Die Erfindung betrifft eine Reaktoranordnung, insbesondere zum energieeffizienten Nachkondensieren von Polymeren wie Polykondensaten sowie zur Aufbereitung von PET-Recyclingmaterial und zum Nachkondensieren von Polymeren wie Polyamid oder Polyethylenterephthalat. The invention relates to a reactor arrangement, in particular for the energy-efficient postcondensation of polymers such as polycondensates and for the treatment of PET recycling material and for the postcondensation of polymers such as polyamide or polyethylene terephthalate.
Derzeit werden SSP (Solid State Polymerization) Reaktoren entweder im Batch-Verfahren unter Vakuum zum Beispiel als Taumelbehälter konstruiert, oder für kontinuierlichen Betrieb mit heißem Stickstoff im Gegenstromverfahren betrieben. Anzutreffen sind ferner Rührrekatoren, die im kontinuierlichen Verfahren oder (seltener) im Semi-Batch Verfahren genutzt werden. Currently, SSP (Solid State Polymerization) reactors are either batch-processed under vacuum, for example, as tumbling vessels, or operated countercurrently for continuous operation with hot nitrogen. Rührrekatoren which are used in the continuous process or (more rarely) in the semi-batch process can also be encountered.
Im Batch-Betrieb wird üblicherweise in sehr großen Behältern bis zu 20 Tonnen Granulat eingefüllt, dieses im Vakuum bis ca. 250 °C aufgeheizt, die Reaktion bis zu 50 Stunden gehalten, dann 1 bis 8 h abgekühlt und schließlich entleert. Übliche Größen dieser Reaktoren sind 1 bis 50 m3. Die Zeiten zum Aufheizen sind normalerweise 1 bis 8 Stunden bei einem Reaktorvolumen von 30 m3 – ebenso die zum Abkühlen. Man verliert bei diesem Prozess also Zeit und Energie, denn das Abkühlen kostet ebenso Energie wie das Aufheizen. In batch operation, up to 20 tons of granules are usually filled in very large containers, this heated in a vacuum to about 250 ° C, the reaction held up to 50 hours, then cooled for 1 to 8 hours and finally emptied. Typical sizes of these reactors are 1 to 50 m 3 . The times for heating are usually 1 to 8 hours with a reactor volume of 30 m 3 - also for cooling. So you lose time and energy in this process because cooling costs energy as well as heating up.
Die Nachteile der Batch-Anlagen sind primär folgende:
- 1. hoher Energieverbrauch und hohe Spitzenleistungen durch Heizung und Kühlung,
- 2. ineffiziente Aufheizung nur über den Mantel unter Vakuum,
- 3. hohe Spitzenbelastungen der Gesamtanlage weil schnell gefüllt und entleert werden muss, ist eine leistungsfähige Peripherie notwendig, die nur über aufwendige Speichersilos und überdimensionierte Rohrleitungen dem gerecht wird,
- 4. aufwendige und anfällige Konstruktionen mit Doppelmantelbehältern und stabilen Aufhängungen der Trommeln, welche bei Taumelreaktoren durch die Schräglage hohe Kräfte aufnehmen müssen.
The disadvantages of batch systems are primarily the following: - 1. high energy consumption and high peak performance through heating and cooling,
- 2. inefficient heating only over the jacket under vacuum,
- 3. high peak loads of the entire system because it has to be filled and emptied quickly, a high-performance periphery is necessary, which only meets the requirements of elaborate storage silos and oversized pipelines.
- 4. complex and vulnerable constructions with double-jacketed containers and stable suspensions of the drums, which must take high forces in tumble reactors by the oblique position.
Der Vorteil der Batch-Anlage ist die relativ leicht bestimmbare Ausgangsviskosität, allein über die Reaktionszeit, nach erfolgter Zwischenmessung. Dieser Vorteil kommt besonders bei RECYCLING PET Material zum Tragen, wo bekanntlich die Eingangsviskosität starken Streuungen unterworfen ist. The advantage of the batch system is the relatively easily determinable initial viscosity, only over the reaction time, after the intermediate measurement. This advantage is particularly important in RECYCLING PET material where, as is known, the input viscosity is subject to large variations.
Kontinuierliche Anlagen werden mit Erfolg dann eingesetzt, wenn die Eingangsviskosität immer gleich ist, keine reinigende Wirkung erzielt werden muss und an sich keine sehr hohen Ansprüche an die Linearität bei der Ausgangsviskosität gestellt wird. Continuous plants are successfully used when the input viscosity is always the same, no cleaning effect has to be achieved and, in itself, no very high demands are placed on the linearity of the initial viscosity.
