Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Forderung von heißen korrosiven Flüssigkeiten, insbesondere Salzschmelzen, bestehend aus einem Pumprohr, einem in die Flüssigkeit eintauchenden Forderrohr und mindestens zwei Ventilen bei der die Flüssigkeit durch Druckbeaufschlagung taktweise gefordert wird

In verschiedenen chemischen Produktionsverfahren, z B im Deacon-Prozeß mit anorganischen Salzschmelzen zur Direktoxidation von HCl zu Chlor muß Salzschmelze in einen Umpumpkreislauf gefordert werden, um z B in einem

Rieselfilmreaktor unter Reaktionsbedingungen großflächig angeboten werden zu können Die Betriebsbedingungen sind mit einer Betriebstemperatur von ca 500°C anspruchsvoll, ein besonderes Problem in dem genannten Prozeß ist die hohe Korrosivitat der KCI/CuCl-Schmelze, die als Reaktorwerkstoff nur Keramik, vorzugsweise Quarzglas, zulaßt

Zur Forderung heißer aggressiver Salzschmelzen sind bislang zwei Verfahrens¬ typen angewendet worden

In der unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 44 32 551 7 wird beispielsweise vorgeschlagen, eine Salzschmelze mit Hilfe einer vollkeramischen Zahnradpumpe zu pumpen Der Antrieb der Pumpe erfolgt magnetgekuppelt, wobei der Abdichtung zwischen Forderraum und Kupplungs¬ raum besonderes Augenmerk gewidmet werden muß, damit keine Salzschmelze in den Kupplungsraum gelangen kann, wo sie Schaden durch Korrosion verursachen wurde

Nachteilig ist bei dieser Pumpe darüber hinaus die hohe Masse der Pumpeneinheit, die in Wechselwirkung mit der relativ empfindlichen Reaktoranlage steht

In der unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung, Aktenzeichen P 44 40 632 0 wird als alternatives Pumpverfahren die pneumatische Forderung einer Salzschmelze vorgeschlagen Hierzu wird der Reaktorsumpfb ehalter zeitlich getaktet mit Eduktgas druckbeaufschlagt, so daß die Schmelze über ein Steigrohr in einen Kopfbehalter gefordert werden kann, um von dort über die Rieselfilmkolonne wieder in den Reaktor herunterzufließen Eine Düse im Zulauf

zum Sumpfbehalter ermöglicht den Druckaufbau und verhindert eine zu große By- paßstromung Nachteilig bei diesem Verfahren ist die periodische Druckbelastung des keramischen Reaktorbehälters, der dadurch bis in die Nahe seiner Be¬ lastungsgrenze kommt, mit der Gefahr einer Leckage sowie die Notwendigkeit eines Kopfb ehalters zur Vergleichmäßigung des Salzschmelzeflusses

Es bestand die Aufgabe eine Pumpvorrichtung für aggressive Flüssigkeiten, insbe¬ sondere Salzschmelzen zu konstruieren, die die Nachteile der obengenannten Pumpen nicht aufweist.

Die Pumpe sollte vergleichbar einem einfachen Einsteckrohr in einen Vorratsbe- halter bzw Reaktor eingesetzt werden können Sie sollte möglichst wenige Bau¬ elemente enthalten und weitgehend ohne mechanische oder elektrisch von außen bewegte Teile auskommen und eine Druckbeaufschlagung des Reaktors überflüssig machen

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Forderung von insbesondere heißen, korrosiven Flüssigkeiten, insbesondere von Salz¬ schmelzen, bestehend aus einem Pumprohr mit einer Gaszufuhrung und einer Gas- abfuhrung, einem in die Flüssigkeit offen eintauchenden, gegebenenfalls koaxial zum Pumprohr angeordneten Forderrohr für die Flüssigkeit und mindestens zwei Ventilen, wobei zwischen den Ventilen Offnungen zwischen Pumprohr und Forderrohr vorgesehen sind, die Ventile durch den jeweiligen Flussigkeitsstrom geöffnet werden und in Richtung der Schwerkraft schließen

Vorteilhaft für ein problemloses Betreiben der Forderung ist in einer besonderen Ausfuhrung der Vorrichtung der Einsatz verschiedener Ventile mit unterschied¬ lichem spezifischen Gewicht der beiden Ventilschließkorper Der Schheßkorper des unteren Ventiles (Einlaßventil) soll möglichst leicht aufschwimmen, um das

