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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von pulverförmigem Schwefel
Für die Herstellung von pulverförtnigem Schwefel aus grobstückigem Ausgangsmaterial
hat man bisher im allgemeinen alle möglichen Mahlverfahren angewendet. Das Mahlen
von Schwefel ist aber mit vielen Schwierigkeiten verbunden. Der verhältnismäßig
niedrige Schmelzpunkt des Schwefels erfordert umständliche Maßnahmen zur Kühlung
aller Teile der Mahleinrichtung. Ferner ist es schwierig, die Bildung von explosiblen
Gemischen aus Luft und Schwefelstaub mit absoluter Sicherheit zu verhindern.
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Man kann pulverförmigen Schwefel auch in der Weise herstellen, daß
man den Schwefel zunächst schmilzt und dann mittels Druckdüsen zerstäubt. Allerdings
hat sich gezeigt, daß man mit einer bloßen Zerstäubung von flüssigem Schwefel nicht
in der Lage ist, Körnungen von unter 0,1 mm in nennenswerten Mengen zu erzeugen.
Für das große Verwendungsgebiet des pulverförmigen Schwefels, nämlich die Schädlingsbekämpfung,
ist deshalb bisher die Zerstäubung von flüssigem Schwefel nicht in Frage gekommen,
weil für diesen Verwendungszweck ein Schwefelpulver gewählt werden muß, dessen Anteil
an Körnungen unter 0,1 mm alle anderen Körnungsanteile bei weitem überwiegt.
j\ euerdings wird gefordert, daß der sogenannte Staubschwefel die Körnungen
unter 0,1 mm in einer Menge von 80 bis 9011/o und darüber aufweisen
muß.
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Die Untersuchungen haben nun ergeben, daß man pulverförmigen Schwefel
mit solcher Körnung, daß mehr als die Hälfte der Körnung unter 0,1 mm liegt,
aus flüssigem Schwefel mittels normaler Zerstäubungsdüsen herstellen kann, wenn
man gewisse Maßnahmen bei der Zerstäubung selbst und bei der Nachbehandlung des
zerstäubten Schwefels anwendet.
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Es hat sich nämlich gezeigt, daß man dafür sorgen muß, daß die Erstarrung
des aus der Zerstäubungsdüse austretenden Schwefels nicht schon in unmittelbarer
Weise einsetzt, nämlich dort, wo die einzelnen Schwefeltröpfehen noch sehr nahe
beieinander sind und sich zu größeren Tröpfchen vereinigen können. Es wurde gefunden,
daß man die Temperatur des Raumes, in den man den flüssigen Schwefel hineinzerstäubt
bzw. der Wände dieses Raumes auf einen oberhalb des Schmelzpunktes des Schwefels
liegenden Wert hält, so daß die aus der Düse austretenden Schwefeltröpfehen erst
dann in einem nennenswerten Umfang zu erstarren beginnen, wenn sie den Bereich des
beheizten Raumes verlassen. Dadurch erreicht man, daß die Bildung von verhältnismäßig
dicken Trauben aus erstarrten Schwefeltröpfchen in weitem Ausmaß unterbleibt.
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Nachdem der Zerstäubungskegel den Bereich des beheizten Raumes verlassen
hat, muß dafür gesorgt werden, daß der Schwefel bis zur völligen Erstarrung in der
Schwebe gehalten, d. h. nicht in nennenswertem Umfang mit festen Wandflächen,
an denen er ankleben könnte, in Berührung gebracht wird.
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Das danach anfallende Schwefelpulver ist allerdings im allgemeinen
noch nicht so beschaffen, daß der Anteil von Körnungen unter 0,1 mm schon
den Anforderungen genügt. Es wurde nun weiterhin gefunden, daß man die Kornfeinheit
dieses Schwefels auf den gewünschten Grad bringen kann, wenn man das durch die vorstehend
beschriebene Zerstäubung erzeugte Schwefelpulver mittels eines Trägergases, z. B.
Luft, gegen feste Wandflächen schleudert und unter dem Einfluß von Stoß und Reibung
weiterzerkleinert. Allerdings handelt es sich hierbei nicht so sehr um eine Zerkleinerung
im Sinne eines Mahlvorganges, sondern um die Entladung der starken Oberflächenspannung,
die bei den feinen erstarrten Schwefeltröpfchen festzustellen sind. Nach der Zerstäubung
bilden sich nämlich zunächst glasklare Tröpfchen aus [t-Schwefel, die nach einer
gewissen Zeit trübe werden, ohne aber ihre äußere Form zu verändern. Die Trübung
rührt von der Umwandlung des amorphen Schwefels in kristallisiertem Schwefel her.
