NL8003683A - Werkwijze en inrichting voor het afdichten van het aan de zijde van de aandrijving gelegen deel van een bereidings- resp. hydrogeniseerkamer voor het tot kool- waterstoffen hydrogeniseren van koolstof met waterstof. - Google Patents

Description

-1- »« *

803064/M/Rey/EB

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het afdichten van het aan de zijde van de aandrijving gelegen deel van een bereidings- resp. hydrogeniseerkamer voor het tot koolwaterstoffen hydrogeniseren van koolstof met waterstof.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het afdichten van de hoge druk in het aan de zijde van de aandrijving gelegen deel van een bereidings- resp. hydrogeniseerkamer voor het tot koolwaterstoffen hydrogeniseren 5 van koolstof met waterstof, waarbij de kamer is uitgevoerd als een holle cilinder, met hierin aangebrachte, draaiende, axiaal beweegbare elementen.

De werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding voor het afdichten van de hoge druk wordt toegepast bij het omzet-10 ten van koolstof, bijvoorbeeld gepolymeriseerde kool met waterstof, waarbij koolwaterstoffen en vloeibare koolwaterstoffen worden gevormd, die in brandstof kunnen worden omgezet of kunnen dienen als chemische grondstoffen.

Indien het tot koolwaterstoffen hydrogeniseren van 15 koolstof met waterstof is gebaseerd op het toepassen van droge koolstofdeeltjes die of door middel van waterstof in een gefluidi-seerd bed worden verhit of afzonderlijk in een voorverwarmings-inrichting op de hydrogeniseertemperatuur worden gebracht, is in elk geval voor de omzetting een hoge druk in de hydrogeniseerkamer 20 noodzakelijk. In het Amerikaanse octrooi 3.030.297 wordt een druk tot 400 bar genoemd. Teneinde in de hydrogeniseerkamer een dergelijke hoge druk te kunnen opbouwen, zijn een groot aantal maatregelen noodzakelijk. Zodoende is het beslist noodzakelijk dat het nabij de aandrijving gelegen uiteinde van een wrijvingselement 25 voor poedervormig of met een olie tot een deeg verwerkte koolstof tegen een overdruk tot 500 bar in kan werken.

De uitvinding beoogt een werkwijze alsmede een inrichting te verschaffen voor het afdichten van de hoge druk in het nabij de aandrijving gelegen deel van een bewerkingskamer voor het 30 tot koolwaterstof hydrogeniseren van koolstof met waterstof, die geen slijtageverschijnselen toont en zonder onderhoud kan werken.

800 3 6 83 -2-

De uitvinding beoogt tevens een afdichtsysteem te verschaffen, dat ook bij temperaturen tot 500°C goed blijft funktio-neren en dat zeer eenvoudig kan worden vervaardigd alsmede een goede veiligheid garandeert tegen het naar buiten treden van het onder 5 zeer hoge druk staande hydrogeniseerprodukt. Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat voor het hydrogeniseren te gebruiken vulkoolstof of dergelijke met een pasta-achtige vorm kontinu vanuit een voorraadhouder onder druk in het aan de kant van de aandrijving gelegen afdichtingsgebied van een bewerkings- resp.

10 hydrogeniseerkamer of een reaktorvat of dergelijke met hierin aangebrachte, draaiende en axiaal beweegbare elementen wordt geperst, en dat door middel van de ingeperste vulkoolstof in het afdichtingsgebied een hogere druk wordt opgebouwd dan in de af te dichten kamer, welke hogere druk in het afdichtingsgebied konstant wordt gehouden 15 en dat de voor het afdichten toegevoerde vulkoolstof kontinu in de onder een lagere druk staande kamer wordt geperst.

Een dergelijke werkwijze heeft het voordeel dat de afdichtende werking ook bij hogere temperaturen onbeperkt behouden blijft. Door de voortdurende toevoer van het afdichtmedium in de 20 vorm van vulkadstof resp. soortgelijke eigenschappen vertonende materialen, wordt een zich voortdurend vernieuwende afdichting verkregen, zonder dat de tot op heden bekende en onvermijdelijke slijta-geverschijnselen en de hiermee verbonden stilstandtijden voor het in- en uitbouwen van nieuwe afdichtingen optreden.

25 Bij voorkeur wordt de druk in het afdichtingsgebied gemeten en door middel van een regeling voortdurend hoger ingesteld dan in de bereidings- resp. hydrogeniseerkamer.

