DE3333758A1 - METHOD FOR PRODUCING SPHERICAL SULFUR PARTICLES - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING SPHERICAL SULFUR PARTICLESInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung kugeliger SchwefelteilchenProcess for the production of spherical sulfur particles
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung kugeliger Schwefelteilchen, das sich, wie nachfolgend gezeigt, durch Einfachheit, geringe Investitionskosten und den Erhalt vollkommen kugeliger und homo-5 gener Schwefelperlen auszeichnet und auch die Möglichkeit bietet, die Korngrößenverteilung des Produktes zu steuern.The invention relates to a process for producing spherical sulfur particles which is as follows shown by simplicity, low investment costs and the receipt of perfectly spherical and homo-5 gener sulfur pearls and also offers the possibility of adjusting the grain size distribution of the product steer.
Bei der Handhabung von Schwefel können sich stets ernst-10 hafte Probleme bezüglich Sicherheit, Umweltverschmutzung und Verunreinigung bzw. Vergiftung angrenzender Bereiche ergeben.When it comes to handling sulfur, there can always be serious problems there are still problems of safety, pollution, and pollution or poisoning of adjacent areas result.
Die Probleme der Handhabung von Schwefel beginnen dort, 15 wo der Schwefel gewonnen wird. Bei Lagerstätten, die mit Hilfe des Frasch-Verfahrens ausgebeutet werden, wird flüssiger Schwefel durch Rohrleitungen gepumpt und erstarrt zu sehr großen Blöcken.The problems of handling sulfur begin where the sulfur is extracted. In the case of deposits with With the help of the Frasch process, liquid sulfur is pumped through pipelines and solidifies to very large blocks.
20 Bevor er in den Handel.gebracht wird, müssen diese sehr20 Before it is put on the market, these must be very
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großen Blöcke mit Hochleistungsmaschinen aufgebrochen und vermählen werden, damit das Handelsprodukt eine
bessere Homogenität aufweist und von den Abnehmern besser angenommen wird..
5large blocks are broken open and ground with high-performance machines so that the commercial product has a better homogeneity and is better accepted by customers.
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In der Praxis hat sich das Vermählen von Schwefel stets als ein sehr großes Problem erwiesen.In practice, the marriage of sulfur has always been proved to be a very big problem.
Wegen der· zahlreichen zu berücksichtigenden Sicherheitsprobleme und der Gefahr des Schmelzens werden Mahlverfahren fast ausschließlich nur von Großproduzenten angewandt. Die mit dem Vermählen von Schwefel verbundenen Schwierigkeiten haben Produzenten veranlaßt zu forschen mit dem Ziel, sichere und wirksamere Einrichtungen (und Verfahren) zu entwickeln.Because of the numerous security problems to be considered and the risk of melting, grinding processes are almost exclusively used by large producers. The difficulties associated with grinding sulfur have prompted producers to research with the aim of developing safer and more effective facilities (and procedures).
Die Freeport Sulfur Company in den USA hat eine Mühle entsprechend der US-PS 2 656 123 entwickelt.The Freeport Sulfur Company in the USA developed a mill according to US Pat. No. 2,656,123.
0 Schwefelproduzenten übernehmen allgemein keine Garantie für die Korngrößenverteilung des Produktes und es ist bekannt, daß handelsüblicher Schwefel sehr unterschiedliche Korngrößenverteilungen aufweist.0 sulfur producers do not generally accept any guarantee for the particle size distribution of the product and it is known that commercial sulfur varies widely Has grain size distributions.
Durch das Vermählen des Schwefels und die Heterogenität des Produktes ergeben sich eine Reihe von Nachteilen:Through the marriage of the sulfur and the heterogeneity The product has a number of disadvantages:
- Der beim Vermählen und beim Transport erzeugte Staub: Wie alle schlechten elektrischen Leiter wird Schwefel schnell elektrisch aufgeladen. Aus diesen Gründen muß das System mit dem nötigen Schutz versehen sein, beispielsweise indem ein geschlossenes System vorgesehen wird.- The dust generated during the grinding and transport: Like all bad electrical conductors, sulfur is quickly charged electrically. From these For reasons, the system must be provided with the necessary protection, for example by a closed system is provided.
- Gemahlener Schwefel ist allgemein korrodierend, vor allem wenn er nicht vollkommen trocken ist; deshalb- Ground sulfur is generally corrosive, especially if it is not completely dry; for this reason
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muß entsprechendes Konstruktionsmaterial verwendet werden.Appropriate construction material must be used.
- In dem System müssen zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen werden, wie ständiges Strömen von Dampf an Stellen, an denen verstärkt Staub anfällt, um Explosionen zu verhindern.- Additional safety measures must be implemented in the system, such as constant flow of steam Places where there is increased dust to prevent explosions.
- Alle metallischen Leitungen müssen in der Erde verlegt (verdeckt) sein, um die Ansammlung von statischer Elektrizität zu verhindern.- All metal lines must be buried (hidden) in order to prevent the accumulation of static electricity to prevent.
- Wartungsarbeiten, bei denen geschweißt oder Werkzeug verwendet wird, können nur durchgeführt werden, nachdem
aller Schwefel aus bzw. von dem entsprechenden Bereich entfernt worden ist.
- Hierzu müssen Traktoren und Bagger eingesetzt werden, was zu einem zusätzlichen Verbrauch an Treibstoff
führt.- Welding or tooling maintenance can only be performed after all sulfur has been removed from the area.
- For this purpose tractors and excavators have to be used, which leads to an additional consumption of fuel.
