CH326944A - Vorrichtung zur Durchführung von Misch- und Reaktionsprozessen - Google Patents

Description

  



  Vorrichtung zur Durchführung von   Misch-und Reaktionsprozessen   
Die meisten Arbeitsverfahren der ehemischen   Grossindustrie    lassen sich in der Praxis auf Misch- und ReaktionsvorgÏnge zur ckfuhren ; diese stellen somit eine wichtige Grundlage der Technologie dieser Industriegruppe dar. Die   Vervollkommnung    dieser Prozesse bedeutet   mitbin    nieht nur eine wesent  liche    Bereicherung der'Technik, sondern ist   zugleich    ein Beitrag zur   Erhöhung ihrer Wirt-    schaftlichkeit.



   Die Beschleunigung von Misch- und Reak  tionsvorgängen,    das heisst die Steigerung des Durchsatzes in der Zeiteinheit, ist nature  mäss    in   entscheidendem Masse davon abhän-      gig,    dass dem Ablauf dieser Prozesse die g n  stigsten    Voraussetzungen geboten, werden.



  Wesentlich ist hierbei die Verteilung der Komponenten beziehungsweise ihre Durchmischung durch dauernde und intensivste   Änderung des Bewegungszustandes,    das   heurt    der Riehtung und StÏrke der Strömung sowie des   wirkung. svol'len Wärmeaustausches durch    Schaffung optimaler Bedingungen für deren   Zu-und Abführung    und schliesslich die weit   gehende Anwendung energie-und aufwand-      sparender physikalischer Methoden    an   Stalle    mechanisch-maschineller Hilfsmittel.



   Die bisher auf diesem Gebiete der Verfahrenstechnik angewandten Apparaturen bestanden in der Hauptsache aus Kesseln mit R hrwerken versehiedenster Konstruktion, in denen die vorkommenden Mischvorgänge im allgemeinen diskontinuierlich durchgeführt wurden. Für teigige oder pasteuse Massen ver  wandte    man schwere Knetwerke mit hohem Kraftbedarf oder auch Schneckenpressen, die beide den Knetvorgang nur unvollkommen   durchfiihrten.   



   F r die meisten der üblichen   Reaktions-    vorgänge bediente man sich wie beim vorer  wähnten Mischen gleichfalls    im allgemeinen der Rührwerkskessel oder Autoklaven mit   chargenweiser Durchführung    der Prozesse.



  Die anzustrebende kontinuierliche Arbeitsweise hat man beispielsweise beim Verseifungsprozess des Chlorbenzols   mittels Natronlauge xu    Phenol in langen   Hochdruckrohrsystemen    durchgef hrt ; doch bestehen auch bei diesem Verfahren trotz des erreichten hohen Standes noch weitere Verbesserungsm¯glichkeiten mit   preissenkender Wirkung.   



   Das gleiche gilt von den Verfahren einer Reihe von   Syntheseprodukten    der Kunststoffindustrie.



   Die vorliegende Erfindung betrifft nun   eine Vorrichtunb,    die eine wesentliche Verbesserung in verfahrensmässiger und wirt  schaftlicher    Beziehung zu erzielen gestattet.



  Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vielzahl von Hohlkörpern besteht, deren WÏnde quer zur Stromungsrichtung derart profiliert sind, da. sich zwischen benachbarten Wandungen jeweils ein   Durchfluss-    raum   von weehselndem Querschnitt    ergibt, damit die durch die Hohlkörper geleiteten Stoffe einer dauernden Änderung ihrer Str¯   mungsriehtung-und Strömungsgeschwindig-    keit unterworfen werden.



   Verschiedene Ausführungsbeispiele dieser Vorrichtung sind in der beigefügten   schema-    tischen Zeichnung veranschaulicht :
Von der ersten Vorrichtung ist in Fig. 1 ein Längsschnitt und in Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie   X-X    der Fig. 1 dargestellt.



