WO2017081179A1

WO2017081179A1 - Fördereinrichtung für eine vakuumdestillationsanlage

Info

Publication number: WO2017081179A1
Application number: PCT/EP2016/077309
Authority: WO
Inventors: Holger Blum
Original assignee: Holger Blum
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-05-18
Also published as: EP3374644A1; US20180306192A1; DE202015106097U1; CN108603508A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung für eine Vakuumdestillationsanlage für leicht zersetzliche und/oder polymerisierender Stoffgemische, insbesondere Acrolein, bei der ein in einer Vorstufe gebildetes Zwischenprodukt durch eine Pumpe in eine Vakuum-Destillationskolonne (37) gefördert wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Pumpe eine hermetisch gekapselten Radialkreiselpumpe (31) mit magnetische Kupplung ist, und dass zwischen der Radialkreiselpumpe (31) und der Vakuum-Destillationskolonne (37) ein Druckhalte- und Regelventil (34) vorgesehen ist, das ausgelegt ist, um die Durchflussleistung der Radialkreiselpumpe (31) auf einen vorbestimmten Wert einzuregeln.

Description

Fördereinrichtung für eine Vakuumdestillationsanlage

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung für eine Vakuumdestillationsanlage für leicht zersetzliche und/oder polymerisierender Stoffgemische, insbesondere Acrolein, bei der ein in einer Vorstufe gebildetes Zwischenprodukt durch eine Pumpe in eine Vakuum-Destillationskolonne gefördert wird.

Aus EP 0759 132 A1 ist ein Druckhalteventil bekannt, bei dem ein verschiebbarer Ventilkolben gegen die Oberseite eines Gehäuseventilsitzes angedruckt wird, zu dessen Unterseite der

Gehäuseeintrittskanal führt und an dessen Oberseite sich der Gehäuseaustrittskanal anschließt, und bei dem zwischen dem Ventilkolben und einer auf ihn einwirkenden einstellbaren Druckfeder eine Trennmembrane liegt, die zwischen dem den Ventilkolben enthaltenden Ventilgehäuse und einem die Druckfeder enthaltenden Federdorn dicht eingespannt ist. In dem Ventilgehäuseraum ist oberhalb des Ventilsitzes eine den Ventilkolben verschiebbar führende Führungsscheibe angeordnet, die mit dem zylindrischen Führungsschaft des Ventilkolbens einen über den gesamten Schaftumfang verlaufenden engen Ringspalt bildet und bis auf diesen Ringspalt die Unterseite der Trennmembrane gegenüber der mit dem Gehäuseaustrittskanal verbundenen Ventilsitzoberseite dicht abdeckt, wobei die radiale Welte des Ringspaltes höchstens so groß bemessen ist, dass der Ringspalt von dem Medium, in Abhängigkeit von dessen Viskosität, nur mit einer durch Drosselung wirksam gedämpften, verlangsamten Strömung durchflössen werden kann.

Herkömmliche Druckhalteventile, wie das Ventil aus der EP 0759 132 A1 , versagen aufgrund der engen Materialpassungen nach kurzer Zeit, wenn das Fördermedium kleinste Mengen an

suspendierten Feststoffen enthält oder wenn das Fördermedium ein leicht zersetzliche und/oder polymerisierender Stoffgemische ist, was insbesondere bei Acrolein der Fall ist, das in Anlagen verarbeitet wird, bei denen ein in einer Vorstufe gebildetes Zwischenprodukt durch eine Pumpe in eine Vakuum-Destillationskolonne gefördert wird. Flüssiges rohes Acrolein, welches mit phenolischen Inhibitoren stabilisiert ist, neigt zur beschleunigten AbschekJung von Polymerisationsprodukten, wenn es zwischen metallischen bewegten Flächen gerieben wird. Dies ist der Fall, wenn Acrolein durch eine Pumpe gefördert wird, in der das Acdoein mit metallischen Teilen der Pumpe in Kontakt kommt oder wenn das Acrolein durch Regelventile geleitet wird, welche metallische Schließkontaktflächen aufweisen. Solche Pumpen und Regelventile werden dennoch in Anlagen zur Reingewinnung von Acrolein durch Vakuumdestillation eingesetzt.

