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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Vorpolykondensation der durch Ver-/Umesterung von Dicarbonsäuren, vorzugsweise Terephthalsäure oder Estern der Dicarbonsäuren mit Diolen, vorzugsweise Ethylenglycol, erzeugten Ver-/Umesterungsprodukte in einem vertikalen Reaktionsapparat mit mehreren untereinander angeordneten, am Rand mit der Wand des Reaktionsapparates verbundenen, beheizbaren, gegenüber der Horizontalen geneigten Böden mit nach oben offenen, waagerechten, durch Produktüberläufe miteinander verbundenen, über Drainageöffnungen selbsttätig entleerbaren, totraumfreien und rückstandsfrei durchströmten Kanälen mit waagerechter Tiefenlinie, durch die die zudosierten Ver-/Umesterungsprodukte in freier Bewegung von oben nach unten strömen.
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Aus der
DE-A-102 46 251 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyestern durch Ver-/Umesterung von Dicarbonsäuren, vorzugsweise Terephthalsäure, bzw. Estern der Dicarbonsäure mit Diolen, vorzugsweise Ethylenglycol, bekannt. Dabei wird zur Vorpolykondensation das Ver-/Umesterungsprodukt einem vertikalen Reaktor, in dem ein Druck von 10 bis 40% des Diol-Gleichgewichtsdrucks des aus dem Reaktor abgeführten Vorpolykondensationsprodukts herrscht, zugeführt und in freier Bewegung nacheinander zunächst durch wenigstens eine aus einer ringförmigen Rinne gebildete Reaktionszone unter begrenzter Erwärmung geleitet, danach in den radial außen oder radial innen liegenden Ringkanal wenigstens einer aus einer in mehrere konzentrische Ringkanäle unterteilte ringförmige Rinne gebildete zweite Reaktionszone eingetragen, nacheinander durch die Ringkanäle zum Auslass geleitet und in den die dritte Reaktionszone bildenden gerührten Sumpf des Reaktors eingetragen. Anschließend wird das Vorpolykondensationsprodukt einer Polykondensationsstufe, bestehend aus wenigstens einem liegenden Finisher, aufgegeben. Durch die in einem Reaktor durchgeführte Vorpolykondensation wird eine Erhöhung der Viskosität des Vorpolykondensationsprodukts bei gleichzeitig vergleichsweise geringen Prozesstemperaturen und gemindertem Druck erzielt.
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Ferner ist aus
DE 44 15 220 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von gesättigten Polyester bekannt, bei dem im Wesentlichen Terephthalsäure oder andere Dicarbonsäuren bzw. der Ester der Terephthalsäure in einer Ver-/Umesterungsstufe mit Äthylenglykol oder anderen Diolen zur Reaktion gebracht und dann in einer mehrere Reaktoren aufweisenden Kondensationsstufe vor- und nachpolykondensiert werden. Dabei wird das Reaktionsprodukt in einen offenen Kanal eingeleitet, der in seiner Abwicklung einen als schiefe Ebene ausgebildeten Kanalboden aufweisen kann. Die Höhe des Kanalbodens ändert sich derart, dass die Flüssigkeitshöhe des Reaktionsprodukts nach einer vorgegebenen Funktion abnimmt, wobei das Produkt während der Nachveresterung/Umesterung und der Vorkondensation vorzugsweise von außen nach innen, gegebenenfalls spiralförmig, geführt wird und in einen Überlauf, ein Reservoir oder einen Ablauf geleitet wird. Es können auch mindestens zwei Kanäle in einem Reaktor übereinander angeordnet sein, wobei das Ende des einen Kanals mit dem Anfang des anderen Kanals über eine Zulaufleitung verbunden ist. Schließlich kann das Reaktionsprodukt im Reservoir einer Nachreaktion unter stetigem Rühren unterzogen werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs beschriebene Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, dass sich in den Kanälen ein bestimmtes, möglichst effizientes Produktniveau einstellt. Dieses ist zum Erreichen definierter Verweilzeiten und der Bedeckung der in den Kanälen befindlichen Heizregister notwendig. Ebenfalls sollen Totraumfreiheit, Rückstandsfreiheit und ein selbsttätiges Entleeren der Kanäle sowie eine gleichmäßige Dampfbelastung gewährleistet sein.