- Heterogene Korngrößenverteilung:- Heterogeneous grain size distribution:
Das Produkt zeigt eine Korngrößenverteilung, die von einem sehr feinen Pulver bis zu 15 cm großen Stücken reicht, erschwert durch die Tatsache, daß eine weitere Zerkleinerung zu einer wesentlichen Zunahme des Feinkornanteils führt.The product shows a particle size distribution ranging from a very fine powder to pieces 15 cm in size is enough, made more difficult by the fact that further comminution leads to a substantial increase in the proportion of fines leads.
- Der Mahlvorgang erfordert große Sorgfalt und Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals.- The grinding process requires great care and attention from the operator.
- Und schließlich erschwert das Erscheinungsbild der Produkte das Auf-den-Markt-bringen.- And finally, the appearance of the products makes it difficult to bring them to market.
Die Produzenten von Schwefel, der aus petrochemischen Quellen gewonnen wird, wenden verschiedene Methoden an, um das durch die sehr großen Schwefelblöcke verursachte Problem zu umgehen.The producers of sulfur obtained from petrochemical sources use various methods, to circumvent the problem caused by the very large sulfur blocks.
Schwefel-Schaber verschiedener Bauarten und Kapazitäten arbeiten zufriedenstellend, benötigen aber beträchtlicheSulfur scrapers of various types and capacities work satisfactorily but require considerable amounts
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Investitionskosten sowie ständige Wartung.Investment costs as well as constant maintenance.
Vorrichtungen zur Erzeugung von Schwefelperlen in entsprechenden Türmen, in denen der Schwefel durch Düsen -aus einer bestimmten Höhe herunterfällt, allgemein in einem Luft-Gegenstrom, werden manchmal mit zufriedenstellenden Ergebnissen verwendet; aber die Kosten sind beträchtlich.Devices for the production of sulfur beads in corresponding towers, in which the sulfur is passed through nozzles - falls from a certain height, generally in countercurrent air, are sometimes used with satisfactory results; but the cost is considerably.
ο Es wurden auch Verfahren entwickelt, die auf der Zerkleinerung in einem starken Wasserstrahl beruhen, mit Fall aus einer gewissen Höhe, so daß das Produkt auf rotierende Hindernisse bzw. Einbauten fällt, um die Agglomerierung zu verhindern. Zwar können derartige Zerkleinerungsvorrichtungen zuverlässig kontinuierlich arbeiten und die Investitionskosten sind im wesentlichen gering; jedoch ist dieses Verfahren insofern nachteilig, als es zu einem außerordentlich feinteiligen Produkt führt und das erhaltene Granulat sehr viel Wasser zurückhält, aufgrund der zahlreichen Vertiefungen, die in dem zerkleinerten Produkt entstanden sind. Die außerordentlich feine Korngrößenverteilung des Produktes sowie die Porosität und die übermäßige Zurückhaltung von Wasser erschweren das in Handelbringen diese Produktes und erhöhen die Transportkosten.ο There have also been developed methods based on the size reduction based in a strong jet of water, with falling from a certain height, so that the product is on rotating Obstacles or fixtures fall to prevent agglomeration. Such shredding devices can work reliably continuously and the investment costs are essentially low; however, this method is disadvantageous in that it leads to an extremely finely divided product and the granulate obtained retains a great deal of water due to the numerous depressions in the crushed material Product. The extremely fine grain size distribution of the product and the porosity and the excessive retention of water make it difficult and increase the commercialization of this product Transportation costs.
Es besteht daher weiterhin Bedarf daran, daß Schwefel, der mit Hilfe üblicher Verfahren gewonnen wird, so behandelt bzw. bearbeitet werden kann, daß die oben erwähnten Probleme bezüglich der Handhabung, der Sicherheit, des Unterhalts der Anlage bzw. Ausrüstung, der Korngrösse und des Vertriebs des Produktes behoben oder verringert werden und daß darüberhinaus ein System bereitgestellt wird, das einfach und wirtschaftlich ist.There remains a need, therefore, for sulfur obtained by conventional methods to be treated in this way or can be processed so that the above-mentioned problems with regard to handling, safety, the maintenance of the plant or equipment, the grain size and the distribution of the product eliminated or reduced and that there is also provided a system that is simple and economical.
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Ziel der Erfindung ist daher die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung kugeliger Schwefelteilchen, ausgehend von Schwefel, der nach üblichen Verfahren gewonnen wird, das die oben genannten Nachteile überwindet.und zu kugeligen Schwefelteilchen mit den gewünschten verbesserten Eigenschaften führt. Vor allem liefert das erfindungsgemäße Verfahren ein Schwefelprodukt in Form kugeliger Teilchen oder Perlen, deren Korngrößenverteilung während des Verfahrens in gewünschter Weise gesteuert werden kann.The aim of the invention is therefore to develop a process for the production of spherical sulfur particles, starting from sulfur, which is obtained by conventional methods, which overcomes the disadvantages mentioned above and leads to spherical sulfur particles with the desired improved properties. Above all the process according to the invention provides a sulfur product in the form of spherical particles or pearls, their grain size distribution can be controlled in a desired manner during the process.
Die in dieser Beschreibung verwendeten Symbole haben folgende Bedeutung:The symbols used in this description have the following meanings:
S= Rhombischer SchwefelS = rhombic sulfur
S = Monokliner SchwefelS = monoclinic sulfur
S, = Flüssiger, freifliessender (dünnflüssiger)S, = liquid, free-flowing (thinner)
hellgelber Schwefel, der bei niederen Temperaturen überwiegt S= Flüssiger viskoser dunkelbrauner Schwelight yellow sulfur, which predominates at low temperatures S = liquid, viscous dark brown sweat
fel, der bei hohen Temperaturen überwiegt S = Plastischer Schwefelfel that predominates at high temperatures S = plastic sulfur
Bemerkungen:
1.) Wenn S1 erstarrt, geht er in die Formen S und S
über, die beide kristallin und in Schwefelkohlenstoff
löslich sind.Remarks:
1.) When S 1 solidifies, it changes into the forms S and S, both of which are crystalline and soluble in carbon disulfide.
