PL183353B1 - Sposób wytwarzania porowatej masy krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze i porowata masa krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania porowatej masy krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze, która jest produktem osuszonej wodnej pasty, znamienny tym, ze miesza sie 8 do 15% ciezaru na mokro wapna palonego z woda w temperaturze pokojowej dla utworzenia pierwszej mieszaniny, która pozo- stawia sie do calkowitego ugaszenia, nastepnie miesza sie 8 do 15% ciezaru na mokro krzemionki kwarco- wej z pierwsza mieszanina dla utworzenia drugiej mieszaniny, której pozwala sie na reagowanie przez minimum od 1 do 24 godzin, po czym rozdrabnia sie 0,5 do 3,0% ciezaru na mokro wlóknistego materialu wzmacniajacego w drugiej mieszaninie dla utworzenia trzeciej mieszaniny, homogenizuje sie material bedacy badz od 1,0 do 3,5% ciezaru na mokro wytraconej krzemionki, badz 0,2 do 1,5% ciezaru na mokro syntetycznej krzemionki w trzeciej mieszaninie dla uzyskania czwartej mieszaniny. 13. Porowata masa krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze, któ- ra jest produktem osuszonej wodnej pasty, znamienna tym, ze jest monolityczna sucha masa, która ma poro- watosc od 88 do 9 2%, oraz gestosc w zakresie od 250 g/l do 350 g/l, a osuszona wodna pasta sklada sie z wlóknistego materialu wzmacniajacego w ilosci od 0,5 do 3,0% calkowitego ciezaru na mokro, wody, kopalnej krzemionki kwarcowej w ilosci od 8 do 15% calkowitego ciezaru na mokro, wapna palonego w ilosci od 8 do 15% calkowitego ciezaru na mokro, oraz wytraconej krzemionki w ilosci 1,0 do 3,5% calkowitego ciezaru na mokro badz syntetycznej krzemionki w ilosci od 0,2 do 1,5% calkowitego ciezaru na mokro i wody obecnej w ilosci co najmniej 2,5 razy wiekszej od ilosci czesci stalych. PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania porowatej masy krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze i porowata masa krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze. Porowata masa krzemianu wapniowego stosowana jest jako materiał wypełniający, wolny od azbestu, do cylindrów do przechowywania gazu.

Acetylen jest powszechnie stosowany w tlenowo - acetylenowych palnikach spawalniczych, ponieważ umożliwia uzyskiwanie temperatur do 3500 °C, które są niezbędne do spawania i cięcia metali. Tymczasem, gaz acetylenowy jest trudny do przechowywania, ponieważ jest niestabilny, oraz może rozpaść się na elementy składowe, węgiel i wodór, co może prowadzić do eksplozji przy ciśnieniu około 1 atmosfery, jeśli nie jest prawidłowo ustabilizowany. Dla zapewnienia bezpiecznego przechowywania gazu acetylenowego, musi być on rozpuszczony w rozpuszczalniku. Gaz acetylenowy jest zazwyczaj przechowywany w postaci roztworu gazu acetylenowego rozpuszczonego w, na przykład, rozpuszczalniku acetonowym, w zbiorniku zawierającym porowatą masę wypełniacza. Zbiornik do przechowywania może być stalowym cylindrem. Dzięki temu, acetylen może być bezpiecznie przechowywany i transportowany pod ciśnieniem do około 17 atmosfer.

Porowaty materiał wypełniacza zawiera kapilarny system wzajemnie połączonych mikroporów. Typowo, porowata masa wypełniacza jest utwardzonym krzemianem wapniowym o porowatości około 90%. Masa krzemianu wapniowego zapewnia wystarczający obszar powierzchni dla maksymalnego kontaktu pomiędzy rozpuszczalnikiem i acetylenem. Takie rozwiązanie umożliwia absorpcję acetylenu w ilości zbliżającej się do 0,263 kg acetylenu na 0,453 kg rozpuszczalnika.

Masa przechowująca z krzemianu wapniowego jest wykonana w wyniku zmieszania wapna palonego (tlenek wapnia) z wodą tak by powstała wodna zawiesina. Mineralną kwarcowa krzemionka jest dodawana do zawiesiny. Czynnik wzmacniający jest dodawany w czasie etapu mieszania w celu wspomożenia utworzenia jednorodnej masy w cylindrze po utwardzeniu i osuszeniu. Tradycyjnie, do tego celu mogą być użyte włókna azbestowe. W czasie mieszania, może być dodany jeden lub więcej czynników dla zapewnienia, że masa pozostanie monolityczna przed uformowaniem się struktury krystalicznej w czasie utwardzania.

Części stałe są mieszane z roztworem wodnym przez pewien czas. Następnie, zawiesina jest pompowana do obudowy cylindra wypełniając go całkowicie, a następnie jest utwardzana, w wyniku czego powstaje krystaliczna masa krzemianu wapniowego w cylindrze. Ta masa jest

183 353 następnie osuszana, tak by utworzyć rdzeń o dużej porowatości, który umożliwia absorpcję rozpuszczalnika i gazu acetylenowego.

Jest bardzo ważne, by masa wypełniacza z krzemianu wapniowego była monolityczna i nie zawierała wolnych przestrzeni. Puste przestrzenie w masie wypełniacza zapewniałyby wystarczającą ilość miejsca do tworzenia się zbyt dużych zgromadzeń gazu acetylenowego, co prowadzi do ryzyka eksplozji. Tak więc, masa wypełniacza musi być formowana z równomiernie rozmieszczonych, bardzo drobnych porów. W czasie osuszenia, zwężanie się masy wypełniacza musi być kontrolowane, tak by było mniejsze niż 0,5% w którymkolwiek z wymiarów, lecz nie powinno przy tym przekroczyć 3,175 mm (1,524 mm dla cylindrów z wypełniaczem o długości 457,2 mm lub mniejszej) we wzdłużnym kierunku wewnątrz stalowej obudowy.