Da diese Umwandlung im allgemeinen mit einer Volumenvergrößerung verbunden ist,
stehen die Tröpfchen an ihrer Oberfläche unter einer erheblichen Spannung, so daß
geringere Verletzungen der Oberfläche genügen, um den vollständigen Zerfall dieser
Tröpfchen in kleinere Kristalle auszulösen.
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In Zusammenfassung der vorstehend geschilderten Einzelmaßnahmen schlägt
deshalb die Erfindung vor, daß zur Erzeugung von pulverförmigem Schwefel mit einem
mehr als die Hälfte betragenden Anteil unter 0,1 mm Korngröße der zu zerstäubende
verflüssigte
Schwefel bei einer Temperatur -von nur wenig oberhalb
seines Schmelzpunkte's,- vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 118 und
124' C, unter Bildung eines Zerstäubungskegels in einen lediglich in Strömungsrichtung
des Zerstäubu-ngskegels offenen Raum, der in dem der Eintrittsstelle des Schwefels
nächstliegenden Teil durch Beheizung auf etwa der Eintrittsternperatur des Schwefels
gehalten wird, hineinzerstäubt und wobei der feinzerteilte Schwefel nach Austritt
aus dem geheizten Teil des Raumes bis zur völligen Erstarrung zu Tröpfchen aus hauptsächlich
R-Schwefel in der Schwebe gehalten und anschließend der erstarrte Schwefel mittels
eines Trägergases, z. B. Luft, gegen feste Wandflächen geschleudert wird.
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Die Einhaltung einer -T#rnperatur dicht oberhalb des Schmelzpunktes
des Schwefels ist deshalb notwendig, damit die zerstäubten Tröpfchen nicht die verschiedenen
von der Temperatur abhängigen Zähigkeitsbereiche durchlaufen müssen, ehe sie vollständig
erstarren. Wählt man die Temperatur nur wenig oberhalb des Schmelzpunktes, so hat
man die Gewähr, daß für alle Schwefeltröpfchen während des anschließenden Abkühlungsvorganges
derselbe zeitliche Verlauf der Veränderung der Zähigkeit vorhanden ist.
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Die vorstehend erwähnte Umwandlung des amorphen Schwefels in kristallisierten
Schwefel innerhalb der Tröpfchen, die sogenannte Alterung, kann gemäß der Erfindung
noch dadurch gefördert werden, daß man das Schwefelpulver - wie bekannt
- mit einem Gas von solcher Beschaffenheit und Temperatur in Berührung bringt,
daß die Umwandlung des amorphen Schwefels in kristallisierteff Schwefel gefördert
wird. Dadurch kann man erreichen, -daß man praktisch ohne Zwischenstapelung des
zerstäubten Schwefels auskommt, d. h. den Prozeß vollkommen kontinuierlich
durchführen kann. Es wurde festgestellt, daß beispielsweise Ammoniakgas bei Temperaturen
von 45 bis 75' C die Alterung des Schwefels beschleunigt.
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Zum Stand der Technik ist festzustellen, daß es bekannt war, flüssigen
Schwefel bei einer Temperatur oberhalb 139' C mittels eines Kohlenwasserstoffgases
zu zerstäuben, wobei die Zerteilung des Schwefels durch die Strömungsenerg
ie eines anderen heißen Kohlenwasserstoffgasstromes erfolgt, in den hinein der Schwefel
zerstäubt wird. Die Abkühlung der Schwefeltröpfchen bis zur Erstarrung erfolgt durch
Einspritzen eines flüssigen Kühlmittels. Die Abtrennung des Schwefelpulvers aus
dem Kohlenwasserstoffgas erfolgt elektrisch.
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Dieser bekannten, aus einer großen Anzahl von Verfahrensschritten
bestehenden Arbeitsweise gegenüber zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch aus, daß die Zerstäubung ohne gasförmiges Zerstättbungsmedium erfolgt, ferner
daß ein fremdes Medium, wie z. B. ein Kohlenwasserstoffgas, nicht erforderlich ist,
und zwar weder für die Zerstäubung noch für die Abschreckung.
