DE60021766T2

DE60021766T2 - Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung einer gasmischung

Info

Publication number: DE60021766T2
Application number: DE60021766T
Authority: DE
Inventors: Francis Robert RYAN; Patrick William SHORE
Original assignee: Cytec Technology Corp
Current assignee: Cytec Technology Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: EP1246689A1; ATE300996T1; CN1207087C; CA2423303C; US6840256B1; CN1391495A; BR0015688B1; ES2245949T3; WO2001037979A1; DE60021766D1; AUPQ416399A0; CA2423303A1; TW497987B; EP1246689B1; BR0015688A; EP1246689A4

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verdünnung von Gasen und insbesondere die Verdünnung von entflammbaren Gasen, wie Phosphinen, mit Luft.
Hintergrund der Erfindung
Zahlreiche Fumigantien (Räuchermitel) und Sterilisationsgase sind entflammbar. Beispielsweise wird Phosphin (PH₃) als Fumigans gegen Insekten verwendet, die gelagerte Produkte, wie Getreide, befallen. Phosphin weist zahlreiche erstrebenswerte Produkteigenschaften als Fumigans auf, einschließlich ein hohes Eindringvermögen, eine geringe Sorption an Nahrungsmitteln und eine sehr geringe Rückstandsbildung. Es ist jedoch an der Luft pyrophor, d. h. selbstentzündlich. Die Entflammbarkeitsgrenze von Phosphin an der Luft beträgt 1,6 % bis 100 %.
Die derzeitigen Verfahren zur Verwendung von Phosphin umfassen die Erzeugung von Phosphin aus Metallphosphid-Tabletten, indem man diese der Feuchtigkeit in der Umgebung aussetzt (vgl. z. B. US-Patent 5 573 740).
Die Metallphosphid-Tabletten stellen eine Zubereitung mit langsamer Freisetzung dar, wobei etwa 2 Tage lang ein stark entflammbares, hochkonzentriertes Phosphin-Gasgemisch, d. h. mit mehr als 50 % PH₃, freigesetzt wird. Dieses Verfahren ist mit zahlreichen Problemen behaftet, die im Zusammenhang mit nicht-umgesetztem Phosphid in verbrauchten Tabletten stehen. Neben den Kosten, die mit der Entsorgung eines derartigen gefährlichen Abfalls verbunden sind, ergeben sich berufsbedingte Gesundheits- und Sicherheitsrisiken bei der Handhabung der verbrauchten Tabletten und mögliche Rückstandsprobleme.
Um diese Gefahren zu verringern, werden zahlreiche Fumigantien und Sterilisationsgase mit einer nicht-entflammbaren Flüssigkeit, wie flüssigem Kohlendioxid, vereinigt. Phosphin wird beispielsweise in flüssigem Kohlendioxid mit einem Gehalt an etwa 2 Gew.-% Phosphin vermarktet. Eine derartige Phosphinzusammensetzung, die sich in einem Zylinder mit einem Fassungsvermögen von 48 Liter und unter einem entsprechenden Druck befindet, enthält typischerweise etwa 16,5 m³ Gas (bei Umgebungstemperatur). Wenn die Phosphinzusammensetzung verdampft, enthält das verdampfte Gas typischerweise etwa 2,6 % PH₃ in CO₂. Obgleich umfangreiche Untersuchungen über die Entflammbarkeit von Phosphin Variationen der Entflammbarkeit von Phosphin in Abhängigkeit von Temperatur und Druck zeigen, wurde als absolute Entflammbarkeitsgrenze ein Wert von 0,11 % (1 100 ppm) Phosphin in Luft festgestellt. Gemische, deren Phosphin/Sauerstoff-Verhältnis unter diesem Wert liegt, sind unabhängig vom Druck nicht entflammbar. Die höchste empfohlene Dosierung für Phosphin, die von der National Registration Authority für die Zulassung von Pestiziden zugelassen ist, beträgt 700 ppm (entsprechend 1 g PH₃/m³).
