SK280135B6 - Potrubie - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka potrubia na dopravu tuhnúceho roztoku celulózy vo vodnom organickom rozpúšťadle, pričom potrubie je vybavené aspoň jedným bezpečnostným tlakovým zariadením skladajúcim sa z kotúča premiestniteľného účinkom tlaku na vzniknutie ventilačného otvoru v potrubí, pričom potrubie je vybavené odbočkou a kotúč bezpečnostného tlakového zariadenia je inštalovaný v tejto odbočke.

Výraz tuhnúci roztok znamená roztok, ktorý dôsledkom zmeny teploty , tlaku, prúdenia alebo rozpadu môže zmeniť formu v podstate na pevný, v podstate nepohyblivý produkt.

Vynález sa týka hlavne spôsobu dopravy tuhnúcich roztokov celulózy, schopnej exotermickej reakcie, ako sú tuhnúce zmesi alebo kaše. Vynález sa môže použiť v potrubí na dopravu zmesí celulózy, n-oxidu terciámeho amínu a nerozpúšťadiel pre celulózu, ako vody.

Doterajší stav techniky

Je dobre známe, že v tlakových nádobách sa upravujú bezpečnostné tlakové zariadenia. Spoločným významom všetkých bezpečnostných tlakových zariadení je, že obsahujú vyraziteľný kotúč. Tento vyraziteľný kotúč v podstate tvorí membrána, ktorá sa uvoľní, či už puknutím alebo odfúknutím z miesta svojho upevnenia, alebo obidvoma spôsobmi, účinkom tlaku, ktorý je väčší ako normálny pracovný tlak v tlakovej nádobe, ktorý je však nižší ako tlak, pri ktorom by praskla samotná tlaková nádoba.

Vyraziteľný kotúč sa obyčajne inštaluje v malom rúrkovom výbežku, vystupujúcom z tlakovej nádoby, alebo zhotoveným ako časť stien alebo steny tlakovej nádoby.

Teraz sa zistilo, že pri potrubí, používanom na dopravu tuhnúceho roztoku celulózy, kde ku zvýšeniu tlaku môže dôjsť v samotnom dopravnom potrubí, môžu nastať zvláštne problémy. Úlohou vynálezu je preto realizácia bezpečnostného tlakového zariadenia na potrubie, v ktorom sa dopravuje tuhnúci roztok, kde existuje možnosť, že v dopravovanom tuhnúcom roztoku môže nadmerne vystúpiť tlak. Tento nadmerný vzostup tlaku môže nastať v samotnom potrubí, alebo môže byť výsledkom zvýšenia tlaku mimo potrubia.

Podstata vynálezu

Túto úlohu plní potrubie na dopravu tuhnúceho roztoku celulózy vo vodnom organickom rozpúšťadle podľa vynálezu, podstatou ktorého je, že potrubie je vybavené aspoň jedným bezpečnostným tlakovým zariadením, tvoreným vyraziteľným kotúčom, premiestniteľným účinkom tlaku na vzniknutie ventilačného otvoru, pričom potrubie je vybavené odbočkou a vyraziteľný kotúč je inštalovaný v tejto odbočke a pričom aspoň časť plochy tlakom premiestniteľného vyraziteľného kotúča je usporiadaná v podstate v zákryte s vnútornou stranou steny potrubia.

Pretože plocha kotúča je aspoň sčasti v zákryte s vnútornou stranou steny potrubia, je omývaná roztokom, prechádzajúcim okolo nej. Odbočka pritom môže byť vybavená prírubou a držiak sa môže skladať z dvoch spolupracujúcich prírub, pričom tieto príruby sú k sebe pripevnené, hlavne priskrutkované. Vyraziteľný kotúč môže byť zhoto vený z nerezovej ocele a môže byť privarený, napríklad elektrónovým lúčom, k spodnej časti držiaka.

Odbočka môže ďalej zasahovať do vhodnej nádržky, usporiadanej za prírubou, do ktorej môže byť stuhnutý roztok vypudený v prípade pretrhnutia vyraziteľného kotúča.

Je potrebné, aby odbočka bol udržiavaná na teplote vyššej ako 80 °C.

