Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Konditionieren einer Flüssigkeit in einem engen Temperaturbe¬ reich, insbesondere eines flüssigen Schmelzproduktes knapp oberhalb seiner Verfestigungstemperatur für eine anschließen¬ de Zuführung zu einer Verfestigungsanlage, wobei ein Wärme¬ tauscher zum Kühlen des Schmelzproduktes auf eine konstante Konditioniertemperatur vorgesehen ist.

Eine solche Konditioniervorrichtung ist zum Konditionieren von flüssigem Schwefel für eine Schwefelverfestigungsanlage bekannt. Die Anlage weist einen beheizten Schwefeltank zur Speicherung des flüssigen Schwefels auf. Der flüssige Schwe¬ fel wird von diesem Schwefeltank aus mit einer Temperatur von ca. 150°C zu der Konditioniervorrichtung gepumpt, in der der flüssige Schwefel auf eine Temperatur von ca. 120°C bis 125°C abgekühlt und in einem engen Temperaturbereich konditioniert wird. Anschließend wird der flüssige Schwefel einer Granu¬ lieranlage zugeführt, die einen Rotoformer in Kombination mit einer Kühlbandanlage aufweist. In dieser Granulieranlage wird der flüssige Schwefel in Pastillenform verfestigt. Die Kondi¬ tioniervorrichtung ist mit einem eigenen, geschlossenen Kühl¬ kreislauf versehen, in dem sowohl eine Heizeinrichtung als

auch ein Kühler, der mit Kühlflüssigkeit gekühlt wird, inte¬ griert sind. Die Kühlflüssigkeit in dem Kühlkreislauf muß durch die Heizeinrichtung zunächst aufgeheizt werden und an¬ schließend durch den Kühler auf die geeignete Temperatur zur Konditionierung des flüssigen Schwefels abgekühlt werden. Als Kühlmittel wird eine Flüssigkeit verwendet, die im gesamten Kreislauf ihren flüssigen Aggregatzustand beibehält. Zum Be¬ treiben des Kühlkreislaufs wird eine relativ große Wärmemenge benötigt. Zum Betreiben des Kühlkreislaufes sind Pumpen, Ku¬ gelarmaturen, sonstige Armaturen sowie verschiedene Apparate wie Schwefel-Wärmetauscher, Heiz- und Kühlwärmetauscher und wenigstens ein Expansionsgefäß notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Ver¬ fahren der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Wärme- verbrauch gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduziert ist und die geringe Investitions- und Betriebskosten, einen geringen Reinigungs- und Wartungsaufwand sowie einen geringen Platzbedarf aufweisen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zum Konditionieren des Schmelzproduktes ein mit einem indirekten Wärmetauschersystem versehener Druckbehälter eines Dampferzeugers vorgesehen ist, wobei dem Wärmetauschersystem zum Hindurchleiten des Schmelz- Produktes ein Zufluß und ein Abfluß zugeordnet sind, daß dem Druckbehälter eine Füllstandsregeleinheit zum Überwachen ei¬ nes das Wärmetauschersystem vollkommen mit Wasser überdecken¬ den ausreichenden Füllstandes innerhalb des Druckbehälters zugeordnet ist, und daß eine Druckregeleinheit für den Druck¬ behälter vorgesehen ist, mittels der das Wasser im Druckbe¬ hälter auf einer Verdampfungstemperatur gehalten wird, die der Konditioniertemperatur für das flüssige Schmelzprodukt entspricht. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird in einfa¬ cher Weise die Verdampfungsenthalpie zum Kühlen des flüssigen Schmelzproduktes herangezogen. Durch die Druckregelung des Innendrucks des Dampferzeugers ist es möglich, die Verdamp¬ fungstemperatur entsprechend an die geeigneten Bedingungen