2.) Wenn S erstarrt, geht er in S über, das heißt plastischen amorphen Schwefel, der in Schwefelkohlenstoff unlöslich ist.2.) When S solidifies, it changes into S, that is, plastic amorphous sulfur, which is insoluble in carbon disulfide.
3.) Deshalb hängt der Anteil von in Schwefelkohlenstoff löslichem Schwefel und in Schwefelkohlenstoff unlöslichem Schwefel im erstarrten Schwefel von den jeweiligen Mengen an S1 und S ab, die im flüssigen3.) Therefore, the proportion of sulfur soluble in carbon disulfide and sulfur insoluble in carbon disulfide in the solidified sulfur depends on the respective amounts of S 1 and S in the liquid
λ μλ μ
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Schwefel zum Zeitpunkt der Erstarrung bzw. Verfestigung vorhanden sind, und ist eine Funktion der Temperatur des flüssigen Schwefels.Sulfur at the time of solidification or solidification are present and is a function of the temperature of the liquid sulfur.
Das Verfahren nach der Erfindung beruht darauf, daß lambda-Schwefel (S,) beim Erstarren die FormenThe method according to the invention is based on the fact that lambda sulfur (S,) forms the shapes when it solidifies
S und S0 durchläuft,
α ßS and S 0 passes,
α ß
In der vorliegenden Erfindung wird lambda-Schwefel definiert als Schwefel, dessen Temperatur zwischen der Schmelztemperatur des Schwefels und etwa 157°C liegt.In the present invention, lambda sulfur is defined as sulfur whose temperature is between Melting temperature of sulfur and about 157 ° C.
Bei Temperaturen über 157°C bilden sich beträchtliche Mengen an Schwefel in der μ-Form, die beim Erstarren in die Form S übergeht. Die μ-Form des Schwefels, die bei den oben erwähnten Temperaturen überwiegt, beeinträchtigt nicht nur das Verfahren zur Herstellung kugeliger Teilchen da sie die Bildung von Schwefelperlen aufgrund der plastischen Beschaffenheit von S verhindert und rnöglicherweise zu Störungen bzw. Verstopfungen führt, sondern auch das Pumpen, da die Viskosität des Schwefels bei hohen Temperaturen für Arbeitsgänge dieser Art nicht geeignet ist.At temperatures above 157 ° C, considerable amounts of sulfur are formed in the μ-form, which when solidified in the form S passes over. The μ-shape of sulfur, which predominates at the temperatures mentioned above, is impaired not just the process of making spherical particles as they cause the formation of sulfur beads plastic nature of S prevented and possibly leads to malfunctions or blockages, but also the pumping, since the viscosity of the sulfur high temperatures is not suitable for this type of work.
Andererseits hat sich gezeigt, daß wenn eine flüssige Charge Schwefel in der Modifikation S, in ständig bewegtes Wasser eingeführt wird, dies die Bildung von: festen Schwefelperlen mit zufriedenstellender kugeliger Gestalt und Homogenität hervorruft. Es hat sich auch gezeigt, daß die Korngrößenverteilung dieser Perlen oder kugeligen Teilchen in gewünschter Weise während des Verfahrens gesteuert werden kann durch Einstellung der Geschwindigkeit der im Verfahren erzeugten Wasserströmung und/oder des Wasserspiegels in dem Gefäß, in welchem dieOn the other hand, it has been found that if a liquid charge of S, modification is introduced into constantly moving water, this causes the formation of: solid sulfur beads of satisfactory spherical shape and homogeneity. It has also been shown that the grain size distribution of these beads or spherical particles can be controlled in a desired manner during the process by adjusting the speed of the water flow generated in the process and / or the water level in the vessel in which the
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Chargen an lambda-Schwefel und Wasser in Berührung miteinander kommen und/oder durch Einstellen bzw. Anpassen der Än-derung der Größe der Einlaßöffnungen für die SchweifeIcharge.Batches of lambda sulfur and water in contact with each other come and / or by setting or adapting the change in the size of the inlet openings for the Tail Icharge.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung kugeliger Schwefelteilchen wird in folgenden Stufen durchgeführt:The inventive method for producing spherical Sulfur particles is carried out in the following stages:
a) Bereitstellen einer Charge von flüssigem Schwefel in der{ Modifikation S λ;a) providing a batch of liquid sulfur in the { modification S λ ;
b) Zugeben dieser Schwefelcharge zu Wasser in konstanter Bewegung unter Bildung von Schwefelperlen undb) Adding this sulfur charge to water at a constant rate Movement with the formation of sulfur beads and
c) Isolieren und Trocknen dieser Perlen bzw. kugeligen Teilchen.c) isolating and drying these beads or spherical particles.
Die flüssige Schwefelcharge der Stufe (a) kann erhalten werden· durch Erhitzen einer Charge von flüssigem oder festem»Schwefel auf eine Temperatur von max. etwa 157°C. Bevorzugt wird von einer Charge flüssigen Schwefels ausgegangen. The liquid sulfur charge of step (a) can be obtained be · by heating a batch of liquid or solid »sulfur to a maximum temperature of about 157 ° C. It is preferable to start from a batch of liquid sulfur.
