflüssigkeit im Trichter, d.h. das Volumen des Trichters dividiert durch die Solvationsflüssigkeitdurchflußleistung von 0,5 bis 30 Sekunden beträgt und vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 Sekunden liegt.
Die Solvationsflüssigkeit und die Ejektorflüssigkeit werden aufgrund ihrer Verträglichkeit mit der transportierten Chemikalie und der beabsichtigten Verwendung der Chemikalie ausgewählt. In vielen Fällen kann allein ein Lösungsmittel, beispielsweise Wasser für beide Flüssigkeiten verwendet werden. Wird andererseits eine Aufschlämmung einer löslichen Chemikalie gewünscht, kann es vorteilhaft sein, eine gesättigte Lösung der Chemikalie als Solvationsflüssigkeit, die Ejektorflüssigkeit zum Betreiben des Ejektors oder beides zu benutzen. Die Leitung von der Vorrichtung zum Trokkenchemikalienbehälter kann ein Schlauch, Rohr oder eine Leitung von beliebigem Durchmesser sein, hat aber vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie das Ejektorsaugpaßstück.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Nützlichkeit der Erfindung für den Transport von calcinierter Soda und Kalziumchlorid unter Verwendung von Wasser oder gesättigten Lösungen. Diese Beispiele stellen die Einstellung verschiedener Prozeßparameter für eine einzige Anlage dar und sollten nicht als den Umfang der Erfindung auf bestimmte Chemikalien, Solvationsflüssigkeiten oder Ejektorflüssigkeiten begrenzend aufgefaßt werden.

Beispiel 1

Eine Laborvorrichtung mit einem 2,5 cm (1 Zoll) Ejektor zur Vakuumentwicklung wurde benutzt, um calcinierte Soda aus einem Vorratstrichter abzuziehen, die calcinierte Soda pneumatisch zum Solvationssilo einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten zu fördern, die calcinierte Soda zu hydratisieren und die entstehende Lösung und Aufschlämmung in einen Vorratsbehälter zu überführen. Die benutzte Vorrichtung hatte ein Solvationstrichtervolumen von 0,47 l (1/8 US Gallone) und ein Einlaßrohr mit einem Durchmesser von 2,5 cm (1 Zoll). Es wurden zwei Düsen verwendet, um dem Solvationstrichter auf tangentiale Weise Solvationsflüssigkeit zuzuführen.
Gearbeitet wurde unter folgenden Bedingungen:
Ejektorsaugleistung 1,3 x 10&supmin;³ ACMS (2,8 ACFM) bei den angegebenen Bedingungen
Ejektorflüssigkeit gesättigte calcinierte Sodalösung
Bewegungsdruck 4,1 bar g (60 psig)
Vorrichtungsaustragsdruck 0,34 bar g (5 psig)
Ejektorflüssigkeitsströmung 0,57 l.s&supmin;¹ (9 gpm) (gpm = (US Gallonen/Minute)
Solvationsflüssigkeitsströmung 0,11 l.s&supmin;¹ (1,7 gpm) (0,92 l.kg&supmin;¹) [0,11 gal/lb Feststoff]
Schüttgewicht der calcinierten Soda 1024 kg.m&supmin;³ (64 lbs/ft³)
Behandlungsgeschwindigkeit der calcinierten Soda 0,12 kg.s&supmin;¹ 15,2 lbs/min [0,45 Tonnen/Stunde]
Die Vorrichtung und die Betriebsbedingungen ergaben einen glatten Betrieb ohne nachteilige Hydratisierung und Verstopfung der Anlage.

Beispiel 2 (verstopft)

Die im Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung wurde benutzt, um calcinierte Soda aus einem Trichter abzuziehen, die calcinierte Soda pneumatisch zu der Vorrichtung zu fördern, die calcinierte Soda zu hydratisieren und die entstehende Lösung und Aufschlämmung in einen Legerbehälter zu überführen.
Gearbeitet wurde unter folgenden Bedingungen:
Ejektorsaugleistung 1,56 x 10&supmin;³ ACMS (3,3 ACFM) bei den angegebenen Bedingungen
Ejektorflüssigkeit gesättigte calcinierte Sodalösung
Bewegungsdruck 4,1 bar g (60 psig)
Vorrichtungsaustragsdruck 0,21 bar g (3 psig)
Ejektorflüssigkeitsströmung 0,57 l.s&supmin;¹ (9 gpm) (gpm = (US Gallonen/Minute)
Solvationsflüssigkeitsströmung < 6,3 x 10&supmin;² (< 1 gpm)
Behandlungsgeschwindigkeit -- der calcinierten Soda
Schüttgewicht der calcinierten Soda 1024 kg.m&supmin;³ (64 lbs/ft³)
Bei diesem Beispiel verursachte die geringe Solvationsflüssigkeitsströmung, daß die Vorrichtung mit hydratisierter, calcinierter Soda verstopfte. Wegen der Säuberung der Vorrichtung wurde die Bestimmung der Behandlungsgeschwindigkeit der calcinierten Soda bedeutungslos.
Dies Beispiel zeigt die Notwendigkeit für eine Solvationsflüssigkeitsströmung innerhalb des Bereichs der Erfindung.

