DE392373C

DE392373C - Verfahren zur Verhinderung des Vermischens von zwei oder mehr Stoffen bei Undichtwerden der Trennungswaende der diese Stoffe enthaltenden Apparate

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Publication number: DE392373C
Application number: DEH90160D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1922-06-14
Filing date: 1922-06-14
Publication date: 1924-03-20

Description

Verfahren zur Verhinderung des Vermischens von zwei oder mehr Stoffen bei Undichtwerden der Trennungswände der diese Stoffe enthaltenden Apparate.
In der chemischen Industrie ergibt sich häufig der Fall, daß man arbeitet: a) mit festen Stoffen und Flüssigkeiten oder b) mit festen Stoffen und Gasen oder c) mit zwei oder mehr Flüssigkeiten oder d) mit zwei nder mehr Gasen oder e) gleichzeitig mit zwei oder mellr Flüssigkeiten und Gassen, welche durch eine feste Wand geschieden sind und welche, wenn sie durch Undichtwerden der Trennwände miteinander in Beiiihrung treten, zu Explosionen oder zu anderen schädlichen wirkungen führen.
Unter anderem haben lcei der Bereitung von Salpetersäure in den letzten jahren verschiedene Explosionen von sehr schwerwiegen den Folgen stattgefunden, deren Ursachen auf Vorgänge zurückzuführen sind, welche in den Kühlern sich abgespielt haben, Diese letzteren bestehen bekanntlich aus schmiedeeisernen, von einem Mantel umgebenen Röhren. Durch diese Kühlröhren leitet man bei der Salpetersäurefabrikation Toluol von etwa #70°C, wodurch sich in dem die Röhren umgebenden Mantel Stickstoffdioxyd in fester From absetzt.
Hat im Kühler die Bildung einer ausreichenden Menge Stickstoffdioxyd stattgefunden, dann leitet man bekanntlich durch die Röhren erwärmtes Toluoyl, wodurch das Dioxyd in flüssigen Zustand übergeführt wird.
HIerbei tritt num sehr oft die große Gefahr auf, daß die Kühlröhren schnell angegriffen und durchfressen werden, so daß das Stickstoffdixoyd und Toluol miteinander in unerwünschte Berührung treten und vermischt werden.
Auch der den Kühler umschließende Außenmantel wird häufig angegriffen und undicht, wobei die isolierende Hülle, welche am zweckdienlichsten aus Kork loesteht, verbrennt. Um diese Gefahr des Verbrennens zu vermeiden, verwendet man in der Praxis number Diatomecnerde an Stelle von Kork.
Eine der folgenschwersten Explosionen, welche sich in den letzten jahren in der Salpetersäurefabrikation ereignet hat (Zschornowitz, 18. Juni 1917), wird darauf zurükgeführt, daß Toluol und stickstoffdioxyd mit Putzöl in Berührung kamen. Der hierbei entstandene Brand führte zur Explosion. Ein ahliches schweres Explosionsunglück ereignete sich am 21. Juli 1921 in Bodio infolge einer Explosion großer mengen eines Benzin-Dixoyd-Gemisches (Zeitschrift für angewnadte Chemie, Jahrg. 35, 1922, Seite 117).
Die vorliegende Erfindung sucht solchen Gefahren vorzubeugen. Ihre Anwendung ist nicht ausschließlich auf die Salpetersäureindustrie beschränt.
Das Ziel wird dadurch erreicht. daß man Jene Stoffe (Flüsigkeiten, Gase), durch deren Vermischung oder Berührung Explosionen oder andere schädliche wirkungen entstehen kömen, durch solche Flüssigkeiten oder durch solche Gase voneinander trennt, welche mit den zu trementden Stoffen bei den inm Betriebe verwendeten Temperaturen entweder überhaupt keine chemischen Verbindungeneingehen oder mit mit ihnen in einer für den Betrieb möglichst unschädlichen Weise reagieren.
Dies ist das eine kennzeichen der Erfindung.
Ein weiteres Merkmal derselben besteht darin, daß man den zur Scheidung dienenden Stoff während des Betriebes unter einem Druck hält, welcher höher oder tiefer liegt als die Drucke, unter denen die zu scheidenden Stoffe stehen.
Ein drittes Merkmal der Erfindung besteht in der Ver3endung mechanischer mittel, um den Eintritt von Druckveränderungen in dem zur Trennung dienenden Mittel (Flüssigkeit, Gas) zur abgabe ihörbarer oder sichtbarer Signale zu verwenden oder um bei Eintritt solkeher Druckveränderungen selbsttätige Absperrvorrichtungen zu betätigen, um den Betrieb stillzusetzen oder Gefahren zu verhütetl.