We wcześniejszych rozwiązaniach, włókna azbestowe były wprowadzane do zawiesiny wodnej, z której wytwarzana była masa wypełniacza z krzemianu wapniowego. Włókna azbestowe spełniały rolę osadników lub czynnika przyczyniającego się do tworzenia zawiesiny, który opóźniał osadzanie lub wydzielanie wapna i krzemionki z wodnej zawiesiny przed utwardzeniem jej do postaci masy wypełniacza z krzemianu wapniowego. Ponadto, w utwardzonej masie wypełniacza z krzemianu wapniowego, włókna azbestowe działały jako czynnik wzmacniający wspomagający integralność struktury masy wypełniacza.

Jednakże stwierdzono, że włókna azbestowe są szkodliwe dla zdrowia i dla środowiska naturalnego. Ograniczenia dotyczące ochrony zdrowia i bezpieczeństwa, oraz związane z wytwarzaniem materiału azbestowego doprowadziły do wzięcia pod uwagę innych czynników wzmacniających i zawiesinotwórczych w masie wypełniacza z krzemianu wapniowego.

Jednym ze znanych substytutów włókien azbestowych w masie wypełniacza z krzemianu wapniowego są higoodpome włókna szklane. Zbiornik do przechowywania acetylenu zawierający wolnąod azbestu utwardzonąmasę wypełniacza z krzemianu wapnia jest opisany w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 349 463. Chociaż włókna szklane dobrze sprawdzają się w tym zastosowaniu, ich koszt jest raczej wysoki.

Z tej przyczyny, prowadzono badania nad używaniem organicznych czynników wzmacniających i zawiesinotwórczych, takich jak celuloza, wraz z mineralnymi czynnikami zawiesino twórczymi. Jedna z takich mas wypełniacza z krzemu wapnia jest opisana w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 895 825. Ta masa zawiera celulozowe włókna wzmacniające, jak również mineralny czynnik zawiesinotwórczy, który może być albo stałymi włóknami szklanymi, albo cząstkami oczyszczonej gliny. Jednakże, koszt takiego materiału wypełniacza jest raczej wysoki. Ponadto, kolejność zestawiania mieszanki tego materiału jest raczej skomplikowana, ponieważ wymaga kroków gaszenia wapna palonego w gorącej wodzie dla uzyskania pierwszej mieszaniny, dodawania dodatkowej wody i mieszania z małą prędkością dla uzyskania drugiej mieszaniny, rozpraszania celulozowego czynnika wzmacniającego w drugiej mieszaninie dla uzyskania trzeciej mieszaniny. Następnie wprowadzania, przy ciągłym mieszaniu do trzeciej mieszaniny, mieszaniny naturalnej krzemionki i albo krzemianu wapniowego albo amorficznej, silnie rozdrobnionej krzemionki syntetycznej dla utworzenia czwartej mieszaniny oraz rozpraszania drugiego mineralnego czynnika zawiesinotwórczego, który może być albo włóknami szklanymi, albo oczyszczoną gliną w piątej mieszaninie, tak by utworzyć szóstą mieszaninę. Ta szósta mieszanina jest umieszczana w cylindrze. Przy tym, krok gaszenia wapna palonego gorącą wodą jest ryzykowny, gdyż wytwarzane są substancje lotne.

Cylindry zawierające acetylen są wytwarzane poprzez wypełnianie cylindra masąporowatego wypełniacza i wstrzykiwanie rozpuszczalnika do cylindra. Następnie acetylen jest wprowadzony do cylindra i jest w nim rozprowadzany poprzez system kapilarny materiału porowatego jako wynik rozpuszczenia w rozpuszczalniku. W ten sposób możliwe jest zapewnienie bezpiecznego przechowywania rozpuszczonego acetylenu w ilości do 8 razy większej niż ilość gazu, która może być przechowywana bez systemu rozpuszczalnik - porowata masa.

Sposób wytwarzania porowatej masy krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze, która jest produktem osuszonej wodnej pasty, według wynalazku charakteryzuje się tym, że miesza się 8 do 15% ciężaru na mokro wapna palonego z wodą w tern

183 353 peraturze pokojowej dla utworzenia pierwszej mieszaniny. Następnie umożliwia się dokończenie zachodzącej w rezultacie reakcji egzotermicznej (około 1-3 godziny), przez pozostawienie do całkowitego ugaszenia, następnie miesza się 8 do 15% ciężaru na mokro krzemionki kwarcowej z pierwszą mieszaniną dla utworzenia drugiej mieszaniny, której pozwala się na reagowanie przez minimum od 1 do 24 godzin, po czym rozdrabnia się 0,5 do 3,0% ciężaru na mokro włóknistego materiału wzmacniającego w drugiej mieszaninie dla utworzenia trzeciej mieszaniny. Homogenizuje się materiał będący bądź od 1,0 do 3,5% ciężaru na mokro wytrąconej krzemionki, bądź0,2 do 1,5% ciężaru namokro syntetycznej krzemionki w trzeciej mieszaninie dla uzyskania czwartej mieszaniny.

Korzystnie wapno palone miesza się z prędkościąod 75 do 1250 obrotów na minutę, a krzemionkę kwarcową miesza się z prędkościąod 75 do 1250 obrotów na minutę.

