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Verfahren zur Trockenkühlung bzw. mechanischen Aufbereitung von heißen
Stoffen, die vor Erreichung einer Mindesttemperatur der Einwirkung von Luft entzogen
bleiben müssen.
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Im Gebiet der chemischen Technologie gibt es eine ganze Reihe von
Fällen, wo Stoffe, die in irgendwdchen Öfen einer TNärmebehandlung unterzogen wurden,
nach dem Verlassen des Ofens der Einwirkung der atmosphärischen Luft, und zwar neben
dem Luftsauerstoff auch den iibrigen Bestandteilen derselben, entzogen werden müssen,
bis sie eine gewisse Mindesttemperatur erreicht hahen, da sie entweder leicht Feuer
fangen oder sich in ihren Eigenschaften oder Beschaffenheit grundlegend ändern.
Es sei hier beispielsweise an die Gewinnung von Kalkstickstoff erinnert, ferner
an die Fabrikation von Ultramarin, an die Herstellung von al tiver Kohle, an die
Nachbehandlung von Grudekoks nach dem Verlassen der Rollöfen und endlich auch an
die Abkühlung von Koks und Halbkoks nach der Destillation in Kolis-bzw. Schwelöfen
usw.
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Man hat die Eigentümlichkeiten eines Teils dieser Stoffe z. B. dadurch
zu bekämpfen versucht, daß man dieselben mit Wasser überspritzte oder in Wasser
eintauchte, was aber den Nachteil hat, daß bei entzündlichen Stoffen beispielsweise
sehr große Mengen von Wasser zum gründlichen Ablöschen nötig sind, während bei anderen
Stoffen das nasse Verfahren deshalb untunlich ist, weil es die Giite und die weitere
Verwendbarkeit derselben
erheblich beeinflußt, zumal daml, wenn
für den weiteren Verwendungszweck völlige Trockenheit gefordert wird.
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Es ist auf der anderen Seite schon vorgeschlagen worden, die heißen
Stoffe durch Kühlen mit inerten Gasen auf eine ungefahrliche Temperatur herabzusetzen.
Hierbei war es aber notwendig, die Stoffe nach dem Verlassen der technischen Ofen
einer neuen Apparatur zuzuführen, und auf dem Wege nach dort ließ sich der Einfluß
der Luft nicht ganz ausschalten, auch trat eine leichte Staubentwicklung dabei ein
und infolgedessen Verluste. Derartige Einrichtungen waren weiterhin deshalb unvollkomrnen,
da die in Frage kommenden Stoffe häufig giftig oder schädlich auf die Bedienungsmannschaften
einwirlien, anderseits, wie z. B. beim Ultramarin, den Betrieb in in unerwünschter
Weise verschmutzen.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfinclung wird einerseits aufgebaut
auf dem eben erwähnten Grundsatz, die heißen Stoffe mittels eines Stroms von inerten
Gasen zu kühlen.
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Sie baut sich aber weiterhin auf auf der Erkenntnis, daß es nicht
nötig und nicht vorteilhaft ist, das gesamte den technischen Ofen verlassende Gut
gleichmäßig einer einheitlichen Kübking zu unterziehen, sondern daß z. B. die ganz
feinen Anteile derartiger Stoffe, wenn sie dicht gelagert in einem Behälter liegen,
sich selbst ersticken und also nicht gesondert oder nur ganz schwach gekühlt zu
werden brauchen, während das Kühlverfahren energisch auf die grobstückigeren Teile
angewandt werden muß, die im Innern lange heiß bleiben und bei vielen Stoffen wegen
der Möglichkeit des Vorhandenseins ungarer Stellen zu Bränden oder sonstigen schädlichen
und gefährlichen Veränderungen Veranlassung geben können. Ein Weg zur Lösung der
durch die letzterwähnten Erscheinungen gestellten Aufgabe bietet die Erfindung dar,
gemäß welcher das zu kühlende Gut unmittelbar von der Auslaufstelle des technischen
Ofens durch einen Gasstrom fortgeführt wird, der gleichzeitig eine Trennung in feine
und grobe Bestandteile bewirkt.
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Dieser selbe Gasstrom dient dann weiterhin nach seiner Abkühlung in
einem Wärmeaustauscher zum intensiven Kühlen der grobstückigen Bestandteile, während
die feineren je nach ihrer Art sich selbst Verlassen oder durch eines der bekannten
Mittel noch entsprechend weiter gekühlt werden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei,
wenn der das heiße Gut fördernde, sondernde und kühlende Gasstrom in aus anderen
Zweigen der Technik bekannter Weise im Kreislauf geführt wird.