Die Wahl der Flüssigkeiten oder Gase, welche als Trennmittel Anwendung finden sollell, und die besonderen Bedingungen ihrer Verwendung müssen den einzelnen technischen Betriehen und dem Einzelfalle angepaßt werden.
Als Trennflüssigkeit werden zweekdienlich solche Stoffe oder ein Gemisch solcher verwendet, weelche bei den imk Betriebg verwendeten höchsten Temperaturen keinen solchen Dempfdruck haben, daß sie bei den im Betrieb verweadeten Drucken sieden, und oderen Sehmelzpunkt tiefer liegt als die niedrigsten in Betrieb verwendeten Temperaturen, bei welchen die Ausülung von Schutzwirkungen erforderlich oder wünschenswert ist.
Bei der Salpetersäurefabrikation z. B. empfiehlt sich unter anderem die Verwendung von Chloriden der Kohlenstoffreihe (z. B.
SiCl4) als scheidungsmittel, ferner Chloroform (im Gemisch mit anderen als hauptschutzflüssigkeit dienenden Stoffen), Äthylbenzol, Alkohol, i-amylalkohol, Toluol, Methylanilin, Seleniumtetrafluorid usw.
Als mechanische Mittel können die bekannten Druckventile dienen, welche man evtl. mit elektrischen Signalvorrichtungen verbinden bzw. zusammentarbeiten lassen kann.
In praktischer Ausführung dieses Erfindungsgedankens verfährt man in der Weise, daß man die zu trennenden Stoffe voneinander durch eineu Raum oder durch Gefäße scheidet, welehe man z. B. aus doppelten oder mehrfachen konzentrischen Wänden bildet.
Hierbei befindet sich der eine der zu trennellden Stoffe außerhalb und der andere innerhalb dieses Trennungsraumes.
Der durch die konzentrischen Wandungen gebildete Trennungsraum wird mit dem zur Tremung dienenden Stoff (Flüssigkeit, Gas) ausgefüllt.
Die neuartige Wirkung besteht erstens darin, daß, wenn die den erwähnten Trennungsraum bildenden Wände angefressen werden, die voneinander getrennten Flüssigkeiten demnach nicht miteinander in Berührung treten können, sodann, und zwar hauptsächlich darin, daß infolge der in dem Trennungsraum auftretenden Veränderung des Druckes, unter dem sich das Trennmittelefindet, geeignete Mittel, z. B. ein mit Hilfe eines Druckventils ausgelöstes Warnungssignal oder anderen Schutzmittels, fiir den Betrieb betätigt werden können.
Das Trennmittel (Flüssigkeit, Gas) kann unter zweierlei Bedingungen Anwendung finden: in dem einen Fall z. B. nur zum Feststellen bzw. zum Anzeigen des in den Trenwänden entstandenen Leckes, ohue daß dabei auch eine Wiederherstellung des ursprünglichen Druckes nötig wäre; in dem anderen Fall jedoch wird das Trennmittel unter der Bedingung angewendet, daß der Druck konstant gehalten, also nach Auftreten einer Druckveränderung wiederhergestellt wird.
Die Verwendung kann aber auch in der Weise stattfinden, daß auftretende Lecke durch das beschleunigte Arbeiten der Pumpen angezeigt werden.
Im letzteren Fall wird eine selbsttätig wirkende Pumpe mit dem Trennungsramm verbunden, welche durch das erwähute Durkventil ein- und ausgeschaltet wird, wovon die mehr oder weniger energische Wirkung des Ventils abhängig ist.
Das Auftreten von Lecken kann gemäß der Erfindung im allgemeinen angezeigt werden durch Druck- oder Niveauveränderungen im Trennungsmittel oder durch Veränderungen in den physikalischen oder chemischen Eigenschaften dessalben, wie z. B. durch Veränderung in der Färbung, im spezifischen Gewicht, in der elektrischen Leitfähigkeit o. dgl.
Das Anzeigen eines Leckes vermittels Anderung der Färbung oder durch Änderung der physikalischen Eigenschaften des Trennmittels kann dadurch erfolgen, daß man als solches einen Stoff wählt, welcher mit einem oder mit allen der zu trennenden Stoffe Farbenänderungen oder andere Änderungen des physikalischen Zustandes im genannten Mittel hervorruft.
Handelt es sich z. B. um Stickstoffdioxyd (NO2), so setzt sich deieses bekanntlich in From von Schnee an den Röhren der Kühler ab. Um den Schnee wieder aufzutauen oder um andere durch den Betrieb bedingte Reaktionen hervorzurufen, kann man erwärmte Gase oder Dampf oder entsprechend erwärmte Flüssigkeiten oder ein Gemisch dieser Stoffe verwenden.