Według wynalazku włóknisty materiał wzmacniający rozdrabnia się z prędkościąod 75 do 1250 obrotów na minutę.

Materiał homogenizuje się z prędkościąod 75 do 1250 obrotów na minutę oraz korzystnie homogenizuje się przy częściowym podciśnieniu z zakresu od 33,782 do 60,8076 kPa.

Korzystnie włóknisty materiał wzmacniający stanowi celuloza, włókna krzemianu glinowego, włókna węglowe lub włókna szklane, czy włókna krzemianu magnezowego.

Korzystnie dodaje się ponadto etylowo - hydroksyetylowącelulozę w ilości od około 0,002 do 0,010% całkowitego ciężaru na mokro, spełniającą rolę organicznego czynnika zawiesinotwórczego.

Porowata masa krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze, która jest produktem osuszonej wodnej pasty, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera monolityczną suchą masę, która ma porowatość od 88 do 92%, oraz gęstość w zakresie od 250 g/1 do 350 g/1, a wodna pasta składa się z włóknistego materiału wzmacniającego w ilości od 0,5 do 3,0% całkowitego ciężaru na mokro, wody, kopalnej krzemionki kwarcowej w ilości od 8 do 15% całkowitego ciężaru na mokro, wapna palonego w ilości od 8 do 15% całkowitego ciężaru na mokro, oraz wytrąconej krzemionki w ilości 1,0 do 3,5% całkowitego ciężaru na mokro bądź syntetycznej krzemionki w ilości od 0,2 do 1,5% całkowitego ciężaru na mokro i wody obecnej w ilości co najmniej 2,5 razy większej od ilości części stałych.

Masa według wynalazku posiada wytrzymałość na zgniatanie pomiędzy 1725 kPa a 4002 kPa.

Masa zawiera ponadto etylowo - hydroksyetylowącelulozę w ilości od około 0,002 do 0,010% całkowitego ciężaru na mokro, spełniającą rolę organicznego czynnika zawiesinotwórczego.

Korzystnie masa ma porowatość pomiędzy 88 i 89,2%, a gęstość pomiędzy 274 i 312 g/1.

Korzystnie włóknisty materiał wzmacniający stanowi celuloza, włókna krzemianu glinu, włókna węglowe, włókna szklane lub włókna krzemianu magnezowego.

Jedną z zalet niniejszego wynalazku jest zapewnienie nowego i ulepszonego sposobu wytwarzania masy wypełniacza o dużej porowatości do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze ze sprężonym gazem.

Kolejną zaletą niniejszego wynalazku jest zapewnienie posiadającej wysoką porowatość masy wypełniacza z krzemianu wapniowego, zawierającej jedynie włókna celulozowe, które spełniają rolę zarówno czynnika wzmacniającego, jak i czynnika zawiesinotwórczego, dzięki czemu zmniejsza się koszt masy wypełniacza.

Według wynalazku miesza się zawiesiny, tak by utworzyć masę wypełniacza z krzemianu wapniowego, w której wapno palone jest gaszone w temperaturze pokojowej, a nie gorącą wodą, dla zmniejszenia czasu mieszania masy i zwiększenia bezpieczeństwa operatora.

Kolejną zaletą sposobu wytwarzania według wynalazku, jest uzyskanie porowatej masy o wysokiej porowatości z krzemianu wapniowego, wktórym dostępny jest jedynie pewien zakres prędkości mieszania, rozdrabniania i homogenizowania. Powoduje to zmniejszenie niezbędnego wyposażenia i liczby etapów potrzebnych do wymieszania zawiesiny, tak by uzyskać masę wypełniacza. Mniejsze i większe prędkości mogąbyć używane dla różnych mieszanin, jeśli jest to pożądane.

183 353

Kolejną zaletą niniejszego wynalazku jest wytworzenie porowatej masy wypełniacza o wysokiej porowatości z krzemianu wapniowego, w której stosuje się tylko jeden czynnik wzmacniający, oraz ograniczoną ilość składników, dzięki czemu potrzeba mniejszej ilości kroków mieszania dla uformowania masy wypełniacza, jak również zmniejsza się koszt operacji.

Dodatkową zaletą sposobu według wynalazku, jest umożliwienie dokończenie operacji gaszenia (tak, że nie występuje dalej wzrost temperatury). Może to zająć około 1 do 3 godzin. Krzemionka kwarcowa jest dodawana do gaszonego wapna, po czym całość jest pozostawiana do zakończenia chemicznej reakcji. Ta reakcja może zająć około 1 do 24 godzin. Stwierdzono, że ta procedura eliminuje zmienność końcowych odstępów - pomiędzy masą wypełniacza i sąsiednią ścianką cylindra - które mogłyby występować, gdyby odpowiedni czas reakcji nie był zapewniony.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, wytrącona krzemionka jest stosowana oprócz krzemionki kwarcowej dla zapewnienia, że reakcja wapna i krzemionki dojdzie do końca. Ta procedura ma dwie zalety. Po pierwsze, minimalizuje oddzielanie wody, co może prowadzić do odrzucania cylindrów przechowuj ących z powodu nadmiernego luzu pomiędzy masą wypełniacza i ścianką cylindra. Po drugie, stosowanie wytrąconej krzemionki jest mniej kosztowne niż stosowanie syntetycznej krzemionki przy zapewnieniu tych samych rezultatów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, który pokazuje utwardzoną porowatą masę wypełniacza o wysokiej porowatości, która zawiera jedynie włókna celulozowe, zgodną z niniejszym wynalazkiem, wolną od azbestu, zawartą w cylindrze do przechowywania acetylenu - w przekroju poprzecznym.

