WO2006076956A1 - Aufschlussreaktorverschlussvorrichtung - Google Patents

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WO2006076956A1
WO2006076956A1 PCT/EP2005/013666 EP2005013666W WO2006076956A1 WO 2006076956 A1 WO2006076956 A1 WO 2006076956A1 EP 2005013666 W EP2005013666 W EP 2005013666W WO 2006076956 A1 WO2006076956 A1 WO 2006076956A1
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WO
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reactor
closure device
lid
cover
pressure
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PCT/EP2005/013666
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Inventor
Frank Phlipsen
Jürgen Koch
Paul Goschin
Benno Laubach
Original Assignee
Kerr-Mcgee Pigments Gmbh
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Publication date
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/02—Apparatus characterised by being constructed of material selected for its chemically-resistant properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/03—Pressure vessels, or vacuum vessels, having closure members or seals specially adapted therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/02—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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    • C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
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    • C22B34/125—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching using acidic solutions or liquors containing a sulfur ion as active agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention is directed to a reactor closure device of a reactor or container, in particular a closure device of a digestion reactor for the digestion of a titanium-containing starting material with sulfuric acid.
  • titanium-containing starting material for example a suitably treated titanium-containing ore
  • this processed ore and highly concentrated or at least highly concentrated sulfuric acid are mixed in a digestion reactor.
  • the starting material is, for example, ilmenite, titanium slag or a mixture of these materials.
  • the digestion reaction is started by adding water, dilute sulfuric acid, oleum or steam. It then runs off an exothermic sulfate formation reaction, which then ends after some time in a maturation phase.
  • the closure devices of such digestion reactors or containers therefore include covers that span the free cross-sectional area of the container, which are made of special steels with an inside gumming layer or usually concrete, including steel reinforced concrete.
  • Concrete lids are fitted into the opening of the digestion reactor, engage with an apron in the reactor opening and are more or less loose, solely on the basis of their usually about 20 1 amount of self-weight on the upper edge of the peripheral wall surrounding the reactor.
  • the seal at this point by means of bitumen or similar tarry masses.
  • various connecting pieces for the connection of feed or discharge lines for feedstock, sulfuric acid, steam, exhaust gases, etc. are formed and arranged.
  • the invention is the object of the invention to provide a solution that leads to longer service life and lower service and maintenance intervals.
  • a reactor closure device of the type described and a reactor comprises a free cross-sectional area of the reactor spanning lid made of glass fiber reinforced plastic, in particular synthetic resin, with embedded therein outer pressure ring along the outer region of the lid and at least three, preferably six, at the periphery of the upper end portion of a reactor peripheral wall of the reactor, preferably releasably, fixed and Compression members having hold-downs which force the lid in the region of the pressure ring and press sealingly against the upper edge region of the reactor peripheral wall, but yield upon reaching a predetermined internal pressure of the reactor a lift-off movement of the lid comprises.
  • the lid held on the reactor by means of the hold-down device rests on the upper peripheral area of the reactor and can move out of this position when a predetermined critical internal reactor pressure is exceeded, in particular the pressure or tension elements explained in more detail below. This leads to leaks, so that the media causing the overpressure can escape from the reactor. Subsequently, the lid is pushed back into its sealing position by the force of the hold-down device, in particular the pressure or tension elements explained below. Since the lid in its closed position rests only on the upper edge of the digestion reactor, it can no longer lead to tilting of the lid during the return movement into the sealing or closing position.
  • the lid has a curved shape, so that existing internal pressure evenly distributed over the container inside. It therefore comes to a uniform pressure distribution and a uniform lifting of the lid at an internal pressure. By means of the hold-down the lid is guided lifted and guided back to its sealing position moves back.
  • the compressive force can be set progressively, so that the opposing force acting against the lid increases as soon as it has lifted a little from a sealing position.
  • the lid characterized in that it consists of glass fiber reinforced plastic, in particular synthetic resin, significantly reduced in its weight. It only has a weight of about 1, 4 tons, while previous concrete lids had a weight of 20 1. Due to the lower weight of the lid, it is possible to equip the reactor closure device with hold-downs, which allow a uniform and guided lifting and lowering of the lid.
  • the attachment of the hold-down on the peripheral wall of the digestion reactor can be accomplished without great design effort by means of a clamping ring, the corresponding bearing surfaces or bearing saddles for location-accurate positioning of the hold-down has.
  • the invention therefore provides that the hold-downs are fastened to a clamping ring fixed to the circumference of the upper end region of the reactor circumferential wall of the reactor.
  • the invention provides in a further embodiment that the lid along a mirror / separation axis, preferably along a diagonal, is formed in two parts.
  • lids of digestion reactors are circular, so that the dividing line will usually coincide with the center line.
  • the two cover halves are firmly screwed along flanges embedded in the cover material, with insertion of a seal made of ethylene propylene diene monomer (EPDM).
  • EPDM ethylene propylene diene monomer
  • the glass fiber reinforced plastic material must provide at least the necessary mechanical stability of the container, additional measures can be provided to give the container also the necessary chemical resistance to the aggressive and corrosive media that are present in the interior of a digestion reactor in the application. It is therefore also advantageous for the lid to have a temperature resistance of at least 17O 0 C 1. preferably at least 180 0 C, and is formed acid-resistant at least on its inner side facing the reactor, which also provides the invention.
  • the invention is therefore further distinguished by the fact that the cover consists of a composite construction comprising a support laminate of glass fiber reinforced vinyl ester urethane hybrid resin and a liner / outer layer of modified polytetrafluoroethylene (PTFE-M).
  • a particularly suitable hybrid resin is the system available under the brand name "DARON XP 45".
  • connection elements provided on or on the container are embedded or laminated in the material of the cover, which is why the invention is further distinguished by the fact that in each case a connection flange and / or connecting piece is provided in the cover of the pressure ring and / or along the mirror axis embedded or laminated for pipelines.
  • the clamping ring is formed in two parts and along its circumference at least three, preferably six uniformly distributed bearing saddles for receiving a respective hold-down.
  • the invention is further characterized in that one, preferably each, hold-down a holding arm having arranged thereon, frictionally connected with a bearing saddle base member and at least one pressure or tension element arranged thereon, wherein the pressure or tension element in his tensioned state at one end on the holding arm and other- nends, possibly under contact with a pressure or tension plate, engages the pressure ring.
  • the pressure or tension elements although they may also be designed as hydraulic, electro-hydraulic or similar elements, can be designed as mechanical springs, resulting in a particularly robust and robust embodiment.
  • the invention therefore further provides that the pressure or tension elements as mechanical springs, in particular with variable spring force, preferably a force adjustability of 1 to 1, 2 kN / cm clamping path, are arranged on the hold-down.
