DE19937733C2

DE19937733C2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Übergabe von Schüttgütern aus einem Primärgaskreislauf in einen Sekundärkreislauf

Info

Publication number: DE19937733C2
Application number: DE1999137733
Authority: DE
Inventors: Jens Henkel; Klaus Trenkmann
Original assignee: EPC TECHNOLOGY GmbH
Current assignee: EPC TECHNOLOGY GMBH, 07407 RUDOLSTADT, DE
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: DE19937733A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übergabe von Schüttgütern von einem Primärgaskreislauf in einen Sekundärgaskreislauf, insbesondere von Granulaten aus Hochpolymeren aus einem hochreinen Stickstoffkreislauf in einen Luftstrom. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung im Stickstoffgasstrom bzw. in einem Schutzgasstrom kann gekühltes Granulat aus Hochpolymeren aus diesem Gasstrom ausgeschleust werden, ohne diesen Schutzgas- bzw. Stickstoffgasstrom durch den nachgeschalteten Luftstrom mit Sauerstoff anzureichern. Erfindungsgemäß wird das Granulat aus Hochpolymeren kaskadenartig, kontinuierlich durch eine geeignete Kombination von 2 gasdichten Zellenradschleusen und einen zwischengeschalteten Spülbehälter aus dem Primärgasstrom ausgeschleust und in den Sekundärgasstrom eingeschleust, wobei die Schöpfgasbestandteile des Sekundärgaskreislaufes durch Primärgas ausgespült werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausschleusung von Schüttgütern aus einem Primärgaskreislauf und die Einschleusung in einen Sekundärgaskreislauf, insbe sondere zur Ausschleusung von sauerstoffempfindlichen hochpo lymeren Granulaten aus Stickstoffkreisläufen in die freie Atmosphäre bzw. in Luftkreisläufe. In industriellen Anlagen zur Herstellung von hochpolymeren Granulaten kann dieses Granulat Temperaturen von bis zu ca. 200°C ausgesetzt sein. In Temperaturbereichen von 200°C bis 60°C ist Granulat aus Hochpolymeren besonders sauerstoffempfindlich, und es muss deshalb bei solchen Guttemperaturen in einer Reinstickstoff atmosphäre gehandhabt werden.

Nach der Abkühlung des Granulates auf ca. +20°C bis +60°C muss das Granulat aus dieser Reinstickstoffatmosphäre so ausgeschleust werden, dass der Sauerstoff der umgebenden Luft bzw. eines nachgeschalteten Prozessstromes nicht in den Primärgaskreislauf eindringen kann.

Stand der Technik

Bekannt ist, Schüttgüter mittels Zellenradschleusen aus Gasströmen auszuschleusen bzw. zu dosieren. So ist in EP 899 223 A1 eine solche Zellenradschleuse beschrieben. Selbst bei der Verwendung einer im Durchgang gasdichten Zellenradschleuse gelangt aber über die Leerzellen des Zel lenrades Schöpfgas aus dem Sekundärgasbereich entgegen der Förderrichtung des Schüttgutes in den Eingangsbereich der Zellenradschleuse und somit in den Primärgasbereich. Das Schöpfgas beeinträchtigt die Qualität des Produktes. Aus EP 396 013 ist eine Vorrichtung zum Verhindern des Eindringens von Fremdgasen durch die Beschickungsöffnung eines inerti sierten Reaktionsbehälters bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um keine Ausschleusung, wie sie im Falle eines konti nuierlichen Betriebes erforderlich ist. Auch die in EP 586 728 B1 beschriebene Zellenradschleuse ist ungeeignet, da bei bestimmten Stellungen des Rotors ein Durchgang von oben nach unten und somit keine ausreichende Sicherheit vor dem Ein dringen von oxidativen Gasen gegeben ist. Es ist auch aus DE 35 44 915 und DE 25 07 550 bekannt, zur Ausschleusung von Schüttgütern aus Gasströmen mittels Zellenradschleusen den Primärgasstrom im Überdruckbereich zu betreiben, um so das Eindringen von Sekundärgas in den Primärgasstrom zu verhin dern. Durch die Überdruckfahrweise des Primärgasstromes wird jedoch nur erreicht, dass Undichtigkeiten der verwendeten Zellenradschleuse nicht zum Überströmen von Sekundärgas in den Primärgasstrom führen. Die Schöpfgasanteile können jedoch damit nicht vermieden werden.