Infolgedessen betragt die störungsfreie Betriebszeit solcher Verfahrensaniagen oftmals nur wenige Wochen. Da Acrolein einen giftigen, Stakr tränenreizenden Gefahrstoff darstellt, ist die Wartung gestörter Anlagen, welche Acrolein verarbeiten, mit umständlichen und langwierigen und daher kostspieligen Arbeitsschritten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fördereinrichtung für eine Vakuum-Destillationsanlage bereitzustellen, die trotz Verarbeitung von leicht zersetzten und/oder polymerisierenden

Stoffgemischen, insbesondere Acrolein, eine lange, störungsfreie Betriebszeit ermöglicht.

Dazu ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung für eine Vakuumdestillationsanlage für leicht zersetzliche und/oder polymerisierende Stoffgemische, insbesondere Acrolein, bei der ein in einer Vorstufe gebildetes Zwischenprodukt durch eine Pumpe in eine Vakuum-Destillationskolonne gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine hermetisch gekapselte Radialkreiselpumpe mit magnetischer Kupplung ist, und dass zwischen der Radialkreiselpumpe und der Vakuum- Destillationskolonne ein Druckhalte- und Regelventil vorgesehen ist, das ausgelegt ist, um die

Durchflussleistung der Radialkreiselpumpe auf einen vorbestimmten Wert einzuregeln.

Die Verwendung einer hermetisch gekapselten Radialkreiselpumpe hat den Vorteil, dass sie keine mechanische Antriebswelle hat und daher weder eine Stopfbuchse noch eine Gleitringdichtung noch eine andere Art der Wellendurchführung zum Antriebsmotor aufweist, sodass die Bildung von

Polymeren durch den Kontakt des geförderten Mediums mit metallischen Bestandteilen der Pumpe vermindert wird. Andererseits besteht jedoch bei einer Radialkreiselpumpe die Gefahr, dass bei stehender oder laufender Radialkreiselpumpe das Kondensat von der Vorstufe ungeregelt unmittelbar in die Vakuum-Destillationskolonne eingesaugt wird. Dieses Problem wird bei der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung dadurch gelöst, dass das Druckhalte- und Regelventil zwischen der

Radialkreiselpumpe und der Vakuum-Destillationskolonne vorgesehen ist, welches im Betrieb einen konstanten Durchfluss durch das Druckhalte- und Regelventil sicherstellt und bei stehender Pumpe den Durchfluss von der Radialkreiselpumpe zu der Vakuum-Destillationskolonne sperrt. Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung ist somit eine einfache Einrichtung für ein

Vakuumdestillationsverfahren u.a. zur Gewinnung von reinem Acrolein mit langer, störungsfreier Betriebszeit. Nach einer vorteilhaften Ausfuhrungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung, wobei der vorgegebene Zusammenhang zwischen der dimensionslosen Förderhöhe H/Ho [m WS/1 m WS] und dimensionslosen Förderleistung Q in einer Radialkreiselpumpe

und der Zusammenhang zwischen dimensionsloser Förderhöhe H/Ho [mWs/1mWs] und dimensionsloser Förderleistung Q beim dem Druckhalte- und Regelventil {

lautet, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wahl der Konstante C1 der Schnittpunkt zwischen den Kurven nach Formel II und Formel III an der Steile liegt, die der Soll- Durchflussmenge des Stoffgemischs entspricht. Durch diese Zusammenhänge zwischen den

Förderhöhen und den Förderleistungen bei dem Druckhalte- und Regelventil bzw. bei der

Radialkreispumpe ist es in vorteilhafter Weise möglich, die gewünschte Durchflussleistung zu ermitteln und durch die Wahl der Konstante C1 einzustellen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Radialkreiselpumpe und dem Druckhalte- und Regelventil ein Rotameter angeordnet ist. Durch den Rotameter kann in vorteilhafter Weise laufend überprüft werden, ob die Strömungsverhäitnisse von der Radialkreiselpumpe zu der Vakuum-Destillationskolonne den vorbereiteten Verhältnissen entsprechen, sodass, wenn dies nicht der Fall ist, in einfacher Weise Gegenmaßnahmen getroffen werden können, beispielsweise durch Anpassung der Pumpleistung oder der Durchflussleistung durch das Halte- und Regelventil. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufe der Vakuumdestillationsanlage einen Spaltreaktor, einen dem Spaltreaktor nachgeschalteten Kondensator und einen dem Kondensator nachgeschalteten Kondensat- Sammelbehälter aufweist, der mit einem Einlass der Radialkreiselpumpe verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung der Vorstufe der Vakuumdestillationsanlage wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Versorgung der Radialkreiselpumpe mit Kondensat jederzeit und zwar unabhängig von dem