Der Nachteil dieser Anlagen ist, dass sich Nester bilden können, wo andere höhere oder tiefere Viskositäten entstehen. Eine reinigende Wirkung, wie sie bei der Nachkondensation von PET-Materialien benötigt wird, ist nicht ausgeprägt. Beim Stickstoff-Gegenstromverfahren kommt es sehr schnell zu Verfärbungen, was den Einsatz für Recyclingprodukte sehr einschränkt. The disadvantage of these systems is that nests can form where other higher or lower viscosities are formed. A cleaning effect, as required in the post-condensation of PET materials, is not pronounced. The nitrogen countercurrent process causes discoloration very quickly, which greatly limits the use of recycled products.
Gerade bei den bislang als SSP-Reaktoren eingesetzten Taumeltrocknern ist die Wärmequelle fast immer eine mit heißem Öl durchflossene doppelwandige Reaktorwand. Dies ist nicht nur technisch sehr aufwendig, sowohl in der Herstellung des Reaktors als auch im Verfahren, sondern führt auch zu einem erheblichen Sicherheitsrisiko durch auslaufendes heißes Öl. Especially with the tumble dryers used to date as SSP reactors, the heat source is almost always a hot wall of a double-walled reactor wall. This is not only technically very complicated, both in the production of the reactor and in the process, but also leads to a considerable safety risk by leaking hot oil.
DE 102 25 075 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Nachkondensation von Kunststoffgranulat. Der eingesetzte Reaktor mit einer mitdrehenden Achse ist doppelwandig ausgestaltet, wobei zwischen den Wänden aufgeheiztes Öl als Wärmeträgermedium eingesetzt wird. DE 102 25 075 A1 describes a method and a device for the continuous postcondensation of plastic granules. The reactor used with a rotating axis is designed double-walled, wherein between the walls heated oil is used as the heat transfer medium.
DE 2152245 A beschreibt beispielhaft die klassische Nachkondensation in einem Taumeltrockner. DE 2152245 A describes, by way of example, the classical postcondensation in a tumble dryer.
DE 10 2005 013 701 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dekontamination von Kunststoffflakes. Dabei wird ein sogenannter SSP-Reaktor eingesetzt. DE 10 2005 013 701 A1 describes a method and apparatus for decontaminating plastic flakes. In this case, a so-called SSP reactor is used.
DE 10 2004 050 356 A1 beschreibt ein Verfahren und einer Vorrichtung für das Herstellen von kristallinem PET-Granulat. DE 10 2004 050 356 A1 describes a method and apparatus for producing crystalline PET granules.
DE 10 2008 058 313 beschreibt einen Reaktor zum Nachkondensieren von Kunststoffgranulat, die Verwendung dieser Reaktoranordnung sowie Verfahren zum Betreiben der Reaktoranordnung. Auf sämtliche Inhalte der DE 10 2008 058 313 wird hiermit Bezug genommen. Soweit technisch realisierbar, lässt sich die nachfolgend beschriebene Erfindung mit allen Merkmalen des in DE 10 2008 058 313 beschriebenen Reaktors beliebig kombinieren. DE 10 2008 058 313 describes a reactor for recondensing plastic granules, the use of this reactor arrangement and methods for operating the reactor arrangement. On all contents of the DE 10 2008 058 313 is hereby incorporated by reference. As far as technically feasible, the invention described below can be used with all features of in DE 10 2008 058 313 combine arbitrarily described reactor.
In SSP-Reaktoren wird bislang die Wärme über die Reaktorwand oder die den Reaktor durchströmende Atmosphäre zugeführt. Dadurch ist immer die unmittelbare Umgebung des Granulats wärmer als das Granulat selbst. Dasselbe gilt für Rührreaktoren. In SSP reactors so far the heat is supplied via the reactor wall or the atmosphere flowing through the reactor. As a result, the immediate environment of the granules is always warmer than the granules themselves. The same applies to stirred reactors.