Tevens kan volgens de uitvinding aan de vulkoolstof in de voorraadhouder een de afdichtende werking verhogende toevoeging 30 worden bijgemengd, dat ook wordt gehydrogeniseerd, zonder het hydro-geniseerproces te beïnvloeden. In plaats van vulkoolstof kunnen ook koolwaterstoffen in een pasta-achtige of plastische vorm, zoals bijvoorbeeld chloropeen, polyethyleen of dergelijke koolwaterstoffen resp. ook mengsels van deze stoffen, met vulkoolstof worden toege-35 past.

Doordat het deel van de vulkoolstof dat aan de zijde van de aandrijving van het afdichtgebied naar buiten treedt naar de voorraadhouder wordt teruggeleid en opnieuw onder druk in de 800 3 6 83 ·> .* -3- eerste ringvormige groef wordt teruggepompt, wordt het verbruik van vulkoolstof tot een bepaald gedeelte beperkt. De uitvinding is tevens belichaamd in een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze voor het afdichten van de hoge druk, welke inrichting bestaat uit 5 een door een holle cilinder gevormde bereidings- en hydrogeniseer-kamer waarin een draaiend, axiaal beweegbaar element is aangebracht welk element aan de zijde van de aandrijving is voorzien van een afdichtingsgebied en zich onderscheidt doordat op het nabij de aandrijving gelegen deel van een wrijvingselement naast de toevoer-10 opening voor de koolstof in de bereidingskamer een conisch stuw-lichaam is aangebracht dat een zich naar de bereidingskamer toe versmallende conische ringvormige spleet vormt, en op de aandrijf-zijde van het konische stuwlichaam een eerste ringvormige ruimte aansluit die bestaat uit een halve cirkelvormige groef in het 15 wrijvingselement, en dat de eerste ringvormige ruimte door middel van een toevoerleiding is verbonden met een met een voorraadhouder in verbinding staande compressor of met een verdichtingsworm.

Teneinde de afdichtende werking te verhogen, is bij een gunstige uitvoeringsvorm van de inrichting op het bij de aan-20 drijving gelegen uiteinde van een draaiend element aansluitend op de eerste ringvormige ruimte achtereenvolgend een afsluitschroefdraad, een cilindrisch stuwlichaam, waarvan de diameter ongeveer overeenkomt met die van de holle cilinder, en een tweede ringvormige ruimte aangebracht, waarbij een afvoerkanaal de tweede ringvormige 25 ruimte verbindt met de voorraadhouder.

Door de breedte van de zich naar de kamer toe konisch versmallende ringvormige spleet, die wordt gevormd door het conische stuwlichaam en de holle cilinder, groter te kiezen dan de ringvormige spleet tussen het cilindrische aan de aandrijfzijde 30 aangebracht stuwlichaam en de holle cilinder, wordt bereikt dat de door het in de ringvormige ruimte persen van vulkoolstof gekregen druk zich in de richting van de kamer voortzet en de vulkoolstof in de bereidings- resp. hydrogeniseerkamer voert.

Volgens de uitvinding kunnen zowel de eerste als de 35 tweede ringvormige ruimte in de cilinder zijn aangebracht, die het bij de aandrijving gelegen uiteinde van het wrijvingselement omgeeft.

Bij voorkeur wordt de conische zich naar de kamer toe versmallende ringvormige spleet gevormd door een conisch uit- 800 3 6 83 -4- gefreesd deel van de cilinder.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening die schematisch een aantal uitvoeringsvormen van de inrichting voor het toepassen van de beschreven werkwijze toont.

5 Fig. 1 toont een langsdoorsnede van een inrichting voor het tot koolwaterstoffen hydrogeniseren van koolstof met waterstof.

Fig. 2 toont een uitvoeringsvorm met een wrijvings-element dat is voorzien van ringvormige groeven.

10 Fig. 3 toont een uitvoeringsvorm waarbij de ringvor*- mige groeven in een cilinder zijn aangebracht.

De te hydrogeniseren droge koolstof wordt in poeder of stukjes via een vulopening, die door middel van een drukventiel 2 kan worden afgesloten in een vultrechter 1 gebracht. De koolstof 15 komt vervolgens via een cellenradsluis 3 en de toevoeropening 18 in de bereidingskamer 4. In de bereidingskamer 4 is een door middel van de aandrijving en de overbrenging 10 draaiend wrijvingselement 6 aangebracht.

