CN104640621A

CN104640621A - 用于加热或冷却可熔化材料的设备

Info

Publication number: CN104640621A
Application number: CN201380048188.0A
Authority: CN
Inventors: R·布赫; W·明希; R·鲁帕内尔
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-05-20
Also published as: AU2013323054A1; WO2014048649A1; EP2900361A1; BR112015005118A2

Abstract

本发明涉及一种用于在容器中加热或冷却可熔化材料的设备，该设备包括调温元件(10)和保持装置(20)，其中，调温元件(10)构造成管状且具有用于供传热介质流过的输入口(11)和排出口(12)并且以能沿至少一个作为主运动方向的空间方向运动的方式设置在保持装置(20)上，其特征在于，所述设备还具有用于充分混合液态材料的搅拌器(30)，该搅拌器同样以能沿主运动方向运动的方式布置。

Description

用于加热或冷却可熔化材料的设备

技术领域

本发明涉及一种用于在容器中加热或冷却可熔化材料的设备，该设备包括调温元件和保持装置，其中，调温元件构造成管状且具有用于供传热介质流过的输入口和排出口，并且以能沿至少一个作为主运动方向的空间方向运动的方式设置在保持装置上。本发明还涉及一种用于借助于根据本发明的设备在其上侧具有开口的容器中使可熔化材料熔化的方法以及使熔化材料冷却的方法。

背景技术

用于化学工业或其它加工工业的多种原料——例如蜡、类似蜡的低聚物和聚合物、油脂、乳化剂或盐——在环境温度(20℃至25℃)下处于固态或高粘态并且必须使这些原料在其进一步处理之前液化。供给大量的这种材料需要一定花费。这种材料的运输和交付通常在运输容器如桶或集装箱诸如所谓的中型散装容器(IBC)中进行，所述运输容器根据结构类型通常可具有500至1000升的容积。集装箱具有在其上侧的直径大约为15cm的注入口以及在集装箱底部的排泄旋塞。

由于原料通常是一种混合物，因此在从运输容器中取出均匀的部分量并且将其输送至进行进一步处理之前，通常需要使运输容器的全部内容物熔化并均匀化，因为可假定的是在之前的凝固过程中各部分以不同的速率结晶并因此混合物未均匀地分布在集装箱中。

运输容器的内容物的液化通常在所谓的加热箱中进行，其中，容器被放置在一个封闭的、经过温度调节的空间中，在该空间中容器总体上通过围绕该容器的空气加热。在进一步实施的用于使得容器内容物熔化的方法中，容器被浸入具有热水的池中并一直保持在其中，直到容器内容物熔化。加热箱和浸浴池都需要复杂的结构性措施并且具有高的能量消耗。此外还已知电动的加热带和加热罩，所述加热带和加热罩围绕运输容器的外壁放置并将热量传递到容器壁上。该加热带和加热罩也是能效低的。

上述方法的另一缺点在于，热传递通过容器壁间接地进行。通常用作IBC的壁的材料是例如聚乙烯(HDPE)，该材料具有低的热导率和大约100℃的耐热性。因此对于加热过程来说在最大允许温度方面设置有极限，以避免容器壁的损坏或甚至毁坏。此外，在壁加热时，固体材料的靠近所述壁的层首先熔化，从而在熔化过程中在固体材料与容器内壁之间形成气体层，该气体层还进一步降低了导热性。

特别对于作为运输容器的桶来说，已知有这样的设备：在该设备中未通过桶壁间接地进行加热，而是以与待熔化物直接接触的方式进行加热。在公开文献DE 37 06 927 A1中描述了一种桶熔化设备，其包括水平布置的螺旋管，使热蒸汽流过该螺旋管。螺旋管被放置到待熔化材料上并在支架中随着熔化过程的进行而在重力影响下在桶中向下滑动。

文献RU 2 159 671 C1公开了一种类似设备，该设备同样设计用于使固态的、可熔化的桶内容物液化。在该设备中也将水平布置的螺旋管放置到待熔化物上并随着熔化过程的进行在桶中向下滑动。螺旋管由液态的加热介质流过，该加热介质的温度是可调节的。

前述的两种设备适合于使桶内容物液化，但它们仅非常受限地适合于使集装箱如IBC中的材料熔化。因为与桶——在所述桶中，开口截面与桶截面处于同一个数量级——相比，集装箱的开口通常明显小于集装箱截面。虽然通过所述设备可以使得在集装箱中的材料中熔化出竖直通道，但这会持续很长时间，直到全部材料都被液化为止(如果这是可能的话)。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备，借助于该设备能够在短时间内均匀且高能效地使运输容器中的固态的或高粘性的材料液化。