  • each hold-down two springs preferably two coil springs
  • the springs are compression springs.
  • the springs have a progressive spring force.
  • the invention is further characterized in that the compression or tension elements, in particular springs, preferably Compression springs, press the lid with a weight of 15 to 22 t, preferably 17 t, above the normal container internal pressure on the edge region of the reactor peripheral wall.
  • the compression or tension elements in particular springs, preferably Compression springs, press the lid with a weight of 15 to 22 t, preferably 17 t, above the normal container internal pressure on the edge region of the reactor peripheral wall.
  • each hold-down device has a hydraulic pressing device, with which the desired spring force is adjustable.
  • the invention is characterized in training in that the seal between the lid and edge region of the reactor peripheral wall and preferably also between the two cover halves by means of a sealing cord made of a chemically resistant rubber material, in particular of ethylene propylene diene monomer (EPDM) consists.
  • EPDM ethylene propylene diene monomer
  • the invention further provides that arranged on the outside of the lid lifting lugs, preferably laminated / embedded in the lid.
  • the invention therefore also provides that the outside of the lid has a sanding.
  • the invention is also distinguished by the fact that flexible metal hoses or compensators having a coating of polyvinylidene fluoride (PVDF) on the inside for the connection of supply or discharge pipes or channels are arranged on the cover.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the invention also relates to a reactor, in particular digestion reactor for the digestion of a titanium-containing starting material with sulfuric acid, which has a reactor closure device according to one of claims 1 to 19.
  • Fig. 1 shows a schematic detail of the supply and arrangement of the essential
  • Fig. 3 is a schematic plan view of the clamping ring and in
  • Fig. 4 is a schematic plan view of the lid of the invention
  • the reactor closure device designated overall by 1 in FIG. 2 comprises a cover 2, a clamping ring 3 and six hold-down devices 4.
  • the cover 2 has a diameter such that it spans the free cross-sectional area of a reactor 5 and rests with its outer edge region 6 on the edge region 7 of a reactor circumferential wall 8, which also projects partly outwards.
  • the reactor 5 is a digestion reactor, as known from the production of titanium dioxide pigments by the sulphate process.
  • treated titanium-containing starting materials, titanium-containing ore, ilmenite, titanium slag or mixtures thereof are treated with highly concentrated sulfuric acid and mixed.
  • the exothermic sulfate formation reaction is started in such digestion reactors by the addition of water, dilute sulfuric acid, oil or even steam. In the container thereby arise temperatures of 170 to 220 0 C and aggressive and corrosive vapors.
  • the mixture still remains in the digestion reactor for a certain period of maturation.
  • the cover 2 consists of a glass-fiber-reinforced supporting laminate 9, made of a vinyl-ester-urethane hybrid resin, as it is available on the market under the trade name "DARON XP 45" system, as synthetic resin of the cover 2 of the cover 2 facing the interior of the reactor, the cover is provided with a liner or a coating 10 of modified polytetrafluoroethylene (PTFE-M) or the outer edge region 6 of the lid 2 is laminated or embedded in the lid or the lid material, an outer pressure ring 11 is formed as an integral part of the lid 2. At the points where the hold-down device 4 engage the cover 2 or the pressure ring 11, the pressure ring 11 is not covered by the cover material 9 on its surface. In the remaining areas of the pressure ring 11 may well be covered by a layer of glass fiber reinforced Traglaminates 9. In the exemplary embodiment, engagement surfaces or bearing surfaces are provided for six down holders 4.
  • the lid 2 is the usual conditions following circular as well as conventional pulping reactors formed and has a diameter of about 5 m.
  • the lid is formed in two parts and consists of the two cover halves 2a and 2b.
  • the cover 2 is symmetrically divided along a mirror-separating axis 12 in the two cover halves 2a and 2b.
  • the term symmetric refers to the symmetrical division of the circular area, can be arranged asymmetrically on the respective cover half 2a, 2b necessary connection piece for the connection of supply and supply lines to digestion reactor 5.
  • the two container halves 2a, 2b connected by means of flanges 13, 14 incorporated in the support laminate 9 of the lid 2 with the interposition of a seal 15 of ethylene-propylene-diene monomer (EPTM) to the cover 2 by means of screw 16.
  • EPTM ethylene-propylene-diene monomer
  • the lid 2 is curved outward and has a temperature resistance up to 200 0 C and is due to the inside coating 10 on its the reactor 5 facing inside acid-resistant.
  • pressure ring 11 and flanges 13, 14 are not shown in the lid under embedding or integration of their connections in the lid material connecting pieces for inlets and outlets to be introduced into the reactor 5 and discharged from this materials and / or reaction products or the like.
  • the clamping ring 3 is fixed to the circumference of the upper end portion of the reactor 5 immediately below the edge region 7 on a reactor peripheral wall 8 of the reactor 5.
  • the clamping ring 3 has six uniformly and symmetrically arranged bearing saddles 17, which by appropriate alignment of clamping ring 3 and cover 2 in superposition with those for the attack of the Nie the holder 4 provided surfaces of the pressure ring 11 are to bring or are brought.
  • the bearing saddles 17 are adapted to the foot elements 18 and foot areas of the hold-down 4, so that the foot elements there find a mechanically secure against slipping and tilting.
  • the clamping ring 3 is preferably also formed in two parts and clamped by turnbuckles 19 on the reactor circumferential wall 8.
  • the hold-down 4 are arranged with their respective foot member 18 releasably attached to the respective associated bearing saddle 17. Overall, 3 six hold-down 4 are distributed over the peripheral region of the lid 2 and the clamping ring.
  • Each hold-down 4 has a pressure element 20 which in the exemplary embodiment comprises springs 21 in each case. In the exemplary embodiment, packages of two compression springs 21 are provided.
  • the hold-down devices 4 are each arranged on the respective bearing saddle 17 such that the respective pressure element 20 applies force to the cover 2 in the area of the pressure ring 11 and presses sealingly against the upper edge region 7 of the reactor perimeter wall 8. Between the respective pressure element 20 and the one or more springs 21 and the pressure ring 11, a pressure plate 22 is arranged.
  • the hold-down devices 4 have a holding arm 23, on which the respective pressure element 20 is arranged.
  • the foot member 18 is frictionally connected to a bearing saddle 17 and the respective pressure element 20 engages in its tensioned state one end 24 on the support arm 23 and the other end to the pressure ring 11 and the intermediate pressure plate 22 at.
  • Such a force is exerted on the pressure ring 11 by the pressure elements 20 that the lid 2 is pressed sealingly against the upper edge region 7 of the circumferential wall 8 of the reactor with its outer edge region 6.