Bei der Kondensation von Polymeren entsteht Wasser, da am Beispiel der Herstellung von Polyamid 6,6 folgende chemische Reaktion stattfindet:
Dabei reagieren Hexandisäure und 1,6-Diaminohexan unter Abspaltung von Wasser zu Polyamid 6,6. Dieses Wasser entsteht beim Nachkondensieren von Polyamid und muss möglichst effizient entfernt werden. Da bei den bisherigen Verfahren das Granulat aber kühler als die Umgebung ist, kondensiert das Wasser am Granulat oder verbleibt sogar unnötig lange im Granulat. Dies wiederum resultiert in langen Nachkondensationszeiten. Water is formed in the condensation of polymers, since the following chemical reaction takes place on the example of the production of polyamide 6,6:
Hexanedioic acid and 1,6-diaminohexane react with elimination of water to form polyamide 6,6. This water is formed during the postcondensation of polyamide and must be removed as efficiently as possible. As in the previous method, the granules but cooler than the environment, the water condenses on the granules or even unnecessarily long in the granules. This in turn results in long after-condensation times.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem in DE 10 2008 058313 beschriebenen Reaktor einen verbesserten und insbesondere flexibler nutzbaren Reaktor zur Verfügung zu stellen. The invention is based on the object, starting from the in DE 10 2008 058313 described reactor to provide an improved and in particular flexible usable reactor available.
Eine erfindungsgemäße Reaktoranordnung, die insbesondere hermetisch abdichtbar und zum Kristallisieren, Nachkondensieren oder Dekontaminieren von Polykondensaten geeignet ist, umfasst mindestens eine Wärmequelle sowie ein axial gelagertes, drehbares und im Wesentlichen zylindrisches Reaktorgehäuse mit mindestens einem in dem Reaktorgehäuse angeordneten Dorn, wobei der der Dorn über den überwiegenden Teil seiner Gesamtlänge exzentrisch von der Hauptachse des Reaktorgehäuses versetzt angeordnet oder mit Hilfe einer Stelleinrichtung exzentrisch von der Hauptachse des Reaktorgehäuses versetzt anordbar ist. Die erfindungsgemäße Reaktoranordnung ermöglicht es, Reaktoren auf die von den Reaktoren zu bearbeitenden Materialen abzustimmen. Bei Reaktoren, die ausschließlich mit sehr hohen Füllständen betrieben werden sollen, kann der Dorn beispielsweise deutlich nach oben versetzt werden, damit zwischen Dorn und der obersten Lage des zu bearbeitenden Materials genau der Abstand verbleibt, der zu einer effizienten Temperaturbehandlung des im Reaktor befindlichen Materials geeignet ist. A reactor arrangement according to the invention, which is in particular hermetically sealable and suitable for crystallizing, after-condensing or decontaminating polycondensates, comprises at least one heat source and an axially mounted, rotatable and substantially cylindrical reactor housing with at least one mandrel arranged in the reactor housing, said mandrel passing over the mandrel most of its total length is arranged eccentrically offset from the main axis of the reactor housing or offset by means of an adjusting device eccentrically offset from the main axis of the reactor housing can be arranged. The reactor arrangement according to the invention makes it possible to tune reactors to the materials to be processed by the reactors. In the case of reactors which are to be operated exclusively with very high fill levels, for example, the mandrel can be displaced significantly upward, so that exactly the distance remains between the mandrel and the uppermost layer of the material to be processed, which is suitable for efficient temperature treatment of the material in the reactor is.
Vorteilhaft ist es, wenn die Position des Dorns über eine Stelleinrichtung in Abhängigkeit des zu behandelnden Materials und der Füllmenge einstellbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass an einer axialen Lagerung des Dorns ein mechanischer, elektrischer und/oder hydraulischer Antrieb angeordnet ist, der es ermöglicht, den Dorn innerhalb des Reaktorgehäuses in beliebige exzentrische Positionen zu verfahren. Ein solches Verstellen des Dorns wird vorzugsweise bei stehendem Reaktorgehäuse durchgeführt, ist jedoch auch während des Betriebs möglich, um die Position des Dorns an sich verändernde Füllstände oder gewünschte Temperaturveränderungen anzupassen. Sofern es sich um eine Reaktoranordnung mit positionsveränderlichem Dorn handelt, ist der Dorn vorzugsweise vor, nach und/oder während des Betriebes des Reaktors in jeder gewünschten Position fixierbar. It is advantageous if the position of the mandrel is adjustable via an adjusting device as a function of the material to be treated and the filling quantity. This can be done, for example, by arranging an axial, axial, and / or hydraulic drive of the mandrel, which allows the mandrel to be moved within the reactor housing into any eccentric positions. Such adjustment of the mandrel is preferably performed while the reactor housing is stationary, but is also possible during operation to adjust the position of the mandrel to changing levels or desired temperature changes. If it is a reactor arrangement with positionally variable mandrel, the mandrel is preferably before, after and / or fixable during operation of the reactor in any desired position.
