Benje, Michael (Barkhausstrasse 6, Darmstadt, 64289, DE)
| 1. | Vorrichtung zur Aufnahme von Druckaufnehmern mit einem Meß- gehäuse, insbesondere zum Einsatz in Wirbelschichtreaktoren zur Oxichlorierung von Ethylen, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgehäuse (3) zum Durchsetzen der den zu messenden Raum umgebenden Wand (1) ausgebildet ist, wobei der in den zu messenden Raum ragende Teil des Meßgehäuses (3) wenig- stens bereichsweise aus einem porösen, Druckschwankungen passieren lassenden Material (als Fritte (5,5a)) ausgebil- det ist. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der ins Innere des Druckraumes ragenden Stirn- wand (4a) als Fritte (5a) ausgebildet ist. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte, ins Innere des Druckraumes ragende Stirn- wand des Gehäuses (4) als Fritte (5) ausgebildet ist. |
| 4. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (4) eine zur Fritte (5) paralle- le weitere Fritte (5b) zur Bildung einer ersten und einer zweiten Kammer (9,9a) vorgesehen ist. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erste oder die zweite Kammer (9,9a) einer in Richtung der Druckbehälter-Außenseite gasundurchlässigen Trennwand (15,15a) abgeschlossen ist, wobei in dieser Trennwand (15, 15a) wenigstens eine mit einem Druckübertragungsmedium ge- füllte Kapillare (10,10a) angeordnet ist, wobei diese Ka- pillare (10,10a) den Zugang des mit dem Druckaufnehmer (6) versehenen Raumes bildet. |
| 6. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang zur Meßkammer (8) mit wenigstens einer Ab- sperrarmatur (11, lla) versehen ist. |
| 7. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fritte (5a) beaufschlagende Kammer (9b) der Vorrichtung von einer Einrichtung zur Erzeugung von Druck- impulsen (17-19) beaufschlagt ist. |
| 8. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Druckimpulse erzeugende Einrichtung (17-19) von einer Kolben-/Zylindereinheit (17/18) mit zur ersten Kammer (9b) offenem Zylinder (18) gebildet ist, wobei die Impulse auf den Kolben (17) von einem Aktor (19) außerhalb einer Trennwand (14a) ausgelöst werden. |
| 9. | Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der impulsgebende Aktor (19) ein Absperrorgan (20) für die Meßkammer (8b) vor der Impulsbeaufschlagung schließt. |
Um in Wirbelschichten beispielsweise Füllstand und Dichte messen zu können, mißt man den Druck bzw. den Differenz- druck innerhalb der Reaktoren, wobei es bekannt ist, bei derartigen Druckmeßvorrichtungen die Meßstutzen mit einem Spülgas anzuspülen, insbesondere um sie von Verunreinigun- gen, Anbackungen u. dgl. freizuhalten. Eine derartige Tech- nologie bedingt zwangsläufig Einrichtungen zur Spülgasver- sorgung, Spülgasvorwärmung, man benötigt entsprechende Roh- re u. dgl. mehr, sowie Einrichtungen zur Mengenmessung und Einstellung des Spülgasrohres.
Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere einen derartigen zusätzlichen Aufwand zu vermeiden und eine Meßeinrichtung zu schaffen, die ohne derartige zusätzliche Einrichtungen betreibbar ist.
Eine derartige Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch ge- löst, daß das Meßgehäuse zum Durchsetzen der den zu messen- den Raum umgebenden Wand ausgebildet ist, wobei der in den zu messenden Raum ragende Teil des Meßgehäuses wenigstens bereichsweise aus einem porösen, Druckschwankungen passie- ren lassenden Material (als Fritte) ausgebildet ist.