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Gelöst ist diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 dadurch, dass die Ver-/Umesterungsprodukte durch ringartige geschlossene, konzentrische, auf konischen oder pyramidal polygonischen Böden angebrachten Ringkanälen oder in auf ebenen Böden oder in auf mindestens zwei gegeneinander geneigten Teilebenen bestehenden Böden angebrachten Parallelkanälen geleitet werden und an den Produktüberläufen von Kanal zu Kanal eine Teilmenge des im Kanal fließenden Produktstroms abläuft und der restliche Produktstrom über die Drainageöffnungen abgeleitet wird.
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Vorzugsweise Ausgestaltungen dieser Verfahrensmaßnahmen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 beschrieben.
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Für die Verfahrensführung ist es von Vorteil an den Produktüberläufen jeweils mindestens 25 Vol.-%, vorzugsweise 50 bis 80 Vol.-% des Produktstroms abzuführen. Auf diese Weise lässt sich in jedem einzelnen Kanal ein konstantes Produktniveau einstellen. Bei der Durchführung des Verfahrens dürfen sowohl eine gewünschte Änderung des Durchsatzes des pro Zeiteinheit dem Reaktionsapparat zudosierten Produktstroms als auch unerwartete Prozessschwankungen die Qualität des Endprodukts nicht beeinflussen. Während es denkbar ist, bei konstantem Durchsatz den gesamten Produktstrom durch die Drainageöffnungen abzuleiten, würden zu groß dimensionierte Drainageöffnungen bei verringertem Durchsatz zu einem absinkenden Produktniveau und damit zu unkontrollierten Verweilzeiten und nicht reproduzierbaren Reaktionsergebnissen führen. Zu kleine Drainageöffnungen würden dagegen die Zeit bis zur vollständigen Entleerung der Kanäle verlängern.
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Zweckmäßigerweise wird in dem Reaktionsbehälter ein über allen Kanälen im wesentlichen gleicher Druck von 5 bis 100 mbar eingestellt, indem die Freiräume zwischen den Kanälen so dimensioniert sind, dass zwischen der Brüderleitung und den Brüdenräumen über den Böden und über dem Sumpf kein nennenswerter Druckverlust entsteht.
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Die Kanäle weisen an ihrer tiefsten Stelle, im Falle von geneigten Böden direkt an einer Kanalwand oder zwischen zwei Kanalwänden, eine Tiefenlinie auf. Die Drainageöffnungen sind bevorzugt so positioniert und gestaltet, dass jeweils an einer endständigen Stelle entlang der Tiefenlinie eines Kanals ≤ 75 Vol.-%, vorzugsweise 20 bis 50 Vol.-% des jeweiligen Produktstroms abgeleitet werden.
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Da festgestellt wurde, dass sich in dem Produktstrom beim Durchströmen der nach oben offenen rinnenartigen Kanälen ein Geschwindigkeitsprofil mit einer langsamen Randströmung an den Kanalwänden und einer beschleunigten Kernströmung ausbildet und als Folge davon Produktverfärbungen an Boden und Seitenwänden der Kanäle sowie uneinheitliche Eigenschaften der oberflächen- und bodenseitigen Schicht des Produktstroms entstehen, wird in jedem Kanal die Kernströmung mindestens einmal verlangsamt und die Randströmung mindestens einmal beschleunigt.
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In aller Regel wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Niveau des Produktstroms in den Kanälen eines Bodens im wesentlichen konstant gehalten. Eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Niveau des Produktstroms in den Kanälen von Boden zu Boden oder von Kanal zu Kanal abnimmt und der Gesamtdruck an den Kanalböden den lokalen Gleichgewichtsdruck des Spaltdiols um ≥ 25%, vorzugsweise 50 bis 90% unterschreitet.
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Um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten und eine schlagartige Verdampfung von Diol sowie das damit verbundene Schäumen und Spritzen zu verhindern, wird der durch den auf dem oberen, im Kopfbereich des Reaktionsapparates befindlichen Boden angebrachten Ringkanal fließende Produktstrom mit einer Geschwindigkeit von ≤ 0.5 K/min, vorzugsweise ≤ 0.3 K/min, erwärmt. Dadurch werden unerwünschte lokale Dampfbelastungsspitzen vermieden.
