DE69317788T2

DE69317788T2 - Rohr

Info

Publication number: DE69317788T2
Application number: DE69317788T
Authority: DE
Inventors: Michael Robert 32 Woodland Road Warwickshire Cv8 2Fl Perry; Katharine Anne 50 Ettington Close Warwickshire Cv35 9Rj Wykes
Original assignee: Courtaulds Fibres Holdings Ltd
Current assignee: Courtaulds Fibres Holdings Ltd
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: KR950703713A; CA2145537A1; TR28823A; DE69317788D1; SG46248A1; MX9305970A; ATE164663T1; PL308221A1; SK280135B6; IN188034B; CA2145537C; FI103530B; WO1994008162A1; CN1090916A; AU4828393A; CZ283751B6; CZ68995A3; EP0662204A1; ES2115079T3; FI951453A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Bereich der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Rohr und bezieht sich insbesondere auf ein Rohr für den Transport einer erstarrbaren Lösung von Zellulose in einem wäßrigen organischen Lösemittel.
Der Begriff "erstarrbare Lösung", wie hierin verwendet, bezeichnet eine Lösung, aus der durch Änderungen bezüglich der Temperatur, dem Druck, dem Durchfluß oder durch Abbau ein im wesentlichen festes, im wesentlichen unbewegbares Produkt werden kann.
Die Erfindung findet insbesondere bei erstarrbaren Lösungen von Zellulose Anwendung, die zu exothermen Reaktionen neigen, wie bei erstarrbaren Pasten oder Schlämmen. Die Erfindung findet ferner insbesondere bei einem Rohr für den Transport von Mischungen aus Zellulose, einem tertiären Amin-n-oxid und einem Nichtlösemittel für Zellulose wie Wasser Anwendung.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Es ist allgemein bekannt, eine Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung in Druckgefäße einzubauen. Eine allgemeine Form einer Sicherheitsdruckentlastungsvorrichtung ist eine Berstscheibe. Eine Berstscheibe umfaßt im wesentlichen eine Membran, die unter der Wirkung eines Drucks, der höher als der normale Betriebsdruck für das Druckgefäß aber geringer als der Druck ist, bei dem das Gefäß selbst bricht, entweder durch Bersten oder durch Ausstoßen aus ihrer Halterung oder durch beides freigegeben wird.
Berstscheiben werden für gewöhnlich in kleinen Rohrabzweigungen befestigt, die außerhalb eines Druckgefaßes angeordnet oder als Teil der Wand/Wände des Druckgefaßes ausgebildet sind.
Es wurde nun entdeckt, daß bestimmte Probleme bei einem Rohr entstehen können, das für den Transport einer erstarrbaren Lösung von Zellulose verwendet wird, wenn eine Überdruck in dem Transportrohr selbst entstehen kann. Die vorliegende Erfindung betrifft die Bereitstellung einer Überdruckentlastungsvorrichtung für ein Rohr für den Transport einer erstarrbaren Lösung von Zellulose, wo die Möglichkeit besteht, daß ein Überdruck in der erstarrbaren Lösung entsteht. Der Überdruck kann in dem Rohr selbst entstehen oder sich aus einem Druckanstieg außerhalb des Rohres ergeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Rohr für den Transport einer erstarrbaren Lösung von Zellulose in einem wäßrigen organischen Lösemittel bereitgestellt, wobei das Rohr mit mindestens einer Überdruckentlastungsvorrichtung versehen ist, welche eine Scheibe aufweist, die unter der Einwirkung von Druck zur Bildung einer Entlüftung für das Rohr verlagerbar ist, wobei das Rohr mit einer Abzweigung versehen ist und die Scheibe der Überdruckentlastungsvorrichtung in der Abzweigung befestigt ist (wie in US-A-2552110 beschrieben ist), wobei zumindest ein Teil der unter Druck verlagerbaren Scheibe der Überdruckentlastungsvorrichtung im wesentlichen mit der Innenseite der Wand des Rohres bündig liegt.
Die Scheibe ist vorzugsweise eine Berstscheibe und kann in einer Halterung befestigt sein, welche in die Abzweigung des Rohres eingesetzt ist. Da die Oberfläche der Scheibe teilweise im wesentlichen mit der Innenseite der Wand des Rohres bündig liegt, wird sie von der hindurchströmenden Lösung gespült. Die Abzweigung kann einen Flansch aufweisen, und die Halterung kann einen zusammenwirkenden Flansch aufweisen, wobei die beiden Flansche vorzugsweise durch Verschrauben aneinander befestigt sind. Die Berstscheibe kann aus rostfreiem Stahl bestehen und kann an den Boden der Halterung geschweißt (z.B. elektronenstrahlgeschweißt) sein.
Die Abzweigung kann ferner in einen eingeschlossenen Behälterbereich stromabwärts des Flansches reichen, in den erstarrte Lösung im Falle eines Bruchs der Berstscheibe ausgestoßen werden kann. Vorzugsweise wird die Abzweigung bei einer Temperatur über 80ºC gehalten.