  • the contact force or spring force is adjusted so that upon reaching a predetermined internal pressure of the reactor yield the pressure elements or the spring elements and allow lifting of the lid from the sealing position of the lid 2 shown in FIG.
  • the compression springs 21 of the pressure elements 20 are adjustable with respect to their spring force or variably be preset on the hold-4. Preferably, they have a Kraftversteilberry of 1,185 kN / cm clamping path.
  • a Hydraulic pressing device 26 brought by means of hydraulic connection 27 in the necessary pre-pressing position. In this position, the spring is then held by means of a spacer 28.
  • the springs are designed as compression springs 21 in the form of coil springs and have a progressive spring force. That is, the further they are pressed together, the greater the force to be applied.
  • a seal in the form of a cord seal made of ethylene propylene diene monomer (EPDM) is formed and arranged there as a chemically resistant rubber material.
  • the cover 2 slip-resistant on its outside it is sanded with sand of grain size 1 to 3 mm on the outer surface, which is indicated by the reference numeral 30.
  • the lid 2 In order to lift the lid 2 for repair or maintenance purposes after releasing the force applied by the pressure elements 20 Druckkraftbeetzschung and removing the blank holder 4 of the reactor 5, the lid 2 on its outside not shown lifting lugs, which preferably laminated in the lid material / are embedded.
  • the lid 2 is provided with connecting pieces, are connected to the supply or discharge pipes or channels or can be connected.
  • connecting pieces are connected to the supply or discharge pipes or channels or can be connected.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the cover 2 connecting piece each xible, arranged inside with a coating of polyvinylidene fluoride (PVDF) formed metal tubes or compensators.
  • the respective connection pieces are embedded in the glass-fiber-reinforced carrier laminate, for example, these are metal tubes with corresponding connection flange surfaces, which on the inside of the reactor are also provided with the acid-resistant coating of modified polytetrafluoroethylene.
  • the flexible tubes and the compensators and the spring force of the hold-4 are set and dimensioned such that the cover 2 can perform a guided up and down movement over a distance of 20 to 40, preferably 27 to 30 cm.
  • the cover can thus be lifted out of its sealing position to the extent that product and / or vapors / gases can escape laterally between the upper edge region 7 of the reactor circumferential wall 8 and the outer edge region 6 of the cover 2.
  • the lid is then lifted by a crane and aligned, the edge portions 6 and 7 are cleaned, the seal 31 is optionally replaced and the lid is lowered back into its sealing position.
  • the hold-down can be brought back into their spring-loading position the lid and the production can be resumed. An accident therefore only causes relatively short disruption times.
  • pressure elements 20 and tension elements or tension springs can be used. This, for example, when hold-downs are provided, which are arranged with their foot on the pressure ring 11 of the lid and then attack with their not engaging the hold-4 end portion then on a respective bearing saddle of the support ring 3, the hold-4 so in an embodiment quasi " are arranged above the head position.

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Abstract

Bei einer Reaktorverschlussvorrichtung (1) eines Reaktors (5) oder Behälters, insbesondere einer Verschlussvorrichtung eines Aufschlussreaktors zum Aufschluss eines titanhaltigen Ausgangsmaterials mit Schwefelsäure, soll eine Lösung geschaffen werden, die zu längeren Standzeiten und geringeren Service- und Instandhaltungsintervallen führt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Reaktorverschlussvorrichtung (1) einen die freie Querschnittsfläche des Reaktors (5) überspannenden Deckel (2) aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere Kunstharz, mit darin eingebettetem äusserem Druckring (11) längs des Aussenrandbereiches (6) des Deckels (2) und mindestens drei, vorzugsweise sechs, am Umfang des oberen Endbereiches einer Reaktorumfangswand (8) des Reaktors (5) vorzugsweise lösbar, befestigte Niederhalter (4), die den Deckel (2) im Bereich des Druckrings (11) kraftbeaufschlagen und dichtend gegen den oberen Randbereich (7) der Reaktorumfangswand (8) anpressen, bei Erreichen eines vorgegebenen Reaktorinnendruckes jedoch einer Abhebbewegung des Deckels (2) nachgeben, umfasst.

Description

Aufschlussreaktorverschlussvorrichtung
Die Erfindung richtet sich auf eine Reaktorverschlussvorrichtung eines Reaktors oder Behälters, insbesondere eine Verschlussvorrichtung eines Aufschlussreaktors zum Aufschluss eines titanhaltigen Ausgangsmaterials mit Schwefelsäure.
Beim Aufschluss von titanhaltigem Ausgangsmaterial, beispielsweise einem entsprechend aufbereiteten titanhaltigen Erz, werden in einem Aufschlussreaktor dieses aufbereitete Erz und hochkonzentrierte oder zumindest höher konzentrierte Schwefelsäure vermischt. Bei dem Ausgangsmaterial handelt es sich beispielsweise um Ilmenit, Titanschlacke oder eine Mischung aus diesen Materialien. In dem Aufschlussreaktor wird die Aufschlussreaktion durch Zugabe von Wasser, verdünnter Schwefelsäure, Oleum oder Dampf gestartet. Es läuft dann eine exotherme Sulfatbildungsreaktion ab, die dann nach einiger Zeit in einer Reifephase endet. Während der Aufschlussreaktion herrschen in dem Aufschlussbehälter bzw. -reaktor auf Grund der hoch konzentrierten Schwefelsäure aggressive und korrosive Bedingungen und wird eine Temperatur von 170 bis 220 0C erreicht, so dass die mit den Materialien der Aufschlussreaktion in Verbindung kommenden Materialien diesen Bedingungen standhalten müssen. Die Verschlussvorrichtungen derartiger Aufschlussreaktoren oder -behälter umfassen daher Deckel, die die freie Querschnittsfläche des Behälters überspannen, die aus speziellen Stählen mit innenseitiger Gummierungsschicht oder in der Regel aus Beton, auch stahlarmiertem Beton, bestehen.
Betondeckel sind in die Öffnung des Aufschlussreaktors eingepasst, greifen mit einer Schürze in die Reaktoröffnung hinein und liegen mehr oder weniger lose, allein auf Grund ihres in der Regel ca. 20 1 betragenden Eigengewichtes auf dem oberen Rand der den Reaktor umgebenden Umfangswand auf. Die Abdichtung an dieser Stelle erfolgt mittels Bitumen oder ähnlicher teerartiger Massen. In der Deckelfläche sind verschiedene Anschlussstutzen für den Anschluss von Zu- oder Ableitungen für Einsatzmaterial, Schwefelsäure, Dampf, Abgase etc. ausgebildet und angeordnet.
