NO872563L - Fremgangsmaate og innretning for regulering av flyten av carbon black til en pelleteringsmaskin. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår karbon i partikkelform, benevnt carbon black. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen fremstilling av en homogen blanding av ulike typer av carbon black for å tilveiebringe en konstant flyt eller gjennomstrømming av en slik masse til en pelleteringsmaskin.

Høye temperaturer, ufullstendig forbrenning av hydro-karboner såsom petroleum, naturgass og andre kjente materialer danner karbon i amorf tilstand, carbon black. Når karbonet i denne tilstand separeres fra reaksjonsgassene fremkommer karbonet som et produkt i pulver- eller støvform.

I en typisk forbrenningsprosess for fremstilling av carbon black bringes et brennstoff,en oksydant såsom luft og et råmateriale sammen for reaksjon og fremstilling av en het strøm av forbrenningsgasser med innhold av carbon black. Forbrenningsgassene avkjøles så i kontakt med en vannstråle og karbonet fraskilles fra gassene ved hjelp av kjent teknikk såsom i sykloner og ved filtrering, deretter overføres det til en pelleteringsmaskin og til sist tørkes karbonet.

Ofte finnes det en lagertank for korttidslagring mellom tilførselsutstyret og pelleteringsmaskinen for å lette fremføringen av råmaterialet til sistnevnte. En typisk slik tank har en høyde på 3 - 4 m og tankens øvre del er gjerne sylindrisk med en diameter på ca. 3 m. Høyden av tankens sylindriske del kan være 3/4 av dens totale høyde. Den nedre del av tanken har form av en avsmalnende kjegle med diameter avtagende fra de ca. 3 m ved toppen av kjeglen til mellom 1,5 og 2 m ved tankens flate bunn. Karbonet som kan være i form av tørt eller fuktig pulver og/eller omdannede pellets føres til tankens topp og ut gjennom dennes åpninger ved bunnen inn i en eller flere pelle-teringsmaskiner hvor karbonet formes til nye pellets.

Karbonet kan formes ved hjelp av velkjent teknikk med våtpelletisering som er en fremgangsmåte hvor karbonet som ut-gangsmateriale formes til brikker eller pellets med større egen-vekt og bindestyrke samt i ikke støvavgivende form, I løpet av denne prosess vætes karbonet, vanligvis med vann, og det skjer en agitering i en konvensjonell pelleteringsmaskin. En av de største styreproblemer i forbindelse med våtpelleteriseringen av carbon black er å opprettholde en korrekt balanse mellom massestrømmen av pelletiserende væske og karbonpulver som til- føres pelletiseringsmaskinen slik at optimal pelletfuktighet oppnås. Det er egentlig ikke vanskelig å styre gjennomstrøm-mingen av pelletiseringsvæsken alene, siden væskens tetthet ikke endrer seg nevneverdig. Volumtilførselen av karbon kan og-så styres temmelig nøye. Imidlertid er karbonets tetthetsvaria-sjoner ofte betydelige og opptrer hyppig. Disse variasjoner vil i lagringstanken forårsake at massegjennomstrømmingen av karbonet fra denne til pelletiseringsmaskinen varierer, hvilket kan medføre at fuktighetsinnholdet i de endelig fremstilte karbonpellets varierer. En rekke typer av utstyr har vært an-vendt for å føre karbonpulveret fra lagringstanken til pelleteringsmaskinen, men ingen av disse har hittil kunnet etablere en pålitelig og stabil massegjennomstrømming av karbonet fra tanken til pelletiseringsmaskinen.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og

en innretning for blanding og agitering av forskjellige typer carbon black i en lagringstank slik at det oppnås både en jevnere blanding og mer homogen tetthet av karbonet. Ved at en slik jevn blanding dannes allerede i lagringstanken vil en jevnere og stabilere gjennomstrømming av karbonet kunne oppnås frem til pelleteringsmaskinen.

Generelt innbefatter denne prosess følgende trinn: Karbonet omrøres i minst to adskilte vertikale nivåer i lagringstanken, og det karbon som befinner seg underst i tanken føres oppover ved hjelp av løfteorganer. Deretter beveges karbonet jevnt vekk fra tankens sentrum mot den ytterste del av tankens bunn hvorved opphopning av karbon ved tankens vegger reduseres og kaker av karbonpulver som måtte ha dannet seg på veggen fjernes med skraperorganer som roterer i nær kontakt med tankens vegger.

