NO752062L - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat til å stanse "løpske" eksoterme reaksjoner med eller i nærvær av fortettede gasser.

Ved gjennomføring av eksoterme reaksjoner som f.eks. polymerisasjonsreaksjoner, kan det som følge av uregelmessigheter i reaksjons-forløpet eller svikt i varmebortføringen, forekomme at reaktoren bare ved en trykkavlastning av gassen i reaksjonsrommet kan hindres i å sprenges.

Tidligere er slike eksoterme reaksjoner i stor teknisk måle-stokk blitt utført i reaktorer med et innhold på ca. 20 m 3. Ved reaktorer av denne størrelse ble gassene ved for sterk økning av trykket eller for sterk varmeutvikling avlastet ved utslipp i en

under normalt trykk stående gassbeholder eller, hvis denne ikke var tilstrekkelig, i atmosfæren. Herunder var de gassmengder som unnslapp, relativt små og vanligvis ufarlige som følge av fortynning i atmosfæren.

Ved de i nyere tid utviklede kjempereaktorer, hvis innhold ut-gjør inntil ca. 200 m3 (se f.eks. DT-OS 2 032 700), er en slik trykkavlastning ved utslipp i atmosfæren ikke mulig av miljøverns- og sikkerhetsgrunner. Videre ville på denne måte betydelige mengder av de anvendte produkter gå tapt. Den.mulighet å fange opp de fra reaktoren unnvikende gasser i en tilstrekkelig stor gassbeholder som står under normalt trykk, må man se bort fra på grunn av de dermed forbundne høye kostnader.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe en fremgangsmåte som tillater å stanse "løpske" eksoterme reaksjoner méd eller i nærvær av fortettede gasser på en enklest mulig måte uten tap av disse gasser og under samtidig iakttagelse av miljøvern-og sikkerhetsforskrifter.

Denne oppgave blir i henhold til oppfinnelsen løst ved at de fortettede gasser når reaksjonen begynner å "løpe løpsk", trykkavlastes i en kondensator, kondenseres i denne og samles opp i en samlebeholder.

Ifølge oppfinnelsen blir der til utførelse av denne fremgangsmåte videre anvendt et apparat som har minst ett gassavløp fra reaktoren med et sperreorgan som reagerer på overtrykk, en kondensator som er slik forbundet med en forrådsbeholder for kjølemiddel at kjølemiddelet uten tilførsel av fremmed energi kan strømme inn i kondensatoren via et sperreorgan, hvis bet-jening finner sted samtidig med betjeningen av sperreorganet i gassavløpet, og en til kondensatoren tilsluttet samlebeholder.

Når trykket stiger for sterkt i en reaktor som inneholder for-.. tettede gasser, eller varmeutviklingen blir for stor, enten som følge av uregelmessigheter i reaksjonsforløpet eller ved svikt i varme-bortføringen, f.eks. ved fullstendig svikt i energitilførselen, blir ifølge oppfinnelsen de fortettede gasser trykkavlastet gjennom minst ett gassavløp med et sperreorgan som reagerer på overtrykk. Som følge av fordampningen ved trykkavlastningen, synker trykket og temperaturen i reaktoren raskt.

De fra reaktoren unnvikende gasser blir via et gassavløp ført inn i en kondensator og her kondensert. Som kondensator anvendes der kondensatorer som er vanlige i teknikken, f.eks. varmevekslere med rørsatser.

Som kjølemiddel kan man anvende væsker som koker ved kjøle-operasjbnen, men også slike som ikke koker ved kjøleoperasjonen. For å sikre at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennomføres også ved fullstendig bortfall av energitilførselen, er det viktig at kjølemiddelet kan strømme fra forrådsbeholderen for kjølemiddel til kondensatoren uten at det er nødvendig med tilførsel av fremmed energi.

Ved kjølevæsker som ikke koker under kjøleoperasjonen - vanligvis foretrekkes kjølevann eller elvevann -, er forrådsbeholderen for kjølemiddel' fortrinnsvis anordnet høyere enn kondensatoren, slik at kjølemiddelet kan strømme inn i kondensatoren uten fremmed energi, selv ved fullstendig bortfall av energitilførselen.

Ved kjølevæsker som koker under kjøleoperasjonen, er.det imid-lertid også mulig å anordne forrådsbeholderen for kjølemiddelet og kondensatoren på samme nivå, så sant trykket av kjølemiddelet i forrådsbeholderen er så stort at kjølemiddelet også i dette tilfelle. kan strømme inn i kondensatoren uten tilførsel av fremmed energi.