jj
Die Zugabe des Schwefels zu Wasser, wie sie in Stufe (b) beschrieben wird, wird üblicherweise mit Hilfe von Vorrichtungen durchgeführt, die in einer zuvor festgelegten Stellung lokalisierte Öffnungen und einen zuvor festgelegten Wasserspiegel bzw. Wasserstand umfassen. Bevorzugte Vorrichtungen und Anordnungen für diese Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Beispielen gezeigt. ;The addition of the sulfur to water, as described in step (b), is usually carried out with the aid of devices carried out, the openings located in a predetermined position and a predetermined one Include water level or water level. Preferred devices and arrangements for this stage of the Processes according to the invention are shown in the examples. ;
Stufe ic) bezieht sich auf die Isolierung und das Trocknen der Perlen und besteht darin, daß die Perlen oder kugeligen Teilchen mit Mitteln unterschiedlicher Form je nach Art der Vorrichtung, die zur Herstellung der kugeligen Teilchen verwendet wird, isoliert und dann getrocknet werden, allgemein an der Luft.Stage ic) relates to isolation and drying of pearls and consists in that the pearls or spherical particles with means of different shape isolated and then depending on the type of device that is used to produce the spherical particles be dried, generally in the air.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der kugeligen Teilchen kann in unterschiedlichen geometrischen Formen ausgebildet sein. Bevorzugte Typen haben die Gestalt von zylindrischen Behältern oder von Kanälen mit rechteckigem Querschnitt. Diese bevorzugten Vorrichtungen sowie Anordnungen und Hilfsvorrichtungen, die besonders für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, sind in den beigefügten Zeichnungen gezeigt.The apparatus for carrying out the method for producing the spherical particles can be in different geometric shapes. Preferred types are in the form of cylindrical containers or of Channels with a rectangular cross-section. These preferred devices as well as arrangements and auxiliary devices, which are particularly used for the method according to the invention are shown in the accompanying drawings.
Figur 1 ist eine schematische Ansicht des grundlegenden ursprünglichen Systems für das Verfahren zur Erzeugung kugeliger Schwefelteilchen nach der Erfindung.Figure 1 is a schematic view of the basic original system for the method of producing spherical sulfur particles according to the invention.
Figur 2 ist ein Diagramm, das die Änderung des Temperaturanstiegs des Wassers im Verfahren zeigt, bezogen auf die Wasser-Eintrittstemperatur und das Mengenverhältnis von Schwefel zu Wasser in der eingespeisten Charge.Figure 2 is a graph showing the change in temperature rise of water in the process on the water inlet temperature and the ratio of sulfur to water in the feed Batch.
Die Figuren 3a, 3b und 3c zeigen ein System zur Erzeugung von kugeligen Schwefelteilchen vom Typ Kanal mit rechteckigem Querschnitt.FIGS. 3a, 3b and 3c show a system for producing spherical sulfur particles of the channel with rectangular type Cross-section.
Figur 4 zeigt ein anderes System zur Erzeugung kugeliger Schwefelteilchen, bei dem ein Förderwerk zum Transportieren des kugelförmigen Produktes verwendet wird.FIG. 4 shows another system for producing spherical sulfur particles in which a conveyor mechanism is used for transporting of the spherical product is used.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch die Teile einer Düse, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann.FIG. 5 shows a section through the parts of a nozzle which are used in the method according to the invention can.
Figur 6 zeigt ein weiteres System zur Erzeugung kugelförmiger Schwefelteilchen undFigure 6 shows another system for producing spherical sulfur particles and
Figur 7 zeigt eine Anlage mit diesem System.FIG. 7 shows an installation with this system.
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Die Figuren werden in den nachfolgenden Beispielen noch näher erläutert.The figures are used in the examples below explained in more detail.
Wie bereits erwähnt, kann die Korngrößenverteilung der Schwefelperlen im Verlauf des Verfahrens angemessen gesteuert werden. Diese Steuerung kann durchgeführt werden durch Steuern der im Verfahren erzeugten Strömungsgeschwindigkeit des Wassers. Die Intensität der induzierten Wasserströmung ist wesentlich eine Funktion von entweder dem Ausmaß der Bewegung des Wassers, die durch Vorrichtungen wie Rührwerke, Stromungshomogenisatoren und ähnliche erzeugt wird oder des Ausmaßes (Grads) der Bewegung, die durch die Einspeisungsgeschwindigkeit der Wassercharge und/oder der Abzugsgeschwindigkeit des Wassers erzeugt wird oder sie ist ein Funktion aus beiden Möglichkeiten. Durch Einstellen der an diesen Punkten vorherrschenden Geschwindigkeit wird eine gesteuerte Korngrößenverteilung für das entstandene perlenförmige Produkt erzielt.As already mentioned, the grain size distribution of the sulfur beads can be appropriately controlled in the course of the process will. This control can be performed by controlling the flow rate generated in the process of the water. The intensity of the induced water flow is essentially a function of either the extent of the movement of the water caused by devices such as agitators, flow homogenizers and the like or the amount (degree) of agitation caused by the feed rate of the water charge and / or the withdrawal speed of the water is generated or it is a function of both Options. By adjusting the speed prevailing at these points, one becomes controlled Grain size distribution achieved for the resulting pearl-shaped product.
Darüberhinaus kann die Steuerung der Korngröße auch durch angemessenes Einstellen des Wasserspiegels in dem Gefäß, in welchem Schwefel und Wasser in Berührung miteinander kommen und/oder durch Variieren der Größe bzw. Weite der Öffnungen, durch die die Schwefelcharge eingespeist wird, erreicht werden.In addition, the grain size can also be controlled by appropriately adjusting the water level in the Vessel in which sulfur and water come into contact with each other and / or by varying the size or Width of the openings through which the sulfur charge is fed can be achieved.
