用於熱腐蝕性熔體的泵的製作方法
2023-10-16 22:12:04 2
專利名稱：用於熱腐蝕性熔體的泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種泵，該泵用於排出熱腐蝕性液體尤其是熔融鹽，該泵包括一個泵管、一個插入該液體中的排出管和至少兩個閥，因而通過增壓周期地將液體排出。
在各種化學生產方法中，例如在使用無機熔鹽用於將HCl直接氧化成氯氣的迪肯法中，各熔鹽必須被輸送到一個強制循環系統中，以便例如可以在反應條件下的滴流膜式反應器中將它們在一個大範圍內排出。各種操作條件是很嚴格的，其中要求一種約500℃的操作溫度；上述方法的一個特別問題是KCl/CuCl熔體的高腐蝕性，該熔體只能例如用陶瓷、石英玻璃作為反應器材料。
迄今為止已應用兩種方法來排出熱的腐蝕性的熔鹽。
例如，在未公布的德國專利申請(申請號為P4432551.7)中，提出利用一種全陶瓷齒輪泵來泵送一個熔鹽。該泵被磁耦合式驅動，同時必須特別注意泵區和耦合區之間的密封，以便沒有熔鹽能進入耦合區，在該耦合區泵會因腐蝕作用而造成損害。
此外，這種泵的缺點是泵裝置的很重的重量，該泵裝置和比較敏感的反應器裝置相互作用。
在未公布的德國專利申請(申請號為P4440632.0)中，提出氣動排出一種熔鹽作為一種替代的泵送方法。這樣，通過排出的氣體使反應器的槽受到周期地定時增壓，因此可以通過一根注入管將該熔體排入一個頂部容器中，以便在那裡再通過一個溼壁柱向下流入反應器中。在到該槽的入口中的一個噴嘴使得有可能產生壓力並防止一種過量的旁路流體。這種方法的缺點是該陶瓷反應器容器的周期的增壓，結果該容器接近它的負荷極限，同時造成洩漏的危險及甚至一個頂部容器必須流出熔鹽。
本發明的目的是提供一種用於腐蝕性液體尤其是用於熔鹽的泵送裝置，該泵送裝置沒有上述各泵的缺點。
以一種可與簡單的浸入式管相比的方式將泵放入一個存儲容器或反應器中是可能的。該泵應該包括儘可能少的結構元件，以及大多沒有機械的或外部通電活動的部件操作，並且應當使反應器的增壓變得沒有必要。
按照本發明，利用一種裝置達到這個目的，該裝置用於排出尤其是熱的、腐蝕性液體，尤其是熔鹽，該裝置包括一根泵管，該泵管具有一個氣體入口和一個氣體出口；一根用於該液體的排出管，該排出管具有一個插入該液體的開口端並作為選擇與該泵管同軸地安裝；和至少兩個閥，同時在泵管和排出管之間的開口被設置在所述閥之間，所述閥被各自的液流打開並沿重力方向上閉合。
在該裝置的一個特別的實施例中，使用不同的閥，其中兩個閥的閉合部分具有不同的密度對平穩的排出操作是有利的。下閥(入口閥)的閉合部分應儘可能容易升起，以便使液體(熔體)能向內流動。該閉合部分的密度只不過比被排出液體的密度稍大一點。
然而，上閥的閉合部分應當儘可能只是在實際排出過程中打開，並在其它的情況下應緊緊關閉，以防在重新裝料過程中該液體例如熔鹽回流。因此，它必須有儘可能高的密度。例如，對於一種具有密度約為3g/cm3的氯化鉀/氯化銅熔體來說，下閥用密度為3.2g/cm3的亞硝酸矽制的球形物，而上閥則用密度為6g/cm3的氧化鋯制的球形物，即特別合適。
按照本發明的泵送裝置由於它的簡單性而比其它的排出裝置優越。它可以只用兩個活動部件亦即被動液壓式打開的閥操作。因為各閥如終是浸沒在該熔鹽中操作，所以管子和閥座幾乎總是處於相同的溫度下，因此特別是當閥座和管子用同樣的材料例如石英製造時，可以避免二次應力，該二次應力可導致結構部件的損傷或斷裂。
除了處於垂直操作位置並包括泵管和排出管的直立的實施例之外，相對於管路方向彎曲或橫向偏移式設裝也是可能的，所以其插入件非常有撓性。只是必須水平地操作各個閥座。
按照本發明的裝置的一個特別的優點是反應器容器的功能(例如，在為了氣動排出而周期性增壓期間)可以與泵的功能完全分離，這樣該反應容器在至多處於未增壓的狀態下，僅須保證液體例如熔體的氣密性封閉。
按照本發明的裝置的另一個特別的優點是儘管單個的周期性操作模式，但是當它與至少一個同種泵送裝置結合按時間順序操作時，即就時間而言使得至少一個泵在排出模式處於相應重疊狀態，它可以使熔鹽通過反應柱連續流動。
用這種方法，可以例如省去在該反應器頂部區域的一個用於熔鹽的儲槽，這顯著簡化了反應器的結構。而且可以省去要求用於氣動排去的柱和槽之間的噴嘴，因此一種簡單的連續式圓柱形反應器結構成為可能。
按照本發明的裝置可以由與熔鹽完全斷開的氣體相控制，同時間隔可以或是通過定時或是通過壓力進行控制。