Die Erfindung ist besonders zweckdienlich, wenn die erstarrbare Lösung zu exothermen Reaktionen neigt, und insbesondere im Falle einer Mischung von Zellulose und einem tertiären Amin-n-oxid, wahlweise mit Wasser. Das tertiäre Amin-n-oxid kann ein n-Morpholin-n-oxid sein.
Unter "gespült", wie hierin verwendet, wird verstanden, daß zumindest ein Teil der Oberfläche der Scheibe im wesentlichen frei von erstarrtem Material gehalten wird, falls Bedingungen in dem Rohr entstehen, die zu einem Erstarren der Lösung führen. Im wesentlichen ist die Berstscheibe so in dem Rohr befestigt, daß es keinen signifikanten "toten Raum" zwischen der Scheibe und dem Strom der erstarrbaren Lösung in dem Rohr gibt, so daß erstarrtes Material sich nicht ansammeln und einen Propfen bilden kann, der den Betrieb der Scheibe im Falle eines im Rohr auftretenden Überdrucks behindern (oder im schlimmsten Fall verhindern) könnte. Wenn es zu einem Erstarren kommt, kann sich das erstarrte Produkt abbauen, und wenn dieses abgebaute Material in den Hauptlösungsstrom befördert wird, kann es entweder stromabwärts liegende Filter blockieren oder die Qualität des aus der Lösung hergestellten Endprodukts herabsetzen und kann die Druckentlastung durch die Berstscheibe aufgrund der Gegenwart des abgebauten Produkts verhindern.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Transportieren einer erstarrbaren Lösung von Zellulose in einem wäßrigen tertiären Aminoxid, wie in Anspruch 9 dargestellt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Als Beispiel wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen beschrieben, von welchen:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Rohres mit einer Abzweigung und einem Flansch ist,
Figur 2 ein Teilquerschnitt von Figur 1 mit einer Berstscheibe ist, die nicht gemäß der Erfindung ist,
Figur 3 ein Querschnitt ähnlich Figur 2 aber gemäß der Erfindung ist, und Figur 4 eine vergrößerte Ansicht des Teils in dem Kreis IV von Figur 3 ist.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt ein Rohr 1, durch das eine erstarrbare Lösung transportiert wird.
Insbesondere kann das Rohr 1 für den Transport einer Lösung von Zellulose in einem tertiären Aminoxid wie n-Methylmorpholin-n-oxid verwendet werden. Die Lösung kann ferner eine geringe Menge Wasser enthalten. Die Lösung kann durch das in US-A-4,246,221 beschriebene Verfahren hergestellt werden.
Die Lösung, die durch das Rohr 1 strömt, wird erstarren, wenn die Lösung ausreichend abgekühlt wird (sie wird für gewöhnlich mit einer Temperatur im Bereich von 100 bis 120ºC durch das Rohr gepumpt). Die Lösung, die eine organische Lösung ist, kann sich auch zur Bildung einer harten Verbindung zersetzen, die an der inneren Wandfläche des Rohres anhaften kann.
Zum Schutz gegen plötzliche Druckanstiege im Rohr, zum Beispiel durch eine exotherme Reaktion in der Lösung, sind eine oder mehrere Überdruckentlastungsvorrichtungen in dem Rohr vorgesehen.
Überdruckentlastungsvorrichtungen sind natürlich allgemein bekannt. Zum Beispiel kann das Rohr 1 mit einer Abzweigung 2 mit einem integrierten Flansch 3, wie in Figur 1 dargestellt, versehen sein, und eine Überdruckentlastungsvorrichtung könnte an dem Flansch 3 befestigt sein.
Figur 2 zeigt eine herkömmliche Anordnung einer Überdruckentlastungsvorrichtung, in welcher eine Berstscheibe in Form einer flachen Platte 4 zwischen dem Flansch 3 und dem Flansch 5 an einem Ablaßrohr 6 durch Schrauben 7 befestigt ist. Es wurde jedoch entdeckt, daß eine derartige Anordnung für den Gebrauch mit erstarrenden oder erstarrbaren Materialien unzuverlässig ist, insbesondere mit jenen Materialien, die aufgrund einer exothermen Rekktion in den Materialien sehr rasche Druckanstiege erfahren. Es hat sich gezeigt, daß die in Figur 2 dargestellte Anordnung, die zwar für Gase oder Flüssigkeiten absolut zufriedenstellend ist, nicht zufriedenstellend reagieren kann, wenn sie mit erstarrbaren Lösungen verwendet wird. Es hat sich gezeigt, daß sich bei der in Figur 2 dargestellten Anordnung die Berstscheibe im Falle eines Überdrucks in dem Rohr 1 möglicherweise nicht öffnen kann. Die Lösung für dieses Problem liefert die in Figur 3 und 4 dargestellte Anordnung.