根据本发明通过一种用于在容器中加热可熔化材料的设备实现该目的，该设备包括调温元件和保持装置，其中，调温元件构造成管状且具有用于供传热介质流过的输入口和排出口并且以能沿至少一个作为主运动方向的空间方向运动的方式设置在保持装置上，其中，所述设备还具有用于充分混合液态材料的搅拌器，该搅拌器同样以能沿主运动方向运动的方式布置。如下面还要描述地，根据本发明的设备也可用于在容器中冷却可熔化材料。

该设备也可以构造成能够沿两个或所有三个空间方向运动。主运动方向表示为这样的方向：调温元件和搅拌器可沿该方向导入容器中并从容器中导出。在一个优选的实施方式中，所述保持装置构造成使得调温元件和搅拌器能够沿作为主运动方向的竖直方向运动穿过容器上侧中的开口。

根据本发明的调温元件是管状的且能够由液态的传热介质流过。管截面可以具有不同的形状，管截面优选是圆形的、椭圆形的或矩形的，特别是圆形的。调温元件优选由一种具有高传热系数的材料制成。特别优选的是，调温元件由优质钢、铝或铜制成。壁厚优选为1至2mm，内径优选为0.5至3cm。

在一个特别有利的实施方式中，所述调温元件包括螺旋管，该螺旋管具有空心圆柱体的轮廓。该实施方式提供了在有限空间中的大的传热面。此外优选的是，圆柱体轴线基本上与主运动方向一致。其优点在于，在容器开口的特定截面下，可以将螺旋管的外径选择得尽可能大而不会在插入和抽出调温元件时导致开口卷边/歪曲。空心圆柱体轴线与主运动方向之间的高达10°的偏差仍被视为是可容许的。

为了确保液体不仅沿轴向、而且也沿径向流过空心圆柱体，优选的是，在螺旋管部段之间沿轴向设有间距。在相邻的管部段之间的轴向间距优选为管外径的20％至400％、特别优选为50％至200％。

在一个优选的实施方式中，所述螺旋管包括具有相同的空心圆柱体外径的两个部分螺旋件，其中所述两个部分螺旋件沿轴向彼此接合/在彼此中延伸、在它们相应的一端相互连接并借助于它们相应的另一端分别通入输入口和排出口中。在该实施方式中也优选使轴向相邻的管部段保持一间距。在另一个有利的变型中，所述部分螺旋件这样布置，即相邻的管部段之间的轴向间距交替地为管外径的0％和50％至400％、特别优选为100％至300％。也就是说，所述部分螺旋件在一个轴向区域接触，而在另外区域具有处于特定范围内的轴向间距。

在另一个优选的实施方式中，所述螺旋管包括具有不同的空心圆柱体外径的两个部分螺旋件，其中所述两个部分螺旋件沿径向彼此接合、在它们相应的一端相互连接并借助于它们相应的另一端分别通入输入口和排出口中。

这两个实施方式变型在下面也被称为双螺旋件。优选地，输入口和排出口位于空心圆柱体的端侧，该端侧在插入和抽出时背对容器。

优选地，所述调温元件的尺寸设定成使得其长度与其外径之间的比为1至10、优选为1.5至8、特别为2至6。优选地，调温元件的外径为4cm至60cm、特别优选为8cm至20cm、特别为10cm至16cm。60cm至120cm的长度证明为对于多种应用是有利的。

在根据本发明的设备的一个优选的实施方式中，所述搅拌器包括搅拌器轴，至少一个搅拌元件布置在该搅拌器轴上，且该搅拌器轴的轴线基本上与主运动方向一致。在具有空心圆柱形的调温元件的实施方式中，搅拌器轴优选地布置在空心圆柱形的螺旋管内部，特别优选地相对于圆柱体轴线同轴地布置。

搅拌器轴可借助于已知的马达和传动机构例如以电气或气动方式驱动。通过搅拌元件的选择可调节调温元件中和调温元件周围的轴向的和竖向的流动情况。合适的搅拌元件，例如叶片式搅拌器、盘式搅拌器、十字梁式搅拌器、叶轮式搅拌器、锚式搅拌器或螺旋桨式搅拌器对于本领域技术人员是已知的。搅拌元件优选由优质钢制成。根据应用情况也已经证明的是，上釉的或例如涂覆有特氟隆的搅拌元件可不利于产品附着。优选地，搅拌元件被可调节地和/或可更换地设置在搅拌器轴上。