Nawiązując do rysunku, zbiornik do przechowywania acetylenu 10 zawiera metalową obudowę 20, typowo posiadającą cylindryczny kształt zamykający pewną objętość. Zbiornik przechowujący acetylen jest również typowo wyposażony w zawór 30 i zatyczki bezpieczeństwa 40. Utwardzona, monolityczna, porowata masa wypełniacza z krzemianu wapniowego 50 jest rozmieszczona w zamkniętej objętości, całkowicie ją wypełniając w obudowie 20 do przyjmowania roztworu rozpuszczonego gazu acetylenowego.

Ze stanu techniki wiadome jest, że pożądany jest mały luz 60, aczkolwiek nie wymagany, pomiędzy górnym końcem obudowy cylindra i masy wypełniacza 30. Taki luz jest korzystny przy ładowaniu roztworu rozpuszczonego gazu acetylenowego, oraz przy uwalnianiu gazu acetylenowego z roztworu rozmieszczonego w porowatej masie wypełniacza z krzemianu wapniowego 50. Jednakże, przestrzeń tego luzu nie może być większa niż 0,5% dowolnego z wymiarów obudowy cylindra, oraz nie może przekraczać 3,175 mm w kierunku wzdłużnym wewnątrz cylindra 20. Przy tym, dla cylindrów z długościami wypełniacza równymi 457,2 mm lub mniej, dopuszczalny luz może wynosić jedynie 1,524. Nadmierny luz nie może występować z powodów bezpieczeństwa. Nadmierny rozmiar luzu prowadzi do przechowywania acetylenu w niebezpiecznych warunkach, ponieważ wolny gaz acetylenowy mógłby gromadzić się w tych obszarach i ewentualnie eksplodować. Przestrzeń 60 jest pokazana w dużych rozmiarach jedynie dla lepszego zrozumienia wynalazku.

Zbiornik 10 jest również wyposażony w pierścieniową stopkę 70 dla stabilizowania obudowy 20 w pionowej pozycji.

W sposobie, według niniejszego wynalazku, dodaje się wapno palone do wody w temperaturze pokojowej dla utworzenia pierwszej mieszaniny, której umożliwia się całkowite wygaszenie. Następnie krzemionka kwarcowa jest dodawana do wapna gaszonego, po czym pozostawia się całość dla odpowiedniego dokończenia reakcji. Celuloza jest następnie rozdrabniana, tak że tworzy się trzecia mieszanina. Po rozdrabnianiu celulozy przez pewien założony, krótki czas, wytrącona krzemionka jest dodawana, w wyniku czego powstaje czwarta mieszanina, która jest poddawana homogenizowaniu.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, włókna celulozowe, po odpowiednim mieszaniu, tworzą wystarczające wzmocnienie w masie krzemianu wapniowego dla umożliwienia uzyskania odpowiedniego rozmiaru i dystrybucji porów, o porowatości do 92% i wytrzymałości do 3967,5 kPa w końcowej masie. Włókna materiału wzmacniającego sąnajbardziej efektywne,

183 353 gdy ich ilość jest rzędu 0,5 do 3,0% całkowitego ciężaru na mokro. Włókna materiału wzmacniającego mogą być celulozą, krzemianem glinowym, włóknami węglowymi, włóknami szklanymi lub krzemianem magnezowym. Jak wiadomo, celuloza jest przynajmniej częściowo oddrewniona, chemicznie, mechanicznie, lub przy pomocy obu tych sposobów.

Kopalna krzemionka kwarcowa charakteryzuje się średnią wielkością średnicy cząstki równą 11,9 mikrometrów. Wytrącona krzemionka posiada gramaturę pomiędzy 135 i 165 g/m². Syntetyczna krzemionka posiada średnią gramaturę równą około 200 g/m².

Ilość dodawanego wapna palonego jest proporcjonalna do ilości krzemionki. Powinny być one dodawane w stosunku molowym jeden do jednego. Tak więc, ilość wapna palonego będzie się wahać pomiędzy 8 i 15% całkowitego ciężaru na mokro, z kopalną krzemionką kwarcową w ilości z zakresu 8 do 15% całkowitego ciężaru na mokro. Wytrącona krzemionka jest używana w mniejszych ilościach rzędu około 1 do 3,5% całkowitej wagi (albo używana jest syntetyczna krzemionka w dużo mniejszych ilościach około 0,2 do 1,5%). Włókna materiału wzmacniającego, takie jak celuloza, są dodawane w ilościach 0,5 do 3,0% całkowitego ciężaru na mokro. Kompensatorem równania jest woda, która jest obecna w mieszaninie w ilościach około trzy razy większej niż ilość części stałych. Korzystna ilość wody jest od około 3,2 do 3,4 razy większa od ilości części stałych. Po osuszeniu, doświadczenia pokazały, że masa całkowicie wypełnia cylinder. Kurczenie jest mniejsze niż 0,5%. Typowo, kurczenie zbliża się do wielkości jedynie 1,524 mm w kierunku wzdłużnym, oraz jest mniejsze niż 0,635 mm w kierunku bocznym cylindra. Gęstość suchej masy powinna wynosić pomiędzy 270 i 310 g/1. Wytrzymałość na kruszenie jest pomiędzy 1725 a 3967,5 kPa jest również typowa. Ocenia się, że minimum 3 5% wagi, a najbardziej typowo więcej niż 50% utwardzonej, porowatej masy wypełniacza z krzemianem wapniowym jest w fazie krystalicznej dla minimalizacji kurczenia.