Diese erwärmen den Körper kann man zweckdienlich durch Röhren leiten, welche z. 3,. zwischen der Innen- und Außenwand des Apparates angeordnet sind.
NIan kaml diese erwärmenden Körper auch ohne Anordnung von Rohrleitungen zwischen der Innen- und AuJ3enwand des Apparates strömen lassen. Zur Erwärmung kann auch die Abfallwärme des Betriebes venvendet werden.
In der biliegenden Zeichnung ist die Erfindung an einem Asuführungsbeispiel und in Anwendung auf die Salpetersäurefabrikation vcranschaulicht. Hierbei werden als voneinander zu trennende Stoffe Stickstoffdioxyd einerseits und Toluol oder Benzin anderseits verwendet. Als Trennmittel wird z. B. Siliciumtetrachlorid benutzt. Man kann auch weniger indifferente Stoffe als Trennmittel verwenden, wie z. B. Äthylbenzol, Chloroform usw.
Das mechanische Hilfsmittel, um diese beiden Flüssigkeiten voneinander zu trennen, besteht in der Anwendung einer Doppelwand, welche um die Röhren gelegt ist, durch welche das Toluol fließt.
Abb. 1 veranschaulicht eine für die Salpetersäurefabnkation dienende Einrichtung im Vertikalsehnitt; Abb. 2 zeigt eine abgeändete Arsführungsform.
I he7,eiclmet die ÄNTand des Kiihlers, welcher mit Kork oder Diatomeenerde 20 umgehen ist.
2 ist ein Leitungsrohr zur Zuleitung von Toluol nach dem Innenraum 3 des Kühlers.
Aus dem Raum 3 strömt das Toluol in Richtung der Pfeile 14 durch die Rohre 4 hindurch und wird aus dem Raum 5 durch die Rohrleitung 6 abgeführt.
Die Zuleitung des Stichstoffdioxyds nach dem Kühler erfolgt durch das Rohr 7 nach dem Raum 8. Druch die Leitung 9 wird das von NO2 gereinigte Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch abgeführt. Es sei noch bemerkt, daß die Stoffe auch im Gegenstrom geführt werden können.
15 ist eine Doppelwand, welche die Räume 3, 4 und 5 vom Raum8 8 trennt. Die hierdurch gebildeten Räume 10 werden nun mit einer Flüssigkeit oder einem Gas gefüllt, welche auf die anderen beiden Stoffe chemisch nicht einwirken können und derart gewählt sind, daß sie sich hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften (Schmelzpunkt, Siedepunkt) den im Betriebe auftretenden Temperaturen und sonstigen Verhältnissen anpassen.
Die innere lichte zweite des Raumes wird ebenfalls den Betriebsverhältnissen entsprechend gewählt.
Bei Verarbeitung von Stickstoffdioxyd und Toluol wird man diesen Abstand möglichst klein wählen, um einen wirksamen Wärmeaustausch zwischen Toluol und Dioxyd zu erzielen. Dieser kann dadurch gesteigert werden, daß man die Trennflüssigkeit im Kreislauf durch den Trennungsraum Io hindurchströmen läßt.
Entsprechend dem Prinzip der vorliegenden Erfindung, gemäß welchem auftretende Druckveränderungen dazu benutzt werden, um in den Rohrleitungen 4 oder 15 entstehende Undichtigkeiten anzuzeigen, wird der Druck des trennenden Stoffes (z. B. Si C14) höher oder tiefer gehalten als jener der beiden zu trennenden Stoffe (Stickstoffdioxyd und Toluol).
An dem Raum 10 ist ein Rohr In angeschlossen, in welchem ein Druckventil I6 oder eine ähnliche Vorrichtung vorgesehen ist, welche bei auftretenden Druckänderungen in Wirkung tritt und eine an dieses Ventil angeschlorssene alarmvorrichtung oder selbsttätig wirkende Abschlußvorrichtung betätigt, um den Betrieb stillzusetzen oder sonstwei zu beeinflussen.
Praktisch gestaltet sich der Betrieb bei dem vorliegenden Ausführungsbeispel wie folgt: ÄVeun infolge irgendwelcher Ursachen, z. B. infolge Springens, oder dadurch, daß eine der Wände 4, 15 oder beide durchgefressen werden, einer der zau trennenden Stoffe oder beide mit der Trennflüssigkeit in Berührung treten, dann tritt in den Räumen 10 und 11 eine Druckveränderung auf, und das Ventil I6 wird betätigt.