Kondensatniveau in dem Sammelbehälter sichergestellt ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Druckhalte- und Regelventil umfasst ein zylindrisches Ventilgehäuse mit einer Oberseite, in der eine zentrale Eintrittsbohrung mit einem Durchmesser d1 vorgesehen ist, und mit einer Unterseite, in der eine Innenbohrung vorgesehen ist, deren Durchmesser d2 größer ist als der Durchmesser der Eintrittsbohrung und die einen Auslass des Druckhalte- und Regelventils bildet, einen Verschließkolben mit einem Oberteil, dessen Durchmesser d3 kleiner als der Durchmesser der Innenbohrung und größer als der Durchmesser der Eintrittsbohrung ist, eine frei bewegliche, kreisförmige Dichtungsscheibe aus einem Elastomer zwischen dem Verschießkolben und einer Innen- Dichtfläche, die zwischen der Innenbohrung und der Eintrittsbohrung an einer Innenseite des

Ventilgehäuses gebildet ist, und durch eine Druckfeder, die in der Innenbohrung abgestützt ist und über den Verschließkolben die Dichtungsscheibe gegen die Innen-Dichtfläche drückt.

Das Druckhalte- und Regelventil ist weitgehend unempfindlich gegen die Anwesenheit von

suspendierten Stoffen in dem durchfließenden Medium. Das Druckhalte- und Regelventil hat einen Selbstreinigungseffekt, denn, da alle beweglichen Teile sich axial und lateral frei bewegen können, werden Ablagerungen oder Anballungen von suspendierten Stoffen stets mit dem Fördermedium ausgeschwemmt. Daher ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Druckhaite- und Regelventils besonders dann vorteilhaft, wenn das Fördermedium durch Polymerisation unlösliche Festkörper ausscheidet.

Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Druckhalteventil aus der EP 0759 132 A1 , das viele genau eingepassten und daher störungsanfälligen Einzelfeilen enthält, enthält das vorliegende Druckhalte- und Regelventil nur zwei frei bewegliche Metallteile und eine schwimmende d.h. frei bewegliche Elastomer- Dichtung, welche genau wie die frei beweglichen Teile ohne den Einsatz von SpezialWerkzeugen leicht ausgetauscht werden können. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe einen Durchmesser d3 hat, der größer ist als der

Durchmesser der Eintrittsbohrung plus der radialen Erstreckung der Dichtfläche, und der kleiner ist als der Durchmesser des Oberteils des Verschließkolbens. Durch diese Abmessungen der

Dichtungsscheibe wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die Dichtungsscheibe auf jeden Fall die Eintrittsbohrung abdeckt und zwar unabhängig von der zeitlichen Lage der Dichtungsscheibe gegenüber der Eintrittsbohrung.

Nach einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Druckhalte- und

Regelventil dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseife und die Unterseite des Ventilgehäuses als plane Dichtungsflächen ausgebildet sind. Damit können die Oberseite und die Unterseite in vorteilhafter Weise beim Einbau des Druckhalte- und Regelventils als Dichtflächen gegenüber Anschlussbauteilen genutzt werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Oberteil des Verschließkolbens und der Innenbohrung gebildeter Spalt eine Querschnittsfläche hat, die der Querschnittsfläche der Eintrittsbohrung entspricht. Damit wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass für die Strömung des zur fördernden Mediums kein Engpass in dem Druckhalte- und Regelventil vorhanden ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder über einen über eine Nut in der Innenbohrung angeordneten Seegering in der Innenbohrung abgestützt ist. Eine derartige Halterung für die Druckfeder hat den Vorteil, dass die Druckfeder bei Bedarf einfach und schnell ausgetauscht werden kann.

Nach einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Seegering und der Druckfeder wenigstens ein Spannring zur Einstellung der Vorspannung der Druckfeder angeordnet ist. Die Spannringe sind in vorteilhafter Weise ein einfaches Mittel, um die Vorspannung der Druckfeder zu verändern, um die Federkraft, die auf die Dichtungsscheibe wirkt, dem jeweiligen Bedarf anzupassen.

