JP4695757B2 - 容器に流体を供給するための給送システム - Google Patents

Description

【０００１】
容器に流体を供給するための給送システムは特に、通常容器又はストックタンク内にストックされかつ不所望の化学反応、例えば早期の重合又はその他の物理反応、例えば結晶化を起こし易い物質を後で安定化させるために使用される。
【０００２】
固体形状又は溶解形状の所定の物質又は組合せ物質が、不所望の時点に反応する重合可能な物質を再び安定化させるのに適することは、公知である。前記物質は従来の形式で、ストック材料内に導入されかつ次いでタンクストック装置のために一般的なポンプ（タンクに対する注入及び注出のために設けられている）によってタンク内容物と混合される。この場合不都合には、ポンプ自体が、ポンプの閉塞を生ぜしめる早期の重合の出発点を成し得る。従って必要な場合に混合課題が最早満たされない。更に別の欠点は、ポンプの駆動するための外部のエネルギ源の依存性にあり、該ポンプは、緊急時に又は任意に使用できず、従って液状安定剤の導入を行うことができない。
【０００３】
従って、外部のエネルギ源に依存しないようにするために、ガス吹き込みによる混合法も使用される。しかし不都合にはこのために、タンク自体内に又はタンク自体において付加的な組込み体を必要とする。大抵このような組込み体は、通常の作動中に損傷又は亀裂が生じないようにするために、定置にタンクに固着されねばならない。ガスを押し込むための組込み体は、有効に機能できるようにするために、即ち、良好な混合を得るために、通常タンクの底部近くに設けられる。前記組込み体が使用されない場合には、反応物質は組込み体内に進入しかつそこで低レベルの物質交換に基づき徐々に重合され、従って必要な場合にガス供給が使用できなくなる。従って、僅かな空気流が管路を介して供給され、この場合管路は自由に保持される。しかしこのような空気流は、タンク内にストックされた液体の戻り上昇を阻止しかつ管路を開放状態で維持するために、同様に機械的な監視手段を必要とする。このような構成は、課せられた課題を確実に満たすために多額の費用を必要とする。
【０００４】
ヨーロッパ特許第００６４６２８号明細書から抑制剤溶液の添加により閉じられた反応容器内で重合反応を緊急停止するための装置が公知である。添加は、容器の中央領域でラプチャディスクによって閉じられた接続フランジを介して行われる。接続フランジには、圧力ガス管路が接続される上側のフランジに向けて折り曲げられた上昇管路が取り付けられている。上昇管路は抑制剤溶液で充填されていて、該抑制剤溶液は、必要な場合に高圧下の圧力ガスにより容器内に押し込まれる。この場合、圧力ガスは、圧力ガス管路を介して上昇管路に接続されている圧力ガスボンベから供給される。
【０００５】
容器に密接した抑制剤溶液によって、特に危険が生じた場合に抑制剤溶液自体が容器内に導入される前に既に損害を受け、これにより抑制剤溶液が本来の機能を満たせなくなる。更に、公知のラプチャディスク取付けの場合にはラプチャディスクが早期に破壊されかつタンク内にストックされたモノマーが使用不能になるという、危険が生ずる。これによって生ぜしめられるストック装置の汚染によって、抑制剤の高い有効性に基づき時間のかかる浄化措置が必要である。
【０００６】
更に、上昇管路内部での抑制剤溶液のコントロールは面倒である。それというのも、このために上昇管路が空にされかつ新たに充填されねばならないからである。このことは、特に多数の容器が設けられる場合には、重大な欠点である。更に、温度が著しく低下した場合には、抑制剤溶液の凍結の危険も生ずる。
【０００７】
本発明の課題は、供給管路を備えた容器に流体を供給するための給送システムを改良して、同様に確実でしかも簡単な構造を有しかつ投資費用が僅かで済むようにすることにある。
【０００８】