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Eine Vergleichmäßigung der Dampfbelastung des gesamten Systems lässt sich nach einem weiteren Erfindungsmerkmal dadurch erzielen, dass der aus dem Ringkanal des im Kopfbereich des Reaktionsapparates angebrachten Bodens ablaufende und in wenigstens einen oberen Kanal des Folgebodens zulaufende Produktstrom mindestens einmal in zwei gleiche gegenläufige Produktteilströme aufgeteilt, die Produktteilströme jeweils durch die halbe Länge der Kanäle bis zum jeweiligen Produktüberlauf geleitet und am gemeinsamen Produktüberlauf des darauf folgenden Kanals vereinigt werden.
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Eine weitere Möglichkeit zur Vergleichmäßigung der Dampfbelastung geschieht in der Weise, dass insbesondere bei einem durch konzentrisch angeordnete Ringkanäle fließenden Produktstrom der durch den außen liegenden Ringkanal geleitete Produktstrom gegenläufig zu dem in den nach innen sich anschließenden Ringkanälen geführt wird.
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Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß im Kopf des Reaktionsapparates wenigstens ein mit mindestens einem Ringkanal besetzter Boden, in den das Ver-/Umesterungsprodukt einspeisbar ist, vorgesehen.
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Die Ringkanäle können rund sein oder aus geraden Teilstücken bestehen, wobei letztere Ausführungsform einfacher zu fertigen ist.
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Die Produktüberläufe bestehen aus geraden Wehren oder aus Rohren. Ein Produktüberlaufrohr wird entweder aus einem Standrohr, aus einem schwanenhalsartigen an seinem oberen Scheitelpunkt mit dem Brüdenraum verbundenen Siphon oder aus einem in einen Produktüberlauf mündenden Steigrohr mit nachgeschaltetem offenen Ablauf gebildet. Die Produktunterlaufwehre bestehen aus geraden Wehren oder aus jeweils einem das Produktüberlaufrohr umgebenden Steigrohr.
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Die Drainageöffnungen können einfache Löcher in Fallrohren oder Trennwänden am Kanalboden oder vom Kanalboden oder dem Tiefpunkt eines schwanenhalsartigen Siphons ausgehende Bypass-Leitungen sein. Auch andere Ausführungsformen sind möglich, sofern das aus ihnen ausfließende Produkt unmittelbar vom Boden des Kanals entnommen wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt wenigstens der obere im Kopfbereich des Reaktionsapparates angebrachte Boden ein Produktüberlaufrohr mit einer Drainageöffnung für die Ableitung des Produkts in den auf dem nach unten sich anschließenden Folgeboden befindlichen Folgekanal. Auf diese Weise lässt sich der Brüdenraum oberhalb des oberen Bodens mittels einer Wand vom restlichen Brüdenraum abtrennen und der mit Produkttröpfchen (Entrainment) behaftete Brüdenstrom separat ableiten.
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Bei einer Aufteilung des Produktstroms in zwei gleiche Teilmengenströme ist zweckmäßigerweise der Produktüberlauf der Produkteinleitung diametral gegenüberliegend in der Kanalmitte angeordnet.
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Das Produktüberlaufrohr ist in der Regel am Ende des Kanals vor einer abschließenden Trennwand angebracht.
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Benachbarte Kanäle sind jeweils durch mindestens ein in den Zwischenwänden der Kanäle befindliches Produktüberlaufwehr verbunden, wobei dem Produktüberlaufwehr vorzugsweise ein Unterlaufwehr mit oder ohne Seitenspalten vorgeschaltet ist. Durch eine solche Anordnung ergibt sich zwischen Unterlaufwehr und dem Überlaufwehr ein Steigspalt, durch den der vom Kanalboden entnommene Produktstrom zum Überlaufwehr geleitet wird. Eine Alternative besteht dann, anstelle des Unterlaufwehrs ein zum Überlaufwehr führendes Steigrohr einzusetzen. Uneinheitlichkeiten des Vorkondensationsproduktes äußern sich insbesondere in unterschiedlichen Polymerisationsgraden bzw. Viskositäten. Ein Produkt höherer Viskosität hat eine höhere Dichte als ein Produkt niedrigerer Viskosität und sinkt deshalb im Kanal langsam zu Boden. Wenn nun bevorzugt das Produkt höherer Viskosität vom Kanalboden abgeführt wird, verbleibt das Produkt niedrigerer Viskosität länger im Kanal, wird dadurch zu höheren Viskositäten polykondensiert, sinkt zum Kanalboden und wird von dort zum Überlaufwehr geleitet. Auf diese Weise wird eine kontrollierte Vergleichmäßigung der Reaktionsprodukte erreicht.