Um auch die Wand des Kühlers in solchen Fällen zu schützen, ist auch dieser an der Berührungsstelle der Räume 8 und 20 mit einer inneren (Doppel-) Wand 12 versehen, welche mit der Kühlerwandung einen Raum 13 bildet, welcher mit Druckluft gefüllt ist.
In der Zufuhrleitung 17 für die Preßluft ist ebenfalls ein Druckventil 18 vorgesehen, welches in Wirkung tritt, wenn der Druck in 13 sinkt.
Beim Springen oder Durchgefressenwerden der Wandung 12 des Kühlers wird durch die infolge Entweichens der Druckluft auftretende Druckverminderung eine Hilfseinrichtung betätigt, welche entweder Alarmsignale oder andere selbsttätig wirkende Sicherheitsvorrichtungen auslöst. Die Preßluft hat auch die Wirkung, daß sie das Eindringen von NO2 in den Raum I3 verhindert.
Die Einrichtung kann auch so getroffen werden, daß man an Stelle durchlaufender Sicherungsräume 10 unterteilte Sicherungsräume anordnet.
Zu diesem Zweck wird der zu sichernde Apparat oder Raum in seiner ganzen Höhe mit aneinander sich anschließenden, aber voneinander getrennten Einzelräumen 19, 19 (Abb. 2) unterteilt. An jeden einzelnen dieser Räume wird dann ein Ventil 16 angeschlorssen, das mit irgendeiner Sicherheitseinrichtung in Verbidung steht.

Claims

PATENT-ANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verhinderung des Vermischens oder des Berührens von zwei oder mehr Stoffen (feste Stoffe, Flüssigkeiten oder Gase), welche beim Undichtwerden oder bei vorhandenen Undichtigkeiten der Trennungswände der diese Stoffe enthaltenden Apparate oder anderer Räume, z. B. von Kühlem, Explosionsgemische bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Stoffe durch andere, in besonderen Zwischenbehältern befindliche Stoffe (Flüssigkeiten, Gase oder duch geeignete Mischungen solcher) derart trennt. daß der trennende Stoff unter einem höheren oder niedrigeren Druck steht als die zu trennenden Stoffe, wobei man die im trennenden Stoff im Fall des Undichtwerdens oder Undichtseins einer Trennwand auftretenden Veränderungen im Druck, in der Standhöhe oder in seinen physikalischen oder chemischen Eigenschaften dazu benutzen kann, Signal-, Sicherheits- oder Trennungsvorrichtungen im allgemeinen zu betätigen.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssige Trennungsstoffe solche Stoffe oder Stoffen gemische verwendet werden, welche bei den im Betrieb verwendeten höchsten Temperaturen keinen solchen Dampfdruck haben, daß sie bei den im Betrieb verwendeten Drucken sieden, und deren Schmelzpunkt tiefer liegt als die niedrigsteil im Betrieb verwendeten Temperaturen, bei welchen die Ausübung von Schutzwirkungen ausgeubt werden soll.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trennungsmittel im Kreislauf wirken liißt.
4. Verfahren nach Anspruch I und 3 in Anwendung auf die Erzeugung von Salpetersäure, dadurch gekennzeichnet. daß als Trennungsmittel Chloride der Kohlenstoffrethe, z. B. Siliciumtetrachlorid, verwendet werden.
5. Vorrichtung zur Ausführung des verfahrens nach Ansprucjh 1 bis 3 und besonders Anspruch 4, dadurch gekennziechnet, daß zwischen den Räumen (3, 4, 5), welche das Toluol enthalten, ein system von doppelten oder mehrfachen Wänden (15) angebracht ist, die einen oder mehrere Räume (10) einschließen, in welchen ein Trennungsmittel in bezug auf eine bestimmte Temperatur und unter einem bestimmten konstanten Druck gehalten wird und an welchen Sicherheitsvorrichtungen angeschlossen sind, welche bein Auftreten von Änderung des Druckes, des Flüssigkeitstandes o. dgl. betätigt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Innenwand des Kuhlers (1) mit doppelter oder mehrfacher Wandung (12) zurf Aufnahme von Druckluft zwecks Einführung von Druckluft in den entstehenden Raum (13) versehen ist, und daß letzterer mit Sicherheitsvorrichtungen (18), welche bei Veränderungen des Luftdruckes betätigt werden, verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennziehcnet, daß die Trennungsräume (10) in eine Anzahl voneinander unabhängiger, sich aber unmittelbar aneinander anschließender Räume (10 unterteilt sind, von denen jeder einzelne das unter Druck stehende Trennungsmittel enthält und mit einer besonderen Sicherheitsvorrichtung versehen ist.