In Figur 3 ist das Rohr 1 wieder mit einer Abzweigung 2 und einem Flansch 3 versehen. Die Berstscheibe ist jedoch an einer "hutförmigen" Konstruktion 17 vorgesehen, die an den Flansch 3 angeschraubt ist. Die in Figur 3 und 4 dargestellte Konstruktion 17 umfaßt einen Flanschteil 8, der mit einem rohrförmigen Element 9 einstückig ausgebildet ist, an dessen unteres Ende 10 eine Berstscheibe 11 aus rostfreiem Stahl angeschweißt ist. Weitere Einzelheiten des Bodens des rohrförmigen Elements 9 und der Berstscheibe 11 sind in Figur 4 ersichtlich. Es ist erkennbar, daß das Ende 10 einen zurückversetzten Bereich 12 aufweist, in den die Berstscheibe 11 vor dem Elektronenschweißen von der Unterseite eingesetzt wird, wie in Fig. 4 dargestellt, wo die verschmolzen Materialien, welche die Schweißnaht bilden, durch das schwarze Dreieck 12a dargestellt sind. Die Scheibe kann je nach Bedarfflach, konvex oder konkav sein, es muß aber ein Teil ihrer Unterseite von der im Rohr 1 strömenden Lösung "gespült" werden.
Die Berstscheibe 11 ist daher, wenn sie flach ist, im Prinzip eine Fortsetzung der Innenseite der Wand la des Rohres 1 nur entlang einer Linie. Da die Berstscheibe 11 jedoch entlang dieser Linie mit der durch das Rohr 1 strömenden Lösung in Kontakt steht, spült die Lösung standig einen Teil der Oberfläche der Berstscheibe 11 und verhindert eine Ansammlung von Ablagerungen auf dieser. Bei der in Figur 2 dargestellten Anordnung kann sich Material im toten Raum 13 der Abzweigung 2 ansammeln und kann entweder erstarren oder sich zersetzen und einen festen anhaftenden Block in dem toten Raum bilden. Im Falle eines im Rohr 1 auftretenden Überdrucks kann dieser Block das Bersten der Scheibe 4 verhindern. Im Vergleich mit der in Figur 3 und 4 dargestellten Anordnung wird die Oberfläche der Scheibe 11 immer zumindest teilweise frei von Ablagerungen gehalten, und somit ist zumindest immer ein Teil der Scheibe 11 dem tatsächlichen Druck des Materials innerhalb des Rohres 1 ausgesetzt und ist somit zum Bersten bereit, wenn in dem Rohr 1 der Überdruck auftritt, vor dem geschützt werden soll.
Der Flansch 8 der hutförmigen Konstruktion 17 kann zwischen dem Flansch 3 und einem weiteren Flansch 14, der an einem Ablaßrohr 15 befestigt ist, festgeklemmt sein. Das Ablaßrohr 15 sollte mehr als 80ºC aufweisen (kann zum Beispiel auf 100ºC erwärmt sein) und an einen geeigneten Behälter (nicht dargestellt) angeschlossen sein, wobei gegebenenfalls Dehnungsausgleicher verwendet werden, um das freigesetzte Produkt im Falle eines Überdrucks im Rohr 1, der die Scheibe 11 aufbricht, aufzunehmen. Falls erforderlich, kann der Raum 16 in der Konstruktion 17 mit Stickstoff gefüllt sein. Ein Berstscheibendetektor kann in dem Raum 16 befestigt sein.
Es wurde überraschend entdeckt, daß unter der Voraussetzung, daß die Temperatur einer erstarrbaren Lösung von Zellulose in einem wäßrigen tertiären Aminoxid - für gewöhnlich n-Methylmorpholin-n-oxid - über 80ºC gehalten wird, die Druckentlastungsvorrichtungen in beachtlichen Abständen entlang der Länge eines Rohres, das für den Transport der Lösung verwendet wird, angeordnet sein können.
Es wird angenommen, daß sich diese Möglichkeit der Verwendung von weit beabstandeten Druckentlastungsvorrichtungen ergibt, da eine exotherme Reaktion in dem Rohr dazu führt, dem Inhalt des Rohres einen Impuls zu geben. Da die Zelluloselösung eine thixotrope Spinnlösung bildet, neigt der Impuls dazu, die Viskosität der Lösung zu verringern, und ermöglicht, daß Gase von der Stelle der exothermen Reaktion (oder ein "Exotherm") durch das derart verdünnte Material strömen. Durch die Bewegung in der Lösung wird die Viskosität starker verringert, wodurch ein Hohlraum in der Spinnlösung, die in dem Rohr strömt, entsteht. Völlig unerwartet wurde daher entdeckt, daß es möglich ist, die Überdruckentlastungsvorrichtungen bis zu 27 Meter voneinander entfernt anzubringen und somit bis zu 13,5 Meter von einem möglichen Exotherm entfernt, und dennoch eine sichere Entlüftung des Produkts zu erreichen. Es ist möglich, die Vorrichtungen noch weiter voneinander und somit noch weiter von einem möglichen Exotherm entfernt zu befestigen, wie zum Beispiel in einem Abstand von 30 Metern. Für gewöhnlich wird bevorzugt, eine Überdruckentlastungsvorrichtung nahe einer möglichen Exothermquelle vorzusehen, aber aufgrund der Fähigkeit der Spinnlösung, welche diese Erfindung insbesondere betrifft, unter exothermen Bedingungen Kernzonen in ihrem Inneren zu bilden, kann über weitaus größere Distanzen als erwartet entlüftet werden.