Przy porowatości pomiędzy 88% i 92%, masa jest zdolna do bezpiecznego utrzymywania gazu acetylenowego w roztworze rozpuszczalnika, z korzyścią wspomnianego acetonu, wewnątrz masy.

Czwartą mieszaninę umieszcza się w cylindrze, który ma być napełniany. Ta czwarta mieszanina jest utwardzana poprzez ciśnienie nasyconej pary około 1000,5 kPa przez około 20-36 godzin. Cylinder jest następnie osuszony przez około 5 dni w temperaturze od około 190,6 do około 323,9°C. Przekazywanie do cylindra wspomaga się pompowaniem zawiesiny przy podciśnieniu około 33,782 kPa.

Wynalazek zostanie opisany na podstawie poniższych przykładów.

Przykład 1

Całkowita ilość 89,8 kg wapna palonego (3/4 skały, 94% CaO z Dravo w Birmingham, AL) została zmieszana z 492,1 dm³ wody o temperaturze pokojowej przy około 1000 obrotach na minutę aż do ostatecznego ugaszenia (około od 1 do 3 godzin do momentu, aż temperatura roztworu przestanie rosnąć). Po ugaszeniu, 90,7 kg krzemionki kwarcowej (Grade #53 Silcosil z U.S. Sillica Co z Pittsburgha, PA) zostało dodane, przy mieszaniu z prędkością około 1000 obrotów na minutę, oraz pozostawione do reagowania przez dwa dni (około 48 godzin). 18,1 kg włókien celulozowych (pulpa wypełniacza z miękkiego drzewa typu Brunswick z Georgia Pacific z Atlanty, GA), które zostały wstępnie namoczone w 75,7 dm³ wody, zostało następnie dodanych wraz z 11,4 dm³ wody, oraz rozdrobnione przez 3 minuty przy prędkości około 1250 obrotów na minutę. 2,7 kg krzemionki syntetycznej (HDK-N20 z Wacker Silicones of Adrian, Michigan) zostało dodane i poddane homogenizowaniu przy około 1250 obrotach na minutę. Następne 2,7 kg krzemionki syntetycznej zostało dodane i poddane homogenizowaniu przy około 1250 obrotach na minutę. Każde homogenizowanie odbywało się przez 11 minut przy podciśnieniu o wielkości 50,673 kPa. Aczkolwiek, całość krzemionki może być dodana w jednym momencie.

Prędkość mieszania w przykładzie 1 wynosi około 1000 do 1250 obrotów na minutę. Jednakże, w zależności od wielkości wsadu, mniejsze prędkości mieszania mogą być użyte w celu uniknięcia konieczności użycia bardzo dużych silników do procesu mieszania w dużych zbiornikach. Gdy zastosowany jest duży zbiornik do mieszania, prędkość mieszania może być rzędu 100 za

183 353 miast 1000 obrotów na minutę. Stwierdzono, że sposób według niniejszego wynalazku jest zasadniczo niezależny od prędkości używanej w czasie etapów mieszania, homogenizowania, rozdrabniania i rozpraszania.

Monolityczna mieszanina została wpompowana do obudowy cylindra pod ciśnieniem około 33,782 kPa. Powstała masa w cylindrze była utwardzona przez około 36 godzin przy ciśnieniu 1000,5 kPa nasyconej pary. Następnie była osuszana przez 5 dni w temperaturze około 190,6 do 204°C.

Fizyczne własności powstałej porowatej masy wypełniacza z krzemianu wapniowego są następujące: porowatość 89,2%, kurczenie - mniej niż 0,254 mm w obu, wzdłużnym i poprzecznym, kierunkach gęstość - pomiędzy 289 g/1 i 312 g/1 oraz wytrzymałość na kruszenie - pomiędzy 3505,2 a 3877,8 kPa.

Przykład 2

Całkowita ilość 89,7 kg wapna palonego została zmieszana z 492,1 dm³ wody o temperaturze pokojowej przy około 1000 obrotach na minutę aż do ostatecznego ugaszenia. Po ugaszeniu, 74,8 kg krzemionki kwarcowej zostało dodane, przy mieszaniu z prędkością około 1000 obrotów na minutę, oraz pozostawione do reagowania przez część dnia (około 12 do 18 godzin). 20,4 kg włókien celulozowych, które zostały wstępnie namoczone w 75,7 dm³ wody, zostało następnie dodanych wraz z 49,2 dm³ wody, oraz rozdrobnione przez 3 minuty przy prędkości około 1250 obrotów na minutę. Następne, 15,9 kg wytrąconej krzemionki (HI_ SIL ABS z PPG, Lakę Charles, LA) zostało dodane i poddane homogenizowaniu przy około 1250 obrotach na minutę przez 14 minut przy podciśnieniu 50,673 kPa.

Monolityczna mieszanina została wpompowana do obudowy cylindra pod ciśnieniem około 33,782 kPa. Powstała masa w cylindrze była utwardzona przez około 24 godziny przy ciśnieniu 1000,5 kPa nasyconej pary. Inny wsad o tej samej masie był utwardzony przez około 30 godzin przy tym samym ciśnieniu. Oba wsady były osuszone przez 5 dni w temperaturze około 190,6 do 204,4 °C.