Beispiel 3

Es wurde eine Laborvorrichtung mit einem 3,8 cm (1,5 Zoll) Ejektor zur Vakuumentwicklung benutzt, um calcinierte Soda aus einem Vorratstrichter abzuziehen, die calcinierte Soda pneumatisch zu einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten zu transportieren, die calcinierte Soda zu hydratisieren und aufzulösen und die entstehende Lösung und Aufschlämmung in ein Lagergefäß zu überführen. Die benutzte Vorrichtung hatte ein Solvationstrichtervolumen von 0,95 l (1/4 Gallone) und ein Einlaßrohr mit einem Durchmesser von 2,5 cm (1 Zoll). Es wurden zwei Düsen benutzt, um die Solvationsflüssigkeit auf tangentiale Weise dem Solvationstrichter zuzuführen.
Gearbeitet wurde unter folgenden Bedingungen:
Ejektorsaugleistung 3,3 x 10&supmin;³ ACMS (7,0 ACFM) bei den angegebenen Bedingungen
Ejektorflüssigkeit Wasser
Bewegungsdruck 2,8 bar g (40 psig)
Vorrichtungsaustragsdruck 0,21 bar g (3 psig)
Ejektorflüssigkeitsströmung 1,45 1.s&supmin;¹ (23 gpm)
Solvationsflüssigkeitsströmung 0,13 l.s&supmin;¹ (2 gpm) [0,41 l.kg&supmin;¹ Feststoff] (0,049 gal/lb Feststoff)
Schüttgewicht der calcinierten Soda 1024 kg.m&supmin;³ (64 lbs/ft³)
Behandlungsgeschwindigkeit der calcinierten Soda 0,3 kg.s (41 lbs/min [1,23 Tonnen/Stunde]
Die Vorrichtung und die Betriebsbedingungen ergaben einen glatten Betrieb ohne nachteilige Hydratisierung und Verstopfung der Anlage. Dies Beispiel zeigt, daß die Vorrichtung mit Wasser ebensogut wie mit gesättigten Lösungen der Chemikalie betrieben werden kann (in Beispiel 1 gezeigt).

Beispiel 4

Die im Beispiel 3 beschriebene Vorrichtung wurde benutzt, um calcinierte Soda aus einem Trichter abzuziehen, die calcinierte Soda pneumatisch zur Vorrichtung zu transportieren, die calcinierte Soda zu hydratisieren und die entstehende Lösung und Aufschlämmung in ein Lagergefäß zu überführen.
Gearbeitet wurde unter folgenden Bedingungen:
Ejektorsaugleistung 3,8 x 10&supmin;³ ACMS (8 ACFM) bei den angegebenen Bedingungen
Ejektorflüssigkeit gesättigte calcinierte Sodalösung
Bewegungsdruck 3,4 bar g (49 psig)
Vorrichtungsaustragsdruck 0,21 bar g (3 psig)
Ejektorflüssigkeitsströmung 1,5 l.s&supmin;¹ (24 gpm)
Solvationsflüssigkeitsströmung 0,25 1.s&supmin;¹ (4 gpm) [0,83 l.kg&supmin;¹ Feststoff) (0,10 gal/lb Feststoff)
Schüttgewicht der calcinierten Soda 1024 kg.m&supmin;³ (64 lbs/ft³)
Behandlungsgeschwindigkeit der calcinierten Soda 0,29 kg/s (38 lbs/min [1,1 Tonnen/Stunde]
Die Vorrichtung und die Betriebsbedingungen ergaben einen glatten Betrieb ohne nachteilige Hydratisierung und Verstopfung der Anlage.