Auf Grund der beim Betrieb eines Aufschlussreaktors herrschenden aggressiven Bedingungen, sind die Inspektionszeiten relativ kurz, so dass ca. alle 5 Jahre eine Revision und Erneuerung der vorhandenen Deckel durchgeführt werden muss. Außerdem sind mit den bekannten Deckeln hohe Unterhaltungskosten verbunden. Es ist nämlich so, dass auf Grund der exothermen Aufschlussreaktion große Mengen an Dampf erzeugt werden, die gelegentlich einen unerwünscht hohen Druckanstieg innerhalb des Behälters bewirken. Bei einem solchen Druckanstieg kann es dazu kommen, dass der Verschlussdeckel von dem Aufschlussreaktor abgehoben wird und unterhalb des Deckels der Dampf oder sonstige Abgase ins Freie entweichen können, bevor der Deckel dann bei Nachlassen des Druckes wieder auf den Aufschlussreaktor zurücksackt. Bei diesem Zurücksacken verkantet er aber häufig und sitzt nicht mehr in der eigentlich vorgesehenen Ursprungslage dichtend auf dem oberen Rand des Aufschlussreaktors auf. Auf Grund des hohen Deckelgewichtes ist dieser dann auch nicht wieder in seine Ausgangslage zurück zu bringen, so dass er bis zur nächsten Inspektion (ca. 5 Jahre) in dieser Position belassen wird. Es werden dann entsprechende Maßnahmen ergriffen, um die Sitzfläche zwischen Verschlussdeckel und Aufschlussreaktor abzudichten. Dies verursacht natürlich entsprechend hohe Unterhaltskosten. Außerdem besteht hinsichtlich der an dem Deckel angeschlossenen Zu- und Ableitungen ebenfalls ein erhöhter Unterhaltsaufwand, da bei verkantetem Deckel die Anschlüsse neu ausgerichtet, zumindest aber kontrolliert werden müssen. Außerdem kann es bei dem verkanteten Deckel dazu kommen, dass nun die aggressiven, sich innerhalb des Aufschlussreaktors befindlichen bzw. sich dort bildenden Medien in den Bereich der äußeren Hülle des Aufschlussreaktors vordringen und dort zu Korrosionsproblemen führen. Auch kann es bei der Abdichtung immer wieder zu Undichtigkeiten und damit dem Eintritt von Falschluft in den Behälter oder den Austritt von Leckluft kommen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die zu längeren Standzeiten und geringeren Service- und Instandhaltungsintervallen führt.
Bei einer Reaktorverschlussvorrichtung der eingangs bezeichneten Art und einem Reaktor wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass diese einen die freie Querschnittsfläche des Reaktors überspannenden Deckel aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere Kunstharz, mit darin eingebettetem äußerem Druckring längs des Außenbereiches des Deckels und mindestens drei, vorzugsweise sechs, am Umfang des oberen Endbereiches einer Reaktorumfangswand des Reaktors, vorzugsweise lösbar, befestigte und Druckelemente aufweisende Niederhalter, die den Deckel im Bereich des Druckrings kraftbeaufschlagen und dichtend gegen den oberen Randbereich der Reaktorum- fangswand anpressen, bei Erreichen eines vorgegebenen Reaktorinnendruckes jedoch einer Abhebbewegung des Deckels nachgeben, umfasst.
Hiermit wird eine Verschlussvorrichtung geschaffen, die die vorstehend erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist und die folglich längere Standzeiten und geringere Service- und Instandhaltungsintervalle ermöglicht. Der mittels der Niederhalter auf dem Reaktor gehaltene Deckel liegt auf dem oberen Reaktorumfangsbereich auf und kann sich bei Überschreiten eines vorgegebenen, kritischen Reaktorinnendruckes gegen die Kraft, insbesondere der nachfolgend näher erläuterten Druck- oder Zugelemente, der Niederhalter aus dieser Position heraus bewegen. Dabei kommt es zu Undichtigkeiten, so dass die den Überdruck bewirkenden Medien aus dem Reaktor entweichen können. Anschließend wird durch die Kraft der Niederhalter, insbesondere der nachfolgend erläuterten Druck- oder Zugelemente der Deckel wieder in seine dichtende Position zurück gedrückt. Da der Deckel in seiner Verschlussposition lediglich auf dem oberen Rand des Aufschlussreaktors aufliegt, kann es bei der Zurückbewegung in die Dichtungs- oder Verschlussposition nicht mehr zu einem Verkanten des Deckels kommen. Nach einem solchen Vorfall sind lediglich eine kurze Inspektion und gegebenenfalls eine geringfügige Abdichtungsmaßnahme notwendig. Anders als bei Betondeckeln, die mit einer Schürze in den Reaktorinnenraum hineinreichen, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich eine dichtende Auflagefläche vorgesehen, so dass der Deckel nur noch einen relativ kurzen Weg benötigt, um bei einem anstehenden Überdruck abzuheben und die den Überdruck erzeugenden Gase entweichen zu lassen. Vorzugsweise weist der Deckel eine gewölbte Form auf, so dass sich anstehender Innenüberdruck gleichmäßig über die Behälterinnenseite verteilt. Es kommt daher zu einer gleichmäßigen Druckverteilung und einem gleichmäßigen Abheben des Deckels bei einem Innenüberdruck. Mittels der Niederhalter wird der Deckel geführt abgehoben und geführt wieder in seine Dichtungsposition zurück bewegt.
Üblicherweise wird eine Gewichtskraft von 17 t oberhalb des normalen Innendrucks bei Aufschlussbehältern für den Aufschluss von titanhaltigem Ausgangsmaterial, wie llmenit oder Titanschlacke, eingestellt. Die Druckkraft kann progressiv eingestellt sein, so dass sich die dem Deckel entgegen wirkende Gegenkraft verstärkt, sobald sich dieser ein wenig aus einer Dichtposition abgehoben hat.
Schließlich ist der Deckel, dadurch, dass er aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere Kunstharz, besteht, in seinem Gewicht deutlich verringert. Er weist nur noch ein Gewicht von ca. 1 ,4 t auf, während frühere Betondeckel ein Gewicht von 20 1 aufwiesen. Auf Grund des geringeren Gewichtes des Deckels ist es möglich, die Reaktorverschlussvorrichtung mit Niederhaltern auszustatten, die ein gleichmäßiges und geführtes Abheben und wieder Absenken des Deckels ermöglichen.