Die Verwendung des nicht-entflammbaren Gemisches aus Phosphin und flüssigem Kohlendioxid überwindet einige der Probleme, die mit Metallphosphid-Tabletten verbunden sind. Jedoch treten bei der Verwendung zur Fumigation (Ausräucherung) von großen oder weit entfernten Getreidelagerstätten zusätzliche Kosten bei der Handhabung, dem Transport und der Verwendung von Zylindern auf.
Eine Lösung zur Vermeidung der Probleme bei der Handhabung von Zylindern besteht darin, an Ort und Stelle Phosphin von technischer Qualität (99 Gew.-%) zu vermischen, was sich als günstig erwiesen hat. Gemäß einem Vorschlag wird der Inhalt des Zylinders, der derartiges Phosphin von technischer Qualität enthält, auf einen Nettogehalt von 18 kg erhöht, was einem Wert von 29 der alten Zylinder mit Phosphin/flüssigem CO₂ entspricht. Die normale Anordnung von zwei Zylindern, mit einem Gehalt an technischem Phosphin, wobei ein Zylinder im Einsatz ist und der andere als Vorrat dient, entspricht einem Wert von 58 der älteren PH₃/CO₂-Zylinder, wodurch sich eine erhebliche Verminderung des Bedarfs an Zylindern, der Zylinderhandhabung und der Rohrverteiler für die Abgabe von Gas ergibt.
Für den Fachmann ist es jedoch ersichtlich, dass die Versorgung von abgelegenen Orten mit flüssigem Kohlendioxid kostspielig ist, da weite Lieferstrecken und eine zu geringe Ausnutzung der Lagergefäße für flüssiges Kohlendioxid an Ort und Stelle damit verbunden sind. Diese zusätzlichen Kosten, die mit der Versorgung von abgelegenen Gebieten, z. B. typischen Getreideanbauzonen, verbunden sind, führt zu einer Verringerung des wirtschaftlichen Potentials der Fumigation mit gasförmigem Phosphin. Die pyrophoren Eigenschaften von reinem Phosphin und auch von anderen Sterilisationsgasen hat dazu geführt, dass bisher das direkte Vermischen dieser Gase mit Luft ausgeschlossen war.
Die vorliegende Erfindung sucht zumindest einen Teil der Nachteile des Stands der Technik zu überwinden oder eine wirtschaftliche Alternative hierzu bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erzeugung eines nicht-entflammbaren Gasgemisches aus einem ersten entflammbaren Gas und einem zweiten Gas, in dem das erste Gas entflammbar ist, bereitgestellt, wobei das Verfahren das Mitreißen des ersten entflammbaren Gases in einem turbulenten Strom des zweiten Gases, das mit einer solchen Geschwindigkeit fließt, dass das entflammbare Gas rasch auf eine Konzentration unterhalb seiner Entflammbarkeitsgrenze verdünnt wird, umfasst.
Beim entflammbaren Gas kann es sich um ein Fumigans handeln, das aus der Gruppe Phosphin, Propylenoxid, Acrylnitril, Schwefelkohlenstoff, Carbonylsulfid, Ethylenoxid, Ethylformiat, Cyanwasserstoffsäure, Methylformiat und Gemische davon ausgewählt ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich beim zweiten Gas um Luft.