Anvendelsen av kjølevæsker som koker under kjøleoperasjonen, f.eks. ammoniakk, har den fordel at forrådsbeholderen for kjølemiddel kan være mindre. Riktignok kreves der da en ytterligere absorbsjons-innretning for det fordampede kjølemiddel for å hindre at kjølemiddelet kommer ut i atmosfæren.

Forrådet av kjølemiddel i forrådsbeholderen må av sikkerhetsgrunner, være så stort at hele gassinnholdet i reaktoren kan kondenseres.

For fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det viktig at sperreorganene på reaktoren og forrådsbeholderen for kjølemiddel åpnes samtidig, og at tilstrømningen av kjølemiddel til kondensatoren er tilstrekkelig stor til at de gasser som unnviker fra reaktoren, raskt kondenseres. Dette kan oppnås ved en mekanisk, elektrisk eller pneumatisk sammenkobling av sperreorganene på reaktoren og forrådsbeholderen for kjøle-middel.

Hvis der benyttes en reaktor hvor reaksjonen styres av en regnemaskin (se f.eks;DT-OS 1 549 397), kan åpningen og lukkingen av spefreorganene på reaktoren og forrådsbeholderen også styres ved hjelp av. regnemaskinen. Man benytter herunder f.eks. en "feed-forward"-r.eguler ing, idet sperr eorganene styres på grunnlag av et program

som er utviklet etter en inngående prosessanalyse. Herunder blir sperreorgahene åpnet før et for høyt trykk nås. Trykkgradienten,

men eventuelt også temperaturgradienten i reaktoren kan tjene som reguleringsparameter. En slik utførelsesform er spesielt drifts-sikker.

Det i kondensatoren oppnådde kondensat fanges opp i en trykk-samlebeholder og kan anvendes påny. Hvis kondensatet er tilbøyelig til å polymerisére, kan der til unngåelse av polymerisatdannelse i samlebeholderen på forhånd foreligge små mengder åv en stopperoppløsning. Spesielt fordelaktig er det å anordne stopperoppløsningen i en "væske-lomme" i bunnen av samlebeholderen og føre kondensatet gjennom denne "væskelomme" via et dykkerrør. Dermed oppnås en særlig god gjennomblanding.

Fig. 1-3 viser utførelsesformer. av apparatet ifølge oppfinnelsen.

Når trykket i reaktoren 1 på fig. 1 stiger for sterkt, blir gassen trykkavlastet ved at den føres inn i en kondensator 4 gjennom et gassavløpsrør 2 og et sperreorgan 3. Når sperreorganet 3 åpnes, åpnes også et sperreorgan 5 som frigir tilstrømningen av kjølemiddel fra en forrådsbeholder 6. Herunder er åpningen av sperreorganene 3

og 5 koblet sammen på elektrisk eller pneumatisk vei. Det oppnådde kondensat fanges opp i en samlebeholder 7.

For å unngå at faststoff- eller skumpartikler rives med av den gass som unnviker fra reaktoren, kan der foran kondensatoren også an-ordnes en utskiller. Eri syklon eller en tilsvarende utformet trykk-beholder egner seg f.eks. som utskiller.

Hvis der i reaktoren befinner seg stoffer som er lett polymeri-serbare under reaksjonsbetingelsene, bør sperreorganet på reaktoren spyles med en egnet væske for å hindre forstopninger 1 dette sperrer organ.

En foretrukket utførelsesform av apparatet er vist på fig. 2." Foruten de på fig. 1 viste deler av apparatet ifølge oppfinnelsen er der her anordnet et ytterligere gassavløp 8 med.et sperreorgan 9.

Dette sperreorgan 9 er igjen forbundet med enda et sperreorgan 10

som styrer tilstrømningen av kjølemiddel fra forrådsbeholderen 6. Dessuten er der foran kondensatoren anordnet en utskiller 11.

Når trykket i reaktoren stiger for sterkt, blir først sperreorgånene 3 og'5 åpnet. Hvis trykket i reaktoren ikke synker tilstrekkelig raskt, kan man ved en følgekobling oppnå at også sperreorgånene 9 og 10 åpnes, slik at en raskere trykkavlastning kan finne sted.

Hvis der i reaktoren befinner seg stoffer som lett kan polymerisére under reaksjonsbetingelsene, kan man hindre tilstopninger ved spyling av sperreorgånene 3 og 9 med en egnet væske via en ledning 12.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes ved alle eksoterme reaksjoner med eller i nærvær av fortettede gasser, f.eks. ved polymerisasjonsreaksjoner av vinylklorid, eten, propen, buten, butadien eller lignende.