Die Befestigung der Niederhalter an der Umfangswand des Aufschlussreaktors lässt sich ohne großen konstruktiven Aufwand mittels eines Spannringes bewerkstelligen, der entsprechende Auflagerflächen bzw. Lagersättel zur ortsgenauen Positionierung der Niederhalter aufweist. In Ausgestaltung sieht die Erfindung daher vor, dass die Niederhalter an einem am Umfang des oberen Endbereichs der Reaktorumfangs- wand des Reaktors festgelegten Spannring befestigt sind.
Um den Deckel trotz seiner Größe von einem Durchmesser von bis zu üblicherweise 5 m in konstruktiv einfacher Weise ohne großartigen zusätzlichen Fertigungsaufwand herstellen zu können, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass der Deckel längs einer Spiegel-/Trennachse, vorzugsweise längs einer Diagonalen, zweiteilig ausgebildet ist. Üblicherweise sind derartige Deckel von Aufschlussreaktoren kreisförmig ausgebildet, so dass die Trennlinie in der Regel mit der Mittellinie zusammenfallen wird. An dieser Trennlinie werden die beiden Deckelhälften längs in das Deckelmaterial eingebetteter Flansche unter Einfügen einer Dichtung aus Ethy- len Propylen Dien Monomer (EPDM) fest verschraubt.
Während das glasfaserverstärkte Kunststoffmaterial zumindest für die notwendige mechanische Stabilität des Behälters sorgen muss, können zusätzliche Maßnahmen vorgesehen werden, um dem Behälter auch die notwendige chemische Beständigkeit gegen die aggressiven und korrosiven Medien zu geben, die im Innenraum eines Aufschlussreaktors im Anwendungsfall vorhanden sind. Von Vorteil ist es daher weiterhin, dass der Deckel eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 17O0C1 vor- zugsweise mindestens 1800C, aufweist und zumindest auf seiner dem Reaktor zugewandten Innenseite säurebeständig ausgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin auch dadurch aus, dass der Deckel aus einer Verbundkonstruktion besteht, die ein Traglaminat aus glasfaserverstärktem Vinylester-urethan-Hybridharz und einen Liner/eine Außenschicht aus modifiziertem Polytetrafluorethylen (PTFE-M) umfasst. Ein besonders geeignetes Hybridharz ist das unter dem Markennamen „DARON XP 45" im Markt erhältliche System.
Zweckmäßigerweise sind auf dem bzw. an dem Behälter vorgesehene Anschlusselemente mit in das Material des Deckels eingebettet oder einlaminiert, weshalb die Erfindung sich weiterhin dadurch auszeichnet, dass in den Deckel der Druckring und/oder längs der Spiegel-fTrennachse jeweils ein Anschlussflansch und/oder Anschlussstutzen für Rohrleitungen eingebettet oder einlaminiert sind.
Für die Anbringung und Installation der Reaktorverschlussvorrichtung ist es weiterhin von Vorteil, dass der Spannring zweiteilig ausgebildet ist und längs seines Umfanges mindestens drei, vorzugsweise sechs gleichmäßig verteilt angeordnete Lagersättel zur Aufnahme jeweils eines Niederhalters aufweist.
Bezüglich der Niederhalter zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass ein, vorzugsweise jeder, Niederhalter einen Haltearm mit einem daran angeordneten, mit einem Lagersattel kraftschlüssig verbundenen Fußelement und mindestens ein daran angeordnetes Druck- oder Zugelement aufweist, wobei das Druck- oder Zugelement in seinem gespannten Zustand einenends an dem Haltearm und andere- nends, gegebenenfalls unter Anlage an einer Druck- oder Zugplatte, an dem Druckring angreift.
Um eine mechanisch sichere und dauerhafte Verbindung zwischen dem Niederhalter und dem Spannring zu erzielen, ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn das Fußelement auf den Lagersattel aufschiebbar ausgebildet ist und bei vollständig aufgeschobenem Fußelement eine Kippsicherung, vorzugsweise in Form von an dem Lagersattel anliegenden Metallplatten, aufweist. In vorteilhafter und zweckmäßiger Weise lassen sich die Druck- oder Zugelemente, obwohl diese auch als hydraulische, elektrohydraulische oder ähnliche Elemente ausgebildet sein können, als mechanische Federn ausbilden, was zu einer besonders robusten und widerstandsfähigen Ausführungsform führt. Die Erfindung sieht daher weiterhin vor, dass die Druck- oder Zugelemente als mechanische Federn, insbesondere mit variierbarer Federkraft, vorzugsweise einer Kraftverstellbarkeit von 1 bis 1 ,2 kN/cm Spannweg, an dem Niederhalter angeordnet sind.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform besteht gemäß Ausgestaltung der Erfindung dabei darin, dass jeder Niederhalter zwei Federn, vorzugsweise zwei Schraubenfedern, aufweist, wobei eine weiterhin zweckmäßige Ausführungsform darin besteht, dass die Federn Druckfedern sind.
Um eine Verstärkung der dem Abheben des Deckels bei ausreichend hohem Innenüberdruck entgegenwirkenden Kraft in Abhängigkeit von dem Bewegungsweg des Deckels zu erreichen, ist gemäß Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Federn eine progressive Federkraft aufweisen.
Im Rahmen der Verwendung der Erfindung bei einem Aufschlussreaktor, wie sie in der Industrie im Rahmen der Herstellung von Titandioxidpigmenten nach dem Sulfatverfahren üblich sind, entgegen zu kommen, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass die Druck- oder Zugelemente, insbesondere Federn, vorzugsweise Druckfedern, den Deckel mit einer Gewichtskraft von 15 bis 22 t, vorzugsweise 17 t, über dem normalen Behälterinnendruck auf den Randbereich der Reaktorum- fangswand aufpressen.
Um bei den Federn die gewünschte Federkraft exakt einstellen zu können, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass jeder Niederhalter eine Hydraulikpressvorrichtung aufweist, mit welcher die gewünschte Federkraft einstellbar ist.
Um eine den aggressiven Medien und der Temperatur ausreichend widerstehende, aber auch relativ einfach zu installierende, auszubessernde und instand zu haltende Dichtung, insbesondere zwischen dem Deckel und dem oberen Randbereich des Reaktors zu erzielen, zeichnet sich die Erfindung in Weiterbildung dadurch aus, dass die Dichtung zwischen Deckel und Randbereich der Reaktorumfangswand sowie vorzugsweise auch zwischen den beiden Deckelhälften mittels einer Dichtschnur aus einem chemisch beständigen Gummiwerkstoff, insbesondere aus Ethylen Propylen Dien Monomer (EPDM) besteht.