Fizyczne własności powstałej porowatej masy wypełniacza z krzemianu wapniowego są następujące: porowatość 88,0%, kurczenie - mniej niż 0,508 mm w oby, wzdłużnym i poprzecznym, kierunkach, gęstość - pomiędzy 274 g/1 i 292 g/1 dla obu wsadów. Test wytrzymałości na kruszenie wykazał wynik 2615,1 kPa dla wsadu testowego utwardzanego przez 24 godziny, oraz 3981,3 kPa dla wsadu testowego utwardzanego przez 30 godzin.

Pr zykład 3

Całkowita ilość 89,7 kg wapna palonego została zmieszana z 492,1 dm³ wody o temperaturze pokojowej przy prędkości około 75-100 obrotów na minutę aż do ostatecznego ugaszenia. Po ugaszeniu, 74,8 kg krzemionki kwarcowej zostało dodane, przy mieszaniu z prędkością około 1000 obrotów na minutę, oraz pozostawione do reagowania przez część dnia. 20,4 kg włókien celulozowych, które zostały wstępnie namoczone w 75,7 dm³ wody, zostało następnie dodanych wraz z 56,8 dm³ wody, oraz rozdrobnione przez 3 minuty przy prędkości około 1250 obrotów na minutę. Następne, 15,9 kg wytrąconej krzemionki zostało dodane i poddane homogenizowaniu przy około 1250 obrotach na minutę przez 14minut przy podciśnieniu 50,673 kPa.

Monolityczna mieszanina została wpompowana do obudowy cylindra pod ciśnieniem około 33,782 kPa. Powstała masa w cylindrze była utwardzona przez około 24 godziny przy ciśnieniu 1000,5 kPa nasyconej pary. Inny wsad o tej samej masie był utwardzany przez 26 godzin przy tym samym ciśnieniu. Oba wsady były osuszone przez 5 dni w temperaturze około 190,6 do 204,4°C.

Fizyczne własności powstałej porowatej masy wypełniacza z krzemu wapniowego są następujące: porowatość 89,2%, kurczenie - mniej niż 1,524 mm w obu, wzdłużnym i poprzecznym, kierunkach, gęstość - 296 g/1. Test wytrzymałości na kruszenie wykazał wynik 2539,2 kPa dla wsadu testowego utwardzanego przez 24 godziny, oraz 2946,3 kPa dla wsadu testowego utwardzanego przez 26 godzin.

Przykład 4

Całkowita ilość 89,7 kg wapna palonego została zmieszana z 492,1 dm³ wody o temperaturze pokojowej przy prędkości około 1000 obrotów na minutę aż do ostatecznego ugaszenia.

183 353

Po ugaszeniu, 74,8 kg krzemionki kwarcowej zostało dodane, przy mieszaniu z prędkością około 1000 obrotów na minutę, oraz pozostawione do reagowania przez część dnia (około 12 do 18 godzin). 18,1 kg włókien krzemianu glinowego (sprzedawanych pod nazwą handlową Kaowool przez Thermal Ceramics z Baton Rouge, Louisiana) zostało dodanych wraz z 87,1 dm³ wody, oraz rozdrobnione przez 3 minuty przy prędkości około 1250 obrotów na minutę. Następne, 5,4 kg syntetycznej krzemionki zostało dodane i poddane homogenizowaniu przy około 1250 obrotach na minutę przez 14 minut przy podciśnieniu 50,673 kPa.

Monolityczna mieszanina została wpompowana do obudowy cylindra pod ciśnieniem około 33,782 kPa. Powstała masa w cylindrze była utwardzana przez około 36 godzin przy ciśnieniu 1000,5 kPa nasyconej pary. W sad był następnie osuszony przez około 4 dni w temperaturze około 323,9°C.

Fizyczne własności powstałej porowatej masy wypełniacza z krzemianu wapniowego są następujące: porowatość 87,9%, kurczenie - mniej niż 0,254 mm w obu, wzdłużnym i poprzecznym, kierunkach, gęstość - 353 g/1. Została uzyskana wytrzymałość na kruszenie o wartości od 3249,9 do 3960,6 kPa.

Przykład 5

Całkowita ilość 78,8 kg wapna palonego (kamyki 95% CaO z Chemline z Dallas, Texas) została zmieszana z 251,7 dm³ wody o temperaturze pokojowej w pierwszym zbiorniku mieszania przy około 1000 obrotów na minutę przez 30 minut. Gdy wapno palone było poddawane gaszeniu, następujące składniki były dodawane do drugiego zbiornika mieszania w następującej kolejności: 238,5 dm³ wody w temperaturze pokojowej, 71,6 kg krzemionki kwarcowej (Grade 106 Silcosil z U.S. Silica Co. z Pittsburgha, PA), oraz 15,7 kg włókien celulozowych (pulpa wypełniacza z miękkiego drzewa typu Brunswick z Georgia Pacific z Charlotte, North Carolina), 2,7 kg syntetycznej krzemionki (HDK-N20 z Wacker Silicones z Adrian, Michigan). Mieszanina była mieszana przez 5 minut przy prędkości 1000 obrotów na minutę do uzyskania mieszaniny.

Chociaż w poprzednim akapicie zostało napisane, że woda, syntetyczna krzemionka, włókna celulozowe i krzemionka kwarcowa były mieszane ze sobą w podanej kolejności, to jednak niezbędne jest jedynie, by syntetyczna krzemionka była dodana jako ostatnia do mieszaniny. Jeśli syntetyczna krzemionka nie byłaby ostatnim składnikiem dodanym do mieszaniny, wówczas roztwór stałby się zbyt gęsty, by można go było dalej mieszać. Stąd też, jeśli jest to pożądane, włókna celulozowe mogłyby być dodane do wody przed krzemionką kwarcową.