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An Hand einiger Beispiele soll das neue Verfahren näher erläutert
werden.
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Bei der Kalkstickstoffgewinnung fällt das Reaktionserzeugnis teils
zusainmengebackell. teils als Staub an und ist vor Luftzutritt zu schützen, da das
heiße Calciumcyanamid oberflächlich mit dem Wasserdampf der IMft Ammoniak bildet.
Außerdem wirkt der Kalkstickstoffstaub ätzend und greift die Atmungs -organe stark
an. Gemäß der Erfindung wird das heiße Erzeugnisanach dem Verlassen der Ofen, nachdem
es gegebenenfalls gebrochen worden ist, mittels eines im Kreislauf umgetriebenen
Gasstroms weitergefördert, hierbei nach der Größe geschieden und schon währen 1
dieser Förderung gekühlt. Der ausgeschiedene Staub und die feineren Bestandteile
können aus Sammelbehältern vorteilhaft sofort verkaufs fähig in Säcke abgefüllt
werden, während die gröberen Bestandteile, die in Kühltürmen gesammelt werden, durch
den vor -erwähnten Gasstrom weitergekühlt werden, bis auch diese eine zulässige
Temperatur erreicht haben. Damit diese Kühlung wirksamer ist, muß demselben zwischendurch
in einem Wärmeaustauscher seine aufgenommene Wärme entzogen werden.
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In ähnlicher Weise kann man bei der Ultramaringewinnung verfahren,
wobei infolge des Abschlusses der Anlage an sich die größte Sicherheit dagegen besteht,
daß der Farbstaub die Bedienungsmannschaften nicht belästigt oder den Betrieb unsauber
macht.
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Bei der Kühlung von Halbkoks aus Schwelöfen wird ähnlich vorgegangen.
Das den Schwelofen verlassende Gut wird durch den umlaufenden Gasstrom erfaßt und
bei gleichzeitiger Kühlung nach Feinheitsgraden gesondert. Das feine Gut wird dann
in besonderen Behältern, bei denen eine Wärmeabgabe nach außen möglich ist, von
selbst ersticken, während die grobstückigen Anteile durch den inzwischen rückgekühlten
Gasstrom endgültig abgelöscht werden.
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Die Vorteile, die sich bei der Benutzung des neuen Verfahrens ergeben,
sind an Hand der eben erwähnten Ausführungsbeispiele leicht zu erkennen.
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Es wird der Angriff der atmosphärischen Luft bzw. ihrer Bestandteile
auf die heißen und empfindlichen Stoffe grundsätzlich vermieden, ferner wird unmöglich
gemacht, daß Verluste oder Beeinträchtigungen des Betriebs oder der Bedienungsmannschaften
durch Staubbildung eintreten. Weiterhin findet eine Sonderung der Anteile des Erzeugnisses
in grobe und feine statt, wobei in vielen Fällen ein Teil derselben gleich verkaufsfertig
hergerichtet werden kann. Sehr wertvoll ist auch, daß keinerlei mechanische Färdereinrichtungen,
wie Becherwerke, Schnecken o. dgl., die das Gut entweder schädigen oder selbst beschädigt
werden können, notwendig sind.
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Die stoffe fallen außerdem unbedingt trocken an, so daß sie bohne
weiteres ihrem weiteren Verwendungszweck zugeführt werden können. Schließlich besteht
auch die Möglichkein, mit dem Luftstrom irgendwelche andere Stoffe den abzuküblenden
Massen beizufügen, die auf diese chemisch oder mechanisch einwirken sollen, und
zwar können diese Zusatzstoffe gasförmig, flüssig oder fest (in diesem Falle fein
zerteilt) sein.
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Eine mechanische Einwirkung kann z. B. bei der erwähnten Ultramaringewinnung
erzielt werden, wenn in den Fördergasstrom, der den Ultramarinfeinstaub führt, ein
weiterer Farbstoff in beliebiger Menge au fgegel>en wird, wodurch während der
Kühlung und des Transports eine gute Mischung erzielt und ein anderer. je nach der
Zusammensetzung beliebiger Farbton erzeugt wird. Eine chemische Einwirkung auf das
Fördergut tritt beispielsweise bei der Kalkstickstoffgewinnung ein, wenn dem ieinen
Staub Wasserdampf und Kohlen säure beigemischt werden, wodurch sich unter Anlagerung
von Wasser an das entstandene Cvanamid Harnstoff herstellen läßt.