Het wrijvingselement 6 zet zich als rotor 8 met 20 hierop aangebrachte rotorschoepen 11 in de richting van de hydroge-niseerkamer 9 voort. Door het cilindrische huis 13 van de hydroge-niseerkamer steken over axiale gelijke afstanden statische spuit-monden 12 radiaal naar binnen in de richting van de as van de rotor 8. De statische spuitmonden 12 zijn afsluitbaar uitgevoerd door 25 middel van niet weergegeven terugslagventielen. De statische spuitmonden 12 zijn bovendien verbonden met een waterstoftoevoerleiding-systeem 15, dat door middel van een waterstofbron en een compressor 16 kan worden voorzien van waterstof. De door middel van de cellenradsluis 3 in de bereidingskamer 4 toegevoerde koolstof wordt door 30 middel van het wrijvingselement 6 gecomprimeerd en aan een sterke wrijvingswarmte opwekkende beweging onderworpen. De comprimerende en wrijvingswarmte opwekkende beweging plastificeert de koolstof, zodat deze in een plastische toestand de hydrogeniseerkamer 9 binnenkomt.

35 In de hydrogeniseerkamer 9 wordt de plastische kool stof door middel van de op de rotor 8 aangebrachte rotorschoepen 11 en de statische spuitmonden 12 aan een intensieve menging en werveling onderworpen. Tegelijkertijd wordt door de statische spuitmon- 800 3 6 83 i · -5- den 12 waterstof in de hydrogeniseerkamer 9 gespoten, waardoor de hydrogeniseerreaktie, die exoterm afloopt, op gang wordt gebracht en wordt versneld.

Voor het uitvoeren van de hydrogeniseerreaktie is een 5 temperatuur tot 450°C alsmede een druk tot 400 bar in de hydrogeniseerkamer noodzakelijk. De druk wordt door het draaiende wrij-vingselement 6 in de richting naar de hydrogeniseerkamer 9 toe öpgebouwd. In de trechter en in het toevoergebied van het wrijvings-element heerst een druk van ongeveer 350 bar, die in de richting 10 van de hydrogeniseerkamer tot ongeveer 450 bar toeneemt.

Vervolgens zijn uitgebreide maatregelen noodzakelijk om te voorkomen dat de in de bereidingskamer 4 heersende druk zich in de richting van de overbrenging en de aandrijving 10 verplaatst, en zodoende afneemt.

15 Hiertoe verschaft de uitvinding een oplossing, die zowel de eerder genoemde werkwijze voor het afdichten alsmede de voor het toépassen van de werkwijze noodzakelijke inrichting omvat. De werkwijze volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd met behulp van de hierna beschreven inrichting, zonder 20 tot deze inrichting te zijn beperkt.

Vulkoolstof, dat bijvoorbeeld is gemalen en met olie is vermengd, wordt zoals blijkt uit fig. 2 vanuit een navulbare voorraadhouder 20 via een toevoerkanaal 21 dat met behulp van een op de voorraadhouder aangesloten compressor verkregen druk, in een 25 eerste ringvormige groef 22 geperst. Van hieruit komt de toegevoerde koolstof via een op het wrijvingselement 6 aangebrachte transport-schroefdraad 23 in een zich naar de bereidingskamer toe vernauwende conische ringvormige spleet 24.

Daar de ringvormige spleet 24 in de richting naar de 30 bereidingskamer 4 toe een conisch resp. cilindrische vorm heeft, wordt bereikt, dat tot aan het nabij de bereidingskamer van de ringspleet 24 gelegen uiteinde een overeenkomstige hogere druk wordt opgebouwd en gehandhaafd. Vervolgens zorgt de conische vorm van de ringvormige spleet er voor dat de totale ringvormige spleet 35 langs de omtrek gelijkmatig met de vulkoolstof wordt gevuld.

Daar de druk, afkomstig van de compressor 42 door de toevoerleiding 21 hoger wordt ingesteld dan de druk, die in de bereidingskamer 4 heerst, wordt de plastische koolstof via het 800 3 6 83 -6- conisch gevormde stuwlichaam 25 weggedrukt en komt in de bereidings-kamer 4 terecht. Daar de druk in het afdichtingsgebied konstant hoger wordt gehouden dan in de bereidingskamer, vindt via het conische stuwlichaam een kontinue toevoer van vulkoolstof in de 5 bereidingskamer 4 plaats. Zodoende wordt de zekerheid verkregen dat het nabij de aandrijving gelegen uiteinde van het draaiende wrijvingselement 6 ten opzichte van de overbrenging en het achterste drukleger met het oog op de zeer hoge druk in de bereidingskamer absoluut veilig wordt afgedicht.

10 De afdichting kan nog worden verbeterd door het aan brengen van een tweede ringvormige groef 26 die eveneens via een leiding 27 met de voorraadhouder 20 is verbonden. Aan de zijde van de aandrijving is naast de eerste ringvormige groef 22 een afdicht-schroefdraad 28 aangebracht, met een tegengestelde transportwerking, 15 op welke schroefdraad een cilindrisch deel 29 aansluit.