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Die Unterlaufwehre können u. a. in Reaktionsapparaten mit konzentrisch angeordneten Kanälen zusätzlich die Funktion von Leitblechen ausüben, die den Produktstrom am Ende eines Kanals in der Weise zu dem Überlaufwehr leiten, dass keine Toträume verbleiben. Dazu ist es beispielsweise möglich, den Spalt zwischen dem Kanalboden und der Unterkante des Unterlaufwehrs nicht über die gesamte Breite des Kanals konstant zu halten, sondern zu einer Kanalwand hin zu vergrößern, damit dort eine größere Menge des Produktstroms fließen kann.
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Um eine Vergleichmäßigung des Produktstroms zu erreichen, befindet sich in jedem Kanal wenigstens ein, vorzugsweise mit Durchbrechungen versehenes Stauelement. Die Stauelemente besitzen in ihrer einfachsten Form gerade Ober- und Unterkanten. Zusätzlich wird die Vergleichmäßigung des Produktstroms durch eine sägezahn- oder kammartige Profilierung der Kanten unterstützt. Es ist daher möglich, dass der Produktstrom ober- und/oder unterhalb und/oder seitlich an den Stauelementen vorbei und/oder durch die Durchbrechungen hindurchtritt. Die aus dünnen Blechen gefertigten Stauelemente verursachen praktisch keine Einbußen hinsichtlich der Ausdampfoberfläche und der Volumina des Produktstroms und damit keine Einschränkung der Produktivität.
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Zwischen den Seiten- und/oder Unterkanten der Unterlaufwehre und/oder der Stauelemente und dem Kanalboden und/oder der Kanalwand bestehen Spalte durch die die Randströmung des Produktionsstrom ungehindert strömen kann, während die Unterlaufwehre bzw. die Stauelemente die Kernströmung abbremsen, so dass diese gezwungen ist, verzögert die Unterlaufwehre zu unterströmen und/oder durch die Durchbrechungen der Stauelemente zu strömen.
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Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Unterlaufwehre und die Stauelemente über 25 bis 100% der Höhe und 15 bis 95% der Breite des Kanals.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die Böden des Reaktionsapparates um 0,5 bis 8° geneigt, wobei die Neigung aller Böden gleich ist oder die Neigung eines Bodens gegenüber derjenigen des darüber angeordneten Bodens größer ist. Durch eine von Boden zu Boden zunehmende Neigung ist ein gleichmäßiges Fließen des Produktstroms, dessen Viskosität von Boden zu Boden zunimmt, gewährleistet. Dadurch wird auch die Entleerung der Kanäle verbessert.
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Bei einem einflutig betriebenen, von einem ungeteilten Produktstrom durchströmten Reaktionsapparat ist jeweils am stromabwärts gelegenen, durch eine Trennwand gebildeten Ende eines Kanals in der angrenzenden Zwischenwand ein den Produktstroms zum Anfang des Folgekanals leitendes Überlaufwehr vorgesehen.
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Bei einem zweiflutig betriebenen von zwei gleichen Produktteilmengenströmen durchströmten Reaktionsapparat mit mittiger Aufgabe und Verzweigung des Produktstroms weisen über den Boden paarweise alternierend die eine Kanalwand am Ende und die nachfolgende Kanalwand in der Mitte ein sie verbindendes Überlaufwehr auf. Bei einer solchen Ausführungsform ist es von Vorteil, die letzte Kanalwand geschlossen auszubilden und als Ablauf für die zusammengeführten Teilmengenströme ein im Boden des letzten Kanals angebrachtes Überlaufelement vorzusehen.
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Die Erfindung ist nachstehend in den Zeichnungen näher und beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine Reaktionsapparat
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2 eine Draufsicht auf den Reaktionsapparat entlang der Schnittlinie A-A der 1
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3 einen Längsschnitt durch einen Reaktionsapparat
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4 eine um 90° gedrehte Draufsicht auf den Reaktionsapparat entlang der Schnittlinie B-B der 3
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5 eine Draufsicht auf einen in einen Reaktionsapparat gemäß 1 einbaubaren Folgeboden
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6 eine Draufsicht auf einen in einen Reaktionsapparat gemäß 3 einbaubaren Folgeboden
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7 eine Draufsicht auf einen in den Reaktionsapparat gemäß 3 einbaubaren Folgeboden
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8 einen Teillängsschnitt durch einen Reaktionsapparat im Bereich eines Folgebodens
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9 eine um 90° gedrehte Draufsicht auf einen in einen Reaktionsapparat gemäß 8 einbaubaren Folgeboden.