按照本發明的裝置，藉助於它的簡單的圓柱形，也可以被插入一個填充柱的填料。如果它經過一根在頂部處密封的導向管被推過填料區，該頂部對著一個排出氣體的旁通管，那麼它可以按要求撤出而不擾動填料。
作為選擇，在出口閥的上方可以設置一個可密封的開口，因此在該排出管中的熔體可以排出，例如用於提純目的。
按照本發明的裝置在每個周期所排出的體積可能受在槽中浸沒深度的變化的影響，並且在結構上受泵管直徑相對於排出管按比例變化的影響。
在再裝填期間，通過改善入口狀態可以縮短排放周期。為此，在排出管中不是一個入口閥，而是在泵管的底部區域在一個圓內設置一組幾個閥，並且在該底部處關閉處於這個水平的排出管。以這種方式，在再裝填期間的閉置時間就較短。
利用按照本發明的裝置的這個原理可以得到實際上任何技術上起作用的排出壓頭。
下面將用圖作為例子更詳細地說明本發明。
在圖中
圖1示出在裝填過程中穿過一個按照本發明的泵的圖解剖面。
圖2示出在排出期間圖1中的泵。
圖3示出在再裝填期間圖1中的泵。
圖4示出按照本發明的泵的一種變體，它在排出期間裝備有一個外部排出管。
利用按照本發明的裝置排出是周期式進行。在圖1所示的從貯存容器6中開始裝填期間，兩個球閥3，4被從下面流入排出管2的熔體打開，該球閥3、4分別包括球形件12，13及球座14和15；在氣體側上的排氣管9和閥10是打開的。對圖2所示的排出過程來說，當排氣管9和閥10關閉時，泵送氣體例如反應排出的氣體被進給到泵管1中，並迫使熔體5經過縫口7，再經過自動打開的上球閥4進入排出管2中，直到泵管1已被排空到縫口7的水平面時為止。對圖3所示的再裝填來說，在閥11處切斷排出氣體8的供給，並在閥10處打開排氣管9。上球閥4被熔體5作用在其上的載荷關閉，而下閥3被外部熔體的壓力增壓而使泵管1的再裝填成為可能。
作為另一種選擇，泵管1和排出管2的設置也可以倒過來(見圖4)。利用這種設置，排出所用的氣體體積可以特別小，因此周期時間特別短。這種設置的優點是在接近入口的區域中泵管1加寬到幾乎等於排放管的內徑，以便例如在每個排出周期移動特別大量的熔體。實例在一個實驗裝置中用氯化鋅水合物(密度2.0g/cm3)作試液試驗3按照本發明的泵送裝置的基本功能。試驗在室溫下進行。試驗模型具有下面的部件和尺寸泵管直徑80mm排出管直徑24mm排出頭10000mm浸沒深度600mm入口閥6件，安排成一個圓形閉合體的球形件直徑5mm球形件材料亞硝酸矽密度3.2g/cm3自由通道12mm排出閥4閉合體的球形件直徑15mm球形件材料氧化鋁密度3.9g/cm3自由通道11mm補償孔6個，12mm直徑該試驗模型顯示出下面操作時的性能數據
測得的排出壓力高於流體靜壓力1巴。
測得的排出周期30秒入口時間4秒泵送過程26秒測得的排出體積約1升/周期採用上述泵送裝置，每小時可排出約120升熔體。空載時間約13％(相對於排出時間)。
緊緊地關閉該閉合部件，以致甚至在一天之後熔體也不從排出管中漏出。
在用熱熔鹽的進一步試驗中，一種用氧化鋯製成的閉合體已證明是成功的。
權利要求
1.用於排出熱腐蝕性液體5，尤其是熔鹽的裝置，該裝置包括一個泵管1，該泵管1裝備有一個氣體入口8和一個氣體出口9；一個用於液體5的排出管2，該排出管2具有一個插入該液體5中的開口端，作為選擇此開口端可與泵管1同軸安裝；和至少兩個閥3、4，同時在泵管1和排出管2之間的開口7被設置在閥3和4之間，該閥3、4被各自的液流打開並沿壓力方向閉合。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於泵管1被同軸地安裝在排出管2內部。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特徵在於該泵管1在入口閥3和出口閥4之間幾乎被加寬到排出管2的內徑。
4.按照權利要求1-3所述的裝置，其特徵在於閥3和4被構造成球閥。
5.按照權利要求1和2所述的裝置，其特徵在於閥3和4的閉合部件12，13具有不同的密度，入口閥3的閉合部件13的密度只不過比液體5的密度大一點，具體說大1-10％，而出口閥4的閉合部件12的密度顯著大於液體5的密度，具體說至少大50％。
全文摘要
本發明涉及一種泵,該泵用於排出各種熱的腐蝕性液體,尤其是各種熔鹽,該泵包括一個泵管(1)、一個插入到液體中的排出管(2)和至少兩個閥(3,4),因而通過增壓周期地將液體排出。
文檔編號F04F1/14GK1202953SQ96198448
公開日1998年12月23日 申請日期1996年11月8日 優先權日1995年11月21日
發明者F·格斯特曼, H·G·詹森, W·波特斯, H·赫羅德 申請人:拜爾公司