In einer weiteren Ausführungsform reicht die minimale Strömungsgeschwindigkeit des turbulenten Gasstroms aus, um etwaige Flammen auszulöschen und/oder um das gasförmige Gemisch zu im wesentlichen sämtlichen Volumenbereichen, die mit derartigen Gasgemischen behandelt werden, zu bringen. Das entflammbare Gas wird vorzugsweise mit dem zweiten Gasstrom, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 m/sec oder mehr fließt, vermischt.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass es möglich ist, ein Gasgemisch an Ort und Stelle bereitzustellen, indem man beispielsweise ein entflammbares Fumigans mit Luft unter Anwendung des vorstehenden Verfahrens vermischt. Injiziert man beispielsweise Phosphin in einen turbulenten Luftstrom, wird das entflammbare Phosphin rasch auf eine Konzentration unter seiner Entflammbarkeitsgrenze verdünnt und mit der sich rasch bewegenden Luft mitgerissen, wobei jegliche Möglichkeit einer Verbrennung vermieden wird. Eine speziell entwickelte, zuverlässige Abgabeeinrichtung ermöglicht ferner das Vermischen von Phosphin/Luft an Ort und Stelle unter manueller oder automatischer Kontrolle. Die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens umfasst eine derartige zuverlässige Abgabeeinrichtung, um den Vorgang abzuschalten, wenn das entflammbare Fumigans oder der turbulente Gasstrom sich außerhalb der Kontrollspezifikationen befinden. Das Verfahren liefert eine nicht-entflammbare Fumigans-Zusammensetzung, die sämtliche von der NRA zugelassenen Anwendungsraten, einschließlich der Raten für pyrophore Gase, wie Phosphin, erfüllt. Das erhaltene gasförmige Gemisch ist unter beliebigen Umgebungsbedingungen nicht entflammbar, da die Zusammensetzung unterhalb der absoluten Entflammbarkeitsgrenze liegt.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Erzeugung eines nicht-entflammbaren gasförmigen Gemisches aus einem ersten entflammbaren Gas und einem zweiten Gas, in dem das erste Gas entflammbar ist, bereitgestellt, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine erste Gaszufuhr, die dazu geeignet ist, das entflammbare Gas bereitzustellen, eine zweite Gaszufuhr, die dazu geeignet ist, einen turbulenten Strom des zweiten Gases bereitzustellen, und eine Mischzone, die zur Aufnahme und zum Mischen des ersten und zweiten Gases geeignet ist, wobei die zweite Gaszufuhr zur Steuerung der Geschwindigkeit des zweiten Gasstroms geeignet ist, um das erste Gas rasch auf eine Konzentration unter seiner Entflammbarkeitsgrenze zu verdünnen.
Sofern aus dem Zusammenhang nicht in klarer Weise etwas anderes hervorgeht, sind in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen die Ausdrücke "umfassen", "umfassend" und dergl. in einem "einschließlichen" Sinn zu verstehen, im Gegensatz zu einem "ausschließlichen" oder "erschöpfenden" Sinn, d. h. im Sinn von "enthaltend, jedoch ohne Beschränkung hierauf".
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu gewährleisten, wird diese nun nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Beispiels beschrieben.
1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Fließdiagramm einer Vorrichtung zur Bereitstellung eines Gases gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beste Art und Weise für die Durchführung der Erfindung
In den 1 und 2 werden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu herangezogen, ein Fumigans in einer Lagereinrichtung, z. B. einem Getreidesilo, bereitzustellen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass das Verfahren und die Vorrichtung breitere Anwendungsmöglichkeiten als die Bereitstellung eines Fumigans aufweist und dass die folgenden Ausführungsformen in keiner Weise als eine Einschränkung des Erfindungsgedankens anzusehen sind.
Breit ausgedrückt, beziehen sich die 1 und 2 auf zwei Variationen zur Bereitstellung eines Fumigans in einem Getreidesilo. 1 eignet sich beispielsweise (ohne Beschränkung hierauf) für eine unbeaufsichtigte automatische Fumigation eines Getreidesilos über eine längere Zeitspanne hinweg, während 2 besser für eine raschere (1–2 Stunden) Fumigationstechnik, die manuell gesteuert werden kann, geeignet ist, ohne dass diesbezüglich eine Beschränkung besteht.
Gemäß 1 wird ein typisches Getreidesilo 15 einer Fumigation unterzogen. Die Vorrichtung 20 zur Zufuhr des Fumigans umfasst ein Fumigans, in diesem Fall technisches Phosphin in Druckzylindern 1, 2. Jeder Zylinder wird durch eine entsprechende Ventilbetätigungsvorrichtung 4/5 gesteuert, die auf herkömmliche Weise über einen Rohrverteiler 6 mit der Steuereinrichtung 7 des Gesamtprozesses verbunden ist.