在一个优选的实施方式中，搅拌器布置成使得该搅拌器能够与调温元件共同沿主运动方向运动。在此情况下，例如可以将其中支承有搅拌器的部件固定地与调温元件或保持装置相连。

在另一个优选的实施方式中，调温元件和搅拌器彼此独立地以能沿主运动方向运动的方式布置。在此可以将其中支承有搅拌器的部件与调温元件连接成使得搅拌器能够沿主运动方向相对于调温元件运动。然而优选地，搅拌器以能沿主运动方向运动的方式设置在保持装置上。特别优选的是调温元件和搅拌器的这样一种布置结构，其中搅拌器比调温元件向容器中运动得要远。这使得能够例如使用这样一种搅拌元件——该搅拌元件取决于转速而展开并在展开状态下具有比调温元件的外径大的直径。

根据本发明的设备可具有一个传感器或多个传感器，例如用以检测液化材料的温度、粘度或传导性或者搅拌器轴的转矩。根据在运行期间搅拌器的转速变化或其转矩变化可推断出熔体特性如粘度的变化。

本发明的另一主题是一种用于借助于根据本发明的设备在其上侧具有开口的容器中使可熔化材料熔化的方法，该方法包括以下步骤：

-将调温元件的下端部穿过容器中的开口安放在待熔化材料的表面上，

-使传热介质流过调温元件，

-随着材料渐进的液化使调温元件下沉到材料中，

-通过转动搅拌器充分混合已经熔化的材料。

使传热介质流过调温元件不必强制性地作为第二步骤来实施，也可以在调温元件被安放在待熔化材料的表面上之前就已开始该步骤。(传热介质)可在熔化过程期间持续地流过、或者断续地流过。使调温元件下沉以及通过转动搅拌器进行充分混合这两个步骤可在时间上依次进行或彼此并行进行。也可以彼此交替地进行。

根据待熔化材料的熔化范围来选择传热介质。对于广泛的应用领域来说适合的是温水甚至是热水，其流动温度为60至98℃。如果待熔化材料的熔化范围需要更高的流动温度，那么适合的是过热水或水-蒸汽混合物，其温度可达大约160℃且压力为4巴。对于更高的温度而言，可推荐纯粹的蒸汽加热，其中，在最后提到的情况中，必须将调温元件的构件设计成耐压的。当然也可以根据可获得性和使用情况而使用其它的传热介质，例如油——如Marlotherm油(沙索导热油)。特别当水出于安全原因而不合适时，例如当容器内容物在发生泄漏的情况下可能与水起剧烈反应时，应使用这种传热介质。

本发明的另一个主题是一种用于借助于根据本发明的设备在其上侧具有开口的容器中冷却熔化材料的方法，该方法包括以下步骤：

-将调温元件穿过容器中的开口插入熔化材料中，

-使冷的传热介质流过调温元件，

-在材料凝固之后，短时间内提高传热介质的温度以使得熔化而使调温元件自由，

-将调温元件从熔化的自由区域中抽出。

使冷的传热介质流过调温元件不必强制性地作为第二步骤来实施，也可以在调温元件被插入熔化材料中之前就已开始该步骤。(传热介质)可在熔化过程期间持续地流过、或者断续地流过。

根据待冷却材料的熔点来选择冷的传热介质。当水出于上面已经提及的安全原因不能使用时，例如冷水、冷却水、盐水或其他物质是适合的。

通过将调温元件浸入熔化材料中，可以对该熔化材料进行快速且高效的冷却并且根据该材料的熔点而在必要时使其凝固。在凝固的材料的情况下，可以短时间内使温的或热的传热介质流过调温元件，从而使在调温元件紧邻周围的材料液化。随后从容器中取出熔化自由的调温元件并在必要时使其沥干。当应该迅速地冷却或凝固最终产品时，应使用这种用于冷却熔化材料的方法，例如使其能够快速做好运输准备或防止材料结晶。