De pastavormige vulkoolstof, die met behulp van de door de compressor 42 verkregen druk via de toevoerleiding 21 in de ringvormige groef 22 komt en aan de kant van de aandrijving van de cilinder 5 moet afvloeien, wordt via de afdichtschroefdraad 28 20 teruggevoerd in de ringvormige groef 22. Indien een volledige terugvoer niet gelukt, komt de onder druk staande vulkoolstof via het cilindrische deel 29 door de ringvormige spleet 30 in de tweede ringvormige groef 26. Van hieruit keert de vulkoolstof via de leiding 27 terug naar de voorraadhouder 20 waarin de koolstof opnieuw 25 door middel van de compressor 42 onder druk wordt gezet en via de leiding 21 in de eerste ringvormige groef 22 wordt teruggevoerd.

Naast de tweede ringvormige groef is aan de zijde van de aandrijving bovendien nog een volgende afdichtschroefdraad 31 aangebracht, met een tegengestelde transportwerking, teneinde er 30 absoluut zeker van te zijn dat geen vulkoolstof in het drukleger aan de aandrijfzijde van het wrijvingselement 6 komt, resp. dat de voor het hydrogeniseren noodzakelijke druk in de kamer 4 en 9 kan worden opgebouwd.

In fig. 3 is een volgende uitvoeringsvorm van de 35 uitvinding weergegeven, die zich ten opzichte van de in fig. 2 weergegeven uitvoeringsvorm in hoofdzaak onderscheidt doordat de ringvormige groeven niet in het nabij de aandrijving gelegen uiteinde van het wrijvingselement 6 zijn aangebracht, maar in het nabij de 800 36 83 -7- aandrijving gelegen uiteinde van de cilinder 5.

De in deze uitvoeringsvorm door middel van een verdichtingsworm 34 onder druk gezette vulkoolstof komt in de eerste in de cilinder 5 aangebrachte ringvormige groef 32. Van hieruit wordt 5 de vulkoolstof door middel van een conische aan de zijde van de bereidingskamer op de ringvormige groef 32 aansluitende ringvormige spleet 35 geperst en komt vervolgens via de spleet 36 in de bereidingskamer 4.

Aan de zijde van de aandrijving kan in de cilinder 5 TO bovendien nog een tweede ringvormige groef 34 zijn aangebracht, die de eventueel door de ringvormige spleet 37 komende pastavormige koolstof opvangt. De in de ringvormige spleet 33 opgevangen koolstof komt via de leiding 27 terug in de voorraadhouder 20 en wordt van hieruit opnieuw door middel van de verdichtingsworm 34 via de lei-15 ding 21 in de eerste ringvormige groef 32 teruggevoerd.

Bij deze afdichtinrichting wordt de druk in de eerste ringvormige groef 32 eveneens hoger ingesteld dan de druk in de bereidingskamer.

Een dergelijke drukregeling komt tot stand met 20 behulp van een drukmeetinrichting 38, die de druk in de ringvormige groef 32 meet en door middel van een drukmeter 39 die de druk in de bereidingskamer 4 meet. De beide drukken worden door een bestu-ringsapparaat 40 met elkaar vergeleken en aan de hand hiervan wordt de door de compressor 42 verkregen druk zodanig gestuurd, dat de 25 druk in de betreffende eerste ringvormige groef 22 resp. 32 hoger is dan de druk in de bereidingskamer 4. Door middel van deze maatregelen is verzekerd, dat de druk in de bereidingskamer 4 constant wordt gehandhaafd en dat bovendien geen vulkoolstof in het nabij de overbrenging gelegen uiteinde van het wrijvingselement 30 en in de aldaar aangebrachte druklegers en de aandrijving kan doordringen.

Teneinde te vermijden dat de temperatuur van de cilinder 5 wordt overgedragen op de aandrijving, zijn schroeflijnvormige temperatuurregelkanalen 41 aangebracht, die door middel 35 van een niet weergegeven temperatuurregelsysteem afwisselend worden gebruikt en dienen voor het opwarmen in de aanloopfase voor het koelen tijdens het bedrijf.

Indien voor het opbouwen van de druk in de betreffende 8003683 -8- eerste ringvormige groeven 22 resp. 32 een verdichtingsworm 34 wordt gebruikt, regelt het besturingsapparaat 40 het toerental van de verdichtingsworm 34 en hiermee de druk in de betreffende ringvormige groef 22, 32, zodat hierin constant een hogere druk 5 heerst dan in de bereidingskamer 4.