Die erfindungsgemäße Reaktoranordnung ist nicht nur für die Behandlung von Kunststoffen geeignet, sondern kann auch für die Bearbeitung jeglicher Schüttgüter, Flakes und Pellets (z.B. Kaffeebohnen) eingesetzt werden, die in einem Reaktor sinnvoll behandelt werden können. The reactor arrangement according to the invention is not only suitable for the treatment of plastics, but can also be used for the processing of any bulk material, flakes and pellets (for example coffee beans) which can be meaningfully treated in a reactor.
Mit der Formulierung "mindestens einem Dorn" ist gemeint, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines einzigen Dorns beschränkt ist. Es können auch mehrere Dorne zum Einsatz kommen: Mehrere Dorne können nebeneinander angeordnet sein (Teildorne; auf diese Lösung wird später noch näher eingegangen). Sie können auch ineinander angeordnet sein. Unabhängig von der Zahl und Anordnung der Dorne können diese optional mit Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen zur Heizung und/oder Kühlung befüllt werden, sofern entsprechende Hohlräume in dem oder den Dornen vorhanden sind. By the phrase "at least one mandrel" is meant that the invention is not limited to the use of a single mandrel. Several mandrels can also be used: Several mandrels can be arranged side by side (partial mandrels, this solution will be discussed later). They can also be arranged inside each other. Regardless of the number and arrangement of mandrels, these can optionally be filled with solids, liquids or gases for heating and / or cooling, provided that corresponding cavities are present in the mandrel (s).
In einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung ist der Dorn kinematisch vom Reaktorgehäuse entkoppelt. Damit ist beispielsweise gemeint, dass der Dorn still stehen kann, während das Reaktorgehäuse um die Hauptachse oder eine andere, insbesondere horizontale, Drehachse rotiert. Die kinematische Entkopplung hat den Vorteil, dass der Dorn unabhängig von dem Reaktorgehäuse steuerbar ist. In a practical embodiment of the reactor arrangement according to the invention, the mandrel is kinematically decoupled from the reactor housing. This means, for example, that the mandrel can stand still, while the reactor housing rotates about the main axis or another, in particular horizontal, axis of rotation. The kinematic decoupling has the advantage that the mandrel is controllable independently of the reactor housing.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist in dem Reaktorgehäuse mindestens eine Abstandsmesseinrichtung vorgesehen. Eine solche Abstandmesseinrichtung kann beispielsweise zur Bestimmung des Abstands vom Dorn zu dem im Reaktorinnenraum befindlichen Material eingesetzt werden. In Abhängigkeit dieser Information kann der Dorn sofern er nicht fest im Reaktorgehäuse installiert, sondern versetzt anordbar ist manuell oder automatisch individuell ausgerichtet werden. Unempfindliches Material kann so beispielsweise innerhalb kürzester Zeit erwärmt werden, indem der Abstand zwischen Wärmequelle und Material möglichst klein gewählt wird. Bei besonders empfindlichem Material kann vorgegeben werden, dass immer ein gewisser Mindestabstand zwischen der Wärmequelle und dem Material eingehalten wird. Selbstverständlich können auch mehrere Abstandsmesseinrichtungen eingesetzt werden. Die Informationen der Abstandsmesseinrichtung(en) können auch in einem Datenspeicher mit Informationen anderer Messgeräte (z.B. Temperaturmessgeräten, Spektroskopiegeräten etc.) zusammengeführt werden, um den Abstand zwischen Wärmequelle und Material in Abhängigkeit weiterer Parameter zu bestimmen. Die Abstandsmesseinrichtung kann auch dazu verwendet werden, die Menge des im Bereich der Abstandsmesseinrichtung befindlichen Materials zu bestimmen. Die Menge kann jedoch alternativ auch mit anderen bekannten Methoden, insbesondere mechanisch oder elektrisch bestimmt werden. In a further practical embodiment, at least one distance measuring device is provided in the reactor housing. Such a distance measuring device can be used, for example, to determine the distance from the mandrel to the material located in the interior of the reactor. Depending on this information, the mandrel if it is not permanently installed in the reactor housing, but offset can be arranged manually or automatically aligned individually. Insensitive material can be heated, for example, within a very short time by the distance between the heat source and material is chosen as small as possible. For particularly sensitive material, it can be specified that there is always a certain minimum distance between the heat source and the material. Of course, several distance measuring devices can be used. The information from the distance measuring device (s) can also be combined in a data memory with information from other measuring devices (for example temperature measuring devices, spectroscopy devices, etc.) in order to determine the distance between heat source and material as a function of further parameters. The distance measuring device can also be used to determine the amount of material located in the area of the distance measuring device. However, the amount can alternatively be determined by other known methods, in particular mechanically or electrically.