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Gemäß 1 und 2 wird über Leitung 1 dem im Kopfbereich des Reaktionsapparates 2 befindlichen, auf einem aus zwei mit jeweils um 2° gegeneinander geneigten Teilkonen bestehenden Boden 3 mit einer Heiztasche 4 angeordneten, konzentrischen Ringkanal 5, in den ein aus konzentrischen Heizrohren 6 bestehendes Heizregister eintaucht, das Veresterungsprodukt hinter einer Anfang und Ende des Ringkanals 5 bildenden Kammerungswand 7 eingeleitet. Über dem Ringkanal 5 befindet sich der durch eine zwischen der innen liegenden Wand des Ringkanals 5 und der Innenseite des Deckels des Reaktionsapparates 2 umlaufende Trennwand 8 abgeschlossener Brüdenraum 9. In dem deckelseitigen Abschnitt der Trennwand 8 ist eine zyklonartig wirkende Abscheidevorrichtung 10 angebracht, mittels der mitgerissene Produkttröpfchen [Entrainment] aus den Brüden abgeschieden werden. Über das am Ende des Ringkanals 5 vor der Kammerungswand 7 an der mittigen Tiefenlinie des Ringkanals 5 eingesetzte in ein Steigrohr 11 ragendes Überlaufrohr 11a wird über die nach unten gerichtete Verlängerung des Überlaufrohrs 11a das Reaktionsprodukt nach dem Durchlaufen des Ringkanals 5 in den radial außen liegenden Ringkanal eines mit den drei Ringkanälen 12a, 12b, 12c besetzten um 4° zur Behältermitte geneigten Folgebodens 13 mit Heiztasche 14 geleitet. Nach dem Durchströmen der Ringkanäle 12a–c fließt das Reaktionsprodukt aus dem radial innen liegenden Ringkanal 12c über das Produktüberlaufwehr 15 durch die Leitung 16 in den außen liegenden Ringkanal 17a eines mit drei Ringkanälen 17a, 17b, 17c besetzten zweiten um 4° geneigten Folgebodens 18 mit Heiztasche 19. Aus dem radial innen liegenden Ringkanal 17c des Folgebodens 18 läuft das Reaktionsprodukt über ein Produktüberlaufwehr 20 durch die Leitung 21 in den niveaugeregelten, mit einem Impeller 22 mit senkrechter Antriebswelle gerührten Sumpf 23 und wird von dort über eine im Boden des Reaktionsapparates 2 angebrachte Leitung 24 zu einer nicht dargestellten Polykondensationsstufe weitergeleitet. Im Sumpfbereich des Reaktionsapparates 2 sind Leitbleche 25 angebracht, die die Oberflächenerneuerung und die Polykondensationsleistung in dem Sumpf 23 verstärken. Die in den Ringkanälen 12a–c, 17a–c der Folgeböden 13, 18 und im Sumpf 23 entstehenden Brüden werden intern durch den von den Folgeböden 13, 18 und dem Boden 3 gebildeten Kamin 26 im Reaktionsapparat 2 nach oben geführt, mit den aus der Abscheidevorrichtung 10 austretenden Brüden vereinigt und durch die im Kopfbereich des Reaktionsapparates 2 angebrachte Brüdenleitung 27 aus dem Reaktionsapparat 2 geleitet. Anfang und Ende der auf den Folgeböden 13, 18 befindlichen Ringkanäle 12a–c, 17a–c sind gemäß 2 jeweils durch eine Kammerungswand 28 bestimmt, wobei am Ende der Ringkanäle 12a–c, 17a–c vor der Kammerungswand 28 in den Wänden der Ringkanäle 12a–c, 17a–c jeweils ein Produktüberlaufwehr 15, 29 mit vorgeschaltetem Unterlaufwehr 30 vorgesehen ist. In den Ringkanälen 12a–c, 17a–c sind Stauelemente 31 angebracht.