Um den Deckel der Reaktorverschlussvorrichtung bei Service- oder Instandhaltungsarbeiten mittels eines Kranes problemlos anheben zu können, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass auf der Außenseite des Deckels Tragösen angeordnet, vorzugsweise in den Deckel einlaminiert/eingebettet sind.
Weiterhin ist es für eine Begehung des Deckels aus Arbeitssicherheitsgründen notwendig und vorteilhaft, wenn dieser auf seiner Oberfläche rutschhemmend ausgebildet ist. Die Erfindung sieht deshalb auch vor, dass die Außenseite des Deckels eine Besandung aufweist.
Auch zeichnet sich die Erfindung noch dadurch aus, dass an dem Deckel flexible, innenseitig eine Beschichtung aus Polyvinlyidenfluorid (PVDF) aufweisende Metallschläuche oder Kompensatoren für den Anschluss von Zu- oder Ableitungsrohren oder -kanälen angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Bewegung des Deckels, wenn er sich beispielsweise bei überhöhtem Innendruck aus einer Dichtposition bzw. seinem Dichtsitz nach oben bewegt, von diesen Metallschläuchen oder Kompensatoren ausgeglichen werden, ohne dass die weiterführenden Anschlussleitungen dadurch beeinträchtigt werden.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf einen Reaktor, insbesondere Aufschlussreaktor zum Aufschluss eines titanhaltigen Ausgangsmaterials mit Schwefelsäure, der eine Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 aufweist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 schematisch ausschnittsweise die Zu- und Anordnung der wesentlichen
Bestandteile der Reaktorverschlussvorrichtung, nämlich Deckel, Spannring und Niederhalter,
Fig. 2 die Reaktorverschlussvorrichtung in schematischer Seitenansicht,
Fig. 3 eine schematische Aufsicht auf den Spannring und in
Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf den Deckel der erfindungsgemäßen
Reaktorverschlussvorrichtung.
Die in Fig. 2 insgesamt mit 1 bezeichnete Reaktorverschlussvorrichtung umfasst einen Deckel 2, einen Spannring 3 und sechs Niederhalter 4.
Der Deckel 2 weist einen solchen Durchmesser auf, dass er die freie Querschnittsfläche eines Reaktors 5 überspannt und mit seinem Außenrandbereich 6 auf dem teilweise auch nach außen hervorkragenden Randbereich 7 einer Reaktorumfangswand 8 aufliegt. Bei dem Reaktor 5 handelt es sich um einen Aufschlussreaktor, wie er aus der Herstellung von Titandioxidpigmenten nach dem Sulfatverfahren bekannt ist. In einem solchen Aufschlussreaktor werden aufbereitete titanhaltige Ausgangsmaterialien, titanhaltiges Erz, Ilmenit, Titanschlacke oder Mischungen daraus mit hochkonzentrierter Schwefelsäure beaufschlagt und vermischt. Anschließend wird in solchen Aufschlussreaktoren durch die Zugabe von Wasser, verdünnter Schwefelsäure, O- leum oder auch Dampf die exotherme Sulfatbildungsreaktion gestartet. In dem Behälter entstehen dabei Temperaturen von 170 bis 220 0C sowie aggressive und korrosive Dämpfe. Nach dem Abklingen der Sulfatbildungsreaktion verbleibt die Mischung noch über eine gewisse Reifephase in dem Aufschlussreaktor.
Der Deckel 2 besteht aus einem glasfaserverstärkten Traglaminat 9, aus einem Vi- nylester-Urethan-Hybridharz, wie es als Produkt unter dem Markennamen „DARON XP 45"-System im Markt erhältlich ist, als Kunstharz. Deckelunterseitig und damit auf der in der Anwendungsposition des Deckels 2 dem Reaktorinnenraum zugewandten Seite des Deckels 2 ist der Deckel mit einem Liner bzw. einer Beschichtung 10 aus modifiziertem Polytetrafluorethylen (PTFE-M) versehen. Längs des Außenrandes bzw. des Außenrandbereiches 6 des Deckels 2 ist einlaminiert oder eingebettet in den Deckel bzw. das Deckelmaterial ein äußerer Druckring 11 als integrierter Bestandteil des Deckels 2 ausgebildet. An den Stellen, an denen die Niederhalter 4 an dem Deckel 2 bzw. dem Druckring 11 angreifen, ist der Druckring 11 auf seiner Oberfläche nicht vom Deckelmaterial 9 bedeckt. In den übrigen Bereichen kann der Druckring 11 durchaus von einer Schicht glasfaserverstärkten Traglaminates 9 bedeckt sein. Im Ausführungsbeispiel sind Angriffsflächen bzw. Auflageflächen für sechs Niederhalter 4 vorgesehen.
Der Deckel 2 ist üblichen Gegebenheiten folgend kreisförmig wie auch übliche Aufschlussreaktoren ausgebildet und weist einen Durchmesser von ca. 5 m auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Deckel zweiteilig ausgebildet und besteht aus den beiden Deckelhälften 2a und 2b. Der Deckel 2 ist längs einer Spiegel-Trennachse 12 symmetrisch in die beiden Deckelhälften 2a und 2b geteilt. Der Begriff symmetrisch bezieht sich dabei auf die symmetrische Teilung der Kreisfläche, unsymmetrisch angeordnet sein können auf der jeweiligen Deckelhälfte 2a, 2b notwendige Anschlussstutzen für den Anschluss von Ab- und Zuleitungen zum Aufschlussreaktor 5. Längs der Symmetrie- bzw. Spiegel-/Trennachse 12 sind die beiden Behälterhälften 2a, 2b mittels in das Traglaminat 9 des Deckels 2 eingearbeiteten Flanschen 13, 14 unter Zwischenlage einer Dichtung 15 aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPTM) zu dem Deckel 2 mittels Schraubverbindungen 16 verbunden. Der Deckel 2 ist nach außen gewölbt ausgebildet und weist eine Temperaturbeständigkeit bis 200 0C auf und ist auf Grund der innenseitigen Beschichtung 10 auf seiner dem Reaktor 5 zugewandten Innenseite säurebeständig ausgebildet. Außer den beschriebenen Elementen Druckring 11 und Flansche 13, 14 sind in dem Deckel unter Einbettung bzw. Einbindung ihrer Anschlüsse in das Deckelmaterial nicht weiter dargestellte Anschlussstutzen für Zu- und Ableitungen von in den Reaktor 5 einzubringenden bzw. aus diesem abzuführenden Materialien und/oder Reaktionsprodukte oder Ähnliches angeordnet.