此外，这种方法也可以用于迅速冷却食品工业中的液体，所述液体(例如酒、牛奶或果汁)在必要时应处于温热状态或为了消毒目的而在短时间内被加热。

在根据本发明的方法的一个有利的实施方式中，流向调温元件的流动温度被调节到预设温度。相应的恒温器或用于温控的装置对于本领域技术人员来说是已知的。

为了保护以防止容器中不期望的反应、例如与空气中的氧发生的氧化反应，可以在实施该方法期间将保护气体导入容器中。在此，该保护气体优选为氮气。

根据本发明的方法特别适合于熔化和/或冷却

-固态烃或其衍生物、例如蜡和石蜡，

-源自聚乙二醇、聚丙二醇或聚丁二醇或它们的混合物的聚醚二醇，其在必要时也可以以烷基化形式存在，

-油脂或固态的油脂-水乳化剂，

-固态盐、离子液体、金属或合金，

-固态单异氰酸酯、二异氰酸酯或聚异氰酸酯、低分子量的预聚物或硅酮，

-固态硫或有机酐、如顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐。

根据本发明的方法适合于不同的运输容器，特别适合于桶、运输集装箱、轨道车、货柜车和槽车。根据使用情况的不同也可以使用多个根据本发明的设备。

本发明能够实现：通过经过温度调节的调温元件与容器中待熔化材料的直接接触来平稳熔化运输容器的内容物并对其进行温度调节。在热量输入到熔体中时，通过借助搅拌而在熔体中产生流动的方式，还均匀地充分混合了容器内容物，并且熔化过程的持续时间与已知的方法相比明显缩短。由此也使得熔化过程的潜在有害的副作用如材料的热损坏或容器中不期望的反应明显最小化。根据本发明的设备在构造方面简单并且可灵活使用。

附图说明

下面根据附图进一步说明本发明，其中，附图可理解为原理图。其对本发明例如在部件的具体尺寸或实施变型方面没有限制。为了更好的展示，特别是在长度和宽度比例方面通常不是按比例绘制的。图中：

图1：具有作为调温元件的双螺旋件的根据本发明的设备的实施方式，

图2：根据图1的细节局部图，

图3：将根据本发明的设备用于连续熔化固体薄片的实施例，

图4：将根据本发明的设备用于桶中的实施方式。

附图标记列表：

10 调温元件

11 输入口

12 排出口

13 输入管

14 排出管

15 螺旋管

16 加强元件

20 保持装置

21 导杆

22 导向套

23 末端止挡部

30 搅拌器

31 搅拌器轴

32 搅拌元件

33 马达

40 容器

41 绝缘的容器壁

42 金属丝网筛

43 注入漏斗

44 用于熔体的出口

45 固体薄片

46 熔体

47 气体入口

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的设备的一个优选的实施方式。调温元件10以管状形式设计为双螺旋件15，该双螺旋件具有空心圆柱体的轮廓。两个部分螺旋件具有相同的空心圆柱体外径并且沿轴向彼此接合。在相邻的管部段之间的轴向间距交替地为管外径的0％和200％，也就是说所述部分螺旋件在一轴向区域接触，而在另外区域具有一轴向间距，该轴向间距与双倍的管外径一致。在部分螺旋件各自的一端(在图1中的下端)处所述部分螺旋件相互连接。部分螺旋件借助于其各自的另一端分别通入输入口11和排出口12中。输入口11和排出口12位于空心圆柱体的端侧，该端侧在插入和抽出时背对容器。为了使传热介质流过，这两个开口与输入管13和排出管14相连。为了加强空心圆柱体结构以防止径向弯曲，在所示实施例中设有三个带状的加强元件16，其在双螺旋件的外侧上轴向地延伸并与至少一些管部段固定连接，例如熔焊连接或钎焊连接。

保持装置20包括两个导杆21，导向套22滑动支承在该导杆上。为了防止导向套22从导杆21中滑出，导杆在其下端处分别具有末端止挡部23。优选地，末端止挡部23能够沿导轨21可变化地调节，以便能够限制调温元件10在容器中的下沉深度。导向套22与双螺旋件15的输入管和排出管相连。

保持装置20可以位置固定地安装，例如安装在壁上、顶盖上或固定设置的机架上，或该保持装置可以以移动的方式使用，例如借助于其下端部安装在运输容器上。在一个有利的、具有位置固定的支架的实施方式中，保持装置与壁固定相连。待处理的运输容器被放置在保持装置下方。调温元件和搅拌器可通过在保持装置上沿主运动方向竖直向下地移动穿过运输容器上侧中的开口而放置到待熔化材料上。优选地，调温元件和搅拌器借助于手动或电动的缆索运动。

在空心圆柱形的双螺旋件15的内部同轴地布置有搅拌器30。该搅拌器包括搅拌器轴31并在该实施例中包括三个固定在该搅拌器轴上的搅拌元件32。图2作为细节局部图示出了图1的设备的下端部。从该图中可以明确地识别出搅拌器轴31和固定在该搅拌器轴上的搅拌元件32。在图中未示出搅拌器轴31的安装情况。该安装可独立于调温元件的安装进行，以能够在调温元件10与搅拌器30之间实现轴向的相对运动。轴向的相对运动能够使搅拌器比调温元件向容器中运动得要远。这例如能够实现使用这样一种搅拌元件——该搅拌元件取决于转速而展开并在展开状态下具有比调温元件的外径大的直径。