Nachstromen der Flüssigkeit (Schmelze) zu ermöglichen Er sollte ein spezifisches Gewicht haben, das nur wenig großer ist als das der zu fordernden Flüssigkeit

Der Schheßkorper des oberen Ventils hingegen sollte möglichst nur beim eigentlichen Fordervorgang öffnen, ansonsten aber sicher schließen, um ein Ruckfließen des Fluids z B einer Salzschmelze beim Nachladevorgang zu verhindern Er muß also ein möglichst hohes spezifisches Gewicht haben Beispielsweise ist für eine Kalium/Kupferchlorid-Schmelze mit einer Dichte von

etwa 3 g/cm eine Kugel aus Siliziumnitrit mit einer Dichte von 3,2 g/cm für das uunntteerree VVeennttiill uunndd eeiinnee KKuuggeell aauus Zirkonoxid mit einer Dichte von 6 g/cm ³ für das obere Ventil besonders geeignet

Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung zeichnet sich gegenüber anderen Förder- Vorrichtungen durch ihre Einfachheit aus. Sie kommt mit nur zwei bewegten

Teilen, nämlich den passiv hydraulisch geöffneten Ventilen aus Da die Ventile durchweg in die Salzschmelze eingetaucht betrieben werden, stehen Rohr und Ventilsitz immer nahezu unter derselben Temperatur, so daß Sekundarspannungen, die gegebenenfalls zum Versagen bzw. Bruch des Bauteils fuhren könnten, insbesondere dann vermieden werden können, wenn Ventilsitz und Rohr aus demselben Material, z.B. Quarz, gefertigt sind.

Neben einer geraden Ausführungsform in vertikaler Betriebsstellung von Pump- und Förderrohr sind auch gebogene oder seitlich versetzte Anordnungen bezüglich der Rohrleitungsführung möglich, so daß eine hohe Flexibilität ihres Einsatzes gegeben ist Lediglich müssen die jeweiligen Ventilsitze waagerecht betrieben werden.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß sich die Reaktorbehälterfunktion (z.B. bei einer getakten Druckbeaufschlagung zur pneuma¬ tischen Forderung) vollständig von der Pump-Funktion trennen läßt, so daß der Reaktorbehälter nur den gasdichten Einschluß der Flüssigkeit, z.B der Schmelze, möglichst im drucklosen Zustand, gewährleisten muß

Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie trotz individueller getakteter Fahrweise für einen kontinuierlichen Salzschmelzefluß durch die Reaktionskolonne sorgen kann, wenn sie im Verbund mit mindestens einer gleichartigen Pumpvorrichtung zeitlich nacheinander so betrieben wird, daß sich mindestens eine Pumpe mit entsprechender zeitlicher Überlappung im Fördermodus befindet.

Hüerdurch kann z.B. auf eine Salzschmelzevorlage im Kopfbereich des Reaktors verzichtet werden, was dessen Konstruktion deutlich vereinfacht Darüber hinaus entfällt die für die pneumatische Förderung notwendige Düse zwischen Kolonne und Sumpf, so daß eine einfache, durchgehend zylindrische Reaktorkonstruktion möglich wird

Die Steuerung der erfindungsgemaßen Vorrichtung kann völlig entkoppelt von der Salzschmelze über die Gasphase erfolgen, wobei die Intervalle entweder zeitgetaktet oder auch druckgetaktet gesteuert werden können

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aufgrund ihrer einfachen zyhndπschen Form auch durch die Schuttung einer Fullkorperkolonne gefuhrt werden Wird sie durch ein oben gegen ein Eduktgas-Bypass abgedichtetes Fuhrungsrohr durch die Schuttungszone geschoben, so kann sie bei Bedarf herausgezogen werden, ohne daß die Schuttung gestört wird

Gegebenenfalls kann oberhalb des Auslaßventiles eine verschließbare Öffnung vor- gesehen sein um die Schmelze im Forderrohr z B zu Reinigungszwecken ab¬ lassen zu können

Das Fordervolumen pro Takt der erfindungsgemaßen Vorrichtung laßt sich durch Änderung der Tauchtiefe im Sumpf und konstruktiv durch Änderung des Durchmessers des Pumprohrs im Verhältnis zum Forderrohr beeinflussen

Der Fordertakt laßt sich insbesondere durch Verbesserung der Zuiaufbedingung wahrend der Nachladephase verkurzen Hierzu können statt des einen Zulaufventils im Forderrohr eine kreisförmig angeordnete Gruppe von mehreren Ventilen im Bodenbereich des Pumprohrs vorgesehen werden und das Forderrohr in dieser Hohe unten geschlossen werden Hierdurch wird Totzeit wahrend des Nachfullens klein gehalten