前記課題は本発明によれば、流体で充填された貯蔵室と該貯蔵室に接続可能な圧力ガスアキュムレータとを有する、供給管路を備えた容器に流体を供給するための給送システムであって、貯蔵室及び圧力ガスアキュムレータが、互いに密接して配置されている形式のものにおいて、貯蔵室が、接続部材を介して、減圧装置を備えた供給管路に接続可能であり、該供給管路が、容器において管に連通していて、該管の流出領域で上昇する気泡が、容器内容物の定常的な対流流を生ぜしめるようになっており、貯蔵室及び圧力ガスアキュムレータが、走行可能なユニットとして構成されていることによって、解決された。
【０００９】
給送システムはいつでも容器に取付けもしくは容器から取外すことができる。これによって、簡単な形式で規則的な機能チェックを行うことができる。給送システムの構造に基づき、給送システムは構造寸法を変えることなしに極めて異なる容積を有する容器において使用可能である。
【００１０】
本発明による給送システムでは液状又はガス状の物質が材料内に導入されかつ物質が同時に材料と混合される。高圧をかけられた流体は、容器内を占める内容物を安定化させるために容器内に導入できかつガスと液体との混合物である。
【００１１】
有利な構成を以下に説明する。
【００１２】
容器内への流体の供給時間を延長するために、流体用の貯蔵室と圧力ガスアキュムレータとの間に減圧手段が設けられていて、該減圧手段によって、貯蔵室に作用する圧力ガスの圧力が、流体の所望の流れ速度を越えないように減少可能である。この場合同様に、貯蔵室から流体を押出した後で流れる圧力ガスが同様に所定の流れ速度を越えないようにし、これにより流出圧力ガスが液体で充填された容器内で容器内容物の混合のために使用できるようにすることが、重要である。
【００１３】
有利には、貯蔵室及び圧力ガスアキュムレータは走行可能なユニットとして構成されている。これによって、給送システムを多数の容器のために使用できる。
【００１４】
貯蔵室内に貯蔵された流体は、少なくとも部分的に供給管路内に残留しかつ圧力ガスによって容器に供給されないので、容器に対する供給管路の長さが５００ｍを越えずしかも安全性の理由から少なくとも１０ｍである場合には、有利にはコンパクトな給送システムが維持される。
【００１５】
容器内を占める液体内部に流体を供給して良好な混合を得るために、貯蔵容器内部の圧力が１０バール、有利には６バールを越えないと、有利である。
【００１６】
容器内を占める液体内部に圧力ガスもしくは流体が供給される場合には、比較的大きな気泡形成によって良好な混合が行われる。著しく高い圧力が選択される場合には、気泡は小さく維持されかつ上昇する気泡の混合効率は僅かである。
【００１７】
供給管路内の圧力が比較的僅かであることの別の利点は、圧力ガスアキュムレータが開放されていても、給送システムが接続部材によって容器の供給管路に接続可能であり、この場合このために著しく高いエネルギを消費しなくて済むということにある。
【００１８】
水力直径に対する、接続部材に力を伝達するために有効な直径の伝達比が少なくとも２：１であることによって、エネルギ消費が一層減少される。
【００１９】
次に図示の実施例につき本発明による給送システムを説明する。
【００２０】
第１図では、容器１に接続される本発明による給送システムが概略的に図示されている。容器１は、垂直な接続フランジ３を備えた開口２を有している。開口２を介して、容器１の内室５内に流体を導入するための装置の管４が突入している。
【００２１】
管４は、内室５内に位置する第１図拡大図示された端部６に、ラプチャディスク（破裂板）８用の保持体７を備えている。ラプチャディスク８は、少なくとも作動状態で、容器液体内にしかも容器底部の近くに配置されているので、ガス導入により気泡上昇に基づき上向きの流れが生ぜしめられる（矢印Ａ参照）。管４の領域におけるこのような上昇流によって、隣接領域でも相応の流れが誘導される（矢印Ｂ参照）。