Vynález je obzvlášť využiteľný tam, kde má tuhnúci roztok sklon k exotermickej reakcii, a to hlavne v prípade dopravy zmesi celulózy a n-oxidu terciámeho amínu, prípadne s vodou. N-oxidom terciámeho amínu môže byť n-oxid n-morfolínu.

Termín obmývaná znamená, že aspoň časť plochy kotúča je udržiavaná v podstate voľná od stuhnutého materiálu v prípade, že v potrubí vzniknú podmienky, vyvolávajúce tuhnutie roztoku. V podstate je vyraziteľný kotúč inštalovaný v potrubí tak, že medzi ním a prúdom tuhnúceho roztoku v potrubí neexistuje žiaden mŕtvy priestor, takže stuhnutý materiál sa nemôže hromadiť a vytvoriť zátku, ktorá by bránila (alebo v najhoršom prípade úplne zamedzila) funkciu kotúča v prípade nadmerného zvýšenia tlaku v potrubí. Ak dôjde k tuhnutiu, môže taktiež nastať rozpad stuhnutého produktu, a ak je tento rozpadnutý materiál unášaný do hlavného prúdu roztoku, môže buď ďalej po prúde zablokovať filtre, alebo môže znížiť kvalitu finálneho výrobku, vyrobeného z roztoku a môže brániť uvoľneniu tlaku vyraziteľným kotúčom vzhľadom na prítomnosť rozpadnutého produktu.

Podstatou spôsobu dopravy tuhnúceho roztoku celulózy vo vodnom oxide terciámeho amínu potrubím podľa vynálezu je, že sa roztok udržiava pri teplote vyššej ako 80 °C a potrubie je vybavené aspoň jedným tlakovým bezpečnostným zariadením, ktoré obsahuje plochu, premiestniteľnú účinkom tlaku na vytvorenie ventilačného otvoru v potrubí, pričom táto plocha je inštalovaná v potrubí tak, že aspoň časť tejto plochy je obmývaná roztokom, prechádzajúcim potrubím.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej bližšie vysvetlený na príklade realizácie podľa priloženého výkresu, na ktorom obr. 1 znázorňuje schematicky v perspektívnom pohľade časť potrubia, vybavenú odbočkou s prírubou, obr. 2 pozdĺžny rez časťou potrubia z obr. 1, pričom v odbočke je inštalovaný vyraziteľný kotúč podľa známeho realizovania, obr. 3 pozdĺžny rez časťou potrubia, podobný ako obr. 2, ale v zhotovení podľa vynálezu a obr. 4 vo zväčšenej mierke detail IV z obr. 3.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornené potrubie 1, ktorým je dopravovaný tuhnúci roztok. Potrubie 1 môže byť použité hlavne na dopravu roztoku celulózy v oxide terciámeho amínu, ako je n-oxid n-metylmorfolínu. Roztok môže ďalej obsahovať malé množstvo vody. Tento roztok môže byť vyrobený spôsobom, opísaným v US-A-4 246 221.

Roztok prechádzajúci potrubím 1 stuhne v prípade, že dôjde k jeho dostatočnému ochladeniu (normálne sa čerpá potrubím 1 pri teplote od 100 do 120 °C). Roztok, ktorý je organickým rozpúšťadlom, sa môže taktiež rozložiť a vy

SK 280135 Β6 tvoriť tvrdú zmes, ktorá môže priľnúť k vnútornej stene potrubia 1.

Na vytvorenie ochrany proti náhlemu zvýšeniu tlaku v potrubí 1, napríklad exotermickou reakciou v roztoku, je potrubie 1 vybavené jedným alebo niekoľkými bezpečnostnými tlakovými zariadeniami.

Tieto bezpečnostné tlakové zariadenia sú ale veľmi dobre známe. Potrubie 1 môže byť napríklad vybavené odbočkou 2 s integrálnou prírubou 3, ako je znázornené na obr. 1, pričom k prírube 3 je pripojené bezpečnostné tlakové zariadenie.