In der in den Figuren 6 und 7 bezeichneten Ausführungsform wird die gewünschte Wasserströmung durch das Einspeisen und Abziehen der Wassercharge selbst erzeugt unter Bildung eines Wirbels, der durch tangentiale Zufuhr des Wassers und durch die Ausflußöffnung für das Wasser hervorgerufen wird. Änderungen dieser Geschwindigkeiten sowie entsprechende Einstellung des Wasserspiegels bewir-In the embodiment designated in FIGS. 6 and 7, the desired water flow is achieved by the feeding and withdrawing the water charge itself generated to form a vortex caused by tangential supply of the water and through the outlet opening for the water is caused. Changes in these speeds and a corresponding adjustment of the water level cause
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ken die notwendige Veränderung der erzeugten Wasserströmung und die Einstellung oder Anpassung des Wasserspiegels, wodurch die gewünschte Steuerung der Korngrößenverteilung des kugeligen bzw. perlförmigen Produktes erreicht wird.ken the necessary change in the generated water flow and the setting or adjustment of the water level, whereby the desired control of the grain size distribution of the spherical or pearl-shaped product is achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nicht nur durch auf der Hand liegende Vorteile aus, wie Einfachheit der Durchführung und der benötigten Vorrichtung sowie verringerte Kosten für das zur Erzeugung der kugeligen Teilchen benötigte Material, das heißt Wasser; die kugelförmigen Schwefelteilchen zeichnen sich darüberhinaus durch sehr befriedigende Eigenschaften wie vollkommen kugelige Form und Homogenität, gesteuerter Korngrößenbereich, ausgezeichnete Festigkeit oder Beständigkeit, schnelles Trocknen usw. aus, ohne die Nachteile aufzuweisen, die den gebräuchlichen Verfahren zur Bearbeitung bzw. Handhabung des Schwefels anhaften.The method according to the invention not only excels with obvious advantages, such as simplicity of implementation and the required device as well as reduced cost of the material required to produce the spherical particles, i.e., water; the spherical sulfur particles are also characterized by very satisfactory properties such as perfect spherical shape and homogeneity, controlled grain size range, excellent strength or durability, quick drying, etc., without the disadvantages of common methods of processing or handling of the sulfur adhere.
Die Erfolge von Versuchen, die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren geführt haben, werden nachfolgend im Rahmen der Beispiele beschrieben.The success of attempts to the invention Processes are described below in the context of the examples.
In den ursprünglichen Versuchen, die zur Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens geführt haben, wurde
Sx in mechanisch gerührtes Wasser eingeführt, wobei
sich die S,-Teilchen in Wasser in S„umwandelten, die
innerhalb weniger Stunden sich in S umwandelte, wie in jedem anderen S,-Verfahren.
30In the original experiments that led to the development of the method according to the invention, S x was introduced into mechanically stirred water, the S, particles in water being converted into S n, which converted to S within a few hours, as in any other S, method.
30th
Die Eigenschaften bzw. das Vermögen von Sx, Schwefelperlen zu erzeugen, wurde dann untersucht und der Versuch wurde auf sehr unterschiedliche Weise vielfach wiederholt. Das grundlegende Experiment ist nachfolgend beschrieben; ihm schließen sich andere Beispiele an, dieThe properties or the ability of S x to produce sulfur beads was then examined and the experiment was repeated many times over in very different ways. The basic experiment is described below; it is followed by other examples that
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verschiedene Alternativen beschreiben sowie das im technischen Maßstabe kontinuierlich ausgeführte Verfahren.Describe various alternatives as well as the process continuously carried out on a technical scale.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung, stellen jedoch keinerlei Beschränkung dar.The following examples serve to explain the invention in more detail, but do not represent any restriction represent.
Das grundlegende Experiment der Erzeugung von Schwefelperlen bzw. kugeligen Schwefelteilchen wie in Fig. 1 gezeigt, besteht darin, daß lambda-Schwefel aus einem Behälter (1) durch eine Öffnung (2) mit einem Durchmesser von 2 mm am Boden des Behälters aus einer Höhe von 10 cm über dem Wasserspiegel auf dem halben Wege zwischen Rand und Achse eines Becherglases (3) mit einer Kapazität von 2,5 1 und einem Durchmesser von 19 cm zugeführt wird. Der Wasserspiegel im Becherglas liegt bei 2/3 der Höhe dieses Becherglases. Das Becherglas enthielt 2,0 1 Wasser von Raumtemperatur und war mit einem Rührer (4) ausgestattet mit vier 5 cm langen Turbinen-förmigen Rührarmen (5) aus rostfreiem Stahl, die > 2/3 der Wasserhöhe tief eintauchten.The basic experiment of the production of sulfur beads or spherical sulfur particles as in Fig. 1 shown, consists in that lambda sulfur from a container (1) through an opening (2) with a diameter of 2 mm at the bottom of the container from a height of 10 cm above the water level halfway between the edge and the axis of a beaker (3) with a capacity of 2.5 liters and a diameter of 19 cm is fed. The water level in the beaker is 2/3 the height of this beaker. The beaker contained 2.0 l of water at room temperature and was equipped with a stirrer (4) with four 5 cm long turbine-shaped Mixing arms (5) made of stainless steel, which were immersed> 2/3 of the water height.
Mit dem Zulaufen des Ξλ wurde bei einer Rührgeschwindigkeit von 100 UpM begonnen, wobei ein perlenförmiges vollkommen kugeliges Material mit zufriedenstellender Korngrößenverteilung erhalten wurde. 100 % des Produktes wies eine Korngröße im Bereich von 0,25 bis 4,0 mm auf.The Ξ λ was started to flow in at a stirring speed of 100 rpm, a bead-shaped, completely spherical material with a satisfactory particle size distribution being obtained. 100% of the product had a grain size in the range from 0.25 to 4.0 mm.
Diese Schwefelperlen wurden Zerreibarkeits-Tests unterworfen, die ausgezeichnete Festigkeitsmomente nach der Erzeugung (S ) sowie 2 Tage nach der Erzeugung (S ) ergaben.These sulfur beads were subjected to friability tests, the excellent moments of strength after production (S) and 2 days after production (S) revealed.