Eine Spülgas-Zufuhreinrichtung 3 liefert ein Inertgas, in diesem Fall Kohlendioxid, um die Phosphin-Zufuhrleitung(en) 21 zu spülen, wie nachstehend erörtert wird. Diese Spülgas-Zufuhreinrichtung 3 und die Phosphin-Zufuhreinrichtung 1, 2 sind alle über den Rohrverteiler 6 mit der oder den Phosphin-Zufuhrleitungen 21 verbunden. Die Prozesssteuerung wird über die Steuereinrichtung 7 vorgenommen. Diese Steuereinrichtung ist mit verschiedenen Sensoren für entflammbares Gas, Rauchdetektoren und Luftstromsensoren 9, 13 verbunden, um zu gewährleisten, dass der Prozess streng innerhalb der definierten Parameter bleibt.
Die Phosphin-Zufuhrleitung 21 umfasst ein Steuerventil 10, einen Strömungsindikator 11 und eine Phosphin-Injektionsvorrichtung 12. Die Phosphin-Injektionsvorrichtung 12 umfasst ein Schaufelradventil 12a, das zusammen mit dem Luftstromsensor 13 die notwendigen Daten zur Steuerung der Einrichtung 7 liefert, um die Injektion von als Fumigans wirkendem Phosphingas zu kontrollieren oder zu verhindern, wenn der turbulente Gasstrom unter eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit abfällt. Der Luftstrom durch die Leitung 22 wird durch ein Zirkulationsgebläse 14 aufrechterhalten. Der turbulente Luftstrom wird vorzugsweise ständig aufrechterhalten.
Als weitere Sicherheitsmaßnahme ist ein Abgasventilator 8 im Fumigans-Zufuhrgehäuse 20 vorgesehen.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung funktioniert folgendermaßen: Zunächst wird CO₂-Gas 3 zum Spülen der Phosphin-Injektionsvorrichtung 12 und der Zufuhrleitung(en) 21 verwendet. Das Gebläse 14 wird betätigt und die Steuereinrichtung 7 überwacht die Luftstromgeschwindigkeit in der Leitung 22. Nachdem die Luftstromgeschwindigkeit den angestrebten Mindestwert erreicht hat und auf diesem Niveau gehalten wird, werden die Ventile 4/5 geöffnet und Phosphin wird über den Rohrverteiler 6 durch die Zufuhrleitung 21 der Phosphin-Injektionsvorrichtung 12 zugeführt, aus der es im turbulenten Gasstrom in das Silo 15 zur Fumigation des Getreides oder eines anderen darin gelagerten Materials mitgerissen wird. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Fumigans von im wesentlichen reinem Phosphin von technischer Qualität (99 Gew.-%) auf Konzentrationen bis zu etwa 100 ppm verdünnt und über eine längere Zeitspanne, d. h. eine Anzahl von Tagen oder auch Wochen, in das Innere des Silos geleitet wird. Das Gebläse 14 kann das Phosphin/Luft-Gemisch weiterhin im gesamten Silo im Kreislauf führen, um einen gründlichen Kontakt zwischen dem gelagerten Material und dem Fumigans zu gewährleisten. Durch einfache Berechnungen lässt sich die angestrebte Menge an Phosphin/Luft-Gemisch berechnen, die dem Silo 15 für eine angemessene Behandlung zugeführt werden muss. Nachdem dieser Wert erreicht ist, wird das Phosphingemisch abgestellt und die Zufuhrleitung erneut mit CO₂-Gas gespült.
Die Geschwindigkeit des turbulenten Luftstroms, in den das entflammbare Fumigans (in diesem Fall das pyrophore Gas Phosphin) injiziert wird, muss so rasch sein, dass das Gas auf eine Konzentration unterhalb seiner Entflammbarkeitsgrenze verdünnt wird.