Bei einer erfindungsgemäßen Reaktoranordnung kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Dorn (11) durch Anordnung eines oder mehrerer thermischer Trennelemente in zwei oder mehr Abschnitte gegliedert ist oder wenn der Dorn aus zwei oder mehr Teildornen besteht. In diesem Fällen kann in dem Reaktorgehäuse beispielsweise in einem ersten Teilbereich eine Materialcharge auf eine erste Temperatur erhitzt werden, während in einem zweiten Teilbereich eine andere Materialcharge auf eine zweite Temperatur erhitzt oder sogar gekühlt wird. In a reactor arrangement according to the invention, it may also be advantageous if the mandrel ( 11 ) is arranged by arranging one or more thermal separating elements in two or more sections or when the mandrel consists of two or more partial mandrels. In these cases, in the reactor housing, for example, in a first partial region, a material charge can be heated to a first temperature, while in a second partial region another material charge is heated to a second temperature or even cooled.
Wenn der Dorn oder die Teildorne drehbar ausgebildet sind und die Position des Dornes bzw. der Teildorne einstellbar ist, können der Dorn und die darin angeordneten Vorrichtungen (z.B. Wärmequellen, Abstandsmesseinrichtungen etc.) stets auf das zu behandelnde Produkt ausgerichtet werden. Denn insbesondere bei geringen Füllmengen des Reaktorgehäuses kommt es vor, dass sich das zu behandelnde Material nicht an der tiefsten Stelle des Gehäuses, d. h. senkrecht unter einem mittig im Reaktorgehäuse angeordneten Dorn, befindet, sondern durch die Drehbewegung des Reaktorgehäuses und/oder etwaige geometrische Strukturen an der Wand des Reaktorgehäuses ausgelenkt ist. In solchen Fällen können die Effizienz und die Messergebnisse verbessert werden, wenn der Dorn durch Drehung so ausgerichtet ist, dass die Vorrichtungen direkt auf das sich in dem Reaktorgehäuse befindlichen Produkt gerichtet sind. When the mandrel or mandrels are rotatable and the position of the mandrel (s) is adjustable, the mandrel and the devices (e.g., heat sources, distance measuring devices, etc.) disposed therein can always be aligned with the product to be treated. Because in particular at low levels of the reactor housing, it happens that the material to be treated not at the lowest point of the housing, d. H. is vertically below a mandrel arranged centrally in the reactor housing, but is deflected by the rotational movement of the reactor housing and / or any geometric structures on the wall of the reactor housing. In such cases, the efficiency and measurement results can be improved if the mandrel is oriented by rotation so that the devices are aimed directly at the product in the reactor housing.
