DD147246B1 - Vorrichtung zur entgasung von extrem zaehfluessigen produkten - Google Patents

Description

Kante des äußeren Blechringes hin sind ein oder mehrere über den Umfang verteilte und feststehende Produktabnehmer bzw. Schaber montiert. Diese Produktabnehmer werden direkt über der Produkteinzugszone von Fördereinrichtungen wie z. B. Extrudern angebracht. Die geschilderte Vorrichtung bestehend aus Produktzuführungsleitungen, übereinander montierten Kegelstumpfanordnungen mit ihren ineinandergeschachtelten Kegelstumpfmänteln mit wechselnder Neigungsrichtung, dem äußeren gemeinsamen Blechring mit Produktabnehmern und den Extrudern,.sowie der rotierenden Scheibe, kann mit der zentralen Rotorwelle ein Register bilden, wobei man solche getrennte Register mehrfach untereinander oder auch nebeneinander anordnen kann. Innerhalb der Kegelstumpfanordnung können die Mantelflächen der ineinandergeschachtelten hohlen Kegelstümpfeden gleichen Neigungswinkel besitzen oder auch mitzunehmender Entfernung von der Rotorwelle zur Minderung der wirksam werdenden Zentrifugalkraftkomponente ihre Neigung gegenüber der Horizontalen anwachsen lassen. Das gesamte System, bestehend aus mehreren übereinander montierten Kegelstumpfanordnungen und auch mehreren Einzelsystemen, die in Form von Registern untereinander mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder nebeneinander montiert sind, läßt sich zur Beheizung mit einem Doppelmantel umgeben.

Bei entsprechender Abstimmung von Viskosität, Drehzahl der Rotorwelle und Neigung der Flächen können die aufeinander folgenden Flächen der benachbarten Kegelstümpfe ohne Zwischenraum, d.h. ohne Spalt zwischen den Flächenkanten ineinander übergehen.

Für einen großen Bereich der Arbeitsparameter ist jedoch wegen möglicher Produktabspritzungen zu empfehlen, daß die Stoßkanten von aufwärtsgerichteter und abfallender Fläche der benachbarten Kegelstümpfe einen Zwischenraum erhalten. Dabei ist grundsätzlich darauf zu achten, daß bei Vorhandensein eines Spaltes die Oberkante der von der Rotorwelle ausgehend abfallenden Fläche die Oberkante der aufwärtsgerichteten inneren Fläche überragt und daß die Unterkante der aufwärtsgerichteten Fläche unter die Unterkante der abfallenden inneren Fläche hinausragt.

Das durch die Produktzuführung der Vorrichtung zugeführte Produkt verteilt sich auf die einzelnen übereinander montierten konzentrischen Kegelstumpfanordnungen und fließt in Form von parallelen Teilströmen aufgrund der durch die Rotation des gesamten Systems wirksam werdenden Zentrifugalkraft über die Mantelflächen der jeweils ineinandergeschachtelten hohlen Kegelstümpfe nach außen.

Die aufwärtsgerichteten und die abfallenden Flächen verlängern dabei den Strömungsweg des Produktes. Die erreichbare minimale Filmdicke wird extrem gering durch die Aufteilung des Produktzuflusses auf mehrere parallel fließende Produktströme und die Vergrößerung der Filmauflagefläche mit zunehmender Entfernung von der Rotorwelle. Sind die Flächen der benachbarten Kegelstümpfe direkt miteinander verbunden, so bewegt sich der Produktfilm nur an der Oberseite der Mantelflächen. Es kann jedoch bei einem relativ breiten Arbeitsbereich der Vorrichtung nicht ausgeschlossen werden, daß an der oberen Stoßkante von aufwärtsgerichteter und abfallender Fläche ohne Zwischenraum Produktabspritzungen auftreten. Wird deshalb ein Spalt mit dem dabei notwendig werdenden Überragen der Spitzkante durch die Mantelfläche des folgenden Kegelstumpfes gewählt, so fließt der Produktfilm abwechselnd an der Oberseite und an der Unterseite der Mantelflächen. Das Produktabspritzen erfolgt immer auf die der abspritzenden Flächenkante gegenüberliegenden Mantelfläche des nach außen hin folgenden Kegelstumpfes.

Am äußersten Umfang aller Kegelstumpfanordnungen wird das Produkt auf den gemeinsamen rotierenden Blechring abgespritzt und fließt auf diesem aufgrund der Neigung mit Hilfe der Zentrifugalkraft nach unten.

An der unteren Kante des äußeren Blechringes wird das hochviskose Produkt mit Hilfe von feststehenden Produktabnehmern bei Unterstützung durch die auf dem äußeren Blechring hervorgerufene Zentrifugalkraft direkt Fördereinrichtungen wie z. B. Extrudern zugeführt.