为了使运输容器例如IBC的内容物液化，根据图1的设备借助于其保持装置20放置到容器上侧的开口上。调温元件10被放置到容器的固态的内容物上并通过以下方式投入运行：使温的或热的传热介质例如热水流过该调温元件。在螺旋管15的紧邻附近的材料开始熔化，随后调温元件10基于其自重或向下导引地浸入熔体中。调温元件10内部的搅拌器30同样浸入所产生的熔体中。一旦一个或多个搅拌元件32位于熔体中，则接通搅拌器。通过由此在熔体中引起的流动，显著地改进了传热介质与待熔化材料之间的热传递。此外通过这种方式使得熔体均匀化。在一段时间之后容器内容物完全熔化并被均匀地混合。断开搅拌器30，将调温元件20从容器中取出并使其沥干。现在可以从运输容器中取出期望量的液态的、均匀混合的材料。

按照经验，仅需一小部分通过传热介质导入的能量来熔化固态材料。因此多个设备也可以串联或并联并以高能效以及节约成本的方式运行。有利地，也可以设置调节装置，该调节装置按如下方法优化了熔化过程：当存在足量熔体以吸收热能时，则提高能量输入。一种优选的控制策略提出例如：首先以低能量输入来熔化材料，直到调温元件下沉到预定的长度，并随后提高传热介质的温度和/或传热介质的通流量。

在一个优选的实施方式中，将三至五个根据本发明的设备在传热介质侧互相连接，在回路中抽吸传热介质，并例如通过热交换器或通过注入具有比在循环流动中的温度要高的温度的传热介质将需要输入熔体中的能量连续地引入回路中。在此例如可有利地使用源自加工设备的热的冷凝物。

除了不连续地用于使容器的固态内容物液化之外，根据本发明的设备也可以连续地使用。图3示出将根据本发明的设备以连续的方法用于熔化固体薄片的实施例。穿过容器40的纵截面图作为原理图被示出，该容器40包括上面的圆柱形部分和在向下的方向上与其邻接的锥形部分。容器壁41优选设计成绝热的。在容器的顶盖中设有用于固体薄片45的注入漏斗43，该注入漏斗配有用于定量称量薄片的封闭盖板。在锥形部分的下端处设有用于熔体46的出口44。在从圆柱形部分到锥形部分的过渡部处安装有金属丝网筛42，该金属丝网筛的网眼尺寸设定成使得仅熔体可以流入锥形部分中，并在必要时还挡住位于熔体中的任何薄片。

在顶盖中的另一个开口中固定了根据本发明的设备的保持装置20。其结构基本上对应于图1中所示的结构。仅保持装置20有变化。输入管和排出管各自固定在一个导杆上。两个导杆滑动支承在两个套中，所述套通过保持装置20位置固定地与容器的顶盖相连。保持装置的元件的长度和位置选择成使得所述设备的下端位置在完全下沉的状态下仅比金属丝网筛42高出一点。

用于连续熔化固体薄片的方法例如可按如下所述进行：首先，每次少许地将薄片45注入容器内部，直至薄片达到距离金属丝网筛42的一定高度而使薄片与调温元件10接触。调温元件10投入运行并使热水作为传热介质流过调温元件。熔体46聚集在容器的下面的锥形部分中，同时通过注入漏斗43连续地补加薄片。一旦大约容器的一半被填满熔体，就开始通过出口44连续地排出熔体。在供应薄片期间，通过气体入口47输入氮气作为保护气体。

这种熔化方法可以有利地用于为连接在下游的设备连续地供给熔化的原料、例如上述物质中的一种。对于聚乙二醇(PEG 6000，熔化范围为约45℃至60℃)而言，例如长度与外径之比为1.5的调温元件是适合的，如果该调温元件以大约80℃的热水运行。为了保护以防止氧化反应，将氮气以每分钟80升的体积流量输送到容器中。

实施例

在下面所述的实施例1至4中使用了根据本发明的设备的一个实施方式，其在原理上与图1中所示对应。调温元件由优质钢管制成，该优质钢管的壁厚为1.5mm，内径为9mm。调温元件包括双螺旋件，该双螺旋件的空心圆柱体的外径为13.5cm，双螺旋件的长度为72cm。在相邻的管部段之间的轴向间距为管外径的200％。搅拌器以气动方式运行并经由转速调节。在搅拌器轴上布置有三个间距各为20cm的螺旋桨搅拌器作为搅拌元件。螺旋桨搅拌器的外径为大约8cm。