Die Erfindung betrifft auch eine Reaktoranordnung, bei der im Reaktorinnenraum Lamellen mit jeweils mindestens einem Durchlass in den Lamellen an dem Reaktorgehäuse angeordnet sind und welche den Reaktorinnenraum in Abschnitte gliedern, wenn im Bereich zwischen zwei Lamellen mindestens ein Teilsegment einer Wendel an der Innenseite des Reaktorgehäuses angeordnet ist, welche den Materialfluss in eine axiale Richtung begünstigt. Mit axial ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass der Materialfluss entlang oder parallel zur Drehachse des Reaktorgehäuses erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass zwischen zwei Lamellen Material gezielt in Richtung einer Lamelle gefördert werden kann, um beispielsweise einen Bereich zu leeren. Durch diese Möglichkeit ist eine erfindungsgemäße Reaktoranordnung gleichzeitig für die Behandlung verschiedener Materialien einsetzbar, denn diese können mit Hilfe der Lamellen, der in den Lamellen angeordneten Durchlässe und der Wendeln oder Teilsegmente von Wendeln gezielt innerhalb des Reaktorgehäuses bewegt werden. The invention also relates to a reactor arrangement in which fins are arranged in the reactor interior at least one passage in the fins on the reactor housing and which divide the reactor interior into sections, if arranged in the region between two fins at least one sub-segment of a coil on the inside of the reactor housing is, which favors the material flow in an axial direction. By axial is meant in this context that the flow of material takes place along or parallel to the axis of rotation of the reactor housing. This has the advantage that material can be selectively conveyed in the direction of a lamella between two lamellae in order, for example, to empty a region. By this possibility, a reactor arrangement according to the invention can be used simultaneously for the treatment of various materials, since these can be selectively moved within the reactor housing with the aid of the lamellae, the passages arranged in the lamellae and the helixes or partial segments of helixes.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens ein Teilsegment einer Wendel als Zuführschnecke unmittelbar an eine Lamelle angrenzend derart angeordnet ist, dass diese bei Drehung des Reaktorgehäuses in die Standarddrehrichtung einen direkten Materialfluss zu dem Durchlass der angrenzenden Lamelle bewirkt. So kann sichergestellt werden, dass sich im Bereich einer Lamelle auf der "materialzuführenden" Seite nicht Materialreste ablagern, die sich dann gegebenenfalls mit nachfolgenden anderen Materialien vermengen könnten. Wenn in einer erfindungsgemäßen Reaktoranordnung beispielsweise Material von links nach rechts gefördert wird, ist mit der materialzuführenden Seite ist der sich unmittelbar links an eine Lamelle anschließende Bereich gemeint. Der sich unmittelbar rechts an eine Lamelle anschließende Bereich wird nachfolgend als "materialannehmende" Seite bezeichnet. In this context, it is particularly advantageous if at least one sub-segment of a helix is arranged directly adjacent to a lamella as feeder screw such that it causes a direct flow of material to the passage of the adjacent lamella upon rotation of the reactor housing in the standard direction of rotation. In this way it can be ensured that, in the area of a lamella, material residues do not deposit on the "material-feeding" side, which could then possibly mix up with other materials below. If, for example, material is conveyed from left to right in a reactor arrangement according to the invention, what is meant by the material-supplying side is the region directly adjoining a lamella on the left. The area directly adjoining a lamella on the right is referred to below as the "material-accepting" side.
Auf der materialannehmenden Seite einer erfindungsgemäßen Reaktoranordnung ist es vorteilhaft, wenn ein Teilsegment einer Wendel als Rückfließsperre unmittelbar an eine Lamelle angrenzend derart angeordnet ist, dass diese bei Drehung des Reaktorgehäuses in Standarddrehrichtung einen Rückfluss von durch den Durchlass der angrenzende Lamelle gefördertem Material verhindert, indem sie das Material von der Lamelle wegfördert. Dies hat den Vorteil, dass auch dann, wenn sich in einem Bereich zwischen zwei Lamellen bereits viel Material befindet, in diesen Bereich noch weiteres Material hingefördert werden kann, und zwar auch dann, wenn sich auf der materialzuführenden Seite der betreffenden Lamelle nur noch sehr wenig Material befindet. Dies wäre nicht oder nur sehr langsam möglich, wenn keine Rückfließsperre vorhanden ist, weil der Gegendruck des in dem materialannehmen Bereich befindlichen Materials sehr groß ist. On the material-receiving side of a reactor arrangement according to the invention, it is advantageous if a sub-segment of a helix is arranged as a return flow barrier immediately adjacent to a lamella such that upon rotation of the reactor housing in the standard direction of rotation it prevents backflow of material conveyed through the passage of the adjacent lamella by the material away from the lamella. This has the advantage that even if there is already a large amount of material in an area between two lamellae, further material can be conveyed into this area, even if there is very little left on the material-supplying side of the lamella in question Material is located. This would not be possible or only possible very slowly if there is no return-flow barrier, because the back pressure of the material located in the material-receiving region is very large.
Wenn mindestens ein Teilsegment einer Wendel eine Steuerklappe aufweist, um die Materialförderung der Wendel ganz oder teilweise zu unterbrechen, ist die erfindungsgemäße Reaktoranordnung besonders flexibel einsetzbar. Über die Steuerklappe kann dann eingestellt werden, ob möglichst viel Material von einem Teilbereich (zwischen zwei Lamellen) des Reaktorgehäuses in den nächsten Teilbereich gefördert werden soll, ob überhaupt kein Material von einem Teilbereich in den nächsten Teilbereich gefördert und somit ausschließlich eine Durchmengung des Materials durchgeführt werden soll oder ob sowohl eine Durchmengung als auch eine Förderung des Materials von einem Teilbereich in den nächsten stattfinden soll. If at least one sub-segment of a helix has a control flap in order to interrupt all or part of the material delivery of the helix, the reactor arrangement according to the invention can be used particularly flexibly. It can then be set via the control flap whether as much material as possible should be conveyed from one subarea (between two lamellas) of the reactor housing into the next subarea, if no material is conveyed from one subarea to the next subarea, and thus only a thorough mixing of the material is carried out or whether both a mixing and a promotion of the material from one subarea to the next should take place.