Bei der Verwendung von Behälter- bzw. Kammerschleusen ist es möglich, durch den Parallelbetrieb von zwei Kammern bzw. zwei Behältern eine quasikontinuierliche Ausschleusung von Schütt gütern aus Gasströmen zu erreichen und dabei die jeweilige Leerkammer intensiv mit Primärgas so zu bespülen, so dass das beim Entleerungsvorgang des geleerten Behälters eingeschlepp te Sekundärgas ausgespült werden kann. Diese Methode des Ausschleusens von Schüttgütern aus Gasströmen ist apparativ und steuerungstechnisch sehr aufwendig und erfordert deshalb nicht nur hohe Anschaffungskosten, sondern auch einen relativ hohen Platzbedarf und ist mit einem sehr hohen Anteil an Primärgasverbrauch als Spülgas verbunden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die kontinuierliche Übergabe von Schüttgütern aus einem Primärgaskreislauf in einen Sekundär kreislauf zu schaffen, ohne das dabei das Schüttgut in einem inerten Medium oxidative Schädigungen nehmen kann. Die Aus führungsweise soll in einfacher und vorteilhaft konstruktiver Weise die Ausschleusung von Schüttgütern aus einem Primärgasstrom bei gleichzeitiger Einschleusung dieses Schüttgutes in einen Sekundärgasstrom ermöglichen, ohne dass der Primärgas strom durch den Sekundärgasstrom beeinflusst wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 10 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte verfahrenstechni sche Lösungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Erfindungsgemäß wird das Schüttgut über eine Schleusenkaskade (Fig. 1), kombiniert mit einem Schöpfgasspülsystem (Fig. 1), welches im Bypass zur Schleusenkaskade angeordnet ist, aus dem Primärgasnetz in einen Sekundärgasstrom gebracht, nachdem das temperierte, warme Schüttgut in Kühlern bekannter Bauart im Kaltgas- bzw. Primärgasstrom soweit abgekühlt wurde, dass dieses Schüttgut unempfindlich gegenüber einem nachgeschalte ten Sekundärgasstrom geworden ist. Beispielsweise können Polyamide aus Hochpolymeren nach Kondensationsprozessen Temperaturen bis zu +200°C aufweisen und werden in diesem Zustand z. B. durch den Sauerstoff der Luft sehr stark oxida tiv geschädigt. Deshalb darf in solche Kaltgas- bzw. Primärgasströme kein Sauerstoff z. B. durch Ausschleusungs vorgänge des abgekühlten Granulates auch nur in Spuren einge schleppt werden. Um dies zu verhindern, wird das Granulat erfindungsgemäß zunächst einer gasdichten Primär- Zellenradschleuse (4) zugeführt, die als erste Stufe einer Schleusenkaskade das Schüttgut an einen Zwischenbehälter (11) abgibt. Von diesem Zwischenbehälter wird das Schüttgut direkt weitergeleitet an eine nachgeschaltete, gasdichte Sekundär zellenradschleuse (12), die das Schüttgut in den Sekundärgas strom (13) einschleust. Dadurch bedingt, dass die Drehzahl der Sekundärzellenradschleuse (12) geringfügig höher ist als die der Primärzellenradschleuse (4), kommt es zu keiner Verweilzeit des Schüttgutes im Zwischenbehälter (11), der in erster Linie dazu dient, dass durch ein Bypass- Schöpfgasspülsystem der Zwischenraum zwischen den Primär- und den Sekundärzellenradschleusen intensiv mit Primärgas gespült werden kann, ohne dass dieses Spülgas entgegen der Bewegungs richtung des Schüttgutes in den Primärkreislauf gelangen kann. Mit dem im Bypass zur Schleusenkaskade angeordneten Schöpfgasspülsystem werden zunächst die Leerkammern (15) der Primärzellenradschleuse direkt mit Primärgas gespült. Da es sich bei diesem Spülvorgang innerhalb der Gesamtkaskade bereits um den dritten Spülvorgang mit relativ großen Gasmen gen in den verhältnismäßig kleinen Spülräumen der Kammern der Primärzellenradschleuse handelt, werden letzte Restschöpfgas mengen durch diese intensive Bespülung aus den Kammern der Primärzellenradschleuse herausgespült. Das mit den Rest schöpfgasmengen angereicherte Primärgas wird mit einer Spül gaspumpe (9) dem eigentlichen Spül- bzw. Zwischenbehälter (11) von unten zugeführt. Eine nachgeschaltete zweite Spül gaspumpe (9), die das Spülgas über den oberen Bereich des Spülbehälters absaugt, sorgt dafür, dass gegen die Fallrich tung des Schüttgutes der Zwischenbehälter mit dem Spülgas intensiv durchspült wird, so dass Schöpfgasmengen, die über die Leerkammern (15) der Sekundärzellenradschleuse (12) in den Spül- bzw. Zwischenbehälter (11) eingetragen wurden, maximal herausgespült werden. Mit dem abgesaugten Spülgas erfolgt eine Spülung der Leerkammern (15) der Sekundärzellen radschleuse, bevor das Spülgas als Abgas (14) das Spülsystem verlässt und gegebenenfalls einer zentralen Aspirarationsan lage zugeführt wird.