zur Kühlung des flüssigen Schmelzproduktes anzupassen. Als Verdampfungs- und Kühlflüssigkeit kann in einfacher Weise Wasser herangezogen werden. Der austretende Wasserdampf kann als Prozeßmittel für weitere Funktionseinrichtungen wie Hei- zungs- oder Reinigungseinrichtungen eingesetzt werden. Durch die Nutzung der Verdampfungsenthalpie wird ein äußerst gerin¬ ger Wärmeverbrauch für die Konditioniervorrichtung erreicht. Durch den einfachen Aufbau der Vorrichtung ist diese weitge¬ hend wartungsfrei. Da kein aufwendiger, geschlossener Kühl¬ kreislauf mit Heiz- und Kühleinheiten vorgesehen sein muß, ergeben sich erheblich geringere Investitionskosten für die Konditioniervorrichtung. Auch Betriebskosten, Reinigungs- und Wartungsaufwand sowie der benötigte Platzbedarf sind durch die einfache Gestaltung der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduziert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Konditionieren von Flüssigkeiten und Schmelzen aller Art sowie insbesondere zum Konditionieren von flüssigem Schwefel geeignet. Der austretende Dampf ist auch zur Behei¬ zung eines Gebäudes, vorzugsweise des Gebäudes, in dem die Konditioniervorrichtung aufgestellt ist, einsetzbar.

In Ausgestaltung der Erfindung weist der Dampferzeuger einen Wasserzulauf auf, dessen Durchflußmenge mittels der Füll¬ standsregeleinheit geregelt wird. Dadurch wird vermieden, daß der Füllstand der Kühlflüssigkeit innerhalb des Dampferzeu¬ gers zu gering wird, so daß das indirekte Heizungssystem nicht mehr vollständig von Flüssigkeit umschlossen ist und der Wirkungsgrad des Wärmetauschers sich verringert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Dampferzeu¬ ger einen weitgehend abgetrennten Mischbereich in Abstand zu dem Wärmetauschersystem auf, in den der Wasserzulauf mündet. Dies ist insbesondere von Vorteil, falls relativ kühles Was¬ ser dem Dampferzeuger zugeführt wird. In dem Mischbereich wird das Wasser bereits während des Zulaufens mit heißem Was¬ ser innerhalb des Dampferzeugers, jedoch in Abstand zum Wär¬ metauschersystem, vermischt, wodurch ein zu starkes Abkühlen

des Wärmetauschersystems und ein Auskristallisieren des flüs¬ sigen Schmelzproduktes innerhalb des Wärmetauschersystems vermieden wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Mischbereich zur stufenweisen Angleichung der Wassertemperatur des Wasser¬ zulaufs an die Innentemperatur des Druckbehälters in wenig¬ stens zwei Mischkammern mit unterschiedlichem Temperaturni¬ veau unterteilt. Dies ist insbesondere von Vorteil bei hohen Temperaturdifferenzen zwischen dem zugeführten Wasser und der Verdampfungstemperatur innerhalb des Dampferzeugers. Die vom eigentlichen Wärmetauschprozeß weitgehend abgetrennten Misch¬ kammern ermöglichen eine Angleichung der Temperatur des zuge¬ leiteten Wassers, bevor dieses mit dem Wärmetauschersystem in Verbindung gelangt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Dampferzeu¬ ger einen Verteilerkopf für den Zufluß des zu kühlenden und für den Abfluß des gekühlten Schmelzproduktes auf, der mit einer Heizeinrichtung versehen ist. Dadurch werden für den Wärmetauschvorgang innerhalb des Dampferzeugers am Zufluß und am Abfluß im wesentlichen konstante Temperaturzustände er¬ zielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Dampfaustritt des Druckbehälters an wenigstens eine weitere Funktionsein¬ richtung angeschlossen. Dadurch ist es möglich, den austre¬ tenden Dampf als Prozeßmittel einzusetzen und insbesondere Heizeinrichtungen für die Verfestigungsanlage oder für Gebäu¬ de zu betreiben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizeinrich¬ tung des Verteilerkopfes mit Dampf beheizbar. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, da somit zur Beheizung des Verteilerkopfes kein zusätzliches Prozeßmittel benötigt wird, sondern der Prozeßdampf des Dampferzeugers eingesetzt werden kann.

Bei einem Verfahren zum Konditionieren einer Flüssigkeit in einem engen Temperaturbereich, insbesondere eines flüssigen Schmelzproduktes oberhalb seiner Verfestigungstemperatur, durch einen Wärmetauschvorgang mit einer Kühlflüssigkeit, die auf einer konstanten Temperatur innerhalb des engen Tempera¬ turbereiches gehalten wird, ist es vorgesehen, die Kühlflüs¬ sigkeit derart mit Druck zu beaufschlagen, daß sie auf ihrer Verdampfungstemperatur gehalten wird, die der konstanten Kon¬ ditioniertemperatur des engen Temperaturbereichs entspricht. Durch dieses Verfahren ist ein energiesparendes Konditionie¬ ren des flüssigen Schmelzproduktes möglich, da die Verdamp¬ fungsenthalpie der Kühlflüssigkeit zur Kühlung des flüssigen Schmelzproduktes ausgenutzt wird. Dadurch ist es möglich, mittels einer einfachen Druckregelung die Temperatur der Kühlflüssigkeit konstant zu halten.