Aufgrund der Dimensionierung der Bauteile des erfindungsgemäßen Druckhalte- und Regelventils können das Ventilgehäuse und der Verschließkolben aus Metall sein, ohne dass sich dies nachteilig bei der Bildung von Ablagerungen in dem zu fördernden Medium auswirkt. Das Druckhalte- und Regelventil weist keine metallischen Schließkontaktflächen auf und lässt störungsfreie Betriebszeiten von über einem Jahr zu.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten

Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet: Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Druckhalte- und Regelventils, das bei der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung zum Einsatz kommt; Fig. 2 einen Schnitt durch einen Einbau des Druckhatte- und Regelventils nach Fig. 1 in einer Verfahrensanlage;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vakuum-Destillationsanlage für leicht zersetzliche und/oder polymerisierende Stoffgemische, insbesondere Acrolein; und

Fig. 4 eine grafische Darstellung, die die Verhältnisse von hydraulischem Druck und hydraulischer Durchflussleistung bei einer Radtalkreiselpumpe und einem Druckhalte- und Regelventil zeigt.

Zunächst wird anhand der Figuren 1 und 2 ein Druckhalte- und Regelventil beschrieben, welches bei der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung für eine Vakuumdestillationsanlage zum Einsatz kommt.

Gemäß Fig. 1 hat das erfindungsgemäße Druckharte- und Regelventil ein zylindrisches, metallisches Ventilgehäuse 1 mit einer Oberseite 2, in der sich eine zentrale Eintrittsbohrung 3 mit einem

Durchmesser d1 befindet. Das Ventilgehäuse 1 umfasst eine Innenbohrung 5, deren Durchmesser d2 großer ist als der der Durchmesser der Eintrittsbohrung 3 und die einen Auslass des Druckhalte- und Regelventils bildet. Das Ventilgehäuse 1 hat eine Unterseite 4, die ebenso wie die Oberseite 2 als plane Fläche ausgebildet ist und damit beim Einbau des Druckhalte- und Regelventil als Dichtflächen gegenüber Anschlussbauteilen genutzt werden kann. In dem Ventilgehäuse 1 befindet sich zwischen der Innenbohrung 5 und der Eintrittsbohrung 3 eine zylindrische, plane, Innen-Dichtfläche 6 als Übergang zwischen der Innenbohrung 5 und der

Eintrittsbohrung 3. Eine frei bewegliche, kreisförmige Dichtungsscheibe 7aus einem Elastomer ist zwischen einem Verschließkolben 8 und der Dichtfläche 6 angeordnet. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Durchmesser d3 eines zylindrischen Oberteils 9 des Verschließkolbens 8 kleiner als der Durchmesser der Innenbohrung 5 aber größer als der Durchmesser der Eintrittsbohrung 3.

Die Dichtungsscheibe 7 hat einen Durchmesser d3, der größer ist als der Durchmesser der

Eintrittsbohrung plus der radialen Erstreckung der Dichtfläche 6. Außerdem ist der Durchmesser d3 der Dichtungsscheibe 7 kleiner als der Durchmesser d3 des Oberteils 9 des Verschließkolbens 8. Die Dichtungsscheibe 7 verschließt damit die Eintrittsbohrung 3 unabhängig von der seitlichen Lage der Dichtungsscheibe 7, wenn der Verschließkolben 8 die Dichtungsscheibe 7 gegen die Dichtfläche 6 druckt. Der Verschließkolben 8 hat abgerundete Randkanten 10. Ein zylindrischer Unterteil 11 des Verschließkolbens 8 hat einen kleineren Durchmesser d4 als der Innendurchmesser einer Druckfeder 12, die den Verschließkolben 8 über die Dichtungsscheibe 7 gegen die Dichtfläche 6 drückt.

Die Druckfeder 12 hat zwischen den Windungen freie Durchtrittspalte. Der Außendurchmesser der Druckfeder 12 ist kleiner als der Durchmesser d2 der Innenbohrung 5. Die Druckfeder 12 wird durch einen oder mehrere Spannringe 13 vorgespannt. Die Spannringe 13 sitzen mit Passung h6 in der Innenbohrung 5, die eine Passung H7 hat. Ein Seegering 14, welcher in eine Nut 15 eingeklemmt ist, hält die Spannringe 13 durch Stauchung gegen die Druckfeder 12 gedrückt. Im Einbauzustand übt die Druckfeder 12 durch Vorspannung mittels des Verschließkolbens 8 eine Kraft auf die Dichtungsscheibe 7 aus, wodurch die Eintrittsbohrung 3 flüssigkeitsdicht verschlossen wird. Die Spannkraft der Druckfeder 12 berechnet sich zu Federkonstante mal Stauchung in mm nach nachstehender Formel I:

Wie ersichtlich ist, gibt es verschiedene freie Variablen, um die gewünschte Federspannung zu erreichen. Der hydraulische Druck der bei der Eintrittsbohrung 3 zufließenden Flüssigkeit bewirkt, dass sich die Dichtungsscheibe 7 von der planen inneren Dichtfläche 6 gegen die Federkraft der Druckfeder 12 abhebt und der bei der Eintrittsbohrung 3 eintretende Flüssigkeitsstrom am Verschließkolben 8 vorbei, durch einen Spalt 16 zwischen dem Oberteil des Verschließkolbens 8 und der Innenbohrung 5 und zwischen den Windungen der Druckfeder12 in die Innenbohrung 5 fließen kann.

Vorzugsweise hat der Spalt 16 eine Querschnittsfläche, welche der Querschnittsfläche der

Eintrittsbohrung 3 entspricht. Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Druckhalte- und Regelventils bewegt sich nur die Feder 12 und der Verschließkolben 8. Die Dichtungsscheibe 7 bleibt dabei zwischen dem Verschließkolben 8 und der Dichtfläche 6.

Die Druckfeder 12, der Verschließkolben 8 und die Dichtungsscheibe 7 können sich in der

Austrittsbohrung 5 radial bewegen und ordnen sich, wie Versuche zeigen, im freien Spiel zentrisch in der Innenbohrung 5 ein. Daher kann das erfindungsgemäße Druckhalte- und Regelventil vorteilhaft auf Seeschiffen eingesetzt werden, wo durch den Wellengang die Ordinatenachse eine Taumelbewegung durchfuhrt. Das Druckhalte- und Regelventil gemäß Fig. 1 kann, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zwischen zwei DIN Flanschen 17, 17' unter Verwendung von Flachdichtungen 18, 18' eingebaut werden. Wenn die Flansche 17, 17' Teile von zwei Absperrventilen sind, lässt sich bei laufendem Betrieb durch Zusperren beider Ventile oberhalb und unterhalb des Druckhalte- und Regelventils von Fig. 1 und Lösen von Schraubbolzen 19, 19' das erfindungsgemäße Druckhalte- und Regelventil leicht ausbauen. Das ausgebaute Druckhalte- und Regelventil wird durch Ausspannen des Seegerings 14 zerlegt und eine andere Druckfeder 12 oder ein zusatzlicher Spannring 13 kann in kurzer Zeit ausgewechselt werden.

In Versuchen mit dem Druckhalte- und Regelventil nach Fig. 1 wurde der Zusammenhang zwischen dem hydrostatischen Druck an der Eintrittsbohrung 3 und der hydraulischen Durchflussleistung der Strömung durch das Druckhalte- und Regelventil untersucht und festgestellt, dass das Verhältnis zweier Drücke gleich der dritten Wurzel aus dem Verhältnis der jeweiligen beiden Volumenströme ist.

Wenn H/Ho [mWS/1mWS] den hydrostatischen Druck in dimensionsloser Form und

die hydraulische Durchflussleistung in dimensionsloser Form bezeichnet, gilt folgende Formel für das erfindungsgemäße Druckhalte- und Regelventil:

Anhand der nachstehend beschriebenen Fördereinrichtung wird der vorteilhafte Einsatz des

Druckhalte- und Regelventils erläutert, wobei ein typisches Beispiel für eine Vakuumdestillationsanlage für leicht zersetzliche und/oder polymerisierende Stoffgemische eine Anlage für die Synthese von Acrolein, CAS Nr. 107-02-8, durch Wasserabspaltung aus Glycerin, CAS Nr. 56-81-5 ist. Die Vakuumdestillationsanlage für die Synthese von Acrolein nach Fig. 3 umfasst in einer Vorstufe zur Herstellung eines Zwischenprodukts einen Glycerin-Spaltreaktor 20, einen Kondensator 22, und einen Kondensat-Sammelbehälter 25. Aus dem Glycerin-Spaltreaktor 20 tritt ein heißes Reaktionsgas aus, das aus Acrolein, Acetol CAS Nr. 111 -09-6, Essigsäure CAS Nr. 64-19-7, Wasser und schwerflüchtigen Stoffen besteht. Das Reaktionsgas wird über eine Gasleitung 21 in den Kondensator 22 geleitet und dort bei 0°C vollständig verflüssigt. Das kalte flüssige Kondensat 26 gelangt über eine