Ferner können das Verfahren und die Vorrichtung zu überraschenden Vorteilen gegenüber herkömmlichen Techniken führen, indem man die Injektion des ersten entflammbaren Gases und die Geschwindigkeit des zweiten Gases zur Bereitstellung eines nicht-entflammbaren gasförmigen Gemisches optimiert. Beispielsweise befinden sich Getreidelagereinrichtungen, wie Silos, in entlegenen Bereichen, in denen sich im allgemeinen keine Menschen aufhalten. Es ist somit erstrebenswert, eine Behandlungsvorrichtung bereitzustellen, die automatisch ohne Eingriff durch den Menschen betätigt werden kann. Wie vorstehend erwähnt, ist die in 1 dargestellte Ausführungsform vorwiegend zur Behandlung mit niederen Konzentrationen innerhalb längerer Zeitspannen vorgesehen. Um die Lageranlage in angemessener Weise zu behandeln und um ein sicheres, zuverlässiges Verfahren zu ermöglichen, das keines Zugriffes durch den Menschen bedarf, kann die Vorrichtung so optimiert werden, dass die Geschwindigkeit des turbulent strömenden gasförmigen Gemisches nicht nur das entflammbare Gas rasch unter dessen Entflammbarkeitsgrenze verdünnt, sondern auch

i) das gasförmige Gemisch im wesentlichen in sämtlichen Bereichen des zu behandelnden Volumens, z. B. des Silos, zuführt und
ii) jegliche Entzündungs-/Verbrennungsvorgänge des entflammbaren Gases auslöscht.

Wie der Fachmann erkennt, ist es offensichtlich wichtig zu gewährleisten, dass ein gasförmiges Behandlungsgemisch in Kontakt mit sämtlichen Bereichen des zu behandelnden Volumens kommt. Ferner ist es wichtig, dass jegliche Entzündungs- oder Verbrennungsvorgänge des entflammbaren Gemisches in der Nähe des Injektionspunkts rasch ausgelöscht werden. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass bei einer Konzentration des entflammbaren Gases um 100 ppm herum ein turbulenter Gasstrom mit einer linearen Strömungsgeschwindigkeit von etwa 4 m/sec ausreicht, um das erste Gas rasch unter seine Entflammbarkeitsgrenze zu verdünnen, das erhaltene gasförmige Gemisch auf sämtliche Bereiche des Silos zu verteilen und etwaige Flammen, die in der Nähe der Injektionsstelle des entflammbaren Gases auftreten können, auszulöschen. Bezüglich dieses letztgenannten Punkts hat die Anmelderin verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten des turbulenten Stroms getestet, wobei für eine kontinuierliche Entzündung (Hochspannungsfunken) direkt neben der Injektionsstelle gesorgt wurde. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass statt einer Mindestströmungsgeschwindigkeit eine lineare Mindestströmungsgeschwindigkeit von etwa 4 m/sec jegliche gebildeten Flammen innerhalb weniger Zentimeter von der Entzündungsstelle auslöschte.
Demzufolge ist ersichtlich, dass das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung in wirksamer und zuverlässiger Weise ein entflammbares Gas, z. B. ein Phosphin-Fumigans, in ein nicht-entflammbares gasförmiges Gemisch für Behandlungszwecke umwandeln, während gleichzeitig gewährleistet wird, dass das erhaltene gasförmige Gemisch sämtliche Teile des zu behandelnden Volumens erreicht und einen zuverlässigen Mechanismus zum Auslöschen von jeglichen Flammen/Brennvorgängen des gasförmigen Gemisches bietet.
Selbstverständlich ist die Kontrolleinrichtung 7, wie vorstehend erwähnt, auch mit verschiedenen zusätzlichen Gassensoren, Luftstromsensoren und Rauchdetektoren verbunden, um einen noch sichereren Betrieb der in 1 dargestellten Vorrichtung ohne Notwendigkeit einer manuellen Betätigung zu gewährleisten.