In Ausgestaltung des Verfahrens wird das flüssige Schmelzpro¬ dukt durch ein indirektes Wärmetauschersystem eines Dampfer¬ zeugers hindurchgeführt. In weiterer Ausgestaltung wird der maximale Füllstand von auf Verdampfungstemperatur gehaltenem Wasser innerhalb des Druckbehälters so gewählt, daß das indi¬ rekte Wärmetauschersystem vollkommen mit Wasser bedeckt ist. Dadurch wird ein an sich bekannter Dampferzeuger für das er¬ findungsgemäße Verfahren entsprechend umfunktioniert. Durch das vollständige Überdecken des Wärmetauschersystems mit Was¬ ser wird ein guter Kühlwirkungsgrad erzielt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das an¬ hand der Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Rotoformanlage als Teil einer Schwefelverfestigungsanlage, die mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Konditionier¬ vorrichtung versehen ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Rotoformanlage nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch die Einbindung der Konditioniervorrich¬ tung in die Schwefelverfestigungsanlage gemäß den Fig. 1 und 2, und

Fig. 4 in vergrößerter, schematischer Darstellung die Kondi¬ tioniervorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3.

Eine Schwefelverfestigungsanlage gemäß den Fig. 1 bis 3 weist einen beheizten Speichertank (4) auf, in dem flüssiger Schwe¬ fel gespeichert ist. Dieser Speichertank (4) ist an eine Rotoformanlage (1) (Fig. 1 und 2) angeschlossen, die eine nachfolgend näher beschriebene Konditioniervorrichtung (2) und einen mit einem Kühlband versehenen Rotoformer (3) auf¬ weist, mittels dessen der Schwefel zu Pastillen verfestigbar ist. Der flüssige Schwefel liegt in dem Speichertank (4) mit einer Temperatur zwischen 135°C und 150°C vor. Der flüssige Schwefel wird mittels einer Pumpeinrichtung (5) über eine be¬ heizte Rohrleitung (6) der Konditioniervorrichtung (2) zuge¬ führt. In dieser Konditioniervorrichtung (2) wird der flüssi¬ ge Schwefel auf eine konstante Temperatur zwischen ca. 120°C und 125°C abgekühlt, die geringfügig oberhalb der Schmelz- und Verfestigungstemperatur des Schwefels liegt. Durch die Vorkonditionierung des flüssigen Schwefels auf eine konstante Temperatur wird bei der nachfolgenden Verfestigung im Roto¬ former und auf der Kühlbandanlage in Form von Pastillen eine sehr gute Qualität erreicht. Der in der Konditioniervorrich¬ tung (2) auf die konstante Temperatur konditionierte flüssige Schwefel wird dem Rotoformer und dem Kühlband (3) mittels ei¬ ner weiteren beheizten Rohrleitung (7) zugeführt. Dem Kühl¬ band ist ein Kühlkreislauf (9, 10) zugeordnet, auf den an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird. Dieser Kühlkreis¬ lauf ist Stand der Technik.

In der Rotoformanlage (3) , die ebenfalls Stand der Technik ist, wird der flüssige Schwefel verfestigt und zu Pastillen geformt. Der Rotoformer ist aus einem beheizten, zylindri¬ schen Innenkörper mit einer sich über die gesamte Länge er¬ streckenden Schlitzdüse aufgebaut, dem der flüssige Schwefel zugeführt wird. Außerdem weist der Rotoformer ein perforier¬ tes Außenrohr auf, das sich konzentrisch um den zylindrischen Innenkörper dreht und als Verteilrohr für das Produkt über die Bandbreite eines Stahlbandkühlers dient. Durch leichten Überdruck des flüssigen Schwefels innerhalb des Rotoformers wird immer dann, wenn eine Perforationsreihe die Schlitzdüse passiert, eine kleine definierte Schwefelmenge in Form von Tropfen vom Rotoformer abgegeben. Diese werden auf dem Kühl- band des Stahlbandkühlers abgelegt, dessen Geschwindigkeit auf die Umfangsgeschwindigkeit des Rotoformers abgestimmt ist. Auf dem Kühlbar.d erstarren die Tropfen und ergeben gleichmäßige Pastillen. Zur Kühlung des Bandes wird gegen seine Unterseite Kühlwasser gesprüht. Das Kühlwasser ist Teil des Kühlkreislaufs (9, 10) . Vom Stahlbandkühler aus werden die erstarrten Pastillen einer Fördereinrichtung zugeführt, die an entsprechende Vorratsspeicher angeschlossen ist. Auf dem Gehäuse des Stahlbandkühlers ist in äußerst platzsparen¬ der Weise die nachfolgend näher beschriebene Ausführung einer erfindungsgemäßen Konditioniervorrichtung (2) positioniert.