Kondensatleitung 23 in den Kondensat-Sammelbehälter 25. Das Kondensat 26 kann je nach dem Volumenstrom des Reaktionsgases im Sammelbehälter 25 einen unterschiedlich hohen Füllstand 27 aufweisen. Durch einen Füllstützen 28 kann in den Kondensat-Sammelbehälter 25 ein

Polymerisationsinhibitor wie z. B. Hydrochinon zudosiert werden.

Das mittels des Polymerisationsinhibitors stabilisierte Kondensat 26 gelangt über eine Förderleitung 29 in einen Saugstutzen einer hermetisch gekapselten Radialkreiselpumpe 31. Die Radialkreiselpumpe 31 hat eine magnetische Kupplung und keine mechanische Antriebswelle und weist daher weder eine Stopfbuchse noch eine Gleitringdichtung noch eine andere Art der Wellendurchführung zum

Antriebsmotor auf.

Auf einem Austrittsflansch der Radialkreiselpumpe 31 ist eine Förderleitung 32 angeschlossen. In die Förderleitung 32 ist ein Rotameter 33, ein Schwebekörper-Durchflussmessgerät, eingebaut. Zwischen die Förderleitung 32 und die Vakuumleitung 35 ist das erfindungsgemäße Druckhalte- und Regelventil 34 eingebaut.

Die Vakuumleitung 35 führt in eine Vakuum-Destillationskolonne 37, in welcher reines Acrolein als leichtflüchtiges Kopfprodukt erhalten wird, während die weniger flüchtigen Stoffe wie Wasser, Acetol, Essigsäure und andere schwerflüchtige Stoffe am unteren Ende der Kolonne abgezogen werden.

Das Druckhalte- und Regelventil 34 bewirkt, dass das Kondensat 26 nicht unmittelbar bei stehender oder laufender Radialkreiselpumpe 31 ungeregelt in die Vakuum-Destillationskolonne 37 eingesaugt wird. Darüber hinaus wird die Fördermenge der Radialkreiselpumpe 31 wie folgt auf einen konstanten Volumenstrom Qmax eingeregelt.

Der Zusammenhang zwischen dimensionsloser Förderhöhe H/Ho [mWS/1mWS] und dimensionsloser Förderleistung Q/Qo [m³/h/1m³/h] in einer Radialkreiselpumpe lautet

Diese Gleichung, nach Formel IV hat nur eine positive Lösung für Qmax. Da C1 nur von der

Federkonstanten und der Vorspannung der Druckfeder 12 abhängt, d.h. von der Anzahl der Spannringe 13, welche in das erfindungsgemäße Druckhalte- und Regelventil 34 eingebaut sind, kann zu jeder Radialkreiselpumpe, deren Konstanten C2 und C3 festliegen, ein für den Zufluss zur Vakuum- Destillationskolonne 37 passendes Qmax eingestellt und eingehalten werden. Der Zusammenhang zwischen dimensionsloser Förderhöhe und dimensionsloser

Förderleistung

] in einer Radialkreiselpumpe und der Zusammenhang zwischen dimensionsloser Förderhöhe H/Ho [m WS/1 m WS] und dimensionsloser Förderleistung Q/Qo

bei dem Druckhalte- und Regelventil 34 ist in Fig.4 graphisch dargestellt, wobei der Wert Qmax auf den Schnittpunkt zwischen den beiden Kurven fällt.

Die folgenden Tabellen 1 bis 3 sind Beispiele für den Einfluss der Konstanten C1 auf die maximale Durchflussleistung Qmax der Radialkreiselpumpe. Je größer die Konstante C1 ist, desto kleiner wird der Wert, auf den die maximale Durchflussleitung der Radialkreiselpumpe beschränkt wird. Der Schnittpunkt, bei dem Qmax liegt, iässt sich nach der vorstehenden Gleichung nach FORMEL IV theoretisch bestimmen, kann auch empirisch aus Tabellen wie den Tabellen 1 bis 3 bestimmt werden.