   Die Vorrichtung besitzt einen zylindrischen   Alantel 1, cler dureh    die Stirnplatten   2    und 3 beiderseits geschlossen ist. An diesen sind abwechselnd die quer zur   Strömuugsrichtung    profilierten,   konzentriseh    angeordneten   Ein-      satzwandungen    von   vorzugsweise mmdem    Querschnitt durch Verschweissung oder sonstwie dicht befestigt, und zwar derart, dass sich jeweils ¯bertritts¯ffnungen von einem der gebildeten Zwischenräume zum nächsten ergeben, die das diese Vorrichtung passierende Medium oder ein Gemisch   scleher    zwingen,

   die ganze Strecke von der Eintrittsöffnung in der Verschlu¯platte   2 zu der Austritts-    öffnung in der Verschlussplatte 3 auf beiden Seiten der jeweiligen Wandungen zu durchströmen, wodurch beim Passieren dieser Vorrichtung ein Vielfaches des der Länge des   Mantes    entsprechenden Weges zurückgelegt werden mu¯. Diese Strecke wird noch   erheb-    lich verlängert durch die Profilierung der Wandungen, so dass durch beide   Massnah-    men eine lange Misch- bzw. Reaktionsstrecke in kleinem Raum untergebracht werden kann.



   In den Fig. l und 2 ist der   Zwisehen-      raum zwisehen    dem äussern Mantel und dem ersten Hohlk¯rper mit a derjenige   zwisehen    dem zweiten und dritten Hohlkörper mit b, derjenige zwischen dem vierten und fünften IIohlkörper mit c und der zentrale Hohlkör  peur mit    d bezeichnet.



   Die Profilierung hat im weiteren   die Wir-    kung einer dauernden Brechung und ¯nderung der Str¯mungsrichtung und Geschwindigkeit, die   naturgemäss eine intensive Dureh    wirbelung der Medien bewirkt und die verstÏrkt wird durch den erhöhten Durchgangswiderstand infolge der Profilierung und der clamit vergrösserten innern Reibung.



   Zu diesen die Intensität   der Alisell oder       Reaktionsvorgänge ausserordentlich verstär-      kenden Momenten kommt zusätzlich    beim    Durehleiten der lTedien oder Gemisehe von    aussen nach innen die   progressive    Verrinerung der zwischen zwei   benachbartenWan-    dungen gebildeten Querschnitte, womit automatisch eine weitere stufenweise Steigerung der vorgenannten   Ex'fente    eintritt
Auf diese Weise   erreicht man bei Mischun-    gen in einem Durchgang eine praktisch v¯llige Homogenisierung- und bei ReaktionsvorgÏngen eine in Kesseln oder.

   Autoklaven mit   Rührwerken    nicht zu erzielende Kompensation der mit Fortsehreiten des Prozesses abnehmenden innern Energien desselben infolge Verringerung der Konzentration der Ausgangskomponenten.



   Bei reversiblen VorgÏngen wird man gegebenenfalls den Weg in umgekehrter Richtung, also von innen nach au¯en,   wälilen.   



   Durch tlie   vorgenannten Momente ergeben    sieh zudem g nstigere WÏrme bergÏnge als bei glatten Wandungen mit laminaren Str¯  da    da abgesehen von der   durci    die Profilierung vergr¯¯erten DurchgangsflÏche der WÏrmeaustausch durch die Turbulent in wesentlicher Weise gesteigert wird.



   Man hat es zudem bei dieser Vorrichtung in der Hand, beispielsweise durch Anbringen einer Heiz- und/oder K hleinrichtung je nach Arbeitsprozess und Erfordernis Wärme zu oder abzuführen und so den Verlauf von Misch- und Reaktionsprozessen auch thermisch in m¯glichster Angleichung an ihr Optimum   durehzuführen.   



   F r manche Prozesse oder einzele   Phases    derselben ist unter Umständen auch eine gleichbleibende mittlere Durchgangsgesehwin  digkcit    mit ihren   Folgewirkungen erwünscht.      



  Dieser Forderung kann man durch entspre-      chendeAbstufungde.sAbstaudes    der einzelnen   WandungenoderÄnderung    der   Profi-      lierung oder durch    die Nombination beider Massnahmen gerecht werden. Derartige Vorrichtungen   sind im Längsschnitt    in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht. Auch diese Ausf h  rungsformen,    die einen vorzugsweise   zylin-      lrisehen,    beidseits durch die Stirnplatten 2 und   3 geschlossenen Mantel l    besitzen, k¯nnen, wie in der   Zeichnnng      dargetan,    mit einer Heiz-und/oder Kiihleinriehtung versehen sein, um. je naeh Erfordernis Wärme zu-oder abführen zu können.



   Es versteht sich, dass man die Mischund Reaktionsprozesse aueh in   versehiedenen    Stufen, zum Beispiel durch Parallel-oder Serienschaltung mehrerer Apparate der beschriebenen Art, durchf hren kann. In diesem Falle hat man es in der Hand, den jeweiligen Vorgang weitgehend dem Ablauf des Prozesses oder seiner Phasen anzugleichen.