Die Ausführungsform von 2 ist vorwiegend auf eine absatzweise Fumigationstechnik (ohne Beschränkung hierauf) abgestellt. Diese Technik wird gelegentlich als "Einzelschuss"- oder "Schnellschuss"-Fumigation bezeichnet und innerhalb einiger Stunden durchgeführt. Bei einem derartigen Einzelschuss/Schnellschuss-Verfahren werden Volumenflüsse, die bis zu 20-fach höher sind und bis zu 10- fach höhere Konzentrationen erreichen, eingesetzt. Im Hinblick auf die erhöhte Konzentration und das höhere Entzündungsrisiko wird die 1- bis 2-stündige Fumigationsdauer zumindest teilweise manuell überwacht.
Das Verfahren funktioniert auf ähnliche Weise, wie es für 1 beschrieben wurde. Gleiche Bezugszeichen in 2 bezeichnen ähnliche Bestandteile wie in 1. Beispielsweise umfasst die Fumigans-Zufuhrvorrichtung 20 eine Fumigans-Zufuhreinrichtung 1 und eine Spülgas-Zufuhreinrichtung 3. Verschiedene Strömungsindikatoren, Ventile 7 und dergl. können manuell geöffnet werden, um die Zufuhr von Fumigans und Spülgas zu steuern, wie nachstehend erörtert wird. Ein Gebläse 14 ist zur Aufrechterhaltung des turbulenten Luftstroms vorgesehen. Ein Luftstromsensor 13 ist innerhalb der Leitung 22, in der das gasförmige Gemisch zirkuliert, unmittelbar stromaufwärts von der Injektionsstelle 12 für das entzündliche Gas angeordnet.
Wie bei der ersten Ausführungsform wird nach Spülen der Zufuhrleitungen mit Inertgas das Fumigans durch die Leitung 11 in den turbulenten Luftstrom und in das Silo 15 injiziert. Wie vorstehend erwähnt, erfolgt dies mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit als bei der Ausführungsform 1. Die Konzentrationen gehen typischerweise bis zu 1 000 ppm.
Um eine derart große Menge eines entzündlichen Fumigans zu verdünnen, sind größere Luftmengen im turbulenten Strom erforderlich. Volumenströmungen bis zu 10³ m³ pro halbe Stunde sind typisch, wobei dieser Wert natürlicherweise in Abhängigkeit von der Größe des Lagerbehälters, der Leitung und dergl. variieren kann. Bei einer derartigen "Einzelschuss"- oder "Schnellschuss"-Fumigation wird das Silo 15 normalerweise verschlossen. Die erforderliche Konzentration des gasförmigen Gemisches wird sehr rasch erreicht. Wie bei der ersten Ausführungsform kann das Gebläse 14 gegebenenfalls für eine Kreislaufführung des erhaltenen Gasgemisches durch das Silo sorgen, um eine gründliche Behandlung zu gewährleisten.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass die höhere Konzentration und die höheren Strömungsgeschwindigkeiten des gasförmigen Gemisches in dieser zweiten Ausführungsform die Gefahr von Entzündungen/Explosionen erhöhen. Aufgrund dieser Tatsache und aufgrund der Tatsache, dass das Behandlungsverfahren nur 1 bis 2 Stunden dauert, wird die "Einzelschuss"/Schnellschuss"-Behandlung im allgemeinen manuell betätigt. Neben dieser manuellen Betätigung werden jedoch weitere Sicherheitsvorrichtungen zur Überwachung/Isolierung des im Fall einer Entzündung zugeführten entflammbaren Gases verwendet. Typischerweise werden verschiedene Temperatur- und Rauchsensoren verwendet, um die Zufuhr des entflammbaren Gases abzustellen. Es können auch thermische Sicherungen verwendet werden. Diese Sicherungen umfassen Druckleitungen aus wärmeempfindlichem Material, z. B. aus Kunststoff. Falls es zu einer Entzündung kommt, wird das wärmeempfindliche Material abgebaut, wodurch der Druck in den Leitungen abfällt und ein Ventil 4 sofort die Zufuhr des entzündlichen Gases schließt. Zusammen damit kann die thermische Sicherung auch die Spülgasleitungen öffnen, wodurch etwaiges entflammbares Gemisch in der Anlage entfernt wird.