Mit der Erfindung wird nicht nur erreicht, daß alle Elemen- te einer Spülgasversorgung u. dgl. entfallen, gleichzeitig kann eine solche Meßvorrichtung beispielsweise in Wirbel- schichtreaktoren eingesetzt werden für korrosive Prozeßme- dien und an Einsatzpunkten, bei denen sowohl der Reaktor selbst als auch die zugehörige Instrumentierung auf Tempe- raturen gehalten werden muß oberhalb des Taupunktes der den Reaktor durchströmenden Prozeßmedien.
Speziell richtet sich die Erfindung auf die Verwendung in einem Wirbelschichtreaktor zur Oxichlorierung von Ethylen.
Bei der Oxichlorierung werden bei erhöhter Temperatur aus Ethylen, Chlorwasserstoff und Sauerstoff als Reaktionspro- dukte 1,2-Dichlorethan und Wasser nach der Bruttogleichung : 2 C2H4 + 2 HC1 + 02 o 2 C2H4C12 + H20 gebildet. Der Reaktor besteht aus Stahl, daher muß die Tem- peratur des Reaktors sowie die Temperatur der Meßstutzen und der Meßaufnehmer stets oberhalb des Taupunktes des im Reaktor befindlichen Prozeßgasgemisches gehalten werden, da sonst unweigerlich schwere Korrosionsschäden aufträten.
Ein weiteres Problem bei der Aufnahme von Meßwerten in ei- nem Wirbelschichtreaktor ist die eventuelle Verstopfung der Meßstutzen mit Katalysator bzw. bei Polymerisationsreakto- ren das Zuwachsen des Stutzens mit polymerem Produkt. Daher werden die Meßstutzen bei einer Oxichlorierung immer mit einem vorgewärmten Gas gespült, um ein Zusetzen zu verhin- dern. Im Falle der Druckmessung dient die Anspülung auch dazu, Katalysatorablagerungen oder Abrasion durch Katalysa- torteilchen an der Druckmeßdose (-Membran) zu verhindern.
Weiterhin müssen beim hier beschriebenen Prozeß alle Meß- stutzen sowie die Spülgaszuleitungen aufwendig begleitbe- heizt werden.
Alle diese Maßnahmen machen die Druck-und Differenzdruck- messung beim beschriebenen Prozeß zu einer kostenintensiven Technik. Hierbei entstehen die Kosten einerseits durch die Vorrichtungen zur Spülgasvorwärmung und Zuleitung mit ent- sprechender Mengenmessung für jeden Meßstutzen sowie deren Begleitbeheizung, andererseits entstehen Kosten durch War- tung und Instandhaltung dieser Vorrichtungen. Eine Be- schreibung der Messung von Differenzdrücken in Wirbel- schichtreaktoren findet sich in der DE-30 39 210-C3. Hier ist auch die Verwendung eines Spülgases beschrieben.
Bei der vorliegenden Erfindung wird nun zur Beheizung des Meßaufnehmers die Prozeßwärme der Reaktion selbst benutzt.
Dies wird erreicht, indem sich der Meßaufnehmer in einem im Reaktor befindlichen oder aber in den Reaktor hineinragen- den Kompartment befindet, das entweder mindestens eine Fritte aus Sintermetall enthält oder aber ganz aus Sinter- metall besteht. Die Verwendung poröser Platten zur Abschir- mung eines Drucksensors vom Prozeßraum wird in der US- 4 858 144 beschrieben. Diese Veröffentlichung zielt auf die Differenzdruckmessung in einem Polymerisationsreaktor. Die porösen Platten dienen dazu, polymerisiertes Material vom Druckaufnehmer fernzuhalten.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß bei Ver- wendung moderner Oxichlorierungskatalysatoren während des Betriebes normalerweise keine Katalysatoranbackungen auf- treten. Sollten dennoch bei nicht bestimmungsgemäßem Be- trieb Katalysatoranbackungen auftreten, so werden diese aufgrund der Strömungsverhältnisse im Reaktor nicht gleich- mäßig auf der gesamten Oberfläche der Fritte aufwachsen, so daß immer genügend Fläche freibleibt, um eine Aufnahme des Druckes sicherzustellen.
