HU213813B - Pipeline and method of transporting a congealable solution of cellulose - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya csővezeték és eljárás megfagyhatócellűlózőldat szállítására. A megfagyható cellűlózőldat cellűlózőldata vizes szerves őldószerben. A csővezeték a benne fellépőtúlnyőmás csökkentése végett szakadótárcsát (11) tartalmazótúlnyőmáscsökkentő eszközzel van ellátva. A szakadótárcsa a csővezetékegy elágazásában (2) egy tartóba van szerelve úgy, hőgy a tárcsa fellete a csővezeték falának egy részét képezi és így a csővezetékbenhaladó anyag mőssa és tisztán tartja a tárcsa felületét. Az eljárássőrán az őldatőt 80 řC feletti hőmérsékleten tartjűk.ŕ

Description

A találmány tárgya csővezeték és eljárás megfagyható cellulózoldat szállítására. A megfagyható cellulózoldat cellulóz oldata vizes szerves oldószerben.

„Megfagyható oldaton” a jelen leírásban olyan oldatot értünk, ami a hőmérséklet, nyomás, áramlás vagy elbomlás változásainak következményeként lényegében szilárd, lényegében mozgathatatlan termékké alakulhat át.

A találmány különösen az exoterm reakciókra érzékeny megfagyható cellulózoldatok, így például megfagyható pépek és zagyok esetében alkalmazható. A találmány szerinti csővezeték továbbá különösen cellulóz, harmadrendű amin n-oxid és cellulózt nem oldó anyag, például víz keverékének szállítására szolgáló csővezetékként alkalmazható.

Az adott szakterületen jól ismert, hogy a nyomásálló edényekbe biztonsági nyomáscsökkentő eszközöket építenek be. Általánosan alkalmazott biztonsági nyomáscsökkentő eszköz a szakadótárcsa. A szakadótárcsát lényegében egy membrán képezi, ami a nyomásálló edény normális üzemi nyomásánál nagyobb, de az edény szakadását, illetőleg törését előidéző nyomásnál kisebb nyomás hatására a nyomásálló edényt tehermentesíti vagy úgy, hogy kiszakad és kinyílik, vagy úgy, hogy tartójából a nyomás kifújja, vagy úgy, hogy ki is szakad és ki is fújódik.

A szakadótárcsákat rendszerint vagy a nyomástartó edényen kívül elhelyezett csőfelöntésekbe szerelik be, vagy a nyomástartó edény falának (falainak) részeként alakítják ki.

Nemrégiben kiderült, hogy megfagyható cellulózoldat szállítására alkalmazott csővezetéknél különleges problémák jelentkezhetnek akkor, ha magában a szállító csővezetékben túl nagy nyomás lép fel.

Találmányunk célja túlnyomáscsökkentő eszköz kialakítása megfagyható cellulózoldat szállítására alkalmazott csővezetékhez amiben fennáll annak lehetősége, hogy a megfagyható oldatban túl nagy nyomás keletkezik. A túl nagy nyomás bekövetkezhet vagy magában a csővezetékben, vagy a csővezetéken kívüli nyomás megemelkedésének következtében.

Ezt a feladatot a vizes szerves oldószerben oldott, megfagyható cellulózoldat szállítására alkalmazott csővezeték tekintetében a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a csővezeték el van látva legalább egy túlnyomáscsökkentő eszközzel. A túlnyomáscsökkentő eszközt tárcsa képezi, ami nyomás hatására elmozdul és a csővezetékben eleresztőnyílást képez. A csővezeték el van látva egy elágazással és a túlnyomáscsökkentő eszköz tárcsája (az US-A-2 552 110 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentésben leírt módon) az elágazásba van szerelve. A túlnyomáscsökkentő eszköz tárcsája felületének legalább egy része lényegében egy szintben van a csővezeték falának belsejével.

A tárcsa előnyös módon szakadótárcsa, amit a csővezeték elágazásába behelyezett tartóba lehet szerelni. Minthogy a tárcsa felülete részben lényegében egy szintben van a csővezeték falának belsejével, ezért a csővezetékben áramló oldat mossa. Az elágazáson lehet egy csőkarima és a tartón egy ezzel együttműködő csőkarima. A két karima össze van erősítve, előnyös módon össze van csavarozva egymással. A szakadótárcsa anyaga előnyös módon nemrozsdásodó acél és a szakadótárcsát előnyös módon a tartó fenekéhez van hegesztve (például elektronsugaras hegesztéssel).