Claims

1. Rohr (1) für den Transport einer erstarrbaren Lösung von Zellulose in einem wäßrigen organischen Lösemittel, wobei das Rohr mit mindestens einer Überdruckentlastungsvorrichtung (2, 3, 4: 8, 11, 17) versehen ist, welche eine Oberfläche (4:11) aufweist, die unter der Einwirkung von Druck zur Bildung einer Entlüftung für das Rohr verlagerbar ist, wobei das Rohr mit einer Abzweigung (2) versehen ist und die Oberfläche (4:11) der Überdruckentlastungsvorrichtung in der Abzweigung befestigt ist, wobei zumindest ein Teil der unter Druck verlagerbaren Oberfläche (11) der Überdruckentlastungsvorrichtung (8, 11, 17) im wesendichen mit der Innenseite der Wand (la) des Rohres (1) bündig liegt.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eine Berstscheibe (11) definiert, die in einer Halterung (17) befestigt ist, welche in eine Abzweigung (2) des Rohrs (1) eingesetzt ist, so daß die Oberfläche der Scheibe (11) im wesentlichen teilweise mit der Innenseite der Wand (1a) des Rohres (1) bündig liegt.

3. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigung (2) weiters sich in einen geschlossenen Behälterbereich (15) stromabwärts der Halterung (17) erstreckt, in den Lösung im Falle eines Bruchs der Berstscheibe (11) ausgestoßen werden kann.

4. Rohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (15) der Abzweigung auf einer Temperatur über 80ºC gehalten ist.

5. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Überdruckentlastungsvorrichtungen (8, 11, 17) vorgesehen ist, wobei diese mit einem Abstand im Bereich von 0,5 bis 30 Metern voneinander getrennt sind.

6. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigung (2) mit einem Flansch (3) versehen ist, die Halterung (17) einen mit diesem zusammenwirkenden Flansch (8) aufweist und die beiden Flansche (3, 8) zusammengespannt sind.

7. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (11) aus rostfreiem Stahl besteht.

8. Rohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (11) in die Halterung (17) elektronenstrahlgeschweißt ist.

9. Verfahren zum Transportieren einer erstarrbaren Lösung von Zellulose in einem wäßrigen tertiären Aminoxid durch ein Rohr (1), wobei die Lösung auf einer Temperatur über 80ºC gehalten wird, wobei die erstarrbare Lösung durch das Rohr geleitet wird, das mit mindestens einer Überdruckentlastungsvorrichtung (8, 11,17) versehen ist, wobei die Vorrichtung eine Scheibe (11) aufweist, die unter der Einwirkung von Druck zur Bildung einer Entlüftung für das Rohr verlagerbar ist, wobei die unter Druck verlagerbare Oberfläche der Scheibe (11) in dem Rohr (2) derart befestigt ist, daß zumindest ein Teil der Oberfläche (11) durch die durch das Rohr (1) hindurchgehende Lösung im wesentlichen frei von erstarrbarem Material gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (11) als Berstscheibe ausgebildet ist, die in einer Halterung (17) befestigt ist, wobei die Halterung (17) in eine Abzweigung (2) des Rohrs (1) eingesetzt ist, so daß zumindest ein Teil der Oberfläche der Scheibe (11) im wesentlichen mit der Innenseite der Wand (1a) des Rohrs (1) bündig liegt.