Beispiel 5

Es wurde eine Vorrichtung in großem Maßstab mit einem 7,6 cm (3 Zoll) Ejektor zur Vakuumentwicklung benutzt, um calcinierte Soda aus einem Eisenbahnwaggon abzuziehen, die calcinierte Soda pneumatisch zu einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten zu transportieren, die calcinierte Soda zu hydratisieren und aufzulösen und die entstehende Lösung und Aufschlämmung in ein Auffangbecken zu überführen. Die benutzte Vorrichtung hatte ein Solvationstrichtervolumen von 7,6 l (2 Gallonen) und ein Einlaßrohr mit einem Durchmesser von 7,6 cm (3 Zoll). Vier in einem Winkel von 45º unterhalb der Horizontalen angeordnete Düsen wurden benutzt, um dem Solvationstrichter Solvationsflüssigkeit auf tangentiale Weise zuzuführen.
Gearbeitet wurde unter folgenden Bedingungen:
Ejektorsaugleistung 3 x 10&supmin;² ACMS (65 ACFM) bei den angegebenen Bedingungen
Ejektorflüssigkeit Wasser
Bewegungsdruck 6,9 bar g (100 psig)
Vorrichtungsaustragsdruck 0,7 bar g (10 psig)
Ejektorflüssigkeitsströmung 12,6 l.s&supmin;¹ (200 gpm)
Solvationsflüssigkeitsströmung 1,26 l.s&supmin;¹ (200 gpm) [0,42 l.kg&supmin;¹ Feststoff] (0,05 gal/lb Feststoff)
Schüttgewicht der calcinierten Soda 1024 kg.m&supmin;³ (64 lbs/ft³)
Behandlungsgeschwindigkeit der calcinierten Soda 3 kg/s (400 lbs/min [12 Tonnen/Stunde]
Die Vorrichtung und die Betriebsbedingungen ergaben einen glatten Betrieb ohne nachteilige Hydratisierung und Verstopfung der Anlage. Dies Beispiel zeigt, daß es möglich ist, hydratisierbare Chemikalien von Eisenbahnwaggons zu entladen und Schlämme und/oder Lösungen dieser Chemikalien ins Lager zu überführen.

Beispiel 6

Die Vorrichtung gemäß Beispiel 5 wurde benutzt, um flockiges Kalziumchlorid aus einem Eisenbahnwaggon abzuziehen, das Kalziumchlorid pneumatisch zu einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten zu transportieren, das Kalziumchlorid zu hydratisieren und aufzulösen und die entstehende Lösung durch etwa 76 m (250 Fuß) einer Rohrleitung mit einem Durchmesser von 10,2 cm (4 Zoll) in einen Lagerbehälter zu überführen.
Gearbeitet wurde unter folgenden Bedingungen:
Ejektorsaugleistung 3,3 x 10&supmin;² ACMS (71 ACFM) bei den angegebenen Bedingungen
Ejektorflüssigkeit Wasser
Bewegungsdruck 9,7 bar g (140 psig)
Vorrichtungsaustragsdruck 1,7 bar g (25 psig)
Ejektorflüssigkeitsströmung 14,5 l.s&supmin;¹ (230 gpm)
Solvationsflüssigkeitsströmung 2,1 l.s&supmin;¹ (34 gpm) [1 l.kg&supmin;¹ Feststoff] (0,126 gal/lb Feststoff)
Behandlungsgeschwindigkeit des Kalziumchlorid 2 kg/s (270 lbs/min) [8 Tonnen/Stunde]
Schüttgewicht des Kalziumchlorid 880 kg/m³ (55 lbs/ft³)
Die Vorrichtung und die Betriebsbedingungen ergaben einen glatten Betrieb ohne nachteilige Hydratisierung und Verstopfung der Anlage. An Stellen längs der Abgaberohrleitung entnommene Proben zeigten, daß in fünf Sekunden oder weniger nachdem die Solvationsflüssigkeit und die Feststoffe die Vorrichtung verlassen hatten, eine vollständige Auflösung der Flocken geschah. Dies Beispiel zeigt, daß es möglich ist, hydratisierbare Chemikalien von Eisenbahnwaggons zu entladen und Lösungen dieser Chemikalien ins Lager zu überführen.
Die Versuchsläufe mit Pilotanlagen und Anlagen wahrer Größe, die in den Beispielen 1 und 3 bis 6 beschrieben sind, zeigen, daß Vorrichtung und Verfahren geeignet sind, ein trockenes, hydratisierbares chemisches Präparat wirksam zu transportieren und zu hydratisieren, aufzuschlämmen und/oder aufzulösen, ohne daß es Verstopfungsprobleme gibt.
Die einfache Art der Vorrichtung erleichtert den leichten und preisgünstigen Einbau. Ferner kann die Vorrichtung benutzt werden, um trockenes Material praktisch aus jedem beliebigen Vorratsbehälter zu entfernen, ohne daß dazu mehr als eine passende Anschlußvorrichtung erforderlich ist. Das Verfahren der Vorrichtung ist also bestehenden Verfahren zum Entladen von Eisenbahnwaggons, für die unter Umständen Spezialkonstruktionen angefertigt oder eine Grube unter den Schienen ausgehoben werden muß, erheblich überlegen.
Im Verlauf der Versuchsläufe stellte sich auch heraus, daß nicht alle Oberflächen innerhalb des Trichters durch die Strömung aus den Düsen ohne weiteres gespült wurden. Insbesondere erwies sich das Chemikalieneinlaßrohr als schwer ordnungsgemäß mit Solvationsflüssigkeit zu spülen, obgleich es benetzt wurde. Aus diesem Grund bestand die Tendenz, daß sich Hydrate am Einlaßrohr ansammelten und zu einer Verstopfung führten.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden, könnte man grundsätzlich mehr Düsen, die in entsprechende Richtungen weisen, einbauen. Wir haben allerdings festgestellt, daß es vorzuziehen ist, einen nichtklebenden Werkstoff, beispielsweise Polytetrafluorethylen bei der Herstellung mindestens der bloßliegenden Oberflächen des Einlaßrohres zu benutzen. Die Verwendung ähnlicher Werkstoffe beim Herstellen des restlichen Trichters scheint wirtschaftlich nicht vertretbar zu sein, da die Düsen wirksam sind und das nichtklebende Material unter Umständen zum Abrieb neigt.