De leidingen 21 en 27 alsmede de voorraadhouder 20 en de compressor 42 resp. de verdichtingsworm 34 kunnen eventueel ook boven het afdichtgebied aan de aandrijfzijde van het element 6 zijn aangebracht. Een dergelijke konstruktie heeft het voordeel 10 dat in het bijzonder het in de ringvormige groeven 22 en 32 toevoeren van vulkoolstof wordt vergemakkelijkt.

800 3 6 83

Claims (10)

1. Werkwijze voor het afdichten v< aan de kant van de aandrijving gelegen deel vc resp. hydrogeniseerkamer voor het tot koolwate 5 ren van koolstof met waterstof, waarbij de kam een holle cilinder met hierin aangebrachte beweegbare elementen, met het kenme of dergelijke die kan worden gebruikt voor het vanuit een onder druk staande voorraadhouder k< 10 achtige vorm in het aan de zijde van de aandri; tingsgebied van een bereidings- resp. hydrogenj reaktorvat of dergelijke waarin draaiende en a> menten zijn aangebracht wordt geperst, en door perste vulkoolstof in het afdichtingsgebied een 15 opgebouwd dan in de af te dichten kamer, welke afdichtingsgebied konstant wordt gehouden en da dichten toegevoerde vulkoolstof kontinu in de oi staande kamer wordt geperst.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m 20. e r k, dat de druk in het afdichtingsgebied en resp. hydrogeniseerkamer wordt gemeten en door i gebied onder druk staande, geplastificeerde kooi hierin konstant een hogere druk wordt ingesteld, dings- resp. hydrogeniseerkamer.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m < merk, dat aan de vulkoolstof in de voorraadhoi tende werking verhogend middel wordt toegevoegd. -10-

6. Inrichting voor het afdichten van de hoge druk van een als een holle cilinder uitgevoerde bereidings- en hydrogeniseer-kamer met een hierin aangebracht draaiend axiaal beweegbaar element en met een aan de kant van de aandrijving van het element aange- 5 bracht afdichtingsgebied, met het kenmerk, dat op het aan de kant van de aandrijving gelegen deel van een wrijvingsele-ment (6) naast de toevoeropening (18) voor de koolstof in de berei-dingskamer (4) een conisch stuwlichaam (25) is aangebracht, dat een zich naar de bereidingskamer toe vernauwende conische ringvormige 10 spleet (24) vormt, en op de aandrijfzijde van het conische stuwlichaam (25) een eerste ringvormige ruimte (22) aansluit, die bestaat uit een halve cirkelvormige groef in het wrijvingselement (6) en dat de eerste ringvormige ruimte (22) door middel van een toevoer-leiding (21) is verbonden met een met een voorraadhouder (20) in 15 verbinding staande compressor (42) of met een verdichtingsworm (34).

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat op het nabij de aandrijving gelegen uiteinde van een draaiend element aansluitend op de eerste ringvormige ruimte (22), een afdichtschroefdraad (28), een cilindrisch stuwlichaam (29) 20 waarvan de diameter ongeveer overeenkomt met die van de holle cilinder en een tweede ringvormige ruimte (26) is aangebracht en dat een afvoerkanaal (27) de tweede ringvormige ruimte (26) verbindt met de voorraadhouder (20).

8. Inrichting volgens conclusie 6, met het ken- 25. e r k, dat de aan de kant van de bereidingskamer gelegen zich conisch versmallende resp. cilindrische ringvormige spleet (24, 35) groter is dan de aan de kant van de aandrijving gelegen ringvormige spleet (30, 37).

9. Inrichting volgens conclusie 6, met het ken- 30. e r k, dat in de cilinder in het afdichtingsgebied tenperatuur- regelkanalen (41) zijn aangebracht.

10. Inrichting volgens conclusie 6, met het ken merk, dat de eerste ringvormige ruimte (32) die de vorm heeft van een halve cirkelvormige groef en in het nabij de aandrijving gelegen 35 uiteinde van de cilinder (5) is aangebracht. 800 3 6 83 -11-

11. Inrichting volgens conclusie 6, met het ken merk, dat de tweede ringvormige ruimte (33) die de vorm heeft van een halve cirkelvormige groef en in het nabij de aandrijving gelegen uiteinde van de cilinder (5) is aangebracht.

12. Inrichting volgens conclusie 6, met het ken merk, dat de aan de kant van de bereidingskamer gelegen zich conisch versmallende ringvormige spleet (35) is gevormd door een conisch uit de cilinder (5) gefreesd gedeelte. 800 3 6 83