Az elágazás előnyös módon átmegy az áramlási irányban a karima után lévő befogadóedény-részbe, amibe a megfagyott oldat a szakadótárcsa szakadása esetén bejuthat.

Az elágazás előnyös módon 80 °C feletti hőmérsékleten van tartva.

A találmány különösen akkor hasznosítható, ha a megfagyható oldatok exoterm reakciókra érzékenyek és különösen cellulóz és egy harmadrendű amin n-oxid, valamint opcionálisan víz keverékének esetében hasznosítható. A harmadrendű amin n-oxid lehet egy n-morfolin n-oxid.

Azon, hogy az oldat a tárcsát „mossa”, a jelen leírásban azt értjük, hogy akkor, amikor a csővezetékben az oldat megfagyásához vezető feltételek jönnek létre, akkor a tárcsa felületének legalább egy része lényegében a megfagyott anyagtól mentesen van tartva. A szakadótárcsa úgy van a csővezetékbe beszerelve, hogy nincs jelentős „holttér” a tárcsa és a csővezetékben lévő megfagyható oldatáram között, úgyhogy a megfagyható anyag nem halmozódhat fel és nem képezhet dugót, ami a csővezetékben fellépő túlnyomás esetén akadályozná (vagy a legrosszabb esetben meggátolná) a szakadótárcsa működését. Ha fagyás következik be, akkor előfordulhat ennek a megfagyott anyagnak az elbomlása és összetapadása, és ha ez az összetapadt anyag az oldat főáramába kerül, akkor eltömheti az áramlási irányban utána lévő szűrőket vagy rontja az oldatból előállított végtermék minőségét. Az összetapadt termékj elenléte továbbá megakadályozhatja a nyomás leengedését a szakadótárcsán át.

A csővezetékben előnyös módon több túlnyomáscsökkentő eszköz van. A túlnyomáscsökkentő eszközök közötti távolság 0,5...30 m.

A feladatot a vizes harmadrendű amin-oxidban oldott, megfagyható cellulózoldat csővezetékes szállítására szolgáló eljárás tekintetében a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy az oldatot 80 °C feletti hőmérsékleten tartjuk és a csővezeték el van látva legalább egy túlnyomáscsökkentő eszközzel. A túlnyomáscsökkentő eszközben van egy felület, ami nyomás hatására elmozdul és a csővezetékben eleresztőnyílást képez. A felület úgy van a csővezetékben szerelve, hogy a felületnek legalább egy részét a csővezetékben áramló oldat mossa.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra elágazást és csőkarimát tartalmazó csővezeték vázlatos képe, a

2. ábra az 1. ábra szerinti, szakadótárcsát tartalmazó, nem a találmány szerinti csővezeték egy részletének keresztmetszete,

3. ábra a 2. ábrához hasonló keresztmetszet, amin azonban a találmány szerinti csővezeték látható, a

4. ábra a 3. ábra szerinti IV részlet nagyítva.

Az 1. ábrán látható egy 1 cső, ami megfagyható oldat

HU213 813 Β szállítására szolgál. Az 1 csövet elsősorban harmadrendű amin-oxidban, például n-metil morfolin n-oxidban oldott cellulóz szállítására lehet alkalmazni. Az oldat tartalmazhat tovább kis mennyiségű vizet. Az oldatot az US-A-4,246,221 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban ismertetett eljárás szerint lehet előállítani.

Az 1 csőben áramló oldat megfagy, ha az oldat eléggé lehűl (az oldatot általában 100...120 °C közötti hőmérséklet-tartományban szivattyúzzák át a csövön). Minthogy szerves oldatról van szó, ezért az elbomolhat és ekkor kemény masszát képez, ami a cső belső falfelületéhez tapadhat.

A csővezetékben egy vagy több túlnyomáscsökkentő eszköz van, amik védelmet nyújtanak a csőben bekövetkező hirtelen nyomásnövekedések ellen, amiket az oldatban bekövetkező exoterm reakció idéz elő.

A túlnyomáscsökkentő eszközök természetesen jól ismertek. Az 1 cső ellátható például az 1. ábrán látható 2 elágazással, amin van egy vele egy darabként kialakított 3 csőkarima. A túlnyomáscsökkentő eszközt a 3 csőkarimához lehet csatlakoztatni.