Weiterhin wird nach der Erfindung die Fritte fast nicht von Gas durchströmt. Eine Durchstörmung wird lediglich durch die durch Druckschwankungen (die bei den verwendeten großen Reaktorvolumina sehr langsam verlaufen und eine geringe Amplitude aufweisen) bedingten Volumenänderungen verur- sacht. Daher wird sich, abgesehen von einer geringfügigen, lockeren Belegung der Frittenaußenfläche mit Katalysator- staub, kein"Filterkuchen"bilden.
Schließlich wird die Anordnung, da sie sich zum größten Teil innerhalb des Reaktors befindet, durch die Wärme des heißen Prozeßmediums aufgeheizt und befindet sich stets oberhalb des Taupunktes. Der"äußere"Teil wird durch die Wärmeisolation des Reaktors vollständig eingeschlossen und befindet sich ebenfalls oberhalb des Taupunktes.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- sprüchen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn ein Teil der ins Innere des Druckraumes ragenden Stirnwand als Fritte ausgebildet ist, wobei insbesondere auch vorgesehen sein kann, daß die gesamte, ins Innere des Druckraumes ragende Stirnwand des Gehäuses als Fritte gestaltet ist.
So ist es beispielsweise möglich, den in das Innere des Druckraumes ragenden Teil des Gehäuses mit einem in Art ei- nes Topfbodens gestalteten Bereich als. Fritte, d. h. aus po- rösem Material, auszubilden. Eine andere Möglichkeit be- steht darin, nur einen Teil dieser Wand entsprechend auszu- bilden.
Eine besondere Art der erfindungsgemäßen Gestaltung besteht darin, daß innerhalb des Gehäuses eine zur Fritte parallele weitere Fritte zur Bildung einer ersten und einer zweiten Kammer vorgesehen ist.
Die erste oder die zweite Kammer kann erfindungsgemäß von einer in Richtung der Druckbehälter-Außenseite gasundurch- lässigen Trennwand abgeschlossen sein, wobei in dieser Trennwand wenigstens eine mit einem Druckübertragungsmedium gefüllte Kapillare angeordnet ist, wobei diese Kapillare den Zugang des mit dem Druckaufnehmer versehenen Raumes bildet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, eine Reinigungsvorrichtung für die z. B. aus Sinter- metall gefertigte Fritte in die Vorrichtung zu integrieren, derart, daß aus dem Gehäuseinneren über eine Kolben-/Zylin- dereinheit jene Druckimpulse auf die Sintermetallfritte ausgelöst werden.
Zweckmäßig kann es sein, daß, wie dies die Erfindung eben- falls vorsieht, der Zugang zur Meßkammer mit wenigstens ei- ner Absperrarmatur versehen ist.
Die die Druckimpulse zur Reinigung der Fritte erzeugende Einrichtung kann von einer Kolben-/Zylindereinheit gebildet sein, die einen zur ersten Kammer offenen Zylinder auf- weist, wobei die Impulse auf den entsprechenden, dahin ge- führten Kolben von einem Aktor außerhalb einer Trennwand ausgelöst werden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn dieser die Druckimpulse auslösende Aktor vor dem Auslösen der Impulsbeaufschlagung das oben erwähnte Absperrorgan für die Meßkammer schließt, um diese vor den der Reinigung dienenden Druckimpulsen zu schützen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch eine Ausgestaltung der Erfindung im Bereich einer Reak- torwand sowie in Fig. 2 in vergleichbarer Darstellung ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In einer nicht näher dargestellten Öffnung einer Gehäuse- wand 1 ist die allgemein mit 2 bezeichnete erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut. Die Vorrichtung 2 weist ein Gehäuse 3 auf mit einer topfförmigen Gehäusewand 4, einem Gehäuse- boden aus einem porösen, Druckschwankungen passieren las- senden Material, nachfolgend allgemein als"Fritte 5"be- zeichnet, sowie einem Gehäusedeckel 4a außerhalb der Gehäu- sewand 1.