Die zum Abkühlen des Schwefels benötigte Wassermenge wurde dann überprüft und es zeigte sich, daß selbstThe amount of water required to cool the sulfur was then checked and it was found that even
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unter adiabatischen Bedingungen der Vorgang wiederholte Male durchgeführt werden konnte; dies zeigte, daß in der Praxis die Zunahme der Wassertemperatur keinen einschränkenden oder begrenzenden Faktor für das Verfahren darstellt und daß es nicht notwendig ist, kostspielige Kühlsysteme zu verwenden.the process could be carried out repeatedly under adiabatic conditions; this showed that in the In practice, the increase in water temperature is not a limiting or limiting factor in the procedure and that it is not necessary to use expensive cooling systems.
Unter der Annahme eines adiabatischen Systems, das heißt der ungünstigsten Bedingungen und unter Verwendung eines Anteils von 6 kg Wasser von 200C je kg Schwefel betrug die erzielte Temperatur etwa 49°C, wie in Fig. 2 für adiabatische Bedingungen gezeigt wird. Auf der Ordinate des Diagramms ist das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Sx , auf der unteren Abzisse die Temperatur des Gemisches aus Wasser und Schwefel und auf der oberen Abzisse die Eintrittstemperatur des Wassers angeben. Für den speziellen Fall einer Eintrittstemperatur von 200C (293 K) für das Wasser und von 12O0C (393 K) für den lambda-Schwefel läßt sich die Enatemperatur T des Gemisches gemäß folgender Gleichung berechnen:Assuming an adiabatic system, i.e. the most unfavorable conditions, using a proportion of 6 kg of water at 20 0 C per kg of sulfur, the temperature achieved was about 49 ° C, as shown in Fig. 2 is shown for adiabatic conditions. The ordinate of the diagram shows the weight ratio of water to S x , the temperature of the mixture of water and sulfur is indicated on the lower abscissa and the inlet temperature of the water is indicated on the upper abscissa. For the special case of an inlet temperature of 20 0 C (293 K) for the water and 12O 0 C (393 K) for the lambda sulfur, the enate temperature T of the mixture can be calculated according to the following equation:
r 393
r
J j nCpdT
J
rhombischG
rhombic
0 wobei η die Anzahl Mole (H-O oder S) und Cp die spezifische Wärme bedeutet.0 where η is the number of moles (H-O or S) and Cp the specific Means warmth.
Dies zeigt, daß weder die Menge noch die Temperatur des Wassers Hindernisse für das erfindungsgemäße Verfahren darstellen. . This shows that neither the amount nor the temperature of the water are obstacles to the process according to the invention. .
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-V--V-
Unter Verwendung einer Vorrichtung wie in den Fig. 3a, 3b und 3c gezeigt, wurde Schwefel durch 6 Öffnungen (8) mit einem Durchmesser von jeweils 3 mm aus einer Höhe von 30 cm unmittelbar in den zentralen Bereich des Wasserspiegels eines Kanals (6) mit einem Strörnungshomogenisator (7) eingeführt. Der Wasserspiegel wurde auf 4 cm eingestellt mit Hilfe eines Satzes von Einbauten, die durch Schienen (9) gehalten wurden. Der Satz Schienen (9) und die Überlauf-Einbauten sind im einzelnen in den Fig. 3b und 3c gezeigt. Fig. 3b zeigt eine Seitenansicht des unteren Teiles des Systems zur Erzeugung kugeliger Teilchen, umfassend 8 Sätze Schienen (9) zum Montieren der jeweils 25 cm voneinander entfernten Einbauten. . Die Höhe des Kanals betrug 32 cm und die Länge 5,9 m. Fig. 3c zeigt einen Querschnitt des unteren Bereiches des Systems zur Erzeugung der kugeligen Teilchen, der die Anordnung der die Einbauten haltenden Schienen (9) im Kanal (6) zeigt. Das System umfaßt auch einen Wassereinlaufstutzen (TO) und eine Dampfzufuhr-Heizschlangenvorrichtung (11), wie in Fig. 3a gezeigt.Using a device as shown in Figures 3a, 3b and 3c, sulfur was passed through 6 openings (8) each with a diameter of 3 mm from a height of 30 cm directly into the central area of the water level a channel (6) with a flow homogenizer (7) introduced. The water level was up 4 cm adjusted using a set of internals held in place by rails (9). The sentence Rails (9) and the overflow internals are shown in detail in FIGS. 3b and 3c. Figure 3b Fig. 13 shows a side view of the lower part of the system for generating spherical particles comprising 8 sets Rails (9) for mounting the internals, each 25 cm apart. . The height of the channel was 32 cm and the length 5.9 m. Fig. 3c shows a cross-section of the lower part of the system for Generation of the spherical particles, which determine the arrangement of the rails (9) holding the internals in the channel (6) shows. The system also includes a water inlet port (TO) and a steam supply heating coil device (11) as shown in Fig. 3a.
Das erhaltene Produkt war sehr gut in kugelige Teilchen überführt. Aufgrund seiner Korngrößenverteilung ermöglichte es einen schnellen Ablauf des Wassers und schnellen Verlust des Restfeuchtegehaltes und zeichnete sich durch einen guten Trocknungsgrad aus.The product obtained was very well converted into spherical particles. Due to its grain size distribution made possible there was a rapid drainage of the water and rapid loss of the residual moisture content and stood out characterized by a good degree of dryness.
