专利名称：用于热腐蚀性熔体的泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种泵，该泵用于排出热腐蚀性液体尤其是熔融盐，该泵包括一个泵管、一个插入该液体中的排出管和至少两个阀，因而通过增压周期地将液体排出。
在各种化学生产方法中，例如在使用无机熔盐用于将HCl直接氧化成氯气的迪肯法中，各熔盐必须被输送到一个强制循环系统中，以便例如可以在反应条件下的滴流膜式反应器中将它们在一个大范围内排出。各种操作条件是很严格的，其中要求一种约500℃的操作温度；上述方法的一个特别问题是KCl/CuCl熔体的高腐蚀性，该熔体只能例如用陶瓷、石英玻璃作为反应器材料。
迄今为止已应用两种方法来排出热的腐蚀性的熔盐。
例如，在未公布的德国专利申请(申请号为P4432551.7)中，提出利用一种全陶瓷齿轮泵来泵送一个熔盐。该泵被磁耦合式驱动，同时必须特别注意泵区和耦合区之间的密封，以便没有熔盐能进入耦合区，在该耦合区泵会因腐蚀作用而造成损害。
此外，这种泵的缺点是泵装置的很重的重量，该泵装置和比较敏感的反应器装置相互作用。
在未公布的德国专利申请(申请号为P4440632.0)中，提出气动排出一种熔盐作为一种替代的泵送方法。这样，通过排出的气体使反应器的槽受到周期地定时增压，因此可以通过一根注入管将该熔体排入一个顶部容器中，以便在那里再通过一个湿壁柱向下流入反应器中。在到该槽的入口中的一个喷嘴使得有可能产生压力并防止一种过量的旁路流体。这种方法的缺点是该陶瓷反应器容器的周期的增压，结果该容器接近它的负荷极限，同时造成泄漏的危险及甚至一个顶部容器必须流出熔盐。
本发明的目的是提供一种用于腐蚀性液体尤其是用于熔盐的泵送装置，该泵送装置没有上述各泵的缺点。
以一种可与简单的浸入式管相比的方式将泵放入一个存储容器或反应器中是可能的。该泵应该包括尽可能少的结构元件，以及大多没有机械的或外部通电活动的部件操作，并且应当使反应器的增压变得没有必要。
按照本发明，利用一种装置达到这个目的，该装置用于排出尤其是热的、腐蚀性液体，尤其是熔盐，该装置包括一根泵管，该泵管具有一个气体入口和一个气体出口；一根用于该液体的排出管，该排出管具有一个插入该液体的开口端并作为选择与该泵管同轴地安装；和至少两个阀，同时在泵管和排出管之间的开口被设置在所述阀之间，所述阀被各自的液流打开并沿重力方向上闭合。
在该装置的一个特别的实施例中，使用不同的阀，其中两个阀的闭合部分具有不同的密度对平稳的排出操作是有利的。下阀(入口阀)的闭合部分应尽可能容易升起，以便使液体(熔体)能向内流动。该闭合部分的密度只不过比被排出液体的密度稍大一点。
然而，上阀的闭合部分应当尽可能只是在实际排出过程中打开，并在其它的情况下应紧紧关闭，以防在重新装料过程中该液体例如熔盐回流。因此，它必须有尽可能高的密度。例如，对于一种具有密度约为3g/cm3的氯化钾/氯化铜熔体来说，下阀用密度为3.2g/cm3的亚硝酸硅制的球形物，而上阀则用密度为6g/cm3的氧化锆制的球形物，即特别合适。
按照本发明的泵送装置由于它的简单性而比其它的排出装置优越。它可以只用两个活动部件亦即被动液压式打开的阀操作。因为各阀如终是浸没在该熔盐中操作，所以管子和阀座几乎总是处于相同的温度下，因此特别是当阀座和管子用同样的材料例如石英制造时，可以避免二次应力，该二次应力可导致结构部件的损伤或断裂。
除了处于垂直操作位置并包括泵管和排出管的直立的实施例之外，相对于管路方向弯曲或横向偏移式设装也是可能的，所以其插入件非常有挠性。只是必须水平地操作各个阀座。
按照本发明的装置的一个特别的优点是反应器容器的功能(例如，在为了气动排出而周期性增压期间)可以与泵的功能完全分离，这样该反应容器在至多处于未增压的状态下，仅须保证液体例如熔体的气密性封闭。
按照本发明的装置的另一个特别的优点是尽管单个的周期性操作模式，但是当它与至少一个同种泵送装置结合按时间顺序操作时，即就时间而言使得至少一个泵在排出模式处于相应重叠状态，它可以使熔盐通过反应柱连续流动。
用这种方法，可以例如省去在该反应器顶部区域的一个用于熔盐的储槽，这显著简化了反应器的结构。而且可以省去要求用于气动排去的柱和槽之间的喷嘴，因此一种简单的连续式圆柱形反应器结构成为可能。
按照本发明的装置可以由与熔盐完全断开的气体相控制，同时间隔可以或是通过定时或是通过压力进行控制。
按照本发明的装置，借助于它的简单的圆柱形，也可以被插入一个填充柱的填料。如果它经过一根在顶部处密封的导向管被推过填料区，该顶部对着一个排出气体的旁通管，那么它可以按要求撤出而不扰动填料。