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Als Beispiel für die Zuführung eines flüssigen Zusatzstoffs sei auf
die Gewinnung von aluminiumnitrit bzw. auf die Gewinnung von Ammoniak aus Aluminiumnitrit
hingewesen. Es ist bekannt, daß Aluminiumnitrit sofort in Ammoniak übergeführt werden
kann, wenn dasselbe mit alkalischem Wasser bespritzt wird. Nach dem Umlaufkühlverfahren
nach der Erfindung wird das alkalische Wasser in einfacher Weise in den Kiihlgasstrom
eingespritzt.
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Ein weiteres Beispiel für die Zuführung flüssigen Zusatzstoffes zu
dem Uiiilaufgut ist folgendes: Bei der Verwendung von aktiver Kohle zur Schwefelgewinnung
aus schwefelwasserstoffhaltigen Gasen wurde vorgeschlagen, die Kohle mit Ammoniaksalzen
zu beladen, da Ammoniak den Oxydationsprozß des Schwefelwasserstoffs zu Wasser und
Schwefel über die Kohle außerordentlich beschleunigt bzw. begünstigt. Die Beladung
der Kohle mit Ammoniaksalzen kann nun bei dem Verfahren nach der Erfindung dadurch
erzielt werden, daß man in den Kühlstrom an geeigneter Stelle eine gesättigte Ammoniumcarbonatlösung
einspritzt. Nach Verdampfung des Wassers, das in den Strom der Umlaufgase eintritt,
bleibt Ammoncarbonat bzw. Ammonbicarbonat auf der aktiven Kohle als fester Rückstand,
während der Wasserdampf in die Umlaufgase übergeht. Der Überschuß an Wasserdampf
kann hierbei durch Kondensation oder Ausblasen beseitigt werden.
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In der Zeichnung ist eine Einrichtung dargestellt, die zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist.
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Es ist A ein technischer Ofen, aus dem das fertig behandelte Gut
durch die Austragvorrichtung herausgefördert wird. Das Gut fällt zunächst auf die
beiden Brechwalzen C, die sich unmittelbar an die Austragvorrichtung anschließen
und mit dieser zusammen iii einem an den Ofen luftdicht anschließenden Gehäuse untergebracht
sind. Die zerkleinerte.
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Massen, sowohl die staubförmigen wie aucli die gröberen Anteile, fallen
dann in eine Rohrleitung G, in welcher ein Gasstrom in der Richtung des eingezeichneten
Pfeiles kreist.
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Mit diesem gelangt das Gut zunächst zur Klassiereinrichtung D, in
welcher die grobkörnigen Anteile durch Ablenkschaufeln bekannter Art aus dem Gasstrom
ausgeschieden werden. Durch das Abschlußorgan E, welches grundsätzlich ähnlich arbeitet
wie die Austragvorrichtung B am Ofen A, fallen die Stücke in einen Behälter F, während
die feinkörnigen Anteile mit dem Gasstrom in der RohrleitungH weitergehen, aus dem
sie mit Hilfe des Zyklons J ausgesondert werden. Sie sammeln sich dann in dem Behälter
K, der als Stapelbunker dient und aus dem sie je nach Bedarf abgelassen werden können.
Um die in den feinen Anteilen noch enthaltenen Wärmemengen abzuführen, ist der Behälter
K mit kaminartig wirkenden Röhren Q versehen, die aus der dicht gelagerten Masse,
bei der ein unmittelbares Durchströmen von Kühlgasen nicht in Frage kommen kann,
allmählich die Wärme abführen.
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Bei der Berührung mit den heißen Stoffen hat sich der Kühlgasstrom
erwärmt, und er wird nach Abscheidung der von ihm getörderten Anteile durch die
Rohrleitung L zu einem Wärmeaustauscher M geführt, wo ihm die Wärme wieder entzogen
wird, sei es durch direkte Berieselung mit Wasser, wobei gleichzeitig eine Reinigung
bzw. Ausscheidung von in ihm noch enthaltenen Bestandteilen erfolgen kann, oder
durch indirekte Kiihlung in Röhrcnapparaten beliebiger Bauart. Nach dem Verlassen
des Kühlers werden die nunmehr kalten Gase durch den irgendwie angetriebenen NTentilator
N der den Kreislauf aufrechterhält, angesaugt und durch die Rohrleitung O in das
untere Ende des vorhin erwähnten Behälters F für die grobstückigen Bestandteile
des zu behandelnden Gutes gedrückt. Die Kühlgase treten aus dem Rohr 0 aus und durchströmen
die ganze Gutsäule von unten nach oben, wobei sie aus dieser die Wärme abführen.