Na obr. 2 je znázornené bežné realizovanie bezpečnostného tlakového zariadenia, v ktorom je vyraziteľný kotúč 4 vo forme rovnej dosky zovretý medzi prírubou 3 na odbočke 2 a prírube 5 na výstupnej rúrke 6 pomocou skrutiek 7. Zistilo sa však, že táto realizácia nie je spoľahlivá na použitie pri tuhnúcich materiáloch, a to hlavne tých materiálov, ktoré sú podrobené veľmi rýchlemu zvýšeniu tlaku ako výsledku exotermickej reakcie v týchto materiáloch. Bolo zistené, že realizácia, znázornená na obr. 2, hoci perfektne postačuje pre plyny alebo kvapaliny, nemusí dostatočne reagovať vtedy, keď sa použijú tuhnúce roztoky. Bolo zistené, že pri zhotovení znázornenom na obr. 2, nemusí dôjsť k otvoreniu vyraziteľného kotúča 4 v prípade vzniku nadmerného tlaku v potrubí 1. Riešenie tohto problému je uskutočnené realizovaním podľa obr. 3 a 4.

Na obr. 3 je potrubie 1 vybavené odbočkou 2 s prírubou 3. Vyraziteľný kotúč 11 je však upravený tak, že tvorí homú časť konštrukcie 17 tvaru klobúka, ktorá je priskrutkovaná k prírube 3 odbočky 2. Konštrukcia 17 tvaru klobúka, znázornená na obr. 3 a 4 , sa skladá z prírubovej časti 8, ktorá je integrálna s rúrkovým elementom 9, k spodnému koncu 10, ku ktorému je privarený vyraziteľný kotúč 11 z nerezovej ocele. Ďalšie detaily spodnej časti rúrkového elemcntu 9 vyraziteľného kotúča 11 sú znázornené na obr. 4. Tuje vidno, že spodný koniec 10 je vybavený polodrážkou 12, do ktorej je vložený vyraziteľný kotúč 11, ktorý sa tu potom privarí zo spodnej strany elektrónovým lúčom, ako je znázornené na obr. 4, kde je zvar 12a materiálu naznačený čiernym trojuholníkom. Vyraziteľný kotúč 11 môže mať rovný alebo konvexný, alebo konkávny tvar podľa potreby, ale aspoň časť jeho spodnej plochy je v podstate v zákryte s vnútornou stranou steny la potrubia 1, aby bola obmývaná roztokom, prúdiacim v potrubí 1.

Ak je vyraziteľný kotúč 11 rovný, tvorí plynulé pokračovanie steny la potrubia 1 len v priamke. Pretože je však vyraziteľný kotúč 11 pozdĺž tejto priamky v kontakte s roztokom prúdiacim potrubím 1, obmýva roztok plynulo určitú časť plochy vyraziteľného kotúča 11a bráni tvoreniu usadenín na vyraziteľnom kotúči 11. V zhotovení, znázornenom na obr. 2, sa môže materiál zhromaždiť v mŕtvom priestore 13 odbočky 2 a môže alebo stuhnúť, alebo sa rozložiť a vytvoriť pevný prilepený blok vnútri mŕtveho priestoru 13. V prípade nadmerného zvýšenia tlaku v potrubí 1 môže takto vzniknutý blok materiálu brániť pretrhnutiu vyraziteľného kotúča 4. Porovnaním tohto zhotovenia so zhotovením podľa obr. 3 a 4 je vidieť, že plocha vyraziteľného kotúča 11 je vždy aspoň sčasti udržiavaná čistá, bez usadenín, takže preto je vždy aspoň časť vyraziteľného kotúča 11 vystavená účinku skutočného tlaku materiálu v potrubí 1 a je teda tak pripravená prasknúť v prípade vzniku nadmerne veľkého tlaku v potrubí 1 na jeho ochranu.

Príruba 8 konštrukcie 17 tvaru klobúka je zovretá medzi prírubu 3 odbočky 2 a ďalšiu prírubu 14 pripevnenú na výstupnej rúrke 15. Výstupná rúrka 15 musí byť udržiavaná na teplote vyššej ako 80 °C (napríklad môže byť ohriata na 100 °C) a môže byť pripojená k vhodnej nádržke (nie je znázornené), pričom v prípade potreby môže byť v nádržke upravená expanzná nádrž na zachytenie produktu, uvoľneného v prípade nadmerného tlaku vnútri potrubia 1, ktorý pretrhne vyraziteľný kotúč 11. V prípade potreby môže byť priestor 16 vnútri konštrukcie 17 v tvare klobúka vyplnený dusíkom. V priestore 16 môže byť inštalovaný senzor vyraziteľného kotúča 11.