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Gemäß 3 und 4 strömt über Leitung 32 das Veresterungsprodukt in den im Kopfbereich des Reaktionsapparates 33 konzentrisch angeordneten Ringkanal 34, der auf einem konischen, zum Zentrum des Reaktionsapparates 33 geneigten Boden 35 mit Heiztasche 36 angebracht ist. In dem Ringkanal 34 ist ein aus konzentrisch verlaufenden Heizrohren 37 aufgebautes Heizregister angeordnet. Der Boden 35 weist eine zentrale Öffnung auf, in die ein sich in den Brüdenraum 38 über dem Ringkanal 34 erstreckendes Fallrohr 39 zur Ableitung der Brüden aus dem Brüdenraum 38 mündet. Zwischen dem oberen Ende des Fallrohrs 39 und dem Deckel des Reaktionsapparates 33 befindet sich eine Falle 40 zur Abscheidung tröpfchenförmigen Reaktionsprodukte [Entrainment] aus den Brüden. Nach dem Durchlaufen des Ringkanals 34 läuft das Reaktionsprodukt in den zwischen der Innenwand des Ringkanals 34 und dem Fallrohr 39 bestehenden Ringraum 41 über, der von einem Spitzschutzblech 42 umgeben ist und aus dem das Reaktionsprodukt nach entsprechendem Durchlauf durch das Überlaufrohr 43 in den oberen Kanal 44a von mehreren Parallelkanälen 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f, 44g, die auf einem ebenen, abfallenden Folgeboden 45 mit Heiztasche 46 angebracht sind. Nach Durchströmen der Parallelkanäle 44a–g läuft das Reaktionsprodukt über ein in der Außenwand des unteren Parallelkanals 44g angebrachtes Überlaufwehr 47 über das Rohr 48 in den oberen Parallelkanal 51a von auf einem ebenen, abfallenden zweiten Folgeboden 49 mit Heiztasche 50 angebrachten Parallelkanälen 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, 51g über. Aus dem unteren Parallelkanal 51g des Folgebodens 49 läuft das Produkt über ein in der Außenwand des unteren Parallelkanals 51g befindliches Überlaufwehr 52 und das Rohr 53 in den niveaugeregelten Sumpf 54, der mittels eines über eine von unten zugeführte senkrechte Antriebswelle angetriebenen Impellers 55 gerührt wird. Über die Leitung 56 wird das Produkt zu einer nicht dargestellten Polykondensationsstufe weitergeleitet. Zwischen der Außenwand des jeweils unteren Parallelkanals 44g, 51g der Folgeböden 45, 49 und der gegenüberliegenden Wand des Reaktionsapparates 33 besitzen die Folgeböden 45, 49 eine kreisabschnittförmige Ausnehmung 57, 58 für den Durchtritt der gebildeten Brüden, die über eine im unteren Abschnitt des Reaktionsapparates 33 angebrachte Brüdenleitung 59 nach außen geleitet werden. Die zwischen den Parallelkanälen 44a–g, 51a–g bestehenden Zwischenwände besitzen jeweils zwischen dem Kanalende und dem Anfang des Folgekanals ein Überlaufwehr 60, dem jeweils ein Unterlaufwehr 61 mit seitlich offenen Spalten vor- und/oder nachgeschaltet ist.
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Vielfältige Variationen der beschriebenen Reaktionsapparate 2, 33 sind möglich. So kann zum Beispiel statt eines Impeller-Rührers ein liegender Kaskadenrührer mit horizontaler Antriebswelle eingesetzt werden.
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Bei dem in 5 dargestellten Folgeboden 62 mit drei Ringkanälen 63 wird das in den radial außen liegenden ersten Ringkanal über das Rohr 11a zulaufende Reaktionsprodukt in zwei gleiche Produktteilströme verzweigt und die Produktteilströme jeweils durch die halbe Länge des Ringkanals bis zu einem Produktüberlaufwehr 64 geleitet, dort zusammengeführt und zu dem nachfolgenden zweiten Ringkanal übergeleitet. Dort wird der Produktstrom erneut in zwei gleiche Produktteilströme verzweigt, jeweils durch die halbe Länge des Ringkanals bis zu einem nächsten Produktüberlaufwehr 65 geleitet und wiedervereinigt in den radial innen liegenden Ringkanal überführt. Hinter dem Produktüberlaufwehr 65 wird der zusammengeführte Produktstrom erneut in zwei gleiche Produktteilströme verzweigt, die jeweils durch die halbe Länge des radial innen hegenden Ringkanals bis zum einem Überlaufrohr 66 fließen, dort zusammengeführt und der Produktstrom zu einer nicht dargestellten weiteren Reaktionszone geleitet. Den Produktüberlaufwehren 64, 65 sind Produktunterlaufwehre 67 vor- und/oder nachgeschaltet. Die in dem radial außen liegenden Ringkanal verzweigten Produktteilströme passieren nach erfolgter Verzweigung jeweils ein Produktunterlaufwehr 68.