Die Konditioniervorrichtung (2) ist in Form eines Dampferzeu¬ gers aufgebaut, der einen großvolumigen Druckbehälter (16) aufweist. Stirnseitig ist an den Druckbehälter (16) ein Ver¬ teilerkopf (8) angeschlossen, der mit einem Zufluß (11) für einen Anschluß der beheizten Rohrleitung (6) zum Zuführen des flüssigen Schwefels aus dem Speichertank (4) und mit einem Abfluß (13) zum Weiterleiten des konditionierten flüssigen Schwefels über die ebenfalls beheizte Rohrleitung (7) zur Ro¬ toformanlage (3) versehen ist. Der Zufluß (11) und der Abfluß (13) im Verteilerkopf (8) sind an einen ein indirektes Wärme¬ tauschersystem darstellenden Rohrbündelwärmetauscher (12) an¬ geschlossen, der vom Verteilerkopf (8) aus ins Innere des

Druckbehälters (16) hineinragt. Zur Teilung von zufluß- und abflußseitigen Rohrbündeln weist der Rohrbündelwärmetauscher

(12) eine horizontale Trennwand (35) auf. An der Oberseite des Druckbehälters (16) ist ein Dampfauslaß (15) vorgesehen, dem eine nachfolgend näher beschriebene Druckregeleinheit

(19) zugeordnet ist. In seinem Betriebszustand ist der Druck¬ behälter (16) bis zu einem Füllstand F mit Wasser gefüllt, wodurch der Rohrbündelwärmetauscher (12) vollkommen von Was¬ ser bedeckt ist. Um zu gewährleisten, daß der Füllstand F des Druckbehälters (16) immer so weit ausreichend ist, daß der Rohrbündelwärmetauscher (12) vollkommen mit Wasser überdeckt ist, ist der Konditioniervorrichtung (2) eine Füllstandregel¬ einheit (18) zugeordnet, die mittels eines Regelventiles (23) die Zuflußmenge von kaltem Wasser (32) an einem nachfolgend näher beschriebenen Wasserzufluß (24) in den Druckbehälter

(16) regelt. Zur Erkennung des Füllstandes F ragen ins Innere des Druckbehälters (16) zwei Füllstandsensoren (22) hinein, die in Abstand übereinander angebracht sind. Dabei dient der obere Füllstandsensor (22) zur Regelung der Durchflußmenge am Regelventil (23) , der untere Füllstandsensor (22) hingegen dient zur Sicherung der Funktion des Wärmetauschers und er¬ möglicht rechtzeitige Gegenmaßnahmen, sobald die Funktions¬ sicherheit der Konditioniervorrichtung (2) aufgrund eines zu geringen Füllstandes beeinträchtigt ist.

Der Konditioniervorrichtung (2) ist außerdem eine Aufheizre- geleinheit (17) zugeordnet, die zum Aufheizen des Dampferzeu¬ gers nach der Inbetriebnahme dient. Mittels der Aufheizein- heit (17) wird während der Aufheizphase der Konditioniervor¬ richtung (2) die Zufuhr von Dampf (33) mit einem konstanten Druck zu einem Dampfeinlaß (21) geregelt. Ein Temperatursen¬ sor (20) an der Unterseite des Druckbehälters (16) unterhalb des Rohrbündelwärmetauschers (12) liefert die Regelgröße zur Regelung des Regelventiles (34) . Mittels des Dampfes (33) werden das Wasser innerhalb des Druckbehälters (16) und der Druckbehälter (16) selbst zunächst auf ca. 140°C bis 150°C aufgeheizt, wodurch der flüssige Schwefel bei einer Ein-

trittstemperatur von 150°C nur gering abgekühlt wird. Der Aufheizvorgang wird zweckmäßig im geschlossenen Kreislauf un¬ ter Rückführung zum Speichertank (4) gefahren. Erst zu dem Zeitpunkt, zu dem im Druckbehälter (16) die konstante Kondi¬ tioniertemperatur von ca. 118°C bis 120°C bzw. 125°C erreicht ist, wird der flüssige Schwefel zur Rotoformanlage (3) wei¬ tergeleitet.