En innretning som egner seg for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er bygget opp av en rekke elementer som befinner seg inne i lagringstanken og som er. laget av rustfritt stål eller annet materiale med tilsvarende og tilstrekkelig styrke og som ikke tilfører fremmedpartikler til karbonet: 1) Horisontale skovler er festet til en dreibar vertikal aksel, og de horisontale skovler er plassert i minst to forskjellige høyder på akselen, idet den nederste høyde er tilstrekkelig nær tankens bunn slik at dreining av skovlene holder det karbon som befinner seg der i bevegelse, og de øverst plasserte horisontale skovler ligger så høyt at de ikke kolliderer med vertikalt anordnede sonder som er ført ned fra tankens topp for å kunne måle karbonnivået i tanken. 2) Løftere er anordnet ved enden av de horisontale skovler, nærmest tankens bunn, for å bevege karbonet som befinner seg der oppover, og løfterne er orientert slik at de med en fortrinnsvis 45° utvinklet del peker oppover og i de horisontale skovlers bevegelsesretning. 3) Vertikale eller heliske sideskrapere strekker seg ut fra og er festet til endene av de nederste horisontale skovler og med sammenfallende dreieakser. Sideskraperne tilsvarer den innvendige form av tanken og dennes innervegger, og de er festet til de respektive ender av de øverste horisontale skovler slik at skraperne under skovlenes dreining beveger seg tilstrekkelig nære tankens vegg til å kunne fjerne karbon som måtte ha hopet seg opp der og/eller redusere tendensen til at karbon bygger seg opp som en kake på tankens vegg. Sideskraperne har fortrinnsvis en avstand på under 5 cm fra tankveggen og kantene deres kan også være avfaset i dreiebevegelsens retning. 4) Omrørerskovler med buet form er festet til den vertikale aksel like ovenfor de nederste horisontale skovler, og omrørerskovlenes ytterender er støttet av og festet til vertikale skinner som er forbundet med endene av de nederste horisontale skovler, nær tankens bunn og til endene av det nest øverste sett koaksialt anordnede horisontale skovler. Omrører-skovlene strekker seg videre ut til innerkantene av tankens ut-løpsåpninger og hvert av omrørerskovlenes dreibare seksjoner forårsaker en jevn bevegelse av karbon fra tankens sentrum ut mot innerkantene av dennes utløp.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen, omfattende forskjellige nye konstruksjonsdetaljer og kombinasjon av elementer skal nå beskrives i nærmere detalj med henvisning til de ledsagende tegninger, og trekkene er ytterligere presisert i de etterfølgende krav. Det er undeforstått at,den spesielle lagringstank som er vist i forbindelse med oppfinnelsen kun er et eksempel og er ikke ment å skulle begrense oppfinnelsen som sådan. Prinsippene for oppfinnelsen og dennes trekk bør kunne varieres innenfor tallrike utførelseseksempler uten at dette betyr at rammen rundt oppfinnelsen fravikes.

Fig. 1 viser forfra og delvis gjennomskåret en lagringstank, fig. 2 viser likeledes delvis gjennomskåret denne tank fra siden, fig. 3 er et detaljutsnitt av en løfter som benyttes i en slik lagringstank, fig. 4 er et grunnriss av blande- eller omrøringselementene i denne tank, og fig. 5 viser et detaljutsnitt av en omrørerskovl ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten for å blande og agitere eller røre om karbonet i en lagringstank omfatter omrøring av den pulverform-ede karbonmasse ved minst to høyder inne i tanken, idet den laveste høyde er tilstrekkelig nær tankens bunn til å holde karbonet der i jevn bevegelse, heving av karbonet som befinner seg nær tankens bunn, kontinuerlig fjerning av karbonet fra tankens sentrum og mot dens utløp, og reduksjon av tendensen til oppbygging av karbon ved lagringstankens vegger samt/eller fjerning av karbonoppsamlinger som måtte ha dannet seg ved tankens vegger.

Karbonet omrøres ved hjelp av et eller annet passende organ såsom koaksialt anordnede horisontale blad eller skovler som er festet til en vertikal, dreibar aksel i lagringstanken. De horisontale skovler befinner seg ved minst to forskjellige høyder i tanken idet det nederste sett skovler er tilstrekkelig nær tankens bunn slik at dreining av skovlene vil holde karbonet nær tankens bunn i jevn bevegelse.