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6 zeigt einen Folgeboden 69 mit acht Parallelkanälen 70 mit in den Zwischenwänden angebrachten, paarweise wechselnden Produktüberlaufwehren 71a an den äußeren Kanalenden und mittigen Produktüberlaufwehren 71b in den jeweiligen Folgewänden mit Ausnahme der letzten unteren Parallelkanalwand; an Stelle eines mittigen Produktüberlaufwehrs ist im Boden des letzten unteren Parallelkanals ein Steigrohr 72 mit Überlaufrohr vorgesehen. Bei mittiger Aufgabe über das Überlaufrohr 43 in den oberen ersten Parallelkanal verzweigt sich der Produktstrom in zwei gleiche gegenläufige Produktteilströme, die nach Passieren der Produktüberlaufwehre 71a in der Zwischenwand an den äußeren Enden des Parallelkanals im zweiten nachfolgenden Parallelkanal umgekehrt und in der Mitte des Kanalbodens wieder zusammengeführt werden. Der Gesamtstrom passiert das mittige Produktüberlaufwehr 71b zum dritten, nachfolgend zum fünften und siebenten Parallelkanal bzw. nach wiederholter Verzweigung in Produktteilströme im Wechsel die randständigen Produktüberlaufwehre 71a zum vierten, sechsten und achten Parallelkanal. Damit wird durch die Parallelkanäle über die halbe Kanallänge spiegelsymmetrisch die halbe Produktmenge geführt. Der gesamte Produktstrom wird über das im Boden des letzten unteren Parallelkanals angeordnetes Überlaufrohr 72 zu einem Folgeboden abgeleitet. Zwischen der Außenwand des unteren letzten Parallelkanals und der gegenüberliegenden Wand des Reaktionsapparates besteht ein Brüdendurchtrittsöffnung 57 in Form eines Kreisabschnitts. Den Überlaufwehren 71a, 71b sind Unterlaufwehre 73 vor- und/oder nachgeschaltet.
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Auf dem in 7 dargestellten Folgeboden 74 sind zwölf Parallelkanäle 75 angeordnet, wobei der mittig in den oberen ersten Parallelkanal aufgegebene Produktstrom in zwei gleiche Produktteilströme verzweigt wird. Die zentrale Durchtrittsöffnung 76 für die Brüden besteht aus einem im Bereich des sechsten und siebten Parallelkanals angebrachten rechteckigen Kamin 77. Die Wand des Reaktionsapparates bildet zugleich die Außenwand des letzten unteren Parallelkanals, an dessen tiefster Stelle eine etwa halbkreisförmige Abflussleitung 78 als Überlauf zur Abführung des Produktstroms aus dem letzten unteren Parallelkanal in den ersten oberen Parallelkanal eines nicht dargestellten Folgebodens angebracht ist. Die Zwischenwände der Parallelkanäle 75 besitzen beginnend, wie bei 6 mit dem oberen ersten Parallelkanal alternierend an den Enden und in der Mitte jeweils ein Produktüberlaufwehr 79, wobei infolge der Anordnung des Kamins 77 für die Ableitung der Brüden die Zwischenwand zwischen dem sechsten und siebten Parallelkanal unterbrochen und in die an den Kamin 77 angrenzenden Enden der Zwischenwandabschnitte jeweils ein Produktüberlaufwehr 79 mit der halben Breite eines in der Mitte einer Zwischenwand befindlichen Produktüberlaufwehrs 79 angeordnet ist.
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Gemäß 8 und 9 ist in den Reaktionsapparat 80 ein aus zwei fallend gegeneinander geneigten Bodenabschnitten 81, 82 bestehender Folgeboden 83 eingesetzt, auf dem elf parallel zu der in der senkrechten Mittelebene des Reaktionsapparates 80 liegenden Tiefenlinie 84 verlaufende Parallelkanäle 85 angeordnet sind. Im zentralen Bereich des Folgebodens 83 befindet sich eine von einem Kamin 86 umgebene Durchbrechung 87 für die Durchleitung der Brüden. Dem oberen ersten Parallelkanal des jeweiligen Bodenabschnitts 81, 82 wird über eine mittige Aufgabe 88, 89 ein Produktstrom zugeführt und jeweils in zwei gleiche Produktteilströme verzweigt. Von außen nach innen ist wechselweise an den Enden und in der Mitte der Zwischenwände der Parallelkanäle 85 jeweils ein Überlaufwehr 90a, 90b angebracht. In den beidseitig der senkrechten Mittelebene des Reaktionsapparates 80 am Kamin 86 endenden Parallelkanalabschnitten fließen die Produktteilströme zusammen und werden jeweils über eine an den Kanalenden am Kamin 86 im Bereich der Tiefenlinie 84 angebrachten Abflussleitungen 91, 92 über eine jeweils vorhandene Anschlussleitung 93 zu einem nicht dargestellten Folgeboden übergeleitet.