Apparatet ifølge oppfinnelsen med samlebeholderen, kondensatoren, forrådsbeholderen for kjølemiddel og eventuelt en utskiller kan utformes meget kompakt.

Deler av apparatet ifølge oppfinnelsen kan også anvendes ved normalt forløp av en reaksjon for ved slutten av en i reaktoren for-løpende reaksjon å gjenvinne de restgasser som er tilbake i reaktoren.

De under trykk stående restgasser blir, som vist på fig. 3, under trykkavlastning ført ut av reaktoren via et ytterligere gassavløp 13 med et sperreorgan 14. Kjølemiddelet blir i dette tilfelle ikke til-ført fra forrådsbeholderen 6 for kjølemiddel, men fra en ledning 15. Via et sperreorgan 16 som er koblet sammen med sperreorganet 14, kan kjølemiddelet strømme inn i kondensatoren så snart sperreorgånene 14 og 16 åpnes. Hvis man trenger apparatet til det formål som er beskrevet under henvisning til fig. 1 og 2, blir et sperreorgan 17 åpnet samtidig med sperreorgånene 3 og 5, resp. 9 og 10.

Ved hjelp av en tilbakeslagsventil 18 kan det hindres at kjøle-middel strømmer.fra forrådsbeholderen 6 til ledningen 15 når kjøle-middelet i henhold til oppfinnelsen strømmer fra forrådsbeholderen til kondensatoren når reaksjonen "løper løpsk".

Ved fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen er det på en overraskende enkel måte mulig å beskytte reaktoren fra å sprenges i forbindelse med "løpske" eksoterme reaksjoner uten at eksplosive eller giftige gasser må slippes ut i atmosfæren. Videre forekommer der ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ingen tap av produkter som anvendes ved reaksjonen. Herunder oppnås der, selv ved kjempereaktorer, en høy driftssikkerhet, samtidig som det hindres-at om-givelsene settes i fare eller skades på noen som helst måte.

Eksempel

Der anvendes et apparat som vist på fig. 2. 1. reaktoren, som har en størrelse på 200 m 3', befinner der seg ca. 60 tonn vinylklorid, 110 tonn vann, aktivatorer og suspensjonshjelpemiddel. Temperaturen i reaktoren er ca. 60°C og trykket ca. 10 atmosfærer. Forrådsbeholderen for kjølemiddel har en størrelse på ca. 200 m 3 og er fylt med 200 m3 kjølevann med en temperatur på ca. 2Q°C. Som kondensator anvendes en rørsats-varmeveksler. Som sperreorganer på reaktoren og forrådsbeholderen anvendes der sluseventiler med pneumatisk drift av ventillegemet. Sperreorgånene på reaktoren og forrådsbeholderen for kjølemiddel er koblet sammen via en elektrisk kobling. Ved hjelp av et "Direct Digital Control(DDC)"-system prøves det om trykket i reaktoren synker tilstrekkelig raskt når sperreorgånene 3 og 5

åpnes. Hvis dette ikke er tilfelle, blir dessuten sperreorgånene 9

og 10 åpnet av DDC-systemet (reguleringsstørrelsen er trykket).

Hvis trykket i reaktoren stiger til ca. 14,5 atmosfærer ved svikt i varmebortføringen, vil de pneumatisk^drevne sperreorganer på reaktoren og forrådsbeholderen bli åpnet av den elektriske

kobling. I løpet av ca. 10 minutter strømmer da ca. 180 m 3 kjøle-væske gjennom kondensatoren fra forrådsbeholderen. I løpet av ca.

5 minutter er trykket i reaktoren sunket til ca. 10 atmosfærer og

temperaturen sunket til ca. 60°C. Herunder er ca. 30 tonn vinylklorid blitt kondensert.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til å stanse "løpske" eksoterme reaksjoner med

eller i nærvær av fortettede gasser, karakterisert ved at de fortettede gasser når reaksjonen begynner å "løpe løpsk", trykkavlastes i en kondensator, kondenseres i denne og samles opp i en samlebeholder.

2. Apparat til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i krav

1, karakterisert ved minst ett gassavløp fra reak- . toren med et sperreorgan som reagerer på overtrykk, en kondensator som er slik forbundet med én forrådsbeholder for kjølemiddel at kjølemiddelet uten tilførsel av fremmed energi kan strømme inn i kondensatoren via et sperreorgan, hvis betjening finner sted samtidig med betjeningen av sperreorganet i gassavløpet, og en til kondensatoren tilsluttet samlebeholder.