Durch die LeitungP werden sie dann zum Rohrstrang G zurückgeführt, an dessen Anfang
der Anschluß des technischen Ofens sich befindet und wo die Förderung der heißen
Massen wieder einsetzt.
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Die ElassiereinrichtullgD kann so ausgebildet werden, daß die grobstückigen
Anteile in verschiedenen Größen gesondelt gewonnen werden, wobei eine Regelung der
Abscheidung sowohl durch die Einstellung der Praliplatte als auch durch die Beeinflussung
der Strömungsgeschwindigkeit des Gases herbeigeführt werden kann, Die Kühlung der
abgeschiedenen Stücke kann in hintereinander oder parallel geschalteten Behältern
durch den umlaufenden Gasstrom stattfinden. Weiterhin kanu sowohl die in dem Sammelbehälter
K als auch die in dem Wärmeaustauscher M abgeführte Wärme irgendwie nutzbringend
für den Gesamtprozeß verwertet werden, sei es zum Vorwärmen des Gutes vor seiner
Behandlung in dem technischen Ofen A, sei es zur Erwärmung von irgendwelchen Nebenerzeugnissen
usw.
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Als gasförmiges Beförderungsmittel kann jedes beliebige inerte Gas
gewählt werden, das mit den heißen Gut bei den in Frage kommenden Temperaturen keine
chemische Verbindung eingeht. Der Zusatz von irgendwelchen Hilfsstoffen, der, wie
vorhin angedeutet, mit dem Fördergasstrom ohne Schwierigl;eit durchzuführen ist,
kann an jeder beliebigen Stelle des Kreislaufes und auf verschiedenste Art und Weise
erfolgen. Die technischen Einrichtungen hierfür sind aus anderen Fachgebieten bekannt.
Gegebenenfalls kann man, sofern für den Fördergasstrom besondere Gase nicht zur
Verfügung stehen und sofern es die heißen Stoffe erlauben, zunächst das Verfahren
mit atmosphärischer Luft beginnen, wobei beispielsweise der Sauerstoff nach ganz
kurzer Zeit aufgezehrt wird, so daß der weitere Kreislauf im wesentlichen mit reinem
Stickstoff durchgeführt wird.
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Bei der Behandlung beispielsweise von bitumenhaltigen Stoffen wird
es sich nicht vermeiden lassen, daß noch nach dem Austritt aus dem Ofen aus dem
Gut Stoffe entweichen, die in den Förderstrom aufgenommen werden.
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Soweit dieses kondensierbare Teerdämpfe 0. dgl. sind, können sie
in dem Kühler niedergeschlagen werden, während nicht kondensierbare Gasanteile die
Menge des kreisenden Fördermittels allmählich vergrößern und so eine Drucksteigerung
herbeiführen. Zur Ableitung kann an beliebiger Stelle im Kreislauf ein Entlastungsventil
vorgesehen werden, durch welches nach Überschreiten eines gewissen Druckes der Überschuß
entweichen kann. In der Zeichnung ist dieses Ventil in der Nähe des technischen
Ofens 4 angedeutet und mit R bezeichnet.
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Sind die überschüssigen Gasbestandteile brennbar, so wird man sie
zffeclrmäßig einer Feuerung zuführen oder sonstwie verwerten.
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PTENT-ANsPRäczE : I. Verfahren zur Trockenkühlung bzw. mechanischen
Aufbereitung von heißen Stoffen, die vor Erreichung einer Mindesttemperatur der
Einwirkung der Luft entzogen bleiben müssen, dadurch gekenn zeichnet, daß das zu
kühlende, beim Austritt aus dem Ofen gegebenenfalls zerkleinerte Gut unmittelbar
von der Auslaufstelle des Ofens (A) durch einen vorzugsweise inerten, zweckmäßigerweise
im Kreisstrom geführten Gasstrom fortgeführt wird, der eine Trennung der feine.
und groben Bestandteile bewirkt und nach erfolgter Abkühlung in einem Wärmeaustauscher
(M) zul°n Kühlen der grohstückigen Anteile dient.