[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verbrennen von Fluorkohlenwasserstoffen
bestehend aus einem rohrförmigen Reaktor.
[0002] Zylinderförmige Reaktoren aus Nickel bzw. Nickellegierungen zum Verbrennen von fluorhaltigen
Kohlenstoffverbindungen sind bekannt. Die umzusetzenden Komponenten werden am Kopf
der Reaktoren aufgegeben und die heißen Gase verlassen die Reaktoren an der entgegengesetzen
Seite und werden über Leitungen einem Kühl- und Absorptionssytem zugeführt.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufbage zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, der verkaufsfähige Flußsäure und/oder Salzsäure entnommen werden
kann.
[0004] Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
an einem Ende des Reaktors ein Brennersystem mit Zuführungen für ein Gemisch aus Fluorkohlenwasserstoff
und Brenngas sowie für Spülgas und Sauerstoff bzw. Luft angeordnet ist, das stirnseitig
eine Brennkammer begrenzt, die nahe dem Brennersystem mit einem Zündstutzen und
Einrichtungen zum Zuführen und Verteilen von Flüssigkeit versehen ist, sich an die
Brennkammer ein Absorber aus zylindrischen Blöcken mit Bohrungen parallel zur Reaktorachse
für den flüssigen Produktstrom und das Gas anschließt, die in eine nachfolgende Ringkammer
münden, die mit einem Stutzen zur Entnahme von Gas und Flüssigkeit versehen ist,
und das andere Ende des Reaktors eine Öffnung zur Druckentlastung aufweist, die über
einen Kanal mit der Brennkammer verbunden ist.
[0005] Der Reaktor kann mit einem Kühlmantel umgeben sein. Die parallel zur Reaktorachse
verlaufenden Bohrungen können in radialer Richtung in Reihen angeordnet sein und die
Blöcke zwischen benachbarten Reihen von Bohrungen Ausnehmungen aufweisen. Die Einlaufseite
der Bohrungen kann mit Überlaufwehren versehen sein. Als Einrichtungen zum Zuführen
und Verteilen von Flüssigkeit eignen sich in der Brennkammer angeordnete Sprühdüsen
und Überlaufwehre. Zwischen Brennkammer und Absorber kann ein Flüssigkeitssammler
mit Überlaufwehr für den Absorber angeordnet sein.
[0006] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen,
daß alle Fluorkohlenwasserstofftypen, auch die nichtbrennbaren thermisch gespalten
und die sehr korrosiven Spaltprodukte wie HF, HCl und Chlor als verkaufsfähige Produkte
wie zum Beispiel Flußsäure und Salzsäure gewonnen bzw. ihre Entstehung, insbesondere
die von Chlor verhindert werden können. Der Reaktor ist kompakt und gliedert sich
in die drei Funktionsbereiche: Brennersystem, Brennkammer und Absorptionssystem.
[0007] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 den als Brennkammer dienenden Abschnitt (A) des erfindungsgemäßen rohrförmigen
Reaktors teilweise geschnitten und
Figur 2 den als Absorber ausgebildeten Abschnitt (B) des Reaktors.
[0008] Das Brennersystem (1) ist am Kopf des Reaktors angeordnet und begrenzt stirnseitig
die Brennkammer (2). Das Brennersystem kann als Drallbrenner ausgeführt sein. Über
Leitung (3) wird das zu verbrennende Gas und Brenngas zugeführt, über Leitung (4)
Sauerstoff bzw. Luft. Das Brennersystem (1) ist von einem Gehäuse (5) umgeben und
so im Reaktor ausgerichtet, daß die Flamme senkrecht von oben nach unten brennt. Über
Leitungen (6) und (7) wird der Innenraum des Gehäuses sowie das äußere des Gehäuses
(5) mit Spülgas versorgt, das zusammen mit den Ringspalten (8; 8a); verhindern soll,
daß korrosive Produkte zum Brenner system zurückströmen. Das Brennersystem kann aus
Edelstahl oder beschichtetem Edelstahl hergestellt sein. Der Reaktor besteht vorzugsweise
aus Graphit. Der als Brennkammer (2) dienende Abschnitt (A) des Reaktors weist in
der Nähe des Brennersystems einen Zündstutzen (9) zum Zünden der Flamme auf sowie
Einrichtungen zum Zuführen und Verteilen von Flüssigkeit. Hierfür eignen sich Flüssigkeitsdüsen
(10), (11) und (12), mit deren Hilfe Flüssigkeit in die Brennkammer (2) eingedüst
werden kann und/oder eine mit Überlaufwehr (14) versehene Rinne (13), die mittels
Flüssigkeitsaufgabe (18) mit Flüssigkeit versorgt wird. Das Überlaufwehr (14) verteilt
die Flüssigkeit als dünnen Film auf die Wand der Brennkammer (2). Zusätzlich kann
die Brennkammer einen Kühlmantel (15) aufweisen, der mit Kühlmittelzulauf (16) und
Kühlmittelablauf (17) versehen ist. Ferner kann der die Brennkammer bildende Reaktorabschnitt
(A) mit einer Inspektionsöffnung (19) und einem Temperaturmeßstutzen (20) versehen
sein. Die Länge der Brennkammer kann ein vielfaches, z.B. ein 5- bis 10-faches des
Brennkammerdurchmessers betragen. An die Brennkammer (2) schließt sich ein als Absorber