Um die Konditioniertemperatur nach der Aufheizphase während des gesamten Betriebs der Schwefelverfestigungsanlage kon¬ stant zu halten, wird der Druck innerhalb des Druckbehälters (16) mittels der Druckregeleinheit (19) derart geregelt, daß die konstante Konditioniertemperatur der Verdampfungstempera¬ tur des Wassers innerhalb des Druckbehälters (16) entspricht. Dazu ist der Druckregeleinheit (19) ein Temperatursensor (29) zugeordnet, der in Abstand hinter dem Abfluß (13) des Vertei¬ lerkopfes (8) in die beheizte Rohrleitung (7) eingesetzt ist. Die Werte des Temperatursensors (29) stellen die Regelgröße für ein Regelventil (30) der Druckregeleinheit (19) dar, das an den Dampfaustritt (15) des Druckbehälters (16) angeschlos¬ sen ist. Der durch das Regelventil (30) abgeführte Dampf strömt über eine Leitung (31) ab und kann als Prozeßmittel für weitere Funktionseinrichtungen wie eine Beheizung der Rohrleitungen eine Beheizung des Verteilerkopfes (8) oder auch eine Gebäudeheizung verwendet werden.

Über den Wasserzufluß (24) wird dem Druckbehälter (16) stän¬ dig eine geringe Menge kühlen Wassers (32) mit einer Tempera¬ tur von etwa 20°C zugeführt, damit der Füllstand F durch die ständige Dampfabfuhr am Dampfaustritt (15) nicht unter die zulässige Höhe gelangt. Um zu verhindern, daß das durch den Wasserzufluß (24) in den Druckbehälter (16) gelangende kühle Wasser im Bereich des Rohrbündelwärmetauschers (12) zu einer vorzeitigen Auskristallisierung des flüssigen Schwefels in¬ nerhalb des Rohrbündelwärmetauschers (12) führt, ist der Was¬ serzufluß (24) in Abstand seitlich neben dem Rohrbündelwärme- tauscher (12) angeordnet und durch Trennwände (27) zumindest

teilweise von den übrigen Bereichen des Druckbehälters (16) abgetrennt. Durch die Trennwände (27) wird eine Vormischkam¬ mer (25) gebildet, die über nicht näher bezeichnete Zuström¬ öffnungen mit den übrigen Bereichen des Druckbehälters (16) in Verbindung steht. In dieser Vormischkammer (25) findet be¬ reits beim Eintritt des kühlen Wassers (32) eine Vermischung mit dem heißen Wasser innerhalb des Druckbehälters (16) statt. Durch eine weitere Trennwand (28) wird neben der Vor¬ mischkammer (25) zusätzlich eine Mischkammer (26) gebildet, in der durch das aus der Vormischkammer (25) einströmende Wasser zwar noch ein niedrigeres Temperaturniveau als auf Hö¬ he des Rohrbündelwärmetauschers (12) , jedoch ein wesentlich höheres Temperaturniveau als im Bereich der Vormischkammer

(25) vorhanden ist. Durch die beiden Mischbereiche in Form der Vormischkammer (25) und der Mischkammer (26) wird gewähr¬ leistet, daß über die gesamte Länge und Höhe des Rohrbündel- Wärmetauschers (12) eine konstante Temperatur gehalten werden kann. Der Verteilerkopf (8) ist mit einer doppelten Wandung

(14) versehen, die Heizkammern zur Beheizung des Verteiler¬ kopfes (8) bildet. Die Beheizung des Verteilerkopfes (8) ist in die Beheizung der Rohrleitungen (6 und 7) eingebunden und erfolgt mittels Dampf.

Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Lösung nicht nur zur Konditionierung von flüssigem Schwefel, sondern auch zur Konditionierung anderer in Schmelze befindlicher Produkte, insbesondere niederviskoser Medien, geeignet. Am grundsätzli¬ chen Funktionsprinzip, wie es zuvor beschrieben worden ist, ändert sich durch die Wahl anderer Produkte nichts.