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Dokumentenidentifikation DE102005003033B3 12.10.2006
Titel Aufschlussreaktorverschlussvorrichtung
Anmelder Kerr-McGee Pigments GmbH, 47829 Krefeld, DE
Erfinder Phlipsen, Frank, 47239 Duisburg, DE;
Koch, Jürgen, 47807 Krefeld, DE;
Goschin, Paul, 47829 Krefeld, DE;
Laubach, Benno, Dr., 47809 Krefeld, DE
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 46047 Oberhausen
DE-Anmeldedatum 22.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005003033
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2006
IPC-Hauptklasse C22B 3/02(2006.01)A, F, I, 20060505, B, H, DE
Zusammenfassung 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.

Beschreibung[de]

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°C erreicht, so dass die mit den Materialien der Aufschlussreaktion in Verbindung kommenden Materialien diesen Bedingungen standhalten müssen. Die Verschlussvorrichtungen derartiger Aufschlussreaktoren oder -behälter umfassen in der Praxis 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 t 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 am Umfang des oberen Endbereiches einer Reaktorumfangswand des Reaktors befestigte und Druckelemente aufweisende Niederhalter, die den Deckel im Bereich des Druckrings kraftbeaufschlagen und dichtend gegen den oberen Randbereich der Reaktorumfangswand anpressen, bei Erreichen eines vorgegebenen Reaktorinnendruckes jedoch einer Abhebbewegung des Deckels nachgeben, umfasst. Bevorzugt sind die Niederhalter lösbar am Reaktor befestigt.

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 Ilmenit 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 t 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 Reaktorumfangswand 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 zweiteilig ausgebildet ist. Bevorzugt ist eine Trennung längs einer Diagonalen. 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 Ethylen-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 170°C aufweist und zumindest auf seiner dem Reaktor zugewandten Innenseite säurebeständig ausgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Bevorzugt weist der Deckel eine Temperaturbeständigkeit von 180°C auf. 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-/Trennachse 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 gleichmäßig verteilt angeordnete Lagersättel zur Aufnahme jeweils eines Niederhalters aufweist. Bevorzugt sind sechs Lagersättel vorgesehen.

Bezüglich der Niederhalter zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass ein 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 anderenends an dem Druckring angreift. Bevorzugt weist jeder Niederhalter einen Haltarm auf und greift das Druck- oder Zugelement anderenends unter Anlage an einer Druck- oder Zugplatte an dem Druckring an.

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 aufweist. Bevorzugt ist die Kippsicherung in Form von an dem Lagersattel anliegenden Metallplatten ausgebildet.

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 an dem Niederhalter angeordnet sind. Bevorzugt weisen die Federn eine variierbare Federkraft mit vorzugsweise einer Kraftverstellbarkeit von 1 bis 1,2 kN/cm Spannweg auf.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform besteht gemäß Ausgestaltung der Erfindung dabei darin, dass jeder Niederhalter zwei Federn aufweist, wobei eine weiterhin zweckmäßige Ausführungsform darin besteht, dass die Federn Druckfedern sind. Bevorzugt sind zwei Schraubenfedern.

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 den Deckel mit einer Gewichtskraft von 15 bis 22 t über dem normalen Behälterinnendruck auf den Randbereich der Reaktorumfangswand aufpressen. Bevorzugt ist eine Gewichtskraft von 17 t.

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 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 mittels einer Dichtschnur aus einem chemisch beständigen Gummiwerkstoff, insbesondere aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) besteht. Bevorzugt besteht auch die Dichtung zwischen den beiden Deckelhälften aus einer solchen Dichtschnur.

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 sind. Bevorzugt sind die Tragösen in den Deckel einlaminiert/eingebettet.

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 25 aufweist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in

1 schematisch ausschnittsweise die Zu- und Anordnung der wesentlichen Bestandteile der Reaktorverschlussvorrichtung, nämlich Deckel, Spannring und Niederhalter,

2 die Reaktorverschlussvorrichtung in schematischer Seitenansicht,

3 eine schematische Aufsicht auf den Spannring und in

4 eine schematische Aufsicht auf den Deckel der erfindungsgemäßen Reaktorverschlussvorrichtung.

Die in 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, Oleum oder auch Dampf die exotherme Sulfatbildungsreaktion gestartet. In dem Behälter entstehen dabei Temperaturen von 170 bis 220°C 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 Vinylester-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°C 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 Niederhalter 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 ebenfalls zweiteilig ausgebildet und über Spannschlösser 19 an der Reaktorumfangswand 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 Reaktorumfangswand 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 Außenrandbereich 6 dichtend gegen den oberen Randbereich 7 der Reaktorumfangswand 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 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 Kraftverstellbarkeit 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 Vorpressstellung 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 Ethylenpropylendienmonomer (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 flexible, 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 reaktorinnenseitig 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.


Anspruch[de]
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 am Umfang des oberen Endbereiches einer Reaktorumfangswand (8) des Reaktors (5) 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.
Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalter (4) lösbar am Reaktor (5) befestigt sind. Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalter (4) an einem am Umfang des oberen Endbereiches der Reaktorumfangswand (8) des Reaktors (5) festgelegten Spannring (3) befestigt sind. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) längs einer Spiegel-/Trennachse (12) zweiteilig ausgebildet ist. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 170°C aufweist und zumindest auf seiner dem Reaktor (5) zugewandten Innenseite säurebeständig ausgebildet ist. 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 Polytetrafluorethylen (PTFE-M) umfasst. 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. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (3) zweiteilig ausgebildet ist und längs seines Umfangs mindestens drei gleichmäßig verteilt angeordnete Lagersättel (17) zur Aufnahme jeweils eines Niederhalters (4) aufweist. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein 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 an dem Druckring (11) angreift. Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Niederhalter (4) einen Haltearm (23) aufweist. Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druck- oder Zugelement (20) anderenends unter Anlage an einer Druck- oder Zugplatte (22) an dem Druckring (11) angreift. 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 aufweist. Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippsicherung von an dem Lagersattel (17) anliegenden Metallplatten (28, 29) ausgebildet ist. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- oder Zugelemente (20) als mechanische Federn (21) an dem Niederhalter (4) angeordnet sind. Reaktorverschlussvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (21) eine variierbare Federkraft aufweisen. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Niederhalter (4) zwei Federn (21) aufweist. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (21) Druckfedern sind. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (21) eine progressive Federkraft aufweisen. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- oder Zugelemente (20) den Deckel (2) mit einer Gewichtskraft von 15 bis 22 t über dem normalen Behälterinnendruck auf den Randbereich (7) der Reaktorumfangswand (8) aufpressen. Reaktorverschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Niederhalter (4) eine Hydraulikpressvorrichtung (26) aufweist, mit welcher die gewünschte Federkraft einstellbar ist.






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