【００２２】
管４の他端には、容器１のフランジ３に固定される支持フランジ９が設けられていて、この場合、固定は直接的に又は中間フランジを使用して行なわれる。管４には、内室５内に導入される流体用の供給管路１０が接続されている。
【００２３】
本発明による給送システムは、支持フランジ９に接続される供給管路１０を介して導入すべき流体を供給する。所定量の流体は、所定の圧力をかけられて給送システム内で準備されかつ危険が生じた場合に初めて供給管路１０に接続される。このために連結又は接続部材１１，１２が設けられている。通常導入すべき流体は、貯蔵室１３内を占める液体である。前記貯蔵室１３は、推進ガスボンベ１４の形状の圧力ガスアキュムレータに不変に接続されている。推進ガスボンベ１４の開放によって、まず液体が貯蔵室１３から押し出されかつ管４を介して容器内容物内に導入される。後から流入する過剰のガスは、上昇する気泡により生ぜしめられる垂直方向の流れによって、注入された流体と容器液体との集中的な混合を生ぜしめる。この場合、圧力容器がガスボンベを開放する直前に迅速連結又は接続部材１１，１２によって供給管路１０に接続されれば、十分である。
【００２４】
迅速連結又は接続部材１１，１２は、フレキシブルなチューブ１５を介して貯蔵室１３に接続されている。貯蔵室１３の内部には、一端でほぼ貯蔵室１３の底部にまで延びる取出し管１６が設けられていて、この場合他端はチューブ１５に接続されている。貯蔵室１３は抑制剤溶液１７で充填されているが、上側領域では圧力ガスアキュムレータ１４に接続される圧力ガス供給管路１９用の接続部１８を有している。
【００２５】
貯蔵室１３は、ローラ又はホイール２０，２１及びグリップ２２を備えているので、給送システムは手により走行させることができる。
【００２６】
給送システムが作動されると、管４内で圧力が形成される。ラプチャディスク８を破壊するために必要な圧力に達すると、流体は管４を介して容器１の内室５内に膨張する。継続する後続流流体が液体とガスとの混合物である場合には、継続する後続流ガスは圧入された液体と容器内容物とを混合する。
【００２７】
第２図では、給送システムが側面図で図示されている。図面から明らかなように、ホイール２０，２１のうちホイール２０は、ほぼ給送システムの重量を支持しかつホイール２１は、キャスターとして構成されている。操作を改善するために、グリップ２２は貯蔵室１３に取り付けられている。
【００２８】
同様に貯蔵室１３には圧力ガスアキュムレータ１４が取り付けられていて、該圧力ガスアキュムレータは、接続管路１９を介して貯蔵室１３の上端に接続されている。貯蔵室１３と圧力ガスアキュムレータ１４との間には、減圧弁２３が接続されていて、該減圧弁によって、高圧をかけられて圧力ガスアキュムレータ１４から流出するガスがほぼ６バールのコンスタントな圧力に弛緩される。貯蔵室１３は充填開口を有していて、該充填開口の閉鎖部材２４は安全圧力制御弁を備えている。
【００２９】
第３図では給送システムは、第２図で図示のほぼ９度の傾斜位置とは異なって、直立位置で図示されている。第４図では、直立の給送システムの平面図を図示している。図面では、貯蔵室１３、貯蔵室に固定された圧力ガスアキュムレータ１４、ホイール２０，２１及びＵ字形のグリップ２２が明瞭に示されている。貯蔵室１３の周りにはチューブ１５が巻き付けられていて、該チューブの端部は接続部材１２を備えている。前記接続部材１２は、接続を生ぜしめるために必要な力導入が、水力直径に比して少なくとも２倍の大きさである直径Ｄに亘って及ぼされるように、構成されている。従って、ほぼ６バールの所定の圧力範囲では、既に圧力ガスアキュムレータが開放されていて、これに伴って貯蔵室１３が圧力負荷されている場合でも、供給管路１０とチューブ１５との接続を手により行うことができる。