Beispiele

Im Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Vor richtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens die Ausschleusung von Schüttgütern aus einem Primärgaskreislauf in einen Sekundärgaskreislauf nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung Fig. 1 zeigt die Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

In der Zeichnung Fig. 2 ist als Schnittdarstellung die erfindungsgemäße Kammerbespülung der Zellenradschleusen dargestellt.

Das abgekühlte Schüttgut (hier Polyamid 6- Granulat) wird zunächst über ein Fallrohr (3) einer gasdichten Primärzellen radschleuse (4) zugeführt. Die Leerzellen dieser Primärzel lenradschleuse (4) werden über eine Primärgasleitung (5), die an das Primärgasnetz (1) angeschlossen ist, und einen Primär gasstutzen (6) intensiv mit Primärgas gespült, so dass die letzten Schöpfgasanteile der Leerzellen aus der Primärzellen radschleuse herausgespült werden. Dabei wird das Primärgas durch eine Spülgaspumpe (9) über die Spülgasleitung (8) direkt aus dem Primärgasnetz (1) entnommen, so dass in der zu spülenden Leerzelle der Primärgasschleuse (4) ein geringer Unterdruck entsteht, der verhindert, dass Primärspülgas mit eventuellen Schöpfgasresten in das Fallrohr (3) und von da in den Primärgasstrom (2) gelangen können. Das Schüttgut gelangt von der Primärzellenradschleuse (4) in den Zwischenbehälter (11), während das Primärspülgas, angereichert mit den letzten Schöpfgasresten, über den Schüttgutabscheider (7), die Spül gasleitung (8) und die Spülgaspumpe (9) von unten in den Zwischenbehälter (11) gepumpt wird.

Zum Schutz der Spülgaspumpe (9) ist am Eintritt in den Zwi schenbehälter (11) ein Schüttgutsieb (10) angebracht. Im Zwischenbehälter (11), der gegen Über- und Unterdruck gesi chert ist, wird das Schüttgut ein zweites Mal mit dem Spülgas im Gegenstrom durchspült, so dass Schöpfgasreste, die aus der Sekundärzellenradschleuse (12) kommen, aus dem Schüttgut weitestgehend ausgespült werden.