Der Spannring 3 ist am Umfang des oberen Endbereiches des Reaktors 5 unmittelbar unterhalb des Randbereiches 7 an einer Reaktorumfangswand 8 des Reaktors 5 festgelegt. Längs seines Umfanges weist der Spannring 3 sechs gleichmäßig und symmetrisch angeordnete Lagersättel 17 auf, die durch entsprechende Ausrichtung von Spannring 3 und Deckel 2 in Übereinanderlage mit den für den Angriff der Nie- derhalter 4 vorgesehenen Flächen des Druckringes 11 zu bringen sind bzw. gebracht sind. Die Lagersättel 17 sind an die Fußelemente 18 bzw. Fußbereiche der Niederhalter 4 angepasst, so dass die Fußelemente dort eine gegen Verrutschen und Verkippen mechanisch sichere Aufnahme finden. Der Spannring 3 ist vorzugsweise e- benfalls zweiteilig ausgebildet und über Spannschlösser 19 an der Reaktorumfangs- wand 8 festklemmbar.
Die Niederhalter 4 sind mit ihrem jeweiligen Fußelement 18 lösbar an dem jeweiligen zugeordneten Lagersattel 17 angeordnet. Insgesamt sind über den Umfangsbereich des Deckels 2 und des Spannringes 3 sechs Niederhalter 4 verteilt. Jeder Niederhalter 4 weist ein Druckelement 20 auf, das im Ausführungsbeispiel jeweils Federn 21 umfasst. Im Ausführungsbeispiel sind Pakete aus jeweils zwei Druckfedern 21 vorgesehen. Die Niederhalter 4 sind jeweils derart an dem jeweiligen Lagersattel 17 angeordnet, dass das jeweilige Druckelement 20 den Deckel 2 im Bereich des Druckringes 11 kraftbeaufschlagt und dichtend gegen den oberen Randbereich 7 der Re- aktorumfangswand 8 anpresst. Zwischen dem jeweiligen Druckelement 20 bzw. der oder den Federn 21 und dem Druckring 11 ist dabei eine Druckplatte 22 angeordnet.
Die Niederhalter 4 weisen einen Haltearm 23 auf, an dem das jeweilige Druckelement 20 angeordnet ist. Das Fußelement 18 ist mit einem Lagersattel 17 kraftschlüssig verbunden und das jeweilige Druckelement 20 greift in seinem gespannten Zustand einenends 24 an dem Haltearm 23 und anderenends an dem Druckring 11 bzw. der zwischengeschalteten Druckplatte 22 an. Von den Druckelementen 20 wird eine solche Kraft auf den Druckring 11 ausgeübt, dass der Deckel 2 mit seinem Au- ßenrandbereich 6 dichtend gegen den oberen Randbereich 7 der Reaktorumfangs- wand 8 angepresst wird. Andererseits ist die Anpresskraft bzw. Federkraft so eingestellt, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Reaktorinnendruckes die Druckelemente bzw. die Federelemente nachgeben und ein Abheben des Deckels aus der in Fig. 1 dargestellten Abdichtungsposition des Deckels 2 ermöglichen. Die Druckfedern 21 der Druckelemente 20 sind hinsichtlich ihrer Federkraft einstellbar bzw. variierbar voreinstellbar an dem Niederhalter 4 angeordnet. Vorzugsweise weisen sie eine Kraftversteilbarkeit von 1.185 kN/cm Spannweg auf. Zur Verstellung und Fixierung der aufzubringenden Federkraft wird der Endbereich 24 des jeweiligen Druckelementes, das beispielsweise in Form einer Büchse 25 ausgebildet ist, mittels einer Hydraulikpressvorrichtung 26 mittels Hydraulikanschluss 27 in die notwendige Vor- pressstellung gebracht. In dieser Position wird die Feder dann mittels eines Distanzhalters 28 festgehalten. Im Ausführungsbeispiel sind die Federn als Druckfedern 21 in Form von Schraubenfedern ausgebildet und weisen eine progressive Federkraft auf. D. h., je weiter sie zusammengepresst werden, umso größer ist die aufzubringende Kraft.
Zur Arretierung des Fußelementes 18 in/an dem jeweiligen Lagersattel 17 und zur Ausbildung einer Kippsicherung ist dieses mit Metallplatten 28, 29 versehen, die in vollständig auf den jeweiligen Lagersattel 17 aufgeschobener Position des Fußelementes 18 an dem Lagersattel 17 anliegen.
Zur Abdichtung der zwischen dem Außenrandbereich 6 des Deckels 2 und dem Randbereich 7 der Reaktorumfangswand 8 gebildeten Anlagefläche zwischen Deckel 2 und Reaktor 5 ist dort eine Dichtung in Form einer Schnurdichtung aus Ethylenpro- pylendienmonomer (EPDM) als einem chemisch beständigen Gummimaterial ausgebildet und angeordnet.
Um den Deckel 2 auf seiner Außenseite rutschsicher begehbar zu machen, ist er mit Sand der Körnung 1 bis 3 mm auf der Außenoberfläche besandet, was durch das Bezugszeichen 30 angedeutet ist.
Um den Deckel 2 zu Reparatur- oder Instandhaltungszwecken nach Lösen der durch die Druckelemente 20 aufgebrachten Druckkraftbeaufschlagung und dem Entfernen der Niederhalter 4 von dem Reaktor 5 abheben zu können, weist der Deckel 2 auf seiner Außenseite nicht dargestellte Tragösen auf, die vorzugsweise in das Deckelmaterial einlaminiert/eingebettet sind.
In ebenfalls nicht dargestellter Weise ist der Deckel 2 mit Anschlussstutzen versehen, an die Zu- oder Ableitungsrohre oder -kanäle angeschlossen sind bzw. angeschlossen werden können. Um eine flexible und in gewissen Bereichen nachgiebige Verbindung zwischen diesen Anschlussstutzen und den Zu- oder Ableitungsrohren oder -kanälen zu schaffen, sind zwischen diesen Zu- oder Ableitungsrohren und/oder Kanälen und den im Deckel 2 angeordneten Anschlussstutzen jeweils fle- xible, innenseitig mit einer Beschichtung aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) ausgebildete Metallschläuche oder Kompensatoren angeordnet. Die jeweiligen Anschlussstutzen sind in das glasfaserverstärkte Trägerlaminat eingebettet, beispielsweise handelt es sich dabei um Metallrohre mit entsprechenden Anschlussflanschflächen, die reak- torinnenseitig ebenfalls mit der säurebeständigen Beschichtung aus modifiziertem Polytetrafluorethylen versehen sind. Hierbei sind die flexiblen Schläuche und die Kompensatoren sowie die Federkraft der Niederhalter 4 derart eingestellt und dimensioniert, dass der Deckel 2 eine geführte Auf- und Abbewegung über eine Wegstrecke von 20 bis 40, vorzugsweise 27 bis 30 cm, vollziehen kann. Im Störfall kann der Deckel sich somit soweit aus seiner Dichtposition abheben, dass seitlich zwischen dem oberen Randbereich 7 der Reaktorumfangswand 8 und dem Außenrandbereich 6 des Deckels 2 Produkt und/oder Dämpfe/Gase entweichen kann. Anschließend wird der Deckel dann mit einem Kran angehoben und ausgerichtet, werden die Randbereiche 6 und 7 gesäubert, wird die Dichtung 31 gegebenenfalls ersetzt und wird der Deckel wieder in seine Abdichtungsposition zurück abgesenkt. Anschließend können die Niederhalter wieder in ihre den Deckel federkraftbeaufschlagende Position gebracht und die Produktion wieder aufgenommen werden. Ein Störfall verursacht daher nur noch relativ geringe Störzeiten.