Wie bei der ersten Ausführungsform wurden Tests durchgeführt, um die Folgen einer absichtlichen Entzündung des gasförmigen Gemisches in direkter Nachbarschaft zur Phosphin-Injektionsvorrichtung 12 zu prüfen. Es entstanden Flammen mit einer Länge von 10 cm bis 1 m. Dies war aufgrund der wesentlichen höheren Konzentration des entflammbaren Fumigans an der Injektionsstelle nicht überraschend. Diese Erscheinung kann durch Verwendung von Diffusionsvorrichtungen verringert werden, die die Verdünnung des entflammbaren Fumigans erhöhen. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Geschwindigkeit des turbulenten Luftstroms ebenfalls optimiert werden, um die Möglichkeit von Entzündungen/Verbrennungen des entzündlichen Gases zu verringern. Aufgrund der Tatsache, dass das "Einzelschuss"/"Schnellschuss"-Fumigationssystem jedoch im allgemeinen unter manueller Überwachung betrieben wird, stellen Entzündungs-/Verbrennungsvorgänge des entzündlichen Gases in einem kurzen Abstand von der Entzündungsstelle kein ernsthaftes Problem dar, ebenso wie die kontinuierliche Verbrennung/Entzündung des Gases im unbeaufsichtigten Verfahren von 1.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenen Vorrichtung, durch die ein nicht-entflammbares, gasförmiges Gemisch durch Vereinigen von technischem, 99%igem, entzündlichem Gas, wie Phosphin, in Zylindern und Luft an Ort und Stelle bereitgestellt wird, ergibt sich eine erhebliche Verringerung der Kosten, die durch das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung entstehen. Wie vorstehend erwähnt, hält ein derartiger Zylinder, der im wesentlichen reines Phosphin enthält, erheblich länger als die vorerwähnten handelsüblichen Zylinder, die ein Gemisch aus zwei Gew.-% Phosphin/CO₂ enthalten, wodurch der Aufwand für Wartung, Handhabung und Transport der Zylinder verringert wird.
Ein weiterer erheblicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass die Menge an Phosphin, die dem Silo zugesetzt wird, im Vergleich zum Luftvolumen des Silos vergleichsweise gering ist, wodurch die Gefahr eines Überdrucks im Silo vermieden wird. Bei herkömmlichen Techniken, bei denen geringe Mengen eines Fumigans in einem inerten Trägergas verwendet werden, z. B. PH₃ in CO₂, müssen große Volumina dieses gasförmigen Gemisches in das Silo eingeleitet werden, um eine angemessene Behandlung zu erreichen. Bei derart großen Volumina ist die Möglichkeit eines Überdrucks, insbesondere in verschlossenen Lagergefäßen, in starkem Umfang gegeben. Mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Technik wird dagegen das Luftvolumen der zu behandelnden Lageranlage in einfacher Weise mit einer sehr geringen Menge an Fumigans versetzt, d. h. nur einige Prozentpunkte. Somit besteht praktisch keine Gefahr eines Überdrucks durch Zugabe einer derart geringen Menge an Fumigans. Um ferner eine Lageranlage erneut zu behandeln, kann das vorhandene Gas entfernt werden, mit einem Fumigans versetzt und in den Lagerbehälter zurückgeleitet werden. Bei herkömmlichen Techniken müsste der gesamte Inhalt der Lageranlage entfernt werden und eine Neufüllung mit frischem Fumigans vorgenommen werden. Dies stellt nicht nur eine Verschwendung und einen Zeitverlust dar, sondern es muss auch das potentiell noch gefährliche Gasgemisch normalerweise an die Atmosphäre entlüftet werden, was zu möglichen Umweltschwierigkeiten führt.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines nicht-entflammbaren Gasgemisches aus einem ersten entflammbaren Gas und einem zweiten Gas, in dem das erste Gas entflammbar ist, wobei das Verfahren die Injektion des ersten entflammbaren Gases in einen turbulenten Strom des zweiten Gases, das mit einer solchen Geschwindigkeit fließt, dass das entflammbare Gas rasch auf eine Konzentration unterhalb seiner Entflammbarkeitsgrenze verdünnt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die minimale Fließgeschwindigkeit des turbulenten Gasstroms zum Auslöschen jeglicher Flammen ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die minimale Fließgeschwindigkeit des turbulenten Stroms ausreicht, um das gasförmige Gemisch auf im wesentlichen sämtliche Bereiche des Volumens, das mit dem gasförmigen Gemisch behandelt wird, abzugeben.