A 2. ábrán szokványos túlnyomáscsökkentő eszköz látható, amiben egy sík 4 lapként kiképzett szakadótárcsa a 7 csavarokkal a 3 csőkarima és a 6 lefújócsövön lévő 5 csőkarima közé van befogva. Megállapítottuk azonban, hogy ez az elrendezés nem alkalmazható megbízható módon megfagyó vagy megfagyható anyagok esetében és különösen nem olyan anyagok esetében, amelyekben a bennük bekövetkező exoterm reakció következtében a nyomás nagyon gyorsan megnövekszik. Megállapítottuk, hogy a 2. ábra szerinti elrendezés ugyan teljesen kielégítő módon alkalmazható gázok vagy folyadékok esetében, de megfagyható oldatoknál előfordulhat, hogy ez az elrendezés nem működik kellőképpen. Megállapítottuk, hogy a 2. ábra szerinti elrendezésben előfordulhat, hogy az 1 csőben fellépő túlnyomás esetén a szakadótárcsa nem nyit. Ezt a problémát megoldja a találmány szerinti és 3., valamint a 4. ábrán bemutatott elrendezés.

A 3. ábra szerinti 1 cső ugyancsak el van látva egy 2 elágazással és egy 3 csőkarimával. A szakadótárcsa azonban a 3 csőkarimához csavarozott, cilinderkalap alakú 17 szerkezeten van elhelyezve. A 3. és 4. ábrán látható 17 szerkezetet egy cső alakú 9 elemmel egy darabként kialakított 8 karimarész képezi. A 9 elem alsó, 10 elemvégéhez van hegesztve a nemrozsdásodó acélból készült 11 szakadótárcsa. A cső alakú 9 elem alsó részének további részletei a 4. ábrán láthatók. Látható, hogy a 10 elemvégnek van egy 12 élletöréssel kialakított rész, amibe all szakadótárcsát az elektronsugaras hegesztés előtt az alsó oldal felől behelyezik, ahogyan ez a 4. ábrán látható. A 4. ábrán a hegesztési varratot képező, összeolvadt anyagokat a fekete 12a háromszög jelzi. A szakadótárcsa az igényeknek megfelelő módon lehet sík vagy domború vagy homorú, de alsó felületének egy részét mosnia kell az 1 csőben áramló oldatnak.

Ha a 11 szakadótárcsa sík, akkor az előnyösen a 1 cső la fal belső oldalának egyenes folytatása. Mivel a 11 szakadótárcsa ennek az egyenesnek a mentén érintkezik az 1 csőben áramló oldattal, ezért az oldat állandóan mossa a 11 szakadótárcsa felületének egy részét és megakadályozza, hogy azon lerakodások képződjenek. A 2. ábra szerinti elrendezésben a 2 elágazás 13 holtterében anyag halmozódhat fel és vagy megfagyhat, vagy elbomolhat. így szilárd, tapadó tömböt képezhet a 13 holttérben. Ha az 1 csőben túlnyomás lép fel, akkor ez a tömb megakadályozhatja 4 lap szakadását. Ezt a 3. és 4. ábra szerinti elrendezéssel összehasonlítva, látható, hogy a 11 szakadótárcsa legalább részben mindig szabadon van tartva a lerakodástól és ezért a 11 szakadótárcsának legalább egy részére az 1 csőben fennálló tényleges nyomás hat. Ily módon a 11 szakadótárcsa elszakadhat, ha az 1 csőben túlnyomás lép fel, ami ellen a szakadótárcsának a csővezetéket védenie kell.

A cilinderkalap alakú 17 szerkezet 8 karimarésze befogható a 3 csőkarima és a 15 lefúj ócsőhöz csatlakoztatott tovább, 14 csőkarima közé. A 15 lefüjócsőnek 80 °C feletti hőmérsékleten kell lennie (például 100 °C-ra melegíthető) és - szükség esetén kompenzátoron át - alkalmas, nem ábrázolt befogadóedényre kell kötni, ami az 1 csőben bekövetkező és a 11 szakadótárcsát elszakító túlnyomás esetén kilépő terméket befogadja. A 17 szerkezeten belüli 16 teret kívánat esetén nitrogénnel lehet megtölteni. A16 térbe szakadótárcsa-érzékelőt lehet beépíteni.

Meglepő módon azt állapítottuk meg, hogy akkor, ha a vizes harmadrendű amin-oxidban, tipikusan n-metil morfolin n-oxidban oldott, megfagyható cellulózt 80 °C feletti hőmérsékleten tartják, akkor a nyomáscsökkentő eszközöket az oldat szállítására alkalmazott csővezeték hosszában egymástól jelentős távolságra lehet elhelyezni.