实施例1

IBC被填充750kg的正十八烷(熔点28℃)。这种材料在集装箱中以均匀的固体块的形式存在。IBC在上方打开，而根据本发明的设备的保持装置的下端部被安放在开口的边缘上。调温元件能够沿竖直方向运动并利用其下端部安放在固体材料上。为了加热固体材料，使作为传热介质的热水流过调温元件。水从冷凝物容器中按重量以大约80℃的流动温度和大约5升/分钟的体积流量被导入调温元件中。从调温元件的出口中流出的水被废弃。在大约60分钟之后，调温元件在螺旋管的整个长度上在固体材料中熔化出该调温元件的通路，随后以大约200转/分钟的转速接通搅拌器。在总共12小时之后，容器的全部内容物得以熔化并均匀地充分混合。

将调温元件从IBC中抽出并使其沥干。两分钟之后，该调温元件足够干净以安放到下一个集装箱上。在间隔时间中，可加热的输送泵和伴热的管路连接到IBC的底部旋塞上，并且为继续使用该材料而将集装箱抽空。

对比实施例1

可与实施例1对比的IBC被放入加热箱(Conthermo公司，50m²的加热面积，4巴蒸汽加热)中，该加热箱的温度调节空间体积为2.3m³，经调节的空间温度为70℃，并且IBC的顶盖被充分地松开用以实现压力平衡。每两个小时以可视方式检查一次熔化过程以监控其进展。仅在加热箱中63小时之后才确认内容物的完全熔化。将集装箱从加热箱中取出并继续处理其内容物。

实施例2

试验装置对应于图1所示装置且区别在于，IBC被填充750kg的蜡混合物18-20(供应商：Sasol公司)。蜡混合物主要由链长C17至C19的正烷烃组成并具有大约30℃的熔点。在大约15分钟之后，螺旋管在其整个长度上融入到蜡混合物中，随后接通搅拌器。在总共六个半小时之后，集装箱的全部内容物都熔化，并取出145kg的部分量。

对比实施例2

在和对比实施例1中相同的条件下将IBC中的蜡混合物18-20放入加热箱中。在33小时之后混合物完全熔化，并且将IBC从加热箱中取出。在可取出蜡混合物的145kg的部分量之前，借助于安放的搅拌器在10分钟的持续时间内使IBC的内容物均匀化。

实施例3

试验装置对应于图1所示装置且区别在于，IBC被填充750kg的饱和正链烷烃混合物(熔化范围为大约27℃至31℃)。在大约30分钟之后，螺旋管在其整个长度上融入到混合物中，随后接通搅拌器。全部的IBC内容物的整个熔化过程持续8小时。在熔化之后可从IBC中取出部分量。

对比实施例3a

在和对比实施例1中相同的条件下将IBC中的根据实施例3的混合物放入加热箱中。在37小时之后，混合物完全熔化，并且将IBC从加热箱中取出。在可取出混合物的部分量之前，借助于安放的搅拌器在30分钟的持续时间内使IBC的内容物均匀化。

对比实施例3b

用市场上可购买到的、电动的加热带来缠绕并加热根据实施例3的IBC。在一周的加热之后，内容物仍然还未熔化并试验终止。

实施例4

将具有200升容量的拉紧环式桶(Spannringfass)填充210kg的固态乳化剂(熔点大约26℃)。乳化剂的主要成分为具有大约25摩尔的环氧乙烷(EO)的对辛基酚乙氧基化物。这种材料在桶中以均匀的固体块的形式存在。将桶盖取下，且将根据本发明的设备的保持装置的下端部安放在开口的边缘上。所有的其它方法步骤都对应于实施例1中所述内容，其中将具有67℃的流动温度的水用作传热介质。在熔化过程开始之后约一小时，接通搅拌器。在14小时之后桶的全部内容物熔化，并且为了稀释熔体，可将熔体抽吸到含有预先存放的热水的反应容器中。

对比实施例4a

在和对比实施例1中相同的条件下将根据实施例4的具有乳化剂的桶放入加热箱中。在67小时之后，桶内容物完全熔化。

对比实施例4b

在尺寸为4×3×2米(长×宽×深)的槽——该槽被注入15m³的水——中装入分别带有四个封闭的根据实施例4的桶的四个托盘，并将该托盘完全浸入槽中。持续两日将恒定的蒸汽流引入槽中，由此将水加热并且使桶内容物持续升温。经验表明，在将桶保持在槽中两日之后，桶内容物完全熔化。这种常用的方法投入大且非常耗能。此外，仅当取出完整的托盘之后才能对熔化过程进行抽样或控制。还证明为不利的是，这种处理会导致桶很快开始生锈。