Da bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Reaktoranordnung das zu behandelnde Material häufig staubt und sich Staubpartikel an dem Dorn absetzen und dadurch die Funktion der in und/oder an dem Dorn angeordneten Vorrichtungen negativ beeinträchtigt, ist es von Vorteil, wenn unterhalb des Dorns ein Staubschutz angeordnet ist. Der Staubschutz ist vorzugsweise unterhalb von in dem Dorn integrierten Fenstern angeordnet. Besonders geeignet hierfür sind Gitter, die elektrostatisch aufgeladen sind. Since, when using a reactor arrangement according to the invention, the material to be treated frequently dusted and dust particles settle on the mandrel and thereby adversely affect the function of the devices arranged in and / or on the mandrel, it is advantageous if dust protection is arranged below the mandrel , The dust guard is preferably located below windows integrated in the mandrel. Especially suitable for this are grids that are electrostatically charged.
Der Staubschutz kann beispielsweise aus einer Glasscheibe mit zwei darunter angeordneten, parallel zueinander verlaufenden Gittern bestehen. Er kann in eine Öffnung des Dorns derart integriert werden, dass der Dorn eben mit dem unteren Gitter abschließt. Die Integration in den Dorn hat den Vorteil, dass der Staubschutz leicht zusammen mit dem Dorn demontierbar ist und dass der Staubschutz geschützt angeordnet ist. In diesem Fall ist auch eine besonders gute Abdichtung zwischen Staubschutz und Dorn möglich. The dust cover may for example consist of a glass with two arranged below it, parallel to each other extending grids. It can be integrated into an opening of the mandrel such that the mandrel just ends with the lower grid. The integration in the mandrel has the advantage that the dust cover is easily disassembled together with the mandrel and that the dust cover is arranged protected. In this case, a particularly good seal between the dust cover and mandrel is possible.
Der Staubschutz kann jedoch selbstverständlich auch mit Hilfe von entsprechenden Halterungen an dem Dorn befestigt sein und unterhalb des Dorns angeordnet sein. Die Montage des Staubschutzes mit einer entsprechenden Halterung hat den Vorteil, dass ein solcher Staubschutz problemlos an jede Art von Dorn nachträglich montiert werden kann. Of course, the dust cover may also be attached to the mandrel with the aid of corresponding brackets and be arranged below the mandrel. The mounting of the dust cover with a corresponding holder has the advantage that such dust protection can be easily retrofitted to any type of mandrel.
Unabhängig davon, ob der Staubschutz innerhalb oder außerhalb des Dorns angeordnet ist, kann es vorteilhaft sein, wenn innerhalb des Staubschutzes Luft oder ein sonstiges Schutzgas eingeströmt wird, welches anschließend durch das bzw. die Gitter in den Reaktorinnenraum strömt. Dies hat den Vorteil, dass ein Beschlagen oder Zusetzen des Fensters zusätzlich zu der elektrostatischen Wirkung des Gitters verhindert wird. Regardless of whether the dust protection is arranged inside or outside the mandrel, it may be advantageous if air or another protective gas is flowed inside the dust protection, which then flows through the grid or in the reactor interior. This has the advantage that fogging or clogging of the window is prevented in addition to the electrostatic effect of the grid.
Der Dorn ist vorzugsweise elastisch aufgehängt, so dass sich Vibrationen des Reaktorgehäuses nicht auf die übrige Reaktoranordnung übertragen und diese somit wartungsärmer wird. The mandrel is preferably suspended elastically, so that vibrations of the reactor housing are not transferred to the rest of the reactor arrangement and thus this becomes less expensive.