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem entflammbaren Gas um ein Fumigans handelt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das entflammbare Gas pyrophor ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das entflammbare Gas aus der Gruppe Phosphin, Propylenoxid, Acrylnitril, Schwefelkohlenstoff, Carbonylsulfid, Ethylenoxid; Ethylformiat, Cyanwasserstoffsäure, Methylformiat und Gemische davon ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich beim zweiten Gas um Luft handelt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Gasstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 m/s oder mehr fließt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das entflammbare Gas auf einen Bereich von etwa 10–1000 ppm verdünnt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das entflammbare Gas über eine oder mehrere lokalisierte Injektionsstellen in den turbulenten Strom des zweiten Gases injiziert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite Gas aus einem Behälter, der mit dem nicht-entflammbaren gasförmigen Gemisch behandelt werden soll, entnommen wird und mit dem entflammbaren Gas vor dem Wiedereintritt in den Behälter vermischt wird.
Fumigationsverfahren, umfassend das Erzeugen eines nicht-entflammbaren Fumigans-Gasgemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und das Anwenden des Gemisches auf einen der Fumigation zu unterwerfenden Bereich.
Vorrichtung zur Erzeugung eines nicht-entflammbaren gasförmigen Gemisches aus einem ersten entflammbaren Gas und einem zweiten Gas, in dem das erste Gas entflammbar ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine erste Gaszufuhr (1, 2), die das entflammbare Gas bereitstellt, eine zweite Gaszufuhr, die einen turbulenten Strom des zweiten Gases bereitstellt, und eine Mischzone, die zur Aufnahme und zum Mischen des ersten und zweiten Gases geeignet ist, wobei die erste Gaszufuhr zur Injektion des ersten Gases in die Mischzone geeignet ist und die zweite Gaszufuhr zur Steuerung der Geschwindigkeit des zweiten Gasstroms geeignet ist, um das erste Gas rasch auf eine Konzentration unter seiner Entflammbarkeitsgrenze zu verdünnen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Gaszufuhr (20) zur Bereitstellung eines Fumigans befähigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die zweite Gaszufuhr eine Mindestfließgeschwindigkeit des turbulenten Gasstroms, der zum Auslöschen jeglicher Flamme ausreicht, aufrechthält.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 15, wobei die zweite Gaszufuhr eine Mindestfließgeschwindigkeit aufrechthält, die ausreicht, um das Gasgemisch auf im wesentlichen das Gesamte Volumen, das mit dem gasförmigen Gemisch behandelt werden soll, abzugeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die zweite Gaszufuhr dazu geeignet ist, Gas aus dem mit einem nicht-entflammbaren Gasgemisch zu behandelnden Behälter zu entnehmen und das entflammbare Gas mit dem entnommenen Gas vor dem Wiedereintritt in den Behälter zu vermischen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die erste Gaszufuhr eine oder mehrere Injektionsvorrichtungen (12) zur Injektion des entflammbaren Gases in den turbulenten Strom des zweiten Gases umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 18, ferner umfassend eine oder mehrere Diffusionsvorrichtungen an entsprechenden lokalisierten Injektionsstellen, um die Verdünnung des entflammbaren Gases im turbulenten Strom des zweiten Gases zu erhöhen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, ferner umfassend eine Steuereinrichtung (7), die dazu geeignet ist, die Zufuhr des entflammbaren Gases zu steuern und/oder sämtliche Gasleitungen mit einem inerten Gas zu spülen.