Anstelle der Druckelemente 20 können auch Zugelemente oder Zugfedern Verwendung finden. Dies beispielsweise dann, wenn Niederhalter vorgesehen werden, die mit ihrem Fußbereich an dem Druckring 11 des Deckels angeordnet werden und mit ihrem nicht am Niederhalter 4 angreifenden Endbereich dann an einem jeweiligen Lagersattel des Tragringes 3 angreifen, die Niederhalter 4 also in einer zum Ausführungsbeispiel quasi „über Kopf -Stellung angeordnet sind bzw. werden.

Claims

Patentansprüche
1. Reaktorverschlussvorrichtung (1) eines Reaktors (5) oder Behälters, insbesondere Verschlussvorrichtung eines Aufschlussreaktors zum Aufschluss eines titanhaltigen Ausgangsmaterials mit Schwefelsäure umfassend einen die freie Querschnittsfläche des Reaktors (5) überspannenden Deckel (2) aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere Kunstharz, mit darin eingebettetem äußeren Druckring (11) längs des Außenrandbereiches (6) des Deckels (2) und mindestens drei, vorzugsweise sechs, am Umfang des oberen Endbereiches einer Reaktorumfangswand (8) des Reaktors (5), vorzugsweise lösbar, befestigte Niederhalter (4), die den Deckel (2) im Bereich des Druckringes (11) kraftbeaufschlagen und dichtend gegen den oberen Randbereich (7) der Reaktorumfangswand (8) anpressen, bei Erreichen eines vorgegebenen Reaktorinnendruckes jedoch einer Abhebbewegung des Deckels (2) nachgeben.
2. Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalter (4) an einem am Umfang des oberen Endbereiches der Reaktorumfangswand (8) des Reaktors (5) festgelegten Spannring (3) befestigt sind.
3. Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) längs einer Spiegel-/Trennachse (12), vorzugsweise längs einer Diagonalen, zweiteilig ausgebildet ist.
4. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 170 0C, vorzugsweise 180 0C, aufweist und zumindest auf seiner dem Reaktor (5) zugewandten Innenseite säurebeständig ausgebildet ist.
5. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) aus einer Verbundkonstruktion besteht, die ein Traglaminat (9) aus glasfaserverstärktem Vinylester-Urethan- Hybridharz und einen Liner/eine Außenschicht aus modifiziertem Polytetra- fluorethylen (PTFE-M) umfasst.
6. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Deckel (2) der Druckring (11) und/oder längs der Spiegel-/Trennachse (12) jeweils ein Anschlussflansch (13, 14) und/oder Anschlussstutzen für Rohrleitungen eingebettet oder einlaminiert sind.
7. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (3) zweiteilig ausgebildet ist und längs seines Umfangs mindestens drei, vorzugsweise sechs gleichmäßig verteilt angeordnete Lagersättel (17) zur Aufnahme jeweils eines Niederhalters (4) aufweist.
8. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein, vorzugsweise jeder, Niederhalter (4) einen Haltearm (23) mit einem daran angeordneten, mit einem Lagersattel (17) kraftschlüssig verbundenen Fußelement (18) und mindestens ein daran angeordnetes Druck- oder Zugelement (20) aufweist, wobei das Druck- oder Zugelement (20) in seinem gespannten Zustand einenends (24) an dem Haltearm (23) und anderenends, gegebenenfalls unter Anlage an einer Druckoder Zugplatte (22), an dem Druckring (11) angreift.
9. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fußelement (18) auf den Lagersattel (17) aufschiebbar ausgebildet ist und bei vollständig aufgeschobenem Fußelement (18) eine Kippsicherung, vorzugsweise in Form von an dem Lagersattel (17) anliegenden Metallplatten (28, 29), aufweist.
10. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- oder Zugelemente (20) als mechanische Federn (21), insbesondere mit variierbarer Federkraft, vorzugsweise einer Kraftverstellbarkeit von 1 bis 1 ,2 kN/cm Spannweg, an dem Niederhalter (4) angeordnet sind.
11. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Niederhalter (4) zwei Federn (21), vorzugsweise zwei Schraubenfedern, aufweist.
12. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (21) Druckfedern sind.
13. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (21) eine progressive Federkraft aufweisen.
14. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- oder Zugelemente (20), insbesondere Federn (21), vorzugsweise Druckfedern, den Deckel (2) mit einer Gewichtskraft von 15 bis 22 t, vorzugsweise 17 t, über dem normalen Behälterinnendruck auf den Randbereich (7) der Reaktorumfangswand (8) aufpressen.
15. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Niederhalter (4) eine Hydraulikpressvorrichtung (26) aufweist, mit welcher die gewünschte Federkraft einstellbar ist.
16. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15, 31) zwischen Deckel (2) und Randbereich (7) der Reaktorumfangswand (8) sowie vorzugsweise auch zwischen den beiden Deckelhälften (2a, 2b) mittels einer Dichtschnur (15, 31) aus einem chemisch beständigen Gummiwirkstoff, insbesondere Ethylen- Propylen-Dien-Monomer (EPDM) besteht.
17. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des Deckels (2) Tragösen angeordnet, vorzugsweise in den Deckel (2) einlaminiert/eingebettet, sind.
18. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Deckels (2) eine Besan- dung (30) aufweist.
19. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Deckel (2) flexible, innenseitig eine Beschichtung aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) aufweisende Metallschläuche oder Kompensatoren für den Anschluss von Zu- oder Ableitungsrohren oder -kanälen angeordnet sind.
20. Reaktor, insbesondere Aufschlussreaktor zum Aufschluss eines titanhaltigen Ausgangsmaterials mit Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 aufweist.
PCT/EP2005/013666 2005-01-22 2005-12-19 Aufschlussreaktorverschlussvorrichtung WO2006076956A1 (de)

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