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In der Abbildung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in schematischer Form dargestellt. Der flüssige Schwefel wird durch die
Leitung 1 zugeiführt und dann mittels der Düse 2 zerstäubt, so da-ß ein Zerstäubungskegel
entsteht, der etwa die in der Zeichnung angedeutete Form hat. Der flüssige Schwefel
hat eine Temperatur von etwa 122' C, und es wird durch eine Beheizung der
Düse 2 mittels des Doppelmantels 3 dafür gesorgt, daß diese Temperatur mit
hinreichender Konstanz eingehalten wird.
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, Der Zerstäubungskegel-breitet sich in einem Raum aus, der
an drei Seiten von.,einem beheizten Mantel 4 gebildet wird. Durch Dampf oder Wasser
wird die Temperatur in dem Doppelmantel 4 auf etwa 130' C
gehalten.. Auf diese
Weise wird verhindert, daß die aus der D - üse austretenden Schwefeltröpfthen
schon erstarren, solange sie sich im Bereich der Spitze des Strahlungskegels befinden.
Erst wenn die Schwefeltröpfchen den Einflußbereich des Doppeltnantels 4 verlassen
haben, beginnt die Verfestigung in größerem Umfang und schreitet dann schnell vorwärts.
Der Doppelmantel 4 ist in einem Gehäuse 5 angeordnet, welches sich über eine
größere Strecke in Richtung der Bewegung des Zerstäubungskegels erstreckt, so daß
die Schwefeltröpfchen in der Schwebe bleiben, bis sie völlig erstarrt sind. Um ein
Aufprallen der Randzonen des Zerstäubungskegels auf die Wände des Gehäuses
5 zu vermeiden und auch die Abkühlung zu beschleunigen, wird durch Düsen
6 ein kühlendes Gas, beispielsweise Stickstoff, eingeblasen. Die Düsen können
so eingerichtet sein, daß sie einen weiten Luftfächer erzeugen, so daß das gesamte
mit Schwefeltröpfchen gefüllte Volumen von dem Luftstrom durchgewirbelt und gekühlt
wird. In dem Gehäuse 5 können weiter unten zusätzliche Düsen 7 angeordnet
sein, durch die ein Gas eingeführt wird, welches die Alterung des Schwefels,
d. h. die Umwandlung der amorphen Modifikation in die kristallinische Modifikation
beschleunigt. Beispielsweise kann man auf diese Weise Ammoniakgas mit einer Temperatur
von etwa 65' C
einleiten. Die Konzentration an Gas braucht nur gering zu sein.
Gegebenenfalls kann man auch die Düsen 6 und 7 miteinander kombinieren.
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Der völlig verfestigte pulverförmige Schwefel sammelt sich im trichterförmigen
Bodenteil 8 des Gehäuses 5 an und wird durch ein Rührwerk
9 in Bewegung gehalten, falls dieses notwendig sein sollte, um den leicht
beweglichen Zustand des Schwefelpulvers zu erhalten. Der Trichter 8 mündet
in ein Auslaufrohr 10, welches zu einer Strahldüse 11 ausgebildet
ist, in die durch Leitung 12 ein gasförmiges Fördermittel, beispielsweise Preßluft,
eingeblasen wird. Die Preßluft reißt den im Trichter 8 und Auslaufstutzen
10 vorhandenen Schwefel mit und schleudert ihn wegen, der starken Wirbelbewegung
gegen die Wand der Strahldüse 11, die an der Innenseite aufgerauht ist. Im
Zuge der Gasströmung ist ferner noch ein Prallkörper 13 angeordnet, der ebenfalls
eine rauhe Oberfläche aufweist., Durch Stoß der erstarrten Schwefeltröpfchen gegeneinander
bzw. gegen die aufgerauhten Wände wird der in der Tröpfchenoberfläche bestehende
Spannungszustand entladen, so daß die erstarrten Tröpfchen in wesentlich kleinere
Bruchteile zerfallen.
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Die mit dem Schwefelpulver beladene Förderluft gelangt anschließend
in den Zyklon 14, wo sie infolge der kreisenden Bewegung den suspendierten Schwefel
gegen die Wand schleudert, wobei eine weitere Zerkleinerung eintritt. Der Schwefel
sammelt sich schließlich am Boden des Zyklons an und kann durch eine öffnung
15 abgezogen werden. Die Luft wird durch das zentrale Abzugsrohr
16 abgeführt, Zur Zurückhaltung der feinsten Schwefelstäube, die mit dem
Gas mitgeführt werden, ist auf dem Abzugsrohr 16 ein Filtertuch
17 angeordnet.