【００３０】
この場合、取出しは外側に位置する管路２５を介して行われ、該管路は、貯蔵室の底部で抑制剤溶液を受容する。管路２５はチューブ１５に接続されている。
【００３１】
大型容器の場合容積の増大に伴って方形横断面の構造形式が有利であるので、本発明の有利な使用範囲は、３乃至１１メータの垂直方向の管長さに相応して、２０乃至１０００ｍ³ の容積を有する容器に関連する。全体的に、液状安定剤を収容するための適当な容器及び適当な迅速連結又は接続部材に関連して、特に反応物質をストックするための、確実に作業ししかも保守の必要のない安価な給送システムが準備される。
【００３２】
特に給送システムは、ラジカル重合系にフェノチアジン（ＰＴＺ）を含有する抑制剤溶液を添加することによりラジカル重合を即座に終了するための方法を実施するのに適する。この場合、抑制剤溶液の溶剤はその質量の少なくとも４５％をＮ・アルキルピロリドンから形成される。この場合、Ｎ・アルキルピロリドンはＮ・メチルピロリドン及び／又はＮ・エチルピロリドンであってよい。
【００３３】
更に、抑制剤溶液のフェノチアジン含有量が、抑制剤溶液の質量に関連して、少なくとも１０質量％、有利にはほぼ４５乃至５５質量％であると、有利である。この場合装置は特に有利には、ラジカル重合系が物質内でラジカル重合される（メタ）アクリルモノマーである場合に、使用可能であり、この場合、（メタ）アクリルモノマーは（メタ）アクリル酸及び特に（メタ）アクリル酸エステルであってよい。
【００３４】
ラジカル重合を即座に終了するための所要量のフェノチアジンは、反応に関与するラジカルの量に関連している。実験により、危険を生ぜしめないように重合を制限するために、多くの場合濃度は２００乃至３００ｐｐｍフェノチアジンで十分である。
【００３５】
Ｎ・アルキルピロリドン内のフェノチアジンの５０％の溶液のために、−１０℃の温度まで実際使用のために十分な流動性が得られる。更に、−２０℃までの温度の場合ですら凍結が生じないことが、確認された。これにも拘わらず、溶液ひいては給送システムのストックは加熱されたストック部内で行われねばならない。この場合、爆発又は火災の危険に関し特別な措置を講ずる必要はない。
【００３６】
５０％・溶液フェノチアジン／Ｎ・アルキルピロリドン（ｗ/ｗ）は、通常のストック条件の場合ほぼ５年のストック能を有している。酸素を排除した６ヶ月期間に亘る６０℃のテストによって、僅かばかりの変化が生じたにすぎない。
【００３７】
ラジカル重合を即座に終了するために２５０ｐｐｍフェノチアジンの濃度で十分であることによって、小数の給送システムによって全ての可能な容器サイズを防護できる。
【００３８】
以下の表１では、高さ／直径比（Ｈ／Ｄ）及びその都度の容器容積に関連した所要量が示されていて、この場合、混合ガスの容積もしくは混合時間が表示されている。
【００３９】
【表１】

【００４０】
６バールの供給圧力で１０ｍ長さの上昇管路を有する１００ｍ長さの水平な管路を介した５０％ＰＴＺ溶液の供給時間は、表２で示されている。供給継続時間は全注入時間よりも短い。
【００４１】
表２では、容器内への流体の供給時間は１００ｍ³ 容器のために５０ｌの量でかつ１０００ｍ³ 容器のために５００ｌの量で実施される。この場合、管路損失は１００ｍ長さの水平な供給管路のためにかつ１０ｍ長さの垂直な供給管路のために考慮された。供給時間は、管路の長さもしくは直径以外に調量された量にも関連している。この場合、実際の条件に基づき増大した管路横断面にもかかわらず増大した調量量によって供給時間が長くなることから出発する。
【００４２】
【表２】

【００４３】