ausgebildeter weiterer Reaktorabschnitt (B) an. Der Absorber kann aus mehreren zylindrischen
Blöcken (21) bestehen, die mit parallel zur Reaktorachse verlaufenden Bohrungen (22)
versehen sind. In radialer Richtung können mehrere Bohrungen (22) zu einer Reihe
hintereinander angeordnet sein und die Blöcke zwischen den Reihen der Bohrungen (22)
mit radialen Ausnehmungen (23) zur Aufnahme von Kühlmittel versehen sein. Der den
Absorber bildende Reaktorabschnitt (B) ist mit einem Kühlmantel (24) mit Kühlmittelzulauf
(25) und Kühlmittelablauf (26) versehen. Zur Verbesserung der Turbulenz der Strömung
und der Kühlmittelführung kann die Innenwand des Kühlmantels (24) mit ringförmigen
Sperrsegmenten (30) versehen sein. Die Einlaufseite der Bohrungen (22) können Überlaufwehre
(27) aufweisen. Die Bohrungen (22) des Absorbers münden in eine Ringkammer (28). Hier
wird das Kondensat gesammelt und zusammen mit den Gasen über Stutzen (29) dem Reaktor
entnom men. Der durch den Absorber und die innere Begrenzung (31) der Rinkammer (28)
gebildete Kanal (32) dient der Druckentlastung. Die Druckentlastungsöffnung 33 ist
mit einer Druckentlastungseinrichtung, z.B. einer Berstscheibe oder einem Tauchverschluß
verschlossen (nicht darstellt). Zwischen Brennkammer (2) und Absorber kann ein Flüssigkeitssammler
(34) mit Überlaufwehr (35) angeordnet sein.
[0009] Durch das einstellbare Flammenbild und die Kühlung der Brennkammerwand können bei
der angestrebten schlanken Brennkammerausführung Wandtempraturen von unter 100°C erreicht
werden. Es ist daher möglich, Graphit, das gegen alle Verbrennungsprodukte gut korrosionsbeständig
ist, einzusetzen. Ein zusätzlicher Schutz gegen thermische und korrosive Zerstörung
des Graphits bietet die Möglichkeit über ein Wehr, am Kopf der Brennkammer, Flüssigkeit
aufzugeben, vorzugsweise Wasser oder wäßrige Flußsäure, um einen Flüssigkeitsfilm
auf der inneren Brennkammerwand zu erzeugen. Zusätzlich kann in die Brennkammer an
verschiedenen Stellen Flüssigkeit eingespeist werden, vorzugsweise Wasser oder wäßrige
Flußsäure, um die Flammentemperatur und das Reaktionsgleichgewicht einzustellen.
[0010] Die Anordnung des Apparates ist senkrecht. Die Flammenführung erfolgt von oben nach
unten. Alle kondensierten Verbrennungsprodukte und zusätzlich aufgegebene Lösungsmengen
- über Überlaufwehr oder Einspritzung - laufen von der Zone hoher Temperatur zur Zone
niederer Temperatur und können am unteren Stutzen (29) gekühlt abgezogen werden.
Der Kühlmittelstrom wird vorzugsweise im Gegenstrom dazu geführt.
1. Vorrichtung zum Verbrennen von Fluorkohlenwasserstoffen bestehend aus einem rohrförmigen
Reaktor, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des Reaktors ein Brennersystem
(1) mit Zuführungen (3), (4), (6), (7) für ein Gemisch aus Fluorkohlenwasserstoff
und Brenngas, sowie für Spülgas und Sauerstoff bzw. Luft angeordnet ist, das stirnseitig
eine Brennkammer (2) begrenzt, die nahe dem Brennersystem (1) mit einem Zündstutzen
(9) und Einrichtungen (10), (11), (12), (13), (14) zum Zuführen und Verteilen von
Flüssigkeit versehen ist, sich an die Brennkammer (2) ein Absorber aus zylindrischen
Blöcken (21) mit Bohrungen (22) parallel zur Reaktorachse für den flüssigen Produktstrom
und das Gas anschließt, die in eine nachfolgende Ringkammer (28) münden, die mit einem
Stutzen (29) zur Entnahme von Gas und Flüssigkeit versehen ist und das andere Ende
des Reaktors eine Öffnung (30) zur Druckentlastung aufweist, die über einen Kanal
(32) mit der Brennkammer (2) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor mit einem
Kühlmantel (15) umgeben ist, die parallel zur Reaktorachse verlaufenden Bohrungen
(22) in radialer Richtung in Reihe angeordnet sind und die Blöcke (21) zwischen benachbarten
Reihen von Bohrungen (22) Ausnehmungen (23) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufseite der Bohrungen
(22) mit Überlaufwehren (27) versehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtungen zum
Zuführen und Verteilen von Flüssigkeit Sprühdüsen (10), (11), (12) und Rinnen (13)
mit Überlaufwehren (14) in der Brennkammer (2) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Brennkammer und
Absorber ein Flüssigkeitssammler (34) mit Überlaufwehr (35) für den Absorber angeordnet
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennersystem aus
einem metallischen Werkstoff besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennersystem von
einer Spülkammer mit Ringspalten umgeben ist.