Das Spülgas verlässt den Zwischenbehälter (11) über ein Schutzsieb (10) bzw. wird von einer zweiten Spülgaspumpe (9) aus dem Zwischenbehälter (11) abgesaugt und direkt über einen Spülgasstutzen (6) der Sekundärzellenradschleuse (12) zuge führt. Die Spülung der Leerzellen der Sekundärzellenradschleuse (12) erfolgt in gleicher Weise wie die Spülung der Leerzellen der Primärschleuse (4). Das Schüttgut wird aus dem Zwischenbehälter (11) mittels der gasdichten Sekundärzellen radschleuse (12) ausgeschleust und in den Sekundärgasstrom (13) eingeschleust.

Das dreifach verwendete Spülgas verlässt den Spülgasstutzen (6) der Sekundärzellenradschleuse (12) und wird über die Abgasleitung (14) einem zentralen Aspirationssystem zugeführt Das Schöpfgasspülsystem arbeitet dabei innerhalb der Kaska denschleuse mit gegenläufigem Gaskonzentrationsgefälle. In der dritten Verdünnungsstufe des Schöpfgases wird in der Primärschleuse (14) als Spülgas Primärgas in reinster Kon zentration verwendet.

In der zweiten Spülstufe wird das Spülgas im Zwischenbehälter (11) weiter mit Schöpfgas aufkonzentriert und wird mit dieser Konzentration als Spülgas zur Spülung der Leerzellen der Sekundärschleuse (12) verwendet.

Durch diese Mehrfachnutzung des Spülgases gegen das Konzent rationsgefälle des Schöpfgases ist es möglich, mit minimalen Spülgasmengen von kleiner 20 Nm³ bezogen auf 1000 kg Schütt gut pro Stunde einen maximalen Spüleffekt zu erreichen. Diese Tatsache wird dadurch noch verstärkt, dass die Zellenspülung sowohl der Primärzellenradschleuse (4) als auch der Sekundär zellenradschleuse (12) gemäß Fig. 2 erfindungsgemäß wie folgt durchgeführt wird:
Das Schüttgut gelangt durch freies Gefälle in die Zellen der Schleuse und von da über die gefüllten Zellen in den Schütt gutabgabestutzen (17). Die geleerten Zellen nehmen aufgrund des Verdrängungsprinzips Teile des Sekundärgasstromes auf und transportieren diese als sogenanntes Schöpfgas in den Schleu seneingangsbereich, von wo aus es, ebenfalls durch Volumen verdrängung, in den Bereich der Schüttgutzuführung gelangen würde. Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäß das Schöpfgas unmittelbar vor dem Austritt in den Schüttgutzuführungsbereich durch Spülgas aus der letzten Leerzelle verdrängt, und zwar dergestalt, dass über die Spülgaspumpe (9), ein Schüttgutabscheider (7) und die Spülgasleitung (8) das Schöpfgas aus der letzten Leerkammer(15) abgesaugt bzw. durch das nachströmende Spülgas (5) verdrängt wird. Dabei muss der Primär- bzw. Spülgasstutzen (6) so nah wie möglich an die Leerkammer (15) herangeführt werden, damit eine Kurz schlussströmung vom Spülgasstutzen (6) zur Spülgasleitung (7) vermieden wird.

Bezugszeichenliste

Legende zu

Fig.

1

und

Fig.

2

Fig.

1

Schleusenkaskade mit Schöpfgasspülsystem

Fig.