实施例5

在下面描述的两个实施例中，使用了根据本发明的设备的一个实施方式，其在原理上与图4中所示对应。调温元件10由优质钢管制成，该优质钢管的壁厚为1.5mm，内径为9mm。调温元件包括单个螺旋管15，该螺旋管的空心圆柱体外径为40cm，螺旋管的长度为60cm。在相邻的管部段之间的轴向间距为管外径的100％。螺旋管15的上端通入输入口11中。螺旋管15的下端被作为一个直的管件在空心圆柱体的内侧向上导引并通入排出口12中。为了加强空心圆柱体结构以防止径向弯曲，设有四个带状的加强元件16，该加强元件在螺旋管的外侧轴向地延伸并且与至少一些管部段固定连接。

调温元件设计用于熔化桶中的材料。空心圆柱体的直径选择成使得在垂直于空心圆柱体轴线(截取)的横截面中观察时，空心圆柱体内部的圆形的面积基本上相当于在空心圆柱体与桶内壁之间的圆环的面积。下面显示的试验结果是在未使用搅拌器的调温元件的情况下获得的。与传统的用于熔化桶中材料的方法相比，仅单独借助于调温元件就可以达到明显更短的时间。在使用搅拌器时，基于更好的充分混合而可以期待熔化过程的进一步缩短的时间。

实施例5a

将根据本发明的设备放置在具有200升容量的空的拉紧环式桶中并且调温元件如在实施例1中所述那样投入运行。在抽吸条件下将100kg的顺丁烯二酸酐薄片(熔点53℃)注入桶中并且使其熔化。针对总量为100kg的熔化过程会持续一小时。

实施例5b

将根据本发明的设备放置在具有200升容量的空的拉紧环式桶中并填充100kg的薄片形式的聚乙二醇6000(熔化范围为大约45℃至60℃)。随后以温度为大约90℃的热水作为传热介质，将调温元件投入运行。在六个小时之后，全部的桶内容物熔化，从而能够将熔体抽吸到储槽中。为了下一个熔化过程，再次将100kg的薄片(四袋，每袋25kg)导入到拉紧环式桶中。

对比实施例5b

将填充有薄片的拉紧环式桶放置到加热腔室中，该加热腔室的内室温度被调节到90℃。桶内容物在19小时之后完全熔化并可被取出以用于进一步使用。

上述的大部分试验在冬天进行。待熔化材料的温度在熔化过程开始前未被确定。然而这在实施例和对应的对比实施例中是相同的，因为运输容器和桶被保存在户外或未加热的仓库的相同地点处。

实施例6和7说明了将根据本发明的设备用于冷却可熔化材料的使用可能性。这还未经实验证实。

实施例6

在具有10m³的反应容积的反应容器中，在110℃时在由两种不同的双功能异氰酸酯组成的混合物与由两个二醇和一个三醇组成的混合物之间进行催化的无溶剂的转化，以形成粘性聚氨酯熔体。这批产物的规模大约为六吨。反应产物必须在转换结束之后填充到七个准备好的IBC中，同时冷却过程应快速且受控地进行，因为反应产物随着粘性在当前温度下增加时还会继续发生反应。为了进行填充，IBC彼此相邻放置并且每个IBC配有如上所述的根据本发明的设备，该设备分别被装在空的IBC中。该设备以串联方式连接到一个共同的冷却回路上并用于冷却反应产物。每个搅拌器都配备有一个搅拌器转速监控装置。调温元件按照逆流原理以与IBC的填充顺序相反的顺序进行连接。这导致在任何时候待填充的IBC与最冷的冷却剂流接触。

随着反应容器中反应产物的温度降低，混合物的粘性急剧增大。因此不适合将反应容器中的反应产物完全冷却。混合物在完全转换之后仅冷却到大约75℃的内部温度并且在借助于氮气的进一步保压/增压(Nachdruecken)的情况下从反应容器中通过加热管路经由IBC的底部旋塞填充到IBC中。在IBC的填充结束之后，借助于氮气压力的激增将管路吹干净(freigeblasen)并关闭有关的底部旋塞。

在设备中，搅拌器轴相对于螺旋管的下端部大约下降10cm并且在螺旋管之前浸入到产物中。当熔体表面上升并与螺旋管进入接触时，开始缓慢地冷却，但这仅当集装箱被完全填满并且不再流入热的产物时才产生效果。产物在自身粘性增大的同时温度下降，直到提高的粘性导致搅拌器转速的下降。如果转速低于预设的、取决于产物的值，那么各自的设备被从IBC的熔体中抽出。在大约3h的冷却时间之后，在IBC内部的温度下降到大约45℃。如果所有的IBC都被填满并将设备从IBC中抽出，则停止冷却并使热水流过螺旋管，以便使得附着的剩余产物液化并落入到IBC中。随后关闭IBC以用于运输。