Während der Verweilzeit der zu entgasenden Substanz in der Vorrichtung wurde den bereits vorhandenen oder erst entstehenden sehr kleinen Gasblasen infolge ausreichender Filmbildung die Möglichkeit gegeben, sehr kurzzeitig aus der Schmelze auszutreten. Um die Filmgeschwindigkeit über den gesamten Durchmesser der Kegelstumpfanordnung nahezu konstant zu halten und dadurch für das Produkt die Mindestverweilzeit zu verlängern, läßt sich die Neigung der Mantelflächen der Kegelstümpfe gegenüber der Horizontalen nach außen hin vergrößern. Das freiwerdende Gas kann nun mit Hilfe von Vakuumeinrichtungen aus dem Vorrichtungsbehälter abgesaugt werden. Bei Betriebsstörungen wie Ausfall der Drehung der Rotorwelle fällt das Produkt auf die unter dem Rotationssystem befindliche mitrotierende ebene Scheibe. Dadurch wird eine Verunreinigung der Innenfläche des Apparates durch Produkt verhindert und bei Wiederbeginn der Funktion der Rotorwelle kann das Produkt auf der rotierenden Scheibe aufgrund der Zentrifugalkraft dem normalen Produktfluß wieder zugeführt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Reaktorstufe und Fig. 2 zeigt eine Kegelstumpfanordnung mit Spalt 10 zwischen den Kegelstümpfen, in einem Seitenstrang einer kontinuierlich arbeitenden chemischen Anlage sind 240t/a hochmolekulares Polykondensat herzustellen. Dazu ist in einem als Nachpolykondensator wirkendem Entgaser die Polykondensationsreaktion kurzzeitig in wenigen Minuten durchzuführen, wobei die Viskosität der polykondensierenden Schmelze von 800 auf 1200 Pas ansteigt. Die gesamte Produktmenge wird dafür auf drei Ϊ roduktzuführungen 2 aufgeteilt, so daß bei Einsatz von entsprechend drei übereinander angeordneten konzentrischen Kegelstumpfanordnungen 3, jede dieser Anordnung mit jeweils 10 kg/h Produkt beschickt wird.

Die Kegelstumpfanordnungen 3 werden durch je zwei hohle Kegelstümpfe mit kleinerer unterer Querschnittsfläche 4 und zwei hohle Kegelstümpfe mit kleinerer oberer Querschnittsfläche 5 gebildet, wobei diese Kegelstümpfe im Wechsel ineinandergeschachtelt montiert sind. Der kleinste innere Rotationsradius beträgt 100mm. Die Rotorwelle 1 dreht sich mit 140U/min. Das Produkt aller drei Kegelstumpfenordnungen trifft auf den gemeinsamen äußeren Blechring 6. Mit diesem inneren Aufbau erhält der Entgaser als Nachpolykondensator für den geforderten speziellen Einsatz einen inneren Gesamtdurchmesser von 1 200 mm und eine innere Gesamthöhe von 900 mm. Dabei ist der Boden des Reaktormantels durch eine mitrotierende Scheibe 7 abgedeckt, die vor dem unteren Teil des äußeren Blechringes 6 endet.

Die gesamte durch diese Vorrichtung in parallelen Produktströmen fließende Schmelze wird mittels Schaber 8 vom äußeren Blechring 6 abgenommen und dadurch direkt und gemeinsam dem Austragsextruder 9 zugeführt.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:

1. Vorrichtung zur Entgasung von extrem zähflüssigen Substanzen, die ohne Einwirkung von Zwangskräften nicht fließfähig sind, mit Hilfe von ineinandergeschachtelten rotierenden Kegelstümpfen, wobei der innerste Kegelstumpf unten durch eine Bodenplatte abgeschlossen ist, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Rotationssysteme (3) an derselben Rotorwelle (1) übereinander angeordnet sind, eine gemeinsame Zuleitung das zu entgasende Produkt der Vorrichtung zuführt und danach im Entgasungsapparat ein Strangsystem (2) zur Aufteilung auf die einzelnen Rotationssysteme (3) vorhanden ist und ein alle Rotationssysteme (3) umschließender sich nach unten erweiternder Kegelstumpf (6) zur Aufnahme des entgasten Produktes montiert wird, wobei dieser gemeinsame Produktabführungs-Kegelstumpf (6) mit an der einzigen Rotorwelle (1) des gesamten Rotationssystems (3) befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß unterhalb der Rotationssysteme (3), jedoch noch oberhalb der unteren Kante des gemeinsamen Produktabführungs-Kegelstumpfes (6) eine kreisförmige Scheibe (7) angeordnet ist, die ebenfalls mit der Rotorwelle (1) verbunden sein muß.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das spezielle Gebiet der Technik, wo bereits vorhandene oder erst im Laufe von Prozessen sich bildende Gasanteile aus zähflüssigem Produkt so schnell wie nur möglich auszutreiben sind. Dafür ergeben sich technische Anwendungen in der chemischen Industrie und in der Lebensmittelindustrie, wie z. B. das Entgasen von sehr zähflüssigen Produkten im Laufe einer Polykondensationsreaktion.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Entgasung sehr zähflüssiger Produkte bietet grundsätzlich wegen der extrem geringen Aufsteigegeschwindigkeit der kleinen Gasblasen große Schwierigkeiten. Soll der Entgasungsvorgang aus reaktionskinetischen Gründen beschleunigt vor sich gehen, wie es z. B. bei Polykondensationsvorgängen verlangt wird, so müssen extrem große Oberflächenerneuerungen bei kompakten Produktmassen bzw. dünne Produktfilme erzeugt werden. Eine ausreichende Oberflächenerneuerung durch Misch- und Rührvorgänge in Rührwerksbehälter ist wegen der dabei unvermeidlich in hochviskosen Medien hervorgerufenen Erwärmung nicht realisierbar, da die Substanzen fast immer temperaturanfällig sind. Es gibt Vorrichtungen, bei denen ohne Umsetzung eines beträchtlichen Anteiles von Rührarbeit in Wärme dünne Produktfilme erzeugt werden. (WP 134353) Es handelt sich dabei um ineinandergeschachtelte Kegelstumpfmäntel, die um eine vertikale Achse rotieren. Der innerste Kegelstumpfmantel ist nach unten hin geschlossen, so daß man das Produkt direkt in den innersten Rotationskörper aufgibt. Das Produkt fließt als Film aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkraft über die mit wechselnder Neigungsrichtung angeordneten Kegelmantelflächen nach außen und wird über den äußersten Rand der Vorrichtung abgeschleudert. Jedes Produktteilchen durchläuft dadurch einmal den gleichen Fließweg, wobei die gesamte Produktmasse über diesen einzigen gemeinsamen Fließweg strömt. Diese technische Lösung kann für Produktdurchsätze im technischen Maßstab nicht die erforderliche Verweilzeit garantieren, in der die hochviskose Substanz von ca. 1000 Pas als dünner Film vorzuliegen hat. Die dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden Ausrüstungen gewährleisten bei extrem hoher Produktviskosität für große Produktdurchsätze von mehreren hundert Tonnen pro Jahr nicht die erforderliche geringe Filmdicke von weniger als 1 mm mit einer unbedingt einzuhaltenden Mindestverweilzeit von mehreren Minuten. Außerdem muß von diesen Reaktoren gefordert werden, daß für das Verweilzeitverhalten des Reaktionsproduktes in dieser Ausrüstung unbedingt eine umfassende Zwangsförderung vom Eintritt der Substanz in den Apparat bis zu ihrem Austritt realisiert wird.

Diese technologischen Forderungen hinsichtlich der Schaffung extrem dünner Produktfilme selbst für hochviskose Substanzen bei großen Produktdurchsätzen, dem gleichzeitigen Vermeiden unzulässiger Erwärmung des Produktes und der Gewährleistung fürden Reaktionsablauf erforderlichen Mindestverweilzeit von mehreren Minuten können in ihrerGesamtheitvon Ausrüstungen des derzeitigen Standes der Technik nicht erfüllt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine im Bereich der Mindestreaktionszeit liegende schnelle Entgasung die Qualität des Endproduktes zu verbessern, und vor allem den technologischen Aufwand wesentlich zu reduzieren, indem zur Lösung der Entgasungsprobleme keine verfahrenstechnischen Umwege, wie z. B. eine Feststoffpolykondensation erforderlich werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei temperaturanfälligen Produkten in einem hochviskosen Bereich um 1000Pas extrem dünne Produktfilme auch für Durchsatzmengen im technischen Maßstab garantiert und wegen einer umfassenden Zwangsförderung für die durchgesetzte Substanz enge Verweilzeitspektren unter Gewährleistung einer reaktionsbedingten Mindestverweilzeit realisieren läßt.

Dabei darf sich keire unzulässige Erwärmung für das Produkt ergeben.

Die erfundene Vorrichtung löst die beschriebene technische Aufgabe. Sie besteht aus einer zentralen Rotorwelle, in deren unmittelbarer Nähe mehrere jedoch mindestens zwei Produktzuführungen angeordnet sind. Diese verschiedenen Produktzuführungen enden jede für sich jeweils auf einem der voneinander getrennten jedoch mit "der Rotorwelle verbundenen konzentrischen Systeme von Kegelstumpfanordnungen.

Die jeweilige Kegelstumpfanordnung besteht aus ineinandergeschachtelten hohlen Kegelstümpfen mit wechselnder Neigungsrichtung der Kegelstumpfmäntel, wobei jeweils der innerste Kegelstumpf der Anordnung nnh unten hin geschlossen ist. Die verschiedenen Kegelstumpfanordnungen sind dabei übereinander konzentrisch um die Rotorwelle angeordnet. Eine Kegelstumpfanordnung besteht zumindest aus einem inneren Kegelstumpf mit einem kleineren unteren Querschnitt und einem diesen Kegelstumpf umfassenden zweiten Kegelstumpf, dessen unterer Querschnitt größer als sein oberer ist.

Am äußersten Umfange der Kegelstumpfanordnungen befindet sich in einem bestimmten Abstand ein mitrotierender konzentrischer äußerer Blechring, der sich nach unten hin erweitert und alle äußeren Kanten der übereinander montierten Kegelstumpfanordnungen umschließt. Unterhalb der übereinander montierten Kegelstumpfanordnungen wird über den gesamten Querschnitt bis vor den gemeinsamen äußeren Blech ring eine ebene Scheibe an der Rotorwelle befestigt. Zur unteren