Im Inneren des Meßgehäuses 3 ist ein Druckaufnehmer 6 mit einer Druckmeßmembran 7 montiert, der vor der Membran 7 liegende Raum ist als Meßkammer 8 bezeichnet.
Parallel zur Fritte 5 ist im Inneren des Gehäuses 3 eine weitere, aus porösem Material, z. B. Metall-Sintermaterial, gefertigte Fritte 5b plaziert, derart, daß sich zwei Innen- kammern 9 und 9a bilden. Die Kammer 9a ist über eine Lei- tung 10 mit der Meßkammer 8 wirkmäßig verbunden, wobei die Leitung 10 als mit einem Druckübertragungsmedium gefüllte Kapillare ausgebildet sein kann, was hier nicht näher dar- gestellt ist, und eine gasdichte Trennwand 15 (Fig. 1) bzw.
15a (Fig. 2) durchsetzt.
Die Kanäle der Kapillare 10 können beispielsweise über eine Absperrarmatur, z. B. Stellschrauben 11, geöffnet und ge- schlossen werden. Das Öffnen und Schließen kann auch über einen mechanischen Antrieb erfolgen, wie dies beim Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Fig. 2 dargestellt ist.
Erkennbar ist die Meßkammer 8 noch mit einer Entspannungs- leitung 12, die nach außen führt, und der Druckaufnehmer mit einer entsprechenden, die Daten weiterleitenden Leitung 13 versehen. Dabei ist das Innere der Vorrichtung 2, das die Meßkammer 8 mit entsprechenden Organen aufnimmt, von einer weiteren Wand 14 abgeschlossen, um eine entsprechende Isolierung gegen z. B. hohe Temperaturen nach außen zu ge- währleisten, um nur ein Beispiel zu nennen.
In Fig. 2 ist ein abgewandeltes Beispiel wiedergegeben.
Hier ist der mit 4a bezeichnete Topfboden des Vorrichtungs- gehäuses 3a nur mit einer vergleichsweise kleinen Fritte 5a ausgerüstet, z. B. aus porösem Sintermetall, wobei es sich um ein entsprechendes, lediglich angedeutetes und allgemein mit 15 bezeichnetes Innengehäuse handelt, das einen Druck- oder Meßraum 9b bildet. Dieser Raum 9b ist über eine ggf. wiederum mit einem Druckübertragungsmedium gefüllte Meßka- pillare 10b mit einer Meßkammer 8b verbunden, die von einem Druckaufnehmer 6b beaufschlagt ist. Die Druckmembran ist in Fig. 2 mit 7b bezeichnet, ebenso wie die Übertragungslei- tung 13b und die Entlastungsleitung 12b.
Über einen Stößel 16 ist ein Kolben 17 so innerhalb eines zur Kammer 9b offenen Zylinders 18 angeordnet, daß Druck- impulse über einen Aktor 19 auf die Kammer 9b ausgelöst werden können, die die Fritte 5a in Schwingungen versetzt, um die Außenoberfläche reinigen zu können.
Dazu parallel kann ein Stößel 20 vorgesehen sein, der über einen Aktor 19a oder den identischen Aktor 19 in eine Sperrstellung geschoben werden kann, um zu verhindern, daß bei dem Reinigungsvorgang über Druckimpulse der Druckraum 8b beaufschlagt wird, die Kapillare 10b bzw. der Raum vor der Kapillare kann dann druckdicht abgeschlossen werden.
Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Er- findung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann die Fritte 5 bzw. 5a je nach Einbausituation nicht nur im Bodenbereich des Gehäuses 3 angeordnet sein, sondern ggf. auch im Wandbereich, auch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Querschnittsform des Vorrichtungsgehäuses beschränkt u. dgl. mehr.