DE3743820A1

DE3743820A1 - Sicherheitssystem eines hochdruckreaktors zur herstellung von aggressiven medien

Info

Publication number: DE3743820A1
Application number: DE19873743820
Authority: DE
Inventors: Heinz Hefele
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1988-07-14

Description

Sicherheitssystem eines Hochdruckreaktors zur Herstellung von aggressiven Medien, beispielsweise Essigsäure, bestehend aus einem drucktragenden Mantel mit angeschweißtem, drucktragenden Endstück und einem mit dem Mantel verschraubten drucktragenden Deckel, jeweils reaktorinnenseitig mit korrosionsbeständigem Material ausgekleidet und wobei Mantel, End stück und Deckel jeweils mit Sicherheitsbohrungen - ebenfalls mit korrosionsbeständigem Material ausgekleidet - versehen sind.

Es ist bekannt, Apparate bzw. Reaktoren für hohe Drücke, beispielsweise bis 10 000 bar, herzustellen. So wird für die Herstellung von Essigsäure, ein sehr aggressives Medium, ein Hochdruckreaktor verwendet, wie er beispielsweise in der Fachzeitschrift "Werkstoffe und Korrosion", Heft 6/1973, Seiten 468-476, dargestellt ist.

So wird in einem Hochdruckreaktor üblicher Bauweise, bestehend aus einem drucktragenden Mantel mit angeschweißtem drucktragenden Endstück und an den Mantel angeschraubten, drucktragenden Deckel, ausgekleidet mit austenitischem Stahl, eine sogenannte "schwimmende Blase", gefertigt aus Hastelloy C 4, eingesetzt, die den eigentlichen Reaktionsraum darstellt. Der Druckraum zwischen Blase und Mantel beträgt ca. 100 mm. Dieser Zwischenraum ist mit Wasser gefüllt, das den Innendruck von der Blase auf den Mantel überträgt. Bei Austritt von Essigsäure aus der Blase entsteht verdünnte Essigsäure. Der austenitische Stahl ist gegen verdünnte Essig säure beständig und schützt daher in einem Störfall - Undichtigkeit der Blase - die drucktragenden Teile des Hochdruckreaktors gegen Korrosion.

Als Nachteil erwies sich hierbei, daß durch den Wasserinhalt zwischen Blase und Mantel, der Hochdruckreaktor größer - als dem notwendigen Reaktorvolumen entsprechend - dimensioniert werden mußte, was wiederum zu größeren Wanddicken bzw. zusätzlichen Wickellagen führte und letztendlich einen solchen Hochdruckreaktor deutlich verteuerte.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochdruckreaktor herzustellen, bei dem bei aggressiven Medien auf die "schwimmende Blase" verzichtet werden konnte, ohne daß die Sicherheit des Hochdruckreaktors verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das korrosions beständige Material aus 2 Lagen Hastelloy C 4 und Titan besteht, wobei Titan reaktorinnenseitig angeordnet ist, und über die gesamte Länge des Mantels in den Werkstoff Hastelloy C 4 ein oder mehrere am Umfang verteilte, dem Titan zugeneigte Streifen aus Hastelloy C 4 eingelegt sind, die in vorgegebenen Abständen mit Bohrungen und an den dem Titan abgeneigten Seiten auf der gesamten Länge mit mehreren Nuten versehen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Hochdruckreaktor mit Auskleidung.

Fig. 2 zeigt einen Schritt durch den Hochdruckreaktor mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem.

Gemäß Fig. 1 besteht der Hochdruckreaktor (im folgenden Reaktor genannt) aus einem drucktragenden Mantel 1 mit einem angeschweißten, druck tragenden Endstück 2 und einem mit dem Mantel verschraubten, druck tragenden Deckel 3. Innerhalb des Mantels mit Endstück befindet sich die aus korrosionsbeständigem Material bestehende Auskleidung. Der Deckel ist mit einer Plattierung, aus demselben korrosionsbeständigen Material ausgerüstet. Über die Stutzen 4 erfolgt der Eintritt der Reaktions komponenten bzw. der Austritt der Reaktionsprodukte. Die zu diesem Reaktor gehörenden Sicherheitsbohrungen - auch "Boschlöcher" genannt - sind in Fig. 2 dargestellt.

Gemäß Fig. 2 besteht die in dem Mantel 1 und dem Endstück 2 befindliche Auskleidung aus 2 Lagen der Materialien Hastelloy C 4 - 5 - und Titan 6, wobei das Titan den Reaktorinnenraum 7 bildet. Dasselbe gilt für die Plattierung des Deckels. In die Lage Hastelloy C 4 sind, über die gesamte Länge des Mantels, am Umfang verteilt mehrere aus Hastelloy C 4 gefer tigte Streifen 8 eingelegt, die - wie in der Zeichnung dargestellt - an der einen Seite mehrere Nuten 9 aufweisen und an der gesamten Länge mit Bohrungen 10 ausgerüstet sind. Die Sicherheitsbohrungen 11 - nur eine dargestellt - ausgekleidet mit Hastelloy C 4 - 12 - reichen bis zu den Streifen 8.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Sicherheits systems des Reaktors bei einem Störfall - d. h. bei einer Beschädigung der Lage Titan - erläutert:

Wird die Titanlage an irgendeiner Stelle, beispielsweise durch Korrosion undicht, so besteht zwischen Reaktorinnenraum und der Sicherheitsbohrung eine Verbindung nach außen, und Medium aus dem Reaktionsraum entweicht in die Atmosphäre. Damit wird der Schaden - Undichtigkeit der Titanlage - direkt oder indirekt über den damit verbundenen Druckabfall angezeigt und der Reaktor kann abgeschaltet werden.

Das Medium gelangt in diesem Störfall über die undichte Stelle in der Titanlage über den Spalt zwischen der Titan- und der Hastelloy C 4-Lage an einen Streifen, anschließend über die Bohrungen zu den Nuten des Streifens und über die Nuten zu einer Sicherheitsbohrung und damit in die Atmosphäre.

Es versteht sich von selbst, daß die erfindungsgemäße Materialkombination nicht auf die vorstehend beschriebene Kombination Hastelloy C 4/Titan beschränkt ist, sondern auf andere Materialkombinationen, wie beispiels weise Hastelloy C 4/Zirkonium ausgedehnt werden kann.

Mittels dieses erfindungsgemäßen Sicherheitssystems kann auf die übliche "schwimmende Blase" in Reaktoren bei der Herstellung von aggressiven Medien, wie beispielsweise Essigsäure, verzichtet werden.

Claims

Sicherheitssystem eines Hochdruckgenerators zur Herstellung von aggressiven Medien, beispielsweise Essigsäure, bestehend aus einem drucktragenden Mantel (1) mit angeschweißtem, drucktragendem Endstück (2), und einem mit dem Mantel verschraubten drucktragenden Deckel (3), jeweils reaktorinnen seitig mit korrosionsbeständigem Material ausgekleidet und wobei Mantel, Endstück und Deckel jeweils mit Sicherheitsbohrungen (11) - ebenfalls mit korrosionsbeständigem Material ausgekleidet - versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Material aus 2 Lagen Hastelloy C 4 (5) und Titan (6) besteht, wobei Titan reaktorinnenseitig angeordnet ist, und über die gesamte Länge des Mantels in den Werkstoff Hastelloy C 4 ein oder mehrere am Umfang verteilte, dem Titan zugeneigte Streifen (8) aus Hastelloy C 4 eingelegt sind, die in vorgegebenen Abständen mit Bohrungen (10) und an den dem Titan abgeneigten Seiten auf der gesamten Länge mit mehreren Nuten (9) versehen sind.