Die Korngrößenverteilung der erhaltenen Schwefelkugeln lautete wie folgt:The grain size distribution of the sulfur spheres obtained read as follows:
/14/ 14
lA-57 591 - λ/- LA-57 591 - λ / -
Tyler Maschen lichte Maschen- % zurück- % akkumuweite (mm) gehalten liertTyler Maschen clear mesh-% back-% accumu width (mm) held
lambda-Schwefel wurde durch 6 Öffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 2 mm in einem Abstand von 6 cm über dem Wasserspiegel eines Systems entsprechend den Fig. 3a, 3b und 3c zugeführt, jedoch die Höhe des Wasserspiegels auf 2 cm eingestellt.Lambda-sulfur was passed through 6 openings, each 2 mm in diameter, at a distance of 6 cm the water level of a system according to FIGS. 3a, 3b and 3c, but the height of the water level set to 2 cm.
Die Zugabe .von Sx erfolgte in gleicher Weise wie im vorangegangenen Beispiel. Das erhaltene Produkt lag in kugeligen Teilchen bzw. Perlen vor, aus denen der Restgehalt an freier Feuchtigkeit bzw. freiem Wasser gut ablief und das schnell trocknete. Die Korngrößenverteilung dieses Produktes lautete wie folgt:S x was added in the same way as in the previous example. The product obtained was in the form of spherical particles or pearls from which the residual content of free moisture or free water ran off well and which dried quickly. The grain size distribution of this product was as follows:
/15/ 15
Λ * ΛΛ * Λ
1Α-57 5911-57 591
- ι- ι
Tyler Maschen lichte Maschen- % zurück- % akkumuweite (mm) gehalten liertTyler Maschen clear mesh-% back-% accumu width (mm) held
Es wurde mit einem System bzw. einer Anlage zur Erzeugung kugeliger Teilchen gemäß Fig. 4 gearbeitet. Lambda-Schwefel wurde durch eine Düse (12) mit einem Durchmesser ' von 2 mm aus einer Höhe von 40 cm vom Wasserspiegel in den Wasser enthaltenden zylindrischen Behälter (13) eingeführt und zwar in der Mitte des durch den Radius r gegebenen Abstandes zwischen Behälterwand und Rührwerk (14) mit Turbinen-artigen Schaufeln oder Armen (15). Die kugeligen Schwefelteilchen wurden mit Hilfe einer Fördereinrichtung (16),angetrieben durch eine Antriebsvorrichtung (17), die an den konischen Boden des Behälters anschloß, ausgetragen und in einem Behälter (18) gelagert. Das aus dem in diesem Behälter (18) enthaltenen Produkt ablaufende Wasser lief in einen Wasserbehälter (20) ab, über die Leitung (19),und wurde über die Leitungen (21)A system or a plant for generating spherical particles according to FIG. 4 was used. Lambda sulfur was through a nozzle (12) with a diameter of 2 mm from a height of 40 cm from the water level in the cylindrical container (13) containing water is introduced in the middle of the distance between the container wall and the agitator (14) given by the radius r with turbine-like blades or arms (15). The spherical sulfur particles were transported with the aid of a conveyor (16), driven by a drive device (17), which connected to the conical bottom of the container, discharged and stored in a container (18). The product contained in this container (18) Drained water ran into a water container (20), via the line (19), and was via the lines (21)
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lA-57 591 - 1LA-57 591-1
und (23) mit Hilfe einer Pumpe (22) in das zylindrische Gefäß (13) zurückgeführt. Der untere Bereich bzw. Austrittsbereich (24) der Düse (12) sowie deren Querschnitt (25) ist in Fig. 5 gezeigt. Die Düse (12) besteht aus rostfreiem Stahl 304 mit einer Stärke von mehr als 1 mm und enthält 4 Öffnungen (26) für den zuzuführenden Schwefel sowie eine Einlaßöffnung (27) und eine Auslaßöffnung (28) für Dampf.and (23) returned to the cylindrical vessel (13) with the aid of a pump (22). The lower area or exit area (24) of the nozzle (12) and its cross section (25) is shown in FIG. The nozzle (12) is made of stainless steel Steel 304 with a thickness of more than 1 mm and contains 4 openings (26) for the sulfur to be fed as well as an inlet opening (27) and an outlet opening (28) for steam.
Es wurde ein sehr gut in kugelige Schwefelteilchen überführtes Produkt erzielt, aus dem.das Restwasser sehr gut ablief und das, wenn es in größeren Mengen gelagert wurde schnell trocknete. Die Korngrößenverteilung dieser Schwefelperlen lautete wie folgt:It was very well converted into spherical sulfur particles A product obtained from which the residual water ran off very well and that when it was stored in large quantities was dried quickly. The grain size distribution of these sulfur beads was as follows:
Tyler Maschen lichte Maschen- % zurück- % akkumuweite (mm) gehalten liertTyler Maschen thinning mesh% back% accumu width (mm) held lined
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A Λ ■· # «ι Ι» * "*A Λ ■ · # «ι Ι» * "*
1A-57 5911A-57 591
Beispiel 3 (2)Example 3 (2)
Lambda-Schwefel wurde dem gleichen System zugeführt wie in Beispiel 3 (1) beschrieben, jedoch wurde mit einer Rührgeschwindigkeit von 100 UpM gearbeitet, um die Korngrößenverteilung zu verändern. Man erhielt ein feineres Produkt, wie sich aus folgender Korngrößenverteilung ergibt:Lambda sulfur was fed to the same system as described in Example 3 (1), however, a stirring speed of 100 rpm was used to determine the grain size distribution to change. A finer product was obtained, as can be seen from the following particle size distribution results in:
Tyler Maschen lichte Maschen- % zurück- % akkumu-Tyler Maschen clear mesh% back% accumu-
weite (mm) gehalten liertwidth (mm) held
Es wurde in einer Vorrichtung (einem System) gemäß Fig. gearbeitet. Lambda-Schwefel wurde durch eine Düse gemäß Fig. 5, die jedoch 8 Öffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 3 mm aufwies, in ein zylindrisches Gefäß (29) in der Mitte zwischen Wand und Achse dieses Gefäßes eingespeist. Das zylindrische Gefäß (29) wies eine tangenti-It was worked in a device (a system) according to FIG. Lambda sulfur was injected through a nozzle according to Fig. 5, which however had 8 openings with a diameter of 3 mm each, in a cylindrical vessel (29) fed in the middle between the wall and the axis of this vessel. The cylindrical vessel (29) had a tangential
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ale Wasserzufuhr (30) auf und ging unten in einen kegelförmigen Bereich (31) über. Am Boden dieses kegelförmigen oder konischen Bereiches (31) befand sich ein Ventil (32) mit einer Öffnung von 5,08 cm (2 inch), durch das das kugelförmige Material und das Wasser in einer Auslaufrinne (33) und in eine daran anschließende schwenkbare Rutsche (34) abgegeben wurde.ale water supply (30) and went down into a conical area (31). At the bottom of this conical or conical portion (31) was a valve (32) with an opening of 5.08 cm (2 inches) through that the spherical material and the water in a discharge channel (33) and in an adjoining swivel Slide (34) has been released.