Den vertikale høyde hvor de øverste horisontale skovler kan plasseres er begrenset av den dybde som vertikale sonder, anordnet i en typisk lagringstank for å måle karbonnivået i denne, strekker seg nedover fra tankens topp. De øverste horisontale skovler kan følgelig ikke plasseres ved høyder som gir kollisjon med noen av disse sonder. Disse sonder er nødvendige for å kunne overvåke karbonnivået i tanken, og fortrinnsvis anordnes det øverste sett skovler øverst i tankens nederste tredjedel slik at det sikres god omrøring av massen umiddelbart før den overføres til pelleteringsmaskinen.

Den karbonmasse som befinner seg nær bunnen av tanken beveges opp fra denne ved hjelp av løfteorganer som er festet til endene av de horisontale skovler og nærmest tankens bunn. Karbonet løftes samtidig av løfteorganene og beveges rundt av skovlene. Løfteorganene har gjerne form av separate løftere som har en del som skrår oppover i skovlenes dreieretning.

Opphopning av karbon slik at det dannes kaker ved tankens vegger reduseres på denne måte og eventuelle slike dannelser fjernes ved hjelp av sideskrapere som enten kan være anordnet vertikalt eller i spiralform og strekker seg utover slik at de tilsvarer tankens innvendige form. Skraperne er festet til enden av de koaksialt anordnede horisontale skovler og nærmest tankens bunn og samtidig til endene av det øverste sett horisontale skovler. Skraperne ligger tilstrekkelig nære tankens vegg til å kunne fjerne opphopninger fra denne dersom-slike har blitt dannet eller får tendens til å dannes, og en avstand på under 5 cm fra tankveggen anses passende. Side-kantene av skraperne kan også avfases foran, sett i bevegelses-retningen .

Karbonet beveges jevnt fra sentrum av tanken mot dennes utløp ved hjelp av passende organer så som omrørerskovler med buet fasong og som er festet til den vertikale aksel like ovenfor de nederste horisontale skovler. Omrørerskovlene er festet med vertikale skinner som på sin side er festet til det nederste sett horisontale skovler og til det sett koaksialt anordnede skovler som befinner seg like ovenfor, dvs. det nest nederste sett.

Fig. 1 viser en lagringstank 12 av rustfritt stål, omfattende elementene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Carbon black føres inn i lagringstanken via en åpning 14. Luftventilasjon er sørget for med en vifte 16. Sonder 17, 18, 20, 22 og 24 er anordnet fra tankens topp for måling av karbonnivået. En dreibar vertikal aksel 26 befinner seg sentralt i lagringstanken 12 og består av en indre jernkjerne 27 og en ytre hylse 25 av rustfritt stål. Akselen 26 er ført gjennom en åpning 28 sentralt i tankens 12 topp 30 og strekker seg sentralt nedover gjennom denne og gjennom en bunnåpning 32

i tankens bunn 34.

Fire sett horisontale skovler 36, 42, 48 og 54 er anordnet koaksialt i forhold til akselen 26 og festet til denne. Det øverste sett horisontale skovler 36 består av to skovler 38 og 40 som er festet ved hjelp av bolter til en metallplate 56 som er sveiset til akselen 26. Skovlene 38 og 40 er anordnet symmetrisk og strekker seg ut på motsatt side av akselen 26 mot tankens sylindriske vegg.

Regnet ovenfra er det neste sett horisontale skovler 42 anordnet omtrent midt mellom det øverste sett 36 og de to nederste sett horisontale skovler 48 og 54. Settet skovler 42 består av skovlene 44 og 46 (se fig. 2) og er anordnet i rett vinkel i forhold til de tilsvarende skovler 38 og 40 i settet 36. De horisontale skovler 44 og 46 er festet med bolter og muttere til en metallplate 58 som er sveiset til akselen 26.

De to nederste sett horisontale skovler 48 og 54 befinner seg ved samme høyde på den vertikale aksel 26 nære tankens bunn 34 og skovlene i disse sett ligger tilstrekkelig nære tankens bunn til at deres dreining holder karbonet ved bunnen i jevn bevegelse. Avstanden ned til bunnen kan passende være 2,5 cm. Skovlesettet 54 ligger parallelt med settet 42 (fig. 2) og tilsvarende er skovlesettet 48 parallelt med det øverste sett skovler 36. Settet 48 består av to skovler 50 og 52 som er festet ved hjelp av muttere og bolter til en plate 62 som er sveiset til den dreibare vertikale aksel 26. De horisontale skovler 50 og 52 strekker seg utover mot motsatt liggende punkter på tankens vegg. Skovlesettet 54 (fig. 2) består av skovlene 64 og 66 som er festet ved hjelp av bolter og muttere til en plate 68 som er sveiset til den vertikale aksel 26. De horisontale skovler 64 og 66 strekker seg mot motsatt liggende punkter på tankens vegg.