Prekvapivo sa zistilo, že za predpokladu, žc teplota tuhnúceho roztoku celulózy vo vodnom oxide terciámeho amínu obyčajne n-oxidu n-metylmorfolínu- je udržiavaná nad 80 °C, môžu byť bezpečnostné tlakové zariadenia umiestnené pozdĺž potrubia 1 na dopravu uvedeného roztoku v značne veľkých odstupoch od seba.

Predpokladá sa, že dôjde k využitiu tejto možnosti usporiadania veľmi vzdialených bezpečnostných tlakových zariadení, pretože výsledok exotermickej reakcie vnútri potrubia 1 znamená udelenie impulzu obsahu potrubia 1. Pretože roztok celulózy tvorí tixotropné mazadlo, má impulz tendenciu znížiť viskozitu tohto mazadla a umožniť únik plynov z miesta exotermickej reakcie a prejsť takto vzniknutým zriedeným materiálom. Účinok pohybu v mazadle zvýši zníženie viskozity, čím sa vytvorí v mazadle , prúdiacom v potrubí 1, diera. Neočakávane bolo zistené, že preto je možné inštalovať bezpečnostné tlakové zariadenie vo vzdialenostiach 27 metrov, čo znamená 13,5 metra od miesta výskytu potenciálnej exotermickej reakcie a napriek tomu vytvoriť ventilačný otvor pre únik produktu. Môže byť reálne inštalovať bezpečnostné tlakové zariadenie dokonca ešte vo väčších vzdialenostiach od seba, a teda ešte ďalej od miesta potenciálneho vzniku exotermickej reakcie, napríklad 30 metrov. Obyčajne bude výhodné usporiadať bezpečnostné tlakové zariadenie bližšie k potenciálnemu zdroju exotermickej reakcie, ale vzhľadom na schopnosti mazadla, ktorého sa riešenie podľa vynálezu hlavne dotýka, vytvoriť v sebe účinkom exotermických podmienok diery, je možné vytvoriť ventilačné otvory bezpečne v omnoho väčších vzdialenostiach, ako sa mohlo očakávať.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Potrubie (1) na dopravu tuhnúceho roztoku celulózy vo vodnom organickom rozpúšťadle, vyznačujúce sa t ý m , že je vybavené aspoň jedným bezpečnostným tlakovým zariadením, tvoreným vyraziteľným kotúčom (11), premiestniteľným účinkom tlaku na vytvorenie ventilačného otvoru v potrubí (1), pričom potrubie (1) je vybavené odbočkou (2) a vyraziteľný kotúč (11) je inštalovaný v tejto odbočke (2), pričom aspoň časť plochy tlakom premiestniteľneho vyraziteľného kotúča (11) je usporiadaná v podstate v zákryte s vnútornou stranou steny (la) potrubia (D-
2. 2. Potrubie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že odbočka (2) ďalej zasahuje do nádržky, usporiadanej za držiakom vyraziteľného kotúča (11) na vypudenie roztoku v prípade vyrazenia vyraziteľného kotúča (11).
3. 3. Potrubie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že predĺžená časť odbočky (2) má teplotu vyššiu ako 80 ° C.
4. 4. Potrubie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že je vybavené viacerými bezpečnostnými zariadeniami, usporiadanými v odstupoch od seba v rozsahu od 0,5 do 30 metrov.
5. 5. Potrubie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že odbočka (2) je vybavená prírubou (3), pričom držiak je vybavený ďalšou prírubou (8) a obe príruby (3, 8) sú k sebe upnuté.
6. 6. Potrubie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že vyraziteľný kotúč (11) je z nerezovej ocele.
7. 7. Potrubie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že vyraziteľný kotúč (11) je privarený do konštrukcie (17) tvaru klobúka, tvoriaci držiak, elektrónovým lúčom.