溶液の高い濃度に基づき、小型の給送システムを使用できる。フェノチアジン・溶液の保管のために、有利には特殊鋼から成る貯蔵室が使用され、この場合、溶液は通常の鋼には作用しないが、錆により影響を及ぼされる。使用された給送システムは僅かな重量に基づき走行可能である。従って、給送システムは防護された場所でストックされかつ緊急の場合に直ちに走行させることができる。このことは維持費に有利な影響を及ぼす。１つ以上の容器を有するストック部のために、単一の又は小数の給送システムで十分である。これによって、従来行われていたようなそれぞれ１つの給送システム又は中央の給送システムに対するそれぞれの容器の個々の連結とは異なって、投資費用が僅かに維持される。
【００４４】
重合を即座に終了させるためには容器内容物の良好な混合が重要である。このために、大きな気泡を形成するために、ガスが比較的僅かな流量で供給されると、有利である。表面に向けて気泡が上昇している間に、容器内容物の定常的な対流流が生ぜしめられる。供給されるガスの圧力は１０バール、有利には６バールに制限される。この場合減圧は、特別な減圧弁を介して所定の帯域幅内で調節されるか又は定置に組み込まれた絞りディスクによって生ぜしめられる。
【００４５】
給送システムの利点は、有利には１０乃至５００ｍである大きな距離を容器から置いて確実な場所から流体を注入できるということにある。供給管路の直径は、容器のサイズに関連していてかつ１００ｍ³ までの容器のために２５乃至４０ｍｍでありかつ１００ｍ³ 乃至１０００ｍ³ の容器のために少なくとも５０ｍｍである。この場合、過剰寸法の供給管路が管路内部での流体の不完全な搬送に基づき流体及び混合のために使用されるガスの損失を生ぜしめることが、考慮されねばならない。
【００４６】
圧力ガスアキュムレータから流出する圧力ガスは、まず貯蔵室内を占める流体のみを管路内に圧入する。これによって、管路内を占めるガスは既に圧縮されかつ場合によっては容器内に流出させられる。流体が完全に貯蔵室１３から供給管路１０内に搬送された場合には、圧力ガスが流体を栓のように押しずらすのではなく、流体を継続搬送することなく供給管路１０の内壁と流体との間を擦過するという危険が生ずる。このことは、圧力ガスが取出し管１６内に流入し得るまで、貯蔵室１３内を占める流体が流出する場合に初めて起こり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 容器に接続された給送システムの概略図。
【図２】 手により走行可能な給送システムの側面図。
【図３】 第２図の給送システムを９°だけずらして図示した側面図。
【図４】 第２図の給送システムの平面図。

Claims (4)

1. 流体で充填された貯蔵室（１３）と該貯蔵室（１３）に接続される圧力ガスアキュムレータ（１４）とを有する、供給管路（１０）を備えた容器（１）に流体を供給するための給送システムであって、貯蔵室（１３）及び圧力ガスアキュムレータ（１４）が、互いに密接して配置されている形式のものにおいて、貯蔵室（１３）が、接続部材（１１，１２）を介して、減圧装置を備えた供給管路（１０）に接続可能であり、該供給管路が、容器（１）において管（４）に連通していて、該管の流出領域（８）で上昇する気泡が、容器内容物の定常的な対流流を生ぜしめるようになっており、貯蔵室（１３）及び圧力ガスアキュムレータ（１４）が、走行可能なユニットとして構成されていることを特徴とする、容器に流体を供給するための給送システム。
2. 貯蔵容器内部の圧力が、１０バールを越えない、請求項１記載の給送システム。
3. 前記接続部材（１１，１２）は、圧力ガスアキュムレータ（１４）が開放されていて、貯蔵室（１３）が圧力で負荷されていても、互いに接続され得るように構成されている、請求項１記載の給送システム。
4. 前記供給管路（１０）の水力直径（ｄ）に対する、前記接続部材（１１，１２）の直径（Ｄ）の比が、少なくとも２：１である、請求項３記載の給送システム。

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