Po mieszaniu wapna palonego przez 30 minut, zostało ono przetransportowane do drugiego zbiornika mieszania zawierającego wodę, włókna celulozowe, krzemionkę i krzemionkę syntetyczną. Powstała mieszanina została poddana mieszaniu przy prędkości 1000 obrotów na minutę przez 15 minut przy podciśnieniu 60,8076 kPa. Następnie, w czasie mieszania zawiesiny, 2,5 kg ety Iowo - hydroksyetylowej celulozy (Bermcoll E 4116 z Berol Nobel z Newark, New Jersey) zostało dodanych i zmieszanych przez dodatkowe 10 minut z prędkością 1000 obrotów na minutę w warunkach podciśnienia o wartości 60,8076 kPa.

Monolityczna mieszanina została wpompowana do obudowy cylindra pod ciśnieniem około 74,3204 kPa. Powstała masa w cylindrze była utwardzana przez około 25 godzin przy ciśnieniu 1000,5 kPa nasyconej pary. Wsad był następnie osuszany przez około 5 dni w temperaturze około 162,8°C.

Fizyczne własności powstałej porowatej masy wypełniacza z krzemianu wapniowego są następujące: porowatość 88,5%, kurczenie - mniej niż 0,635 mm w obu, wzdłużnym i poprzecznym, kierunkach, gęstość - 292 g/1.

Przykład 6

Całkowita ilość 76,1 kg wapna palonego została zmieszana z 302,8 dm³ wody o temperaturze pokojowej w pierwszym zbiorniku mieszania przy około 1000 obrotów na minutę przez 20 minut. Gdy wapno palone było poddawane gaszeniu, następujące składniki były dodawane do drugiego zbiornika mieszania w następującej kolejności: 282 dm³ wody w temperaturze pokojowej, 70,7 kg krzemionki kwarcowej, oraz 18,1 kg włókien celulozowych i 3,6 kg syntetycznej krzemionki. Mieszanina była mieszana przez 5 minut przy prędkości 1000 obrotów na minutę

183 353 do uzyskania mieszaniny. Po ugaszeniu wapna palonego, zostało ono przetransportowane do drugiego zbiornika mieszania zawierającego wodę, włókna celulozowe, krzemionkę i syntetyczną krzemionkę.

Powstała mieszanina została poddana mieszaniu przy prędkości 1000 obrotów na minutę przez 15 minut przy podciśnieniu 33,782 kPa. Następnie, w czasie mieszania zawiesiny, zostało dodanych 3,6 kg ety Iowo - hydroksy etylowej celulozy. Po dalszych 10 minutach mieszania z prędkością 1000 obrotów na minutę, mieszanie zostało zakończone i powstała zawiesina została wpompowana do pustej obudowy cylindra. Utwardzanie i suszenie odbywało się jak w przykładzie 5.

Fizyczne własności powstałej porowatej masy wypełniacza z krzemianu wapniowego są następujące: porowatość 90,5%, kurczenie - 0,05% w obu, wzdłużnym i poprzecznym, kierunkach, gęstość - 251 g/1.

Przykład 7

Całkowita ilość 76,1 kg wapna palonego została zmieszana z 283,875 dm³ wody o temperaturze pokojowej w pierwszym zbiorniku mieszania przy prędkości około 1000 obrotów na minutę przez 30 minut. Gdy wapno palone było poddawane gaszeniu, następujące składniki były dodawane do drugiego zbiornika mieszania w następującej kolejności: 268,7 dm³ wody w temperaturze pokojowej, 63,9 kg krzemionki kwarcowej, oraz 16,3 kg włókien celulozowych i 3,2 kg syntetycznej krzemionki. Mieszanina była mieszana przez 5 minut przy prędkości 1000 obrotów na minutę do uzyskania mieszaniny. Po ugaszeniu wapna palonego, zostało ono przetransportowane do drugiego zbiornika mieszania zawierającego wodę, włókna celulozowe, krzemionkę i syntetyczną krzemionkę.

Powstała mieszanina została poddana mieszaniu przy prędkości 1000 obrotów na minutę przez 20 minut przy podciśnieniu 60,8076 kPa. Następnie, w czasie mieszania zawiesiny, zostało dodanych 3,1 kg etylowo - hydroksyetylowej celulozy przy podciśnieniu o wielkości 67,564 kPa. Mieszanie było kontynuowane przez kolejnych 15 minut. Obudowa cylindra została wypełniona wynikową zawiesiną. Utwardzenie i suszenie cylindrów odbywało się jak w przykładzie 5.

Fizyczne własności powstałej porowatej masy wypełniacza z krzemianu wapniowego są następujące: porowatość 89,5%, kurczenie - 0,05% w obu, wzdłużnym i poprzecznym, kierunkach, gęstość - 259 g/1.

Tak wytwarzane cylindry pomyślnie przeszły test ogniowy („bonfire test”) Stowarzyszenia Cylindrów ze Sprężonym Gazem (Compressed Gas Cylinders Association), test cofania płomienia („flashback test”), oraz test na mechaniczną wytrzymałość wypełniacza i stabilności przy uderzeniu. Te testy są szczegółowo opisane w broszurze nr C-12 Stowarzyszenia Cylindrów ze Sprężonym Gazem. Te testy zostały dołączone do regulacji Departamentu Transportu wypunktowanych w 49 C.F.R. i zatytułowanych „Przepisy dotyczące budowy cylindrów z acetylenem” („Qualifications Procedurę for Acetylene Cylinder Design”).