实施例7

为了制备由2部分正十八烷、1部分正二十烷(C₂₀H₄₂,熔化范围36-39℃)和1部分正二十二烷(C₂₂H₄₆,熔化范围41-44℃)组成的限定的蜡混合物，四个具有类似于实施例1的原料的单独的IBC的内容物被熔化并依次被抽吸到填充有氮气并预先加热到60℃的干燥的、经搅拌的反应容器中，并且在30分钟的持续时间内变得均匀化。根据本发明的设备被切换到冷却状态并由温度调节到+10℃的盐水流过。液态的蜡混合物从搅拌容器被压回到IBC中，由此填充了IBC。在液态的蜡熔体与冷却的螺旋管接触时，材料快速凝固并且围绕螺旋管向外增大。保持冷却直到IBC的全部内容物完全凝固并以块状的形式存在，这种情况在大约6小时之后发生。传热介质的温度随后在三分钟的持续时间内提高到43℃，使得螺旋管的周围材料可液化并且可将设备从IBC中抽出。与常见的方法——在该方法中容器内容物非主动地冷却而是缓慢地凝固——相比，通过根据本发明的方法实现了容器内容物的更均匀的分布。为了证明这一点，可以在IBC中不同的位置上获取钻孔取样(Bohrproben)，并且针对该取样的物理性质如熔点进行分析。

Claims

1.一种用于在容器中加热或冷却可熔化材料的设备，该设备包括调温元件(10)和保持装置(20)，其中，所述调温元件(10)构造成管状且具有用于供传热介质流过的输入口(11)和排出口(12)并且以能沿至少一个作为主运动方向的空间方向运动的方式设置在所述保持装置(20)上，

其特征在于，

所述设备还具有用于充分混合液态材料的搅拌器(30)，该搅拌器同样以能沿所述主运动方向运动的方式布置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述保持装置(20)构造成使得所述调温元件(10)和所述搅拌器(30)能够沿作为所述主运动方向的竖直方向运动穿过容器上侧中的开口。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述调温元件(10)包括螺旋管(15)，该螺旋管具有空心圆柱体的轮廓，且该圆柱体的轴线基本上与所述主运动方向一致。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在相邻的管部段之间的轴向间距为所述管的外径的20％至400％、优选为50％至200％。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述螺旋管(15)包括具有相同的空心圆柱体外径的两个部分螺旋件，所述两个部分螺旋件沿轴向彼此接合、在它们相应的一端相互连接并借助于它们相应的另一端分别通入输入口(11)和排出口(12)中。

6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述螺旋管(15)包括具有不同的空心圆柱体外径的两个部分螺旋件，所述两个部分螺旋件沿径向彼此接合、在它们相应的一端相互连接并借助于它们相应的另一端分别通入输入口(11)和排出口(12)中。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述调温元件(10)的尺寸设定成使得其长度与其外径之间的比为1至10、优选为1.5至8、特别为2至6，且所述调温元件(10)的外径为4cm至60cm、优选为8cm至20cm、特别为10cm至16cm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述搅拌器(30)包括搅拌器轴(31)，至少一个搅拌元件(32)布置在该搅拌器轴上，且该搅拌器轴的轴线基本上与所述主运动方向一致。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述搅拌器轴(31)布置在空心圆柱形的所述螺旋管(15)的内部。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述调温元件(10)和搅拌器(30)以能彼此独立地沿所述主运动方向运动的方式设置在所述保持装置(20)上。

11.一种用于利用根据权利要求1至10中任一项所述的设备在容器中使可熔化材料熔化的方法，该容器的上侧具有开口，所述方法的特征在于以下步骤：

-将调温元件(10)的下端部穿过容器中的开口安放在待熔化材料的表面上，

-使传热介质流过调温元件(10)，

-随着材料渐进的液化使调温元件(10)下沉到该材料中，

-通过转动搅拌器(30)来充分混合已熔化的材料。

12.一种用于利用根据权利要求1至10中任一项所述的设备在容器中冷却熔化材料的方法，该容器的上侧具有开口，所述方法的特征在于以下步骤：

-将调温元件(10)穿过容器中的开口插入熔化材料中，

-使冷的传热介质流过所述调温元件(10)，

-在材料凝固之后，短时间内提高传热介质的温度以使得熔化而使所述调温元件(10)自由，

-将所述调温元件(10)从熔化的自由区域中抽出。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述容器是桶、运输集装箱、轨道车、货柜车或槽车。