Die Angabe„Qmax/Qo" bezeichnet die näherungsweise Lage des Wertes, bei dem die Kurven gemäß den Formeln II und II sich schneiden und bei dem die Durchflussmenge eingeregelt wird.

W

Bezugszeichenliste

Claims

Patentansprüche

1.

Fördereinrichtung für eine Vakuumdestillationsanlage für leicht zersetzliche und/oder polymeristerender Stoffgemische, insbesondere Acrolein, bei derein in einer Vorstufe gebildetes Zwischenprodukt durch eine Pumpe in eine Vakuum-Destillationskolonne (37) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass

die Pumpe eine hermetisch gekapselten Radialkreiselpumpe (31) mit magnetische Kupplung Ist, und dass

zwischen der Radialkreiselpumpe (31) und der Vakuum-Destillationskolonne (37) ein Druckhalte- und Regelventil (34) vorgesehen ist, das ausgelegt ist, um die

Durchflussleistung der Radialkreiselpumpe (31) auf einen vorbestimmten Wert einzuregeln.

2.

Fördereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Zusammenhang zwischen der dimensionsloser Förderhöhe H/Ho [m WS/1 m WS] und dimensionsloser Förderleistung

dadurch gekennzeichnet, dass

durch die Wahl der Konstante C1 der Schnittpunkt zwischen den Kurven nach Formel II und Formel III an der Stelle liegt, die der Soll-Durchflussmenge des Stoffgemischs entspricht.

3. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der

Radialkreiselpumpe (31) und dem Druckhalte- und Regelventil (34) ein Rotameter (33) angeordnet ist.

4. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufe einen Spaltreaktor (20), einen dem Spaltreaktor (20) nachgeschalteten Kondensator (22) und einen dem Kondensator (22) nachgeschalteten Kondensat-Sammelbehälter (25) aufweist, der mit einem Einlass der Radialkreiselpumpe (31) verbunden ist.

5. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckhatte- und Regelventil (34) umfasst:

ein zylindrisches Ventilgehäuse (1) mit einer Oberseite (2), in der eine zentrale

Eintrittsbohrung (3) mit einem Durchmesser d1 vorgesehen ist, und mit einer Unterseite

(4) , in der eine Innenbohrung (5) vorgesehen ist, deren Durchmesser d2 größer ist als der der Durchmesser der Eintrittsbohrung (3) und die einen Auslass des Druckhalte- und Regelventils bildet,

einen Verschließkolben (8) mit einem Oberteil (9), dessen Durchmesser d3 kleiner als der Durchmesser d2 der Innenbohrung (5) und größer als der Durchmesser d1 der

Eintrittsbohrung (3) ist,

eine frei bewegliche, kreisförmige Dichtungsscheibe (7) aus einem Elastomer zwischen dem Verschießkolben (8) und einer Innen-Dichtfläche (6), die zwischen der Innenbohrung

(5) und der Eintrittsbohrung (3) an einer Innenseite des Ventilgehäuses (1) gebildet ist, und durch

eine Druckfeder (12), die in der Innenbohrung (5) abgestützt ist und über den

Verschließkolben (8) die Dichtungsscheibe (7) gegen die Innen-Dichtfläche (6) drückt.

6. Fördereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die

Dichtungsscheibe (7) einen Durchmesser d4 hat, der größer ist als der Durchmesser d1 der Eintrittsbohrung (3) plus der radialen Erstreckung der Innen-Dichtfläche (6), und der kleiner ist als der Durchmesser d3 eines Oberteils (9) des Verschließkolbens (8).

7. Fördereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (2) und die Unterseite (4) des Ventilgehäuses (1) als plane Dichtungsflächen ausgebildet sind.

8.

Fördereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Oberteil (9) des Verschließkotbens (8) und der Innenbohrung (5) gebildeter Spalt (16) eine Querschnittsfläche hat, die der Querschnittsfläche der Eintrittsbohrung (3) entspricht.

9.

Fördereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (12) über einen über eine Nut (15) n der Innenbohrung (5) angeordneten Seegering (14) in der Innenbohrung (5) abgestützt ist.

10.

Fördereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Seegering (14) und der Druckfeder (12) wenigstens ein Spannring (13) zur Einstellung der Vorspannung der Druckfeder (12) angeordnet ist.

11.

Fördereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (1) und der Verschließkolben (8) aus Metall sind.