   Weiterhin kann man die Vorrichtung auch f r solehe Prozesse anwenden, die vorteilhaft unter erhöhtem oder reduziertem Druck   durch-    gef hrt werden.



   Im Falle des Überdrucks ist hier nur der   Xlantel druekfest auszubilden,    da nur dieser    einer (inseitigen Druckbelastung ausgesetzt    ist.



   Für   Kontaktprozesse    sind Kammern zur Aufnahme des jeweiligen Katalysators vorzu  sel. en : mit    Vorteil ist zu diesem Zweek   bei-      slielsweisé der äussere oder    der zentrale Hohlkörper zur Aufnahme der   Kontaktsubstanz    ausgestaltet.



   Ein anderes   Ausführungsbeispiel ! der Vor-    richtung ist in den Fig.5 und 6 wiedergegeben, von denen die Fig. 5 einen Längsschnitt und die Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie Y-Y der Fig. 5 darstellt. Das Hauptanwendungsgebiet hierf r sind Mischund   Reaktionsprozesse    in der Gasphase.



   Bei dieser Ausf hrungsform ist eine Anzahl   quer zur Stromungsrichtung profilierter      Kehre    4 als   gedrängtes Bündel    in einem Hohlraum untergebracht, der von einem Mantel 1   zur thermischen Steuerung    des jeweiligen Prozesses   und zur Schaffung von Anschlussmog-      liehkeiten    für andere Apparaturen begrenzt ist.



   Die einem   solehen Prozess zu anterwer-    fenden Medien mischt und homogenisiert man zweckmässig in einem   vorgeschalteten Homo-      genisator gemäss Fig. 1.   



   In den Fig. 5   und   6    bedeutet   Dure1-    gangsweg durch das Rohrinnere, f denjenigen zwischen benachbarten Rohren und   g    denjenigen zwischen dem äussern Mantel und den benachbarten Rohren.



   In und zwischen den Rohren der hier beschriebenen Ausf hrungsform findet   in-    folge der Profilierung derselben eine dauernde und intensive Durehwirbelung statt, die vor allem ortliche Überhitzungen und   Druckan-    stiege verhindert und einen schnellen Tem  peraturausgleich    gewährleistet.



   Die Rohre und deren Zwischenräume k¯nnen durch entsprechende Vorkehrungen gegebenenfalls auch   Sontaktträger aufnehmen,    sofern man in diesem Falle nicht vorzieht,   mehrere Mantelistücke    mit Rohrbündeln miteinander zu   verbinden und Kammern    zur Aufnahme der   Katalysatormassen zwischen-    zuschalten.



   Bei Prozessen, die besondere   Sicherheits-    massnahmen gegen sich möglieherweise bis zu explosionsartiger Heftigkeit   steigerndem    Reaktionsverlauf erfordern, kann man die   Ein-    satzrohre so profilieren, dass sie flexibel sind ; ebenso kann man n auch den Mantel ausführen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Durchf hrung von Misehund Reaktionsprozessen durch Vermischen bzw. Aufeinandereinwirkenlassen verschie dener Stoffe gleichen Aggregatzustandes, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vielzahl von Hohlkörpern besteht, deren Wände quer zur Strömlmgsrichtung d ! erart profiliert sind, class sich zwischen benachbarten Wandungen jeweils ein Durchflussraum von wecli selndem Querschnitt ergibt., damit die durch die Hohlkörper geleiteten Stoffe einer dauern- den Änderung ihrer Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit unterworfen werden.

   UNTERANSPR¯CHE 1. Vorrichtung gemäss Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass die WÏnde der Hohlk¯rper Erhöhungen und Vertiefungen aufweisen, die sich je auf gleicher H¯he befinden.

   2. Vorrichtung gemäss Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass sie aus einer Viel. zahl von imter Wahrung eines Zwischen ranimes ineinander angeordneten Hohlkör- pern besteht.

   3. Vorrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einerVielzahl von miteinander durch abwechselnd obere und untere Übergänge verbundenen Hohlkörpern besteht.

   4. Vorriehtung gemäss Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vielzahl von Hohlk¯rpern besteht, die zu einem Bündel zusammengefasst und von einem Mantel umgeben sind.

   5. Vorrichtung gemϯ Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vielzahl von aus flexiblen Röhren gebildeten Hohlkörpern besteht, die zu einem Bündel zusammengefasst und von einem Alantel um- geben sind.