Zu Beginn des Verfahrens wurde Wasser in das Gefäß (29) in ausreichender Menge eingespeist, um in diesem System
durch die tangentiale Zufuhr des Wassers (30) Wirbel zu erzeugen; Höhe und Geschwindigkeit der Wasserströmung in
dem Gefäß (29) wurden durch Öffnen des Bodenyentils (32) gesteuert.
15At the beginning of the process, water was fed into the vessel (29) in sufficient quantity to generate eddies in this system by the tangential feed of the water (30); The height and speed of the water flow in the vessel (29) were controlled by opening the bottom valve (32).
15th
Die im konischen Bereich vorhandenen Wirbel wurden im Uhrzeigersinn erzeugt.The vortices present in the conical area became clockwise generated.
Darauf wurde der lambda-Schwefel zugeführt und ging analog wie bei den in den Beispielen 3 (1) und 3 (2) beschriebenen Ausfuhrungsformen in ein kugeliges Produkt über, das automatisch mit dem Wasser über" das Ventil (32) aus dem Gefäß (29) ausgetragen und mit Hilfe der schwenkbaren Rutsche (34) zu einem Lagerplatz gebracht wurde. Eine Gesamtanlage mit der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung ist in Fig. 7 gezeigt. Hier wird der Schwefel über die Leitung (35) durch die Düse (12) unmittelbar in das zylindrische Gefäß (29) eingespeist. Die Vorrichtung bzw. das System ist auf einem Gerüst (36) montiert. Fig. 7 zeigt weiterhin den Schwenkbereich der Rutsche (34). Die weiteren in Fig. 7 enthaltenen Bezugszeichen sind bereits weiter oben erläutert. The lambda sulfur was then added and proceeded analogously to that described in Examples 3 (1) and 3 (2) Embodiments in a spherical product over, which is automatically discharged with the water over "the valve (32) from the vessel (29) and with the help of the pivotable chute (34) was brought to a storage place. An overall system with the device shown in FIG. 6 is shown in FIG. Here the sulfur is sent directly through the line (35) through the nozzle (12) fed into the cylindrical vessel (29). The device or the system is mounted on a frame (36). Fig. 7 also shows the pivoting range of the slide (34). The other reference numerals contained in FIG. 7 have already been explained above.
Das kugelige Produkt wies eine ausgezeichnete Korngrös-The spherical product had an excellent grain size
: /19: / 19
lA-57 591 -LA-57 591 -
senverteilung auf sowie sehr gute Bedingungen zum Ablaufenlassen des Restwassergehaltes, so daß das gelagerte Produkt auf natürliche Weise trocken wurde.sen distribution on and very good conditions for draining the residual water content, so that the stored Product has dried naturally.
Die Korngrößenverteilung des erhaltenen Produktes lautete wie folgt:The particle size distribution of the product obtained was as follows:
weite (mm)open meshes
width (mm)
gehalten% return
held
liert% accum
lates
Lambda-Schwefel würde in das gleiche System wie in Beispiel 4 (1) eingespeist. Der Wasserspiegel bzw. die Wasserhöhe des erzeugten Wirbels wurde mit Hilfe des Bodenventils so eingestellt, daß der Wasserspiegel sich in einer Entfernung von 15 cm von der Düse befand, um ein Produkt mit einer gröberen Korngrößenverteilung zu erhalten. Wie die Korngrößenanalyse zeigte, wurde der beabsichtigte Zweck voll erreicht und, wie erwartet, trockneteLambda sulfur would be fed into the same system as in Example 4 (1). The water level or the The water level of the vortex generated was adjusted with the aid of the bottom valve so that the water level was up located at a distance of 15 cm from the nozzle to a Obtain product with a coarser grain size distribution. As the grain size analysis showed, it became the intended one Purpose fully achieved and, as expected, dried up
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lA-57lA-57
dieses etwas gröbere Produkt schneller als das feinere Produkt.this somewhat coarser product faster than the finer product.
Die Korngrößenverteilung des Schwefels lautete wie folgt: 5 Tyler Maschen lichte Maschen- % zurück- % akkumu-The grain size distribution of the sulfur was as follows: 5 Tyler mesh, clear mesh-% back-% accumu-
weite (mm) gehalten liertwidth (mm) held
Die in den Beispielen 4 (1) und 4 (2) beschriebenen Versuche wurden in industriellem Maßstab getestet und in einer Anlage zur Rückgewinnung von Schwefel aus Erdöl (nach dem Claus-Verfahren) in die Praxis umgesetzt mit einer täglichen Produktionskapazität von 57 t.The experiments described in Examples 4 (1) and 4 (2) were tested on an industrial scale and in a facility for the recovery of sulfur from petroleum (according to the Claus process) implemented in practice with a daily production capacity of 57 t.
72347234
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