Claims

1. Verfahren zur Beförderung von trockenen hydratisierbaren Chemikalien aus einem Behälter und Einführung dieser trockenen hydratisierbaren Chemikalien in ein flüssiges Trägermedium, um eine Lösung oder Schlämme zu formen, dadurch gekennzeichnet, daß bei besagter Methode

a) an den Behälter eine Vorrichtung angeschlossen wird, die aus einem durch ein Wandteil (9) und ein Einlaßendteil geformten Solvationssilo mit Auslaßende gegenüber dem Einlaßende, einer Vielzahl von im Einlaßende des Silos angeordneten Düsen (7), einem Mittel zur Versorgung der Düsen mit einem Strom von Solvationsflüssigkeit, einem Chemikalien-Einlaßrohr (13), das, um eine Verbindung zwischen dem Inneren und Äußeren des Silos herzustellen, durch das Einlaßendteil hindurchführt, und einem durch Flüssigkeit betriebenen Ejektor besteht, der mit einem Flüssigkeitseinlaßrohr, einem Flüssigkeitsauslaßrohr und einer Ansaugöffnung ausgestattet ist, wobei besagte Ansaugöffnung am Auslaßende (10) des Silos befestigt und das Silo eine versiegelte Einheit ist, so daß die durch den Ejektor fließende Flüssigkeit eine Saugwirkung innerhalb des Chemikalien-Einlaßrohrs (13) erzeugt, und wobei die Düsen derart ausgerichtet sind, daß die durch die Düsen (7) fließende Solvationsflüssigkeit die Innenfläche des Wandteils (9) wäscht;

b) dem durch Flüssigkeit betriebenen Ejektor ein Strom von Ejektorflüssigkeit zugeführt wird, um die trockenen hydratisierbaren Chemikalien vom Behälter in den Silo zu saugen;

c) den Düsen (7) ein Strom von Solvationsflüssigkeit zugeführt wird, um die trockenen hydratisierbaren Chemikalien im Silo mit der Solvationsflüssigkeit zu mischen, so daß eine feuchte Chemikalienmasse geformt wird, die durch die Saugöffnung des Ejektors aus dem Silo abgesaugt wird; und

d) die Chemikalien in einem flüssigen Trägermedium vom Ejektorauslaßrohr abgefangen werden, wobei besagtes Trägermedium eine Mischung aus Solvationsflüssigkeit und Ejektorflüssigkeit darstellt, und wobei besagte Solvationsflüssigkeit in einer Menge von 0,1 bis 4 mal "ZSI" zugeführt wird, wobei

und wobei "ZSI" die Solvationsfließgeschwindigkeit, ausgedrückt als l.k&supmin;¹ Feststoff, und PSI die Schüttdichte des Feststoffs in kg.m&supmin;³ ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Solvationsflüssigkeit in einer Menge von 0,5 bis 2 mal "ZSI" zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Behälter ein Eisenbahnwagen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagte trockene hydratisierbare Chemikalien wasserfreies Natriumkarbonat oder Kalziumchlorid sind und besagte Solvationsflüssigkeit Wasser enthält.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solvationsflüssigkeit und/oder Ejektorflüssigkeit aus einer gesättigten Lösung der in einem Lösungsmittel beförderten trockenen hydratisierbaren Chemikalien besteht.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Solvationssilos derart bemessen ist, daß die nominelle Verweilzeit der Solvations-flüssigkeit im Solvationssilo 0,5 bis 30 Sekunden beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Solvationssilos derart bemessen ist, daß die nominelle Verweilzeit der Solvationsflüssigkeit im Solvationssilo 0,5 bis 10 Sekunden beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das innere Ende des Chemikalien-Einlaßrohrs eine nichtklebende Oberfläche hat, um zu verhindern, daß solvatisierte, trockene hydratisierbare Chemikalien daran haften bleiben.