Fig. 3 viser et løfteorgan i form av en løfter 74 som er festet til en horisontal skovl. En skinne 72 av rustfritt stål er sveiset til enden av et horisontalt løfterblad 69, og løfteren 74 får sin fasong ved at en del av den er rettet oppover i ca. 45° i vinkel i forhold til det horisontalt anordnede løfterblad 69 og til kanten av skinnen 72. Løfteren 74 peker på skrått oppover i det horisontale løfterblads bevegelsesretning.

Til enden av den horisontale skovl 50 vist på fig. 1 er sveiset en skraper 76 som strekker seg utover og er tilpasset den innvendige fasong av tankens vegg. Denne siderettede skraper 76 strekker seg oppover langs veggen og danner et 90° bend like før den når den horisontale skovl 38. Enden av skraperen 76 er så festet til enden av den horisontale skovl 38 ved hjelp av bolter og muttere. Skraperen 76 er anordnet tilstrekkelig nær tankens vegg til å kunne fjerne opphopninger av karbon som er dannet eller får tendens til å danne seg ved tankens vegg, og en passende avstand mellom veggen og skraperen 76 kan være 5 cm. Tilsvarende strekker en skraper 78 seg ut på motsatt side og er sveiset til enden av den horisontale skovl

52. Skraperen 78 danner også et 90° bend inn mot den vertikale

aksel 26 like under skovlen 40 og skraperens ende er så festet til skovlens 40 ende ved hjelp av bolter og muttere.

På fig. 2 fremgår hvordan to omrørerskovler 82, 84 befinner seg mellom de nederste sett horisontale skovler og det sett 42 som befinner seg like ovenfor. Omrørerskovlene er sveiset til den vertikale aksel 26 slik at når denne dreies følger omrørerskovlene med i retningen av deres konvekse del. På fig. 4 fremgår at de strekker seg ut fra akselen 26 til innerkantene 87 og 89 av tankens utløp 86 og 88, dvs. til den kant av utløpene som befinner seg nærmest akselen 26. Omrører-skovlene er anordnet slik at skovlenes bredde har vertikal retning. Endene 83 og 85 av den konvekse del av omrørerskovlene 82 og 84 strekker seg frem til innerkantene 87 og 89 av utløp-ene 86 hhv. 88, og omrørerskovlene selv er festet ved enden av vertikale skinner 90 og 92 (fig. 2). Endene av den vertikale skinne 90 er festet til de horisontale skovler 44 og 64 og enden av omrørerskovlen 82 er festet til og holdt oppe av den vertikale skinne 90. Endene av den vertikale skinne 92 er festet til de horisontale skovler 46 og 66 og enden av omrører-skovlen 84 er festet til og holdt oppe av den vertikale skinne 92. Fig. 5 antyder en måte å feste en omrørerskovl til en vertikal skinne for avstivning, og da festes den ene ende av skinnen 90 til det nederste parti av den horisontale skovl 44, mens den andre ende av skinnen 90 sveises til den øverste del av den horisontale skovl 64. To lister 96 og 98 av rustfritt stål sveises så til hhv. den øverste og nederste kant av omrører-skovlen 82 ved dennes ende lengst fra akselen 26, og listene trekker seg da i retning mot den vertikale skinne 90 og sveises i rett vinkel til dennes side. Ytterligere støtte oppnås ved at det er anordnet en avstivningsplate 100 av rustfritt stål og som passer tett inn i det rektangulære vindu som dannes mellom listene 96 og 98 når disse er sveiset til omrørerskovlen 82 og den vertikale skinne 90. Avstivningsplatens 100 kanter er likeledes sveiset til dette rektangulære vindu som listene og skinnen danner mot omrørerskovlen. Den ytterligere avstivning sørger for at deformasjon av omrørerskovlen hindres under bevegelsen av karbonet.