W skrócie, test na mechaniczną wytrzymałość wypełniacza polegał na poddaniu cylindrów wypełnionych porowatą masą z krzemianu wapniowego według niniejszego wynalazku 5000 upadkom przy ciśnieniu 10,1346 kPa. We wszystkich przypadkach wypełniacz nie zmieniał swego wymiaru pionowego o wartość większąniż 1,586 mm. Ta wartość zalicza test.

Test cofania płomienia wymuszał poddawanie napełnionych cylindrów, zawierających porowatą masę wypełniacza z krzemianu wapniowego według niniejszego wynalazku, wewnętrznemu zapłonowi. We wszystkich przypadkach, porowata masa krzemianu wapniowego absorbowała energię bez uszkodzenia cylindra.

Test ogniowy polegał na poddawaniu napełnionych cylindrów, wykorzystujących porowatą masę wypełniacza z krzemianu wapniowego według niniejszego wynalazku, działaniu ognia kominowego. We wszystkich przypadkach, cylinder nie pękł i acetylen był odpowietrzany przez zatyczkę bezpiecznikową.

W końcu, test stabilności przy uderzeniu polegał na wgniataniu napełnionych cylindrów, zawierających porowatą masę wypełniacza z krzemianu wapniowego według niniejszego wyna

183 353 11 lazku na ponad 1/4 długości średnicy cylindra. W rezultacie nie pojawiły się żadne uszkodzenia ani w budowie, ani w wypełniającej ją masie.

Oprócz pozytywnego przejścia wspomnianych testów, zbiornik do przechowywania acetylenu, zawierający porowatą masę wypełniacza z krzemianu wapniowego wzmocnionąjedynie włóknami celulozowymi według niniejszego wynalazku, charakteryzuje się dobrymi własnościami odprowadzania gazu acetylenowego.

Wynalazek nie ogranicza się jedynie do przedstawionych przykładów realizacji, możliwe są wszelkie zmiany nie wychodzące poza zakres określony załączonymi zastrzeżeniami.

Claims (22)

1. Sposób wytwarzania porowatej masy krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze, która jest produktem osuszonej wodnej pasty, znamienny tym, że miesza się 8 do 15% ciężaru na mokro wapna palonego z wodą w temperaturze pokojowej dla utworzenia pierwszej mieszaniny, którą pozostawia się do całkowitego ugaszenia, następnie miesza się 8 do 15% ciężaru na mokro krzemionki kwarcowej z pierwszą mieszaniną dla utworzenia drugiej mieszaniny, której pozwała się na reagowanie przez minimum od 1 do 24 godzin, po czym rozdrabnia się 0,5 do 3,0% ciężaru na mokro włóknistego materiału wzmacniającego w drugiej mieszaninie dla utworzenia trzeciej mieszaniny, homogenizuje się materiał będący bądź od 1,0 do 3,5% ciężaru na mokro wytrąconej krzemionki, bądź 0,2 do 1,5% ciężaru na mokro syntetycznej krzemionki w trzeciej mieszaninie dla uzyskania czwartej mieszaniny.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wapno palone miesza się z prędkością od 75 do 1250 obrotów na minutę.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że krzemionkę kwarcową miesza się z prędkością od 75 do 1250 obrotów na minutę.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknisty materiał wzmacniający rozdrabniania się z prędkością od 75 do 1250 obrotów na minutę.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał homogenizuje się z prędkością od 75 do 1250 obrotów na minutę.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał homogenizuje się przy częściowym podciśnieniu z zakresu od 33,782 do 60,8076 kPa.

7, Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowi celuloza.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna krzemianu glinowego.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna węglowe.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna szklane.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna krzemianu magnezowego.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się ponadto etylowo - hydroksyetyIową celulozę w ilości od około 0,002 do 0,010% całkowitego ciężaru na mokro, spełniającą rolę organicznego czynnika zawiesinotwórczego.

13. Porowata masa krzemianu wapniowego do przechowywania gazu acetylenowego w cylindrze, która jest produktem osuszonej wodnej pasty, znamienna tym, że jest monolityczną suchą masą, która ma porowatość od 88 do 92%, oraz gęstość w zakresie od 250 g/1 do 3 50 g/ł, a osuszona wodna pasta składa się z włóknistego materiału wzmacniaj ącego w ilości od 0,5 do 3,0% całkowitego ciężaru na mokro, wody, kopalnej krzemionki kwarcowej w ilości od 8 do 15% całkowitego ciężaru na mokro, wapna palonego w ilości od 8 do 15% całkowitego ciężaru na mokro, oraz wytrąconej krzemionki w ilości 1,0 do 3,5% całkowitego ciężaru na mokro bądź syntetycznej krzemionki w ilości od 0,2 do 1,5% całkowitego ciężaru na mokro i wody obecnej w ilości co najmniej 2,5 razy większej od ilości części stałych.

183 353

14. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że posiada ona wytrzymałość na zgniatanie pomiędzy 1725 kPa a 4002 kPa.

15. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że zawiera ponadto etylowo - hydroksyetylową celulozę w ilości od około 0,002 do 0,010% całkowitego ciężaru na mokro, spełniającą rolę organicznego czynnika zawiesinotwórczego.

16. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że ma porowatość pomiędzy 88 i 89,2%.

17. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że ma gęstość pomiędzy 274 i 312 g/1.

18. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że włóknisty materiał wzmacniaj ący stanowi celuloza.

19. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna krzemianu glinu.

20. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna węglowe.

21. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna szklane.

22. Masa według zastrz. 13, znamienna tym, że włóknisty materiał wzmacniający stanowią włókna krzemianu magnezowego.