Feltételezzük, hogy a nyomáscsökkentő eszközök egymástól jelentős távolságban való alkalmazásának lehetőségét az teremti meg, hogy a csővezetékben bekövetkező exoterm reakció impulzust közöl a csővezeték tartalmával. Minthogy a cellulózoldat tixotróp kenőcsöt képez, ezért az impulzus a kenőcs viszkozitása csökkentésének irányában hat és lehetővé teszi, hogy az exoterm reakció vagy „exotermia” helyéről gázok menjenek át az így megvékonyodott anyagon. A kenőcsön belüli mozgási hatás fokozza a viszkozitás csökkenését és így lyukat hoz létre a csővezetékben folyó kenőcsben. így váratlan módon azt állapítottuk meg, hogy a túlnyomáscsökkentő eszközöket egymástól még 27 m és így a potenciális exotermiától 13,5 m távolságra is el lehet helyezni úgy, hogy még biztosítva legyen a termék biztonságos szállítása.

Az eszközöket még egymástól és a potenciális exotermiától ennél távolabb, például 30 m-re is el lehet helyezni. A túlnyomáscsökkentő eszközt előnyös módon az exotermia potenciális forrásához közel helyezzük el, minthogy azonban a kenőcs, amivel a jelen találmány kifejezetten foglalkozik, exoterm feltételek között magokat képez, ezért a várhatónál jóval nagyobb távolságokban is biztonságos módon lehet a terméket kiereszteni.

Claims (10)

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Csővezeték vizes szerves oldószerben oldott, megfagyható cellulózoldat szállítására, ami el van látva legalább egy túlnyomáscsökkentő eszközzel; a túlnyomáscsökkentő eszközt tárcsa képezi, ami nyomás hatására elmozdul és a csővezetékben eleresztőnyilást képez; a csővezeték el van látva egy elágazással és a túlnyomáscsökkentő eszköz tárcsája az elágazásba van szerelve, azzal jellemezve, hogy a túlnyomáscsökkentő eszköz tárcsája felületének legalább egy része lényegében egy szintben van a csővezeték falának belsejével.

2. Az 1. igénypont szerinti csővezeték, azzal jellemezve, hogy a tárcsa egy szakadótárcsa (11), ami a csővezeték elágazásába (2) behelyezett tartóba van szerelve, úgyhogy a tárcsa felülete részben lényegében egy szintben van a csővezeték falának belsejével.

3. A 2. igénypont szerinti csővezeték, azzal jellemezve, hogy az elágazás átmegy az áramlási irányban a tartó után lévő befogadóedény-részbe, amibe a megfagyott oldat a szakadótárcsa (11) szakadása esetén bejuthat.

4. A 3. igénypont szerinti csővezeték, azzal jellemezve, hogy az elágazás (2) meghosszabbítása 80 °C feletti hőmérsékleten van tartva.

5. Az 1. igénypont szerinti csővezeték, azzal jellemezve, hogy több túlnyomáscsökkentő eszköz van rajta és a túlnyomáscsökkentő eszközök közötti távolság 0,5...30 m.

6. A 2. igénypont szerinti csővezeték, azzal jellemezve, hogy az elágazás (2) el van látva egy karimarésszel (8), a tartón van egy, a karimarésszel (8) együttműködő csőkarima (14) és ezek össze vannak fogva egymással.

7. A 2. igénypont szerinti csővezeték, azzal jellemezve, hogy a tárcsa nemrozsdásodó acélból készül.

8. A 7. igénypont szerinti csővezeték, azzal jellemezve, hogy a tárcsa elektronsugaras hegesztéssel van a tartóba hegesztve.

9. Eljárás vizes harmadrendű amin-oxidban oldott, megfagyható cellulózoldat csővezetékes szállítására, azzal jellemezve, hogy az oldatot 80 °C feletti hőmérsékleten tartjuk és a csővezeték el van látva legalább egy túlnyomáscsökkentő eszközzel; a túlnyomáscsökkentő eszközben van egy felület, ami nyomás hatására elmozdul, a csővezetékben eleresztőnyílást képez és úgy van a csővezetékben szerelve, hogy a felületnek legalább egy részét a csővezetékben áramló oldat mossa.

10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tárcsa egy szakadótárcsa (11), ami a csővezeték elágazásába (2) behelyezett tartóba van szerelve és tárcsa úgy van elhelyezve, hogy felülete részben lényegében egy szintben van a csővezeték falának belsejével.