En fagkyndig innenfor denne teknikk vil kunne tenke seg en rekke tilsvarende løsninger uten å gå ut over oppfin-nelsens ramme, og også slike løsninger er tenkt dekket av de etterfølgende krav.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for blanding og omrøring av karbon i masseform (carbon black) i en massetank (12) med én eller flere åpninger (14) for innløp og ett eller flere utløp (86 , 88),karakterisert ved: a) omrøring av karbonet ved minst to vertikale høyder i lagringstanken (12), idet den laveste høyde er tilstrekkelig nær tankens bunn (34) til å kunne holde karbonet ved bunnen i jevn bevegelse, b) oppløfting av karbonet fra tankens bunn, c) jevn bevegelse av karbonet bort fra tankens sentrum og mot dens utløp (86, 88), og d) fjerning av opphopet karbon fra tankens vegger og/ eller reduksjon av opphopningstendenser av karbon ved veggen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat: a) omrøringen av karbon skjer ved hjelp av minst to sett (36, 42, 48, 54) koaksialt anordnede horisontale skovler som er festet til en sentralt anordnet vertikal dreibar aksel (26), idet settene med horisontale skovler befinner seg ved minst to ulike høyder i tanken, idet de nederste sett (48, 54) er anordnet tilstrekkelig nær tankens (12) bunn (34) til at karbon nær bunnen omrøres ved skovlenes dreining; b) oppløftingen av karbonet nær tankens bunn skjer ved hjelp av løfteorganer (74) festet til endene av de nederste horisontale skovler; c) bevegelsen av karbonet vekk fra tankens (12) sen- skjer/ trum og mot dennes vegger og utløp (86, 88) ved hjelp av om- rørerskovler (82, 84) festet til den vertikale aksel (26) ovenfor de nederste horisontale sett (48, 54) skovler, idet omrører-skovlene er bueformede slik at hvert dreibart segment av om-rørerskovlene bevirker en jevn bevegelse av karbonet fra tankens sentrum og mot utløpenes (86, 88) innerkanter (87, 89), og hvor omrørerskovlene (82, 84) likeledes strekker seg frem til disse innerkanter (87, 89); og d) fjerning av opphopet karbon fra tankens vegger og/eller reduksjon av tendensen til opphopning av karbon skjer ved ved veggene ved hjelp av siderettede skrapere (76, 78) som er festet til endene av de nederste horisontale skovler og er tilpasset den innvendige form av tankens vegger.

3 Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat løfteorganene (74) har en del som i 45° vinkel er festet til den øverste del av de horisontale skovler og peker i retning av skovlenes bevegelsesretning.

4. Innretning for blanding og omrøring av karbon i en lagringstank (12),karakterisert veda) en vertikal dreibar aksel (26) anordnet sentralt inne i tanken (12), b) minst to sett (36, 42, 48, 54) horisontale skovler festet til akselen (26) i forskjellige høyder, idet hvert sett skovler består av to symmetrisk anordnede skovler (38, 40; 44, 46; 50, 52; 64, 66) som strekker seg ut mot motsatt liggende punkter på tankens vegg og hvor de nederste sett (48, 54) horisontale skovler befinner seg tilstrekkelig nær tankens (12) bunn til at karbonet ved bunnen omrøres og holdes i bevegelse ved dreining av skovlene, c) løfteorganer (74) festet til de nederste horisontale skovler, d) siderettede skrapere (76, 78) festet til endene av de nederste og øverste sett horisontale skovler og med vertikal utstrekning langs tankens vegger og tilpasset disses innvendige form, idet skraperne (76, 78) dreies tilstrekkelig nær disse til å redusere tendensen til opphopning av karbon ved veggene og/eller å fjerne slik opphopet karbon, og e) omrørerskovler (82, 84) festet til akselen (12) i et punkt som befinner seg ovenfor de nederste sett (48, 54) horisontale skovler, men under det nest øverste sett (42) skovler, idet omrørerskovlene (82, 84) har buet fasong slik at hvert dreibart segment bevirker en jevn bevegelse, av karbonet bort fra tankens sentrum og mot innerkantene (87, 89) av tankens (12) utløp (86 , 88), og at omrørerskovlene likeledes strekker seg frem til disse innerkanter.

5. Innretning ifølge krav 4,karakterisertved at løfteorganene (74) er festet til endene av de nederste horisontale skovler med 45° vinkel i forhold til disse og har en retning som peker i skovlenes bevegelsesretning.