Mit diesem Prinzip der erfindungsgemaßen Vorrichtung lassen sich nahezu be¬ liebige technisch sinnvolle Forderhohen realisieren

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Figuren beispielhaft naher erläutert

In den Figuren zeigen

Fig 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe wahrend des Befullens

Fig 2 die Pumpe nach Fig 1 wahrend der Forderung

Fig 3 die Pumpe nach Fig 1 wahrend des Nachfullens

Fig 4 eine Variante der erfindungsgemaßen Pumpe mit außenliegendem Forder¬ rohr wahrend des Forderns

Die Forderung mit der erfindungsgemaßen Vorrichtung erfolgt taktweise Beim Erstbefullen aus dem Vorratsbehalter 6 entsprechend Fig 1 werden beide Kugel¬ ventile 3, 4 mit den Kugeln 12 bzw 13 und den Ventilsitzen 14 bzw 15 durch die von unten in das Forderrohr 2 einströmende Schmelze 5 geöffnet, die gasseitige Entlüftung 9 mit Ventil 10 ist offen Zum Fordervorgang nach Fig 2, wird das Pumpgas z B das Eduktgas einer Reaktion bei geschlossener Entlüftung 9 mit Ventil 10 in das Pumprohr 1 eingespeist und druckt die Schmelze 5 durch die

Schlitze 7 weiter durch das sich öffnende obere Kugelventil 4 in das Forderrohr 2, bis das Pumprohr 1 bis auf das Niveau der Schlitze 7 entleert ist Zur Nachladung, entsprechend Fig 3, wird die Eduktgaszufuhr 8 am Ventil 11 geschlossen und die Entlüftung 9 am Ventil 10 geöffnet Das obere Kugel ventil 4 wird durch die auf- lastende Schmelze 5 geschlossen, wahrend das untere Ventil 3 durch den äußeren

Schmelzedruck aufgedruckt wird und ein Nachfüllen des Pumprohrs 1 ermöglicht

Alternativ kann die Anordnung von Pumprohr 1 und Forderrohr 2 auch umgekehrt werden (siehe Fig 4) Durch diese Anordnung laßt sich das zur Forderung notwendige Gasvolumen besonders klein und damit die Taktzeit besonders kurz gestalten Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist im einlaßnahen Bereich eine

Aufweitung des Pumprohres 1 fast bis auf den Forderrohrinnendurchmesser, um z B besonders viel Schmelze pro Fordertakt zu bewegen

Ausführunesbeispiel

Die grundsätzliche Funktion der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist in einer Versuchsanordnung mit Zinkchloridhydrat (Dichte: 2,0 g/cm ³ ) als Testflüssigkeit getestet worden. Der Test verlief bei Raumtemperatur Das Testmodell hatte die folgenden Bestandteile bzw. Abmessungen:

Pumprohrdurchmesser: 80 mm Fόrderrohrdurchmesser: 24 mm Förderhöhe. 10 000 mm Eintauchtiefe 600 mm

Einlaufventile 6 Stück, in kreisförmiger Anordnung

Kugeldurchmesser der Schließkorper: 5 mm

Kugelmaterial' Siliziumnitrit

Dichte 3,2 g/cm ³ freier Durchgang: 12 mm

Fόrderventil 4

Kugel durchmesser des Schließkorpers' 15 mm

Kugelmaterial Aluminiumoxid

Dichte 3,9 g/cm ³ freier Durchgang 11 mm

Ausgleichsbohrungen 6 Stuck a 12 mm Durchmesser

Das Testmodell zeigte im Betrieb die folgenden Leistungsdaten

gemessener Forderdruck 1 bar über hydrostatischem Druck gemessener Fordertakt 30 see Zulaufzeit 4 see Pumpvorgang 26 see gemessenes Fordervolumen ca 1 1/Takt

Mit der beschriebenen Pumpvorrichtung konnten pro Stunde ca 120 1 Schmelze gefordert werden Die Totzeit betrug etwa 13 % (bezogen auf die Forderzeit)

Der Schließkörper schloß so dicht ab, daß die Schmelze auch nach einem Tag nicht aus dem Förderrohr zurückgelaufen war.

In weiteren Versuchen mit heißen Salzschmelzen hat sich ein Schließkörper aus Zirkonoxid bewährt.