作为选择，在出口阀的上方可以设置一个可密封的开口，因此在该排出管中的熔体可以排出，例如用于提纯目的。
按照本发明的装置在每个周期所排出的体积可能受在槽中浸没深度的变化的影响，并且在结构上受泵管直径相对于排出管按比例变化的影响。
在再装填期间，通过改善入口状态可以缩短排放周期。为此，在排出管中不是一个入口阀，而是在泵管的底部区域在一个圆内设置一组几个阀，并且在该底部处关闭处于这个水平的排出管。以这种方式，在再装填期间的闭置时间就较短。
利用按照本发明的装置的这个原理可以得到实际上任何技术上起作用的排出压头。
下面将用图作为例子更详细地说明本发明。
在图中
图1示出在装填过程中穿过一个按照本发明的泵的图解剖面。
图2示出在排出期间图1中的泵。
图3示出在再装填期间图1中的泵。
图4示出按照本发明的泵的一种变体，它在排出期间装备有一个外部排出管。
利用按照本发明的装置排出是周期式进行。在图1所示的从贮存容器6中开始装填期间，两个球阀3，4被从下面流入排出管2的熔体打开，该球阀3、4分别包括球形件12，13及球座14和15；在气体侧上的排气管9和阀10是打开的。对图2所示的排出过程来说，当排气管9和阀10关闭时，泵送气体例如反应排出的气体被进给到泵管1中，并迫使熔体5经过缝口7，再经过自动打开的上球阀4进入排出管2中，直到泵管1已被排空到缝口7的水平面时为止。对图3所示的再装填来说，在阀11处切断排出气体8的供给，并在阀10处打开排气管9。上球阀4被熔体5作用在其上的载荷关闭，而下阀3被外部熔体的压力增压而使泵管1的再装填成为可能。
作为另一种选择，泵管1和排出管2的设置也可以倒过来(见图4)。利用这种设置，排出所用的气体体积可以特别小，因此周期时间特别短。这种设置的优点是在接近入口的区域中泵管1加宽到几乎等于排放管的内径，以便例如在每个排出周期移动特别大量的熔体。实例在一个实验装置中用氯化锌水合物(密度2.0g/cm3)作试液试验3按照本发明的泵送装置的基本功能。试验在室温下进行。试验模型具有下面的部件和尺寸泵管直径80mm排出管直径24mm排出头10000mm浸没深度600mm入口阀6件，安排成一个圆形闭合体的球形件直径5mm球形件材料亚硝酸硅密度3.2g/cm3自由通道12mm排出阀4闭合体的球形件直径15mm球形件材料氧化铝密度3.9g/cm3自由通道11mm补偿孔6个，12mm直径该试验模型显示出下面操作时的性能数据
测得的排出压力高于流体静压力1巴。
测得的排出周期30秒入口时间4秒泵送过程26秒测得的排出体积约1升/周期采用上述泵送装置，每小时可排出约120升熔体。空载时间约13％(相对于排出时间)。
紧紧地关闭该闭合部件，以致甚至在一天之后熔体也不从排出管中漏出。
在用热熔盐的进一步试验中，一种用氧化锆制成的闭合体已证明是成功的。
权利要求
1.用于排出热腐蚀性液体5，尤其是熔盐的装置，该装置包括一个泵管1，该泵管1装备有一个气体入口8和一个气体出口9；一个用于液体5的排出管2，该排出管2具有一个插入该液体5中的开口端，作为选择此开口端可与泵管1同轴安装；和至少两个阀3、4，同时在泵管1和排出管2之间的开口7被设置在阀3和4之间，该阀3、4被各自的液流打开并沿压力方向闭合。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于泵管1被同轴地安装在排出管2内部。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于该泵管1在入口阀3和出口阀4之间几乎被加宽到排出管2的内径。
4.按照权利要求1-3所述的装置，其特征在于阀3和4被构造成球阀。
5.按照权利要求1和2所述的装置，其特征在于阀3和4的闭合部件12，13具有不同的密度，入口阀3的闭合部件13的密度只不过比液体5的密度大一点，具体说大1-10％，而出口阀4的闭合部件12的密度显著大于液体5的密度，具体说至少大50％。
全文摘要
本发明涉及一种泵,该泵用于排出各种热的腐蚀性液体,尤其是各种熔盐,该泵包括一个泵管(1)、一个插入到液体中的排出管(2)和至少两个阀(3,4),因而通过增压周期地将液体排出。
文档编号F04F1/14GK1202953SQ96198448
公开日1998年12月23日 申请日期1996年11月8日 优先权日1995年11月21日
发明者F·格斯特曼, H·G·詹森, W·波特斯, H·赫罗德 申请人:拜尔公司