2

Schnitt Kammerspülung Primärgazellenradschleuse

1

Primärgasnetz

2

Primärgasstrom

3

Fallrohr

4

Primärzellenradschleuse

5

Primärgasleitung

6

Primärgasstutzen/Spülgasstutzen

7

Schüttgutabscheider

8

Spülgasleitung

9

Spülgaspumpe

10

Schüttgutsieb

11

Zwischenbehälter

12

Sekundärzellenradschleuse

13

Sekundärgasstrom

14

Abgasleitung zur Zentralaspirationsanlage

15

Leerkammer Primär- und Sekundärzellenradschleuse

16

Schüttgutzugabestutzen Primärzellenradschleuse

17

Schüttgutabgabestutzen Primärzellenradschleuse

18

Schüttgutzugabestutzen Sekundärzellenradschleuse

19

Schüttgutabgabestutzen Sekundärzellenradschleuse

Claims

1. Verfahren zum Ausschleusen von Schüttgütern aus Gasströ men, insbesondere aus Primär- und/oder Schutzgasströmen, insbesondere bei der Polymergranulatherstellung und/oder Polymergranulatnachbehandlung, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut, in eine Schleusenkaskade, kombiniert mit einem Schöpfgasspülsystem, eingeleitet wird, wobei das Schüttgut zunächst durch eine gasdichte Primärzellenrad schleuse (4) vom Primär- und/oder Schutzgasstrom getrennt, einem Zwischen- und/oder Spülbehälter (11) zugeführt wird, von dort in eine weitere gasdichte Sekundärzellenradschleuse (12) gelei tet wird, die das Schüttgut an einen nachgeschalteten Sekun därgasstrom (13) abgibt, wobei entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttgutes das Schöpfgas der Zellenradschleusen (4, 12) durch Primärgas mehrfach ausgespült wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut einen Zwischen- und/oder Spülbehälter (11) durchläuft und in diesem Zwischen- und/oder Spülbehälter (11) das Schüttgut intensiv im Gegenstrom mit Spülgas umspült wird und Schöpfgasanteile der Sekundärzellenradschleuse (12) ausgespült werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spül- und/oder Zwischenbehälter (11) zwischen zwei gasdichten Zellenradschleusen (4, 12) angeordnet ist, und der Spülgasstrom im Spül- und/oder Zwischenbehälter (11) im Gegenstrom zum fallenden Schüttgut geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülgasstrom durch Spülgaspumpen (9) erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Spülabschnitt eine Spülgaspumpe (9) vorgesehen ist und jeder Spülabschnitt in gleicher Weise und mit gleicher Intensität gespült wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Bespülung des Spül- und/oder Zwischenbehäl ters (11) die Leerkammern (15) der Primär- und der Sekundärzellenradschleuse (4, 12) gespült werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas Primärgas, bestehend aus inerten Schutzgas, verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Primärgas mehrfach als Spülgas benutzt wird, und zwar zunächst zur Leerkammerspülung der Primärzellenrad schleuse (4), danach zur Zwischenbehälterspülung (11) und in einer dritten Spülphase zur Leerkammerspülung der Sekundär zellenradschleuse (12).

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärzellenradschleuse (4) mit einer höheren Dreh zahl betrieben wird als die Sekundärzellenradschleuse (12).

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schleusenkaskade, kombi niert mit einem Schöpfgassystem, bestehend aus einer gasdich ten Primärzellenradschleuse (4), deren Leerkammern (15) an ein Primärgasspülsystem angeschlossen sind, einem Zwischenbe hälter (11), der im unteren Bereich einen Anschluss für die Ableitung des Spülgases besitzt und einer nachgeordneten, gasdichten Sekundärzellenradschleuse (12), deren Leerkammern (15) ebenfalls an das Spülgassystem angeschlossen sind, angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Primärzellenradschleuse (4) und die Sekundärzellenradschleuse (12) baugleich sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Spülgasleitung (6) in der Art ausgeführt ist, dass die Leerkammerspülung der Zellenrad schleusen (4, 12) bis unmittelbar an den Kammerbereich der Zellenräder herangeführt wird.