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Auf den Folgeböden 74, 83 gemäß 7 und 9 sind Vorschaltwehre und Nachschaltwehre analog dem Folgeboden gemäß 6 vorgesehen, jedoch nicht dargestellt.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in 10 bis 18 wiedergegeben. Es zeigen:
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10 zeigt die Vorderansicht eines in der Zwischenwand 94 zweier benachbarter vom Reaktionsprodukt durchströmter Kanäle angeordneten Überlaufwehrs 95 mit sägezahnartig ausgebildeter Überlaufkante 96 und mit einer Drainageöffnung 97 in der hintersten toten Ecke am Kammerungsblech.
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In 11 zeigt die Frontsicht eines in einem vom einem Reaktionsprodukt durchströmten Kanal 98 angebrachten Unterlaufwehrs 99, das mit den Seitenwänden und dem Boden des Kanals 88 einen Spalt 100 bildet, der im Bereich einer Ecke durch eine keilförmige Ausnehmung 101 des Unterlaufwehrs erweitert ist.
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12 zeigt die Frontsicht eines in einem vom einem Reaktionsprodukt durchflossenen Kanal 102 eingesetzten Unterlaufwehrs 103 mit kammartig ausgebildeter Unterkante 104, das mit den Seitenwänden und dem Boden des Kanals einen Randspalt 105 bildet.
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In 13 ist die Frontansicht eines in einem von einem Reaktionsprodukt durchströmten Kanal 106 angeordneten Stauwehrs 107, dessen Oberkante 108 sägezahnartig und dessen Unterkante 109 kammartig gestaltet sind. Zwischen der Unterkante und den Seitenwänden und Boden des Kanals 106 besteht ein Spalt 110.
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14 zeigt die Frontansicht eines in einem von einem Reaktionsprodukt durchflossenen Kanal 111 angebrachten Stauwehrs 112 mit Löchern 113, das mit den Wänden und dem Boden des Kanals 111 einen Randspalt 114 bildet.
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In 15 ist die Frontsicht und die Draufsicht eines V-förmigen, in dem Kanal 115 eingesetzten Stauwehrs 116, dessen Spitze gegen die Strömungsrichtung des Reaktionsproduktstroms im Kanal 115 gerichtet ist, dargestellt. Das Stauwehr 116 besitzt schlitzartige Durchbrechungen 117 und bildet mit den Seitenwänden und dem Boden des Kanals 115 einen Spalt 118.
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16 zeigt in der Wand am Ende eines von einem Reaktionsprodukt durchflossenen Kanals 119 angebrachtes Produktüberlaufwehr 120, dem unter Bildung eines Steigspalts 121 ein Produktunterlaufwehr 122 vorgeschaltet ist, so dass das zum Produktüberlaufwehr 120 geleitete Reaktionsprodukt vom Boden des Kanals 119 abgeführt wird.
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Gemäß 17 ist am Ende eines von einem Reaktionsprodukt durchflossenen Kanals 123 in dessen Boden ein Überlaufrohr 124 mit Steigrohr 124a eingesetzt, durch das das Reaktionsprodukt vom Boden des Kanals 123 abgeführt wird. Der Boden des Kanals 123 ist im Bereich des Überlaufrohrs 124a mit einer Vertiefung 125 versehen, um im Falle einer Entleerung des Kanals 123 dessen Drainage über eine in dem Überlaufrohr 124a in Höhe der Vertiefung 125 angebrachte Durchbrechung 126 zu gewärhrleisten.
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In 18 ist in der Wand am Ende eines von einem Reaktionsprodukt durchflossenen Kanals 127 ein Produktüberlaufwehr 128 angebracht, dem das vom Boden des Kanals 127 abgeführte Reaktionsprodukt durch ein Steigrohr 129 zugeführt wird.