Der Dorn ist vorzugsweise im dem Bereich, in dem die seitlichen Wände des Reaktorgehäuses die Hauptachse des Reaktorgehäuses schneiden, axial gelagert. Im Reaktorinnenraum ist der Dorn über den überwiegenden Teil seiner Gesamtlänge exzentrisch von der Hauptachse des Reaktorgehäuses angeordnet oder anordbar. Der exzentrisch versetzte Teil des Dorns ist vorzugsweise mit Hilfe eines Verbindungselements mit dem zentriert in der Hauptachse angeordneten Teil des Dorns verbunden. Dieses Verbindungselement ist wiederum vorzugsweise hohl. Vorzugsweise ist der Dorn nur im Bereich zwischen zwei Lamellen segmentweise exzentrisch von der Hauptachse des Reaktorgehäuses angeordnet oder anordbar. Im Bereich der Lamellen bietet sich eine zentrierte axiale Lagerung an, um eine möglichst große Lamellenhöhe realisieren zu können. Dies ist nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch im Detail erläutert. The mandrel is preferably axially supported in the region where the side walls of the reactor housing intersect the major axis of the reactor housing. In the reactor interior of the mandrel over the majority of its total length is arranged or arranged eccentrically from the main axis of the reactor housing. The eccentrically offset part of the mandrel is preferably connected by means of a connecting element with the part of the mandrel centered in the main axis. This connecting element is again preferably hollow. Preferably, the mandrel is arranged in the region between two slats segmentally eccentric of the main axis of the reactor housing or can be arranged. In the area of the lamellae, a centered axial bearing is available in order to be able to realize the largest possible lamella height. This is explained below in connection with the figures in more detail.
Darüber hinaus ist das Verbindungselement vorzugsweise so ausgestaltet, dass der Abstand des exzentrisch versetzten Teils des Dorns von der Hauptachse eingestellt werden kann. Insbesondere handelt es sich beim Verbindungselement um eine hohle Schiene. Vorzugsweise ist der exzentrisch versetzte Teil des Dorns in der Neigung und/oder im Winkel verstellbar ausgebildet. In addition, the connecting element is preferably designed such that the distance of the eccentrically offset part of the mandrel from the main axis can be adjusted. In particular, the connecting element is a hollow rail. Preferably, the eccentrically offset portion of the mandrel is adjustable in inclination and / or in angle.
Der Dorn ist vorzugsweise nicht vollständig über die gesamte Länge des Reaktorinnenraums entlang der Hauptachse ausgebildet. Insbesondere erstreckt er sich beispielsweise über eine Länge von mindestens 40%, 50%, 60%, 75%, 85% oder 95% der gesamten Länge des Reaktorinnenraums entlang der Hauptachse. The mandrel is preferably not formed completely over the entire length of the reactor interior along the major axis. In particular, it extends for example over a length of at least 40%, 50%, 60%, 75%, 85% or 95% of the total length of the reactor interior along the main axis.
Ist die Reaktoranordnung nicht hermetisch abdichtbar, so kommt es beim Nachkondensieren oder Recycling oftmals zu unerwünschter Oxidation und damit zu Verschlechterung des Materials. If the reactor arrangement is not hermetically sealable, undesirable oxidation and thus deterioration of the material often occur during recondensation or recycling.
Das Reaktorgehäuse weist beispielsweise eine Länge in einem Bereich von 1 bis 40 m auf. Das Reaktorgehäuse weist beispielsweise einen Durchmesser in einem Bereich von 0,5 bis 10 m, vorzugsweise 0,5 bis 3 m auf. Die Wandstärke des Reaktorgehäuses weist vorzugsweise eine Dicke in einem Bereich von 1 bis 100 mm, besonders bevorzugt 1 bis 10 mm, auf. The reactor housing has, for example, a length in a range of 1 to 40 m. The reactor housing has, for example, a diameter in a range of 0.5 to 10 m, preferably 0.5 to 3 m. The wall thickness of the reactor housing preferably has a thickness in a range of 1 to 100 mm, particularly preferably 1 to 10 mm.
Alternativ oder in Ergänzung zu Wendeln oder Teilsegmenten von Wendeln dann die erfindungsgemäße Reaktoranordnung auch sonstige Beförderungsmittel entlang der Hauptachse des Reaktors aufweisen, um das zu behandelnde Material innerhalb des Reaktors beispielsweise von der Beschickung zum Auslass der Reaktoranordnung zu befördern. Alternatively or in addition to filaments or sub-segments of filaments, the reactor assembly of the present invention will also include other means of conveyance along the major axis of the reactor to convey the material to be treated within the reactor from, for example, the feed to the outlet of the reactor assembly.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Reaktoranordnung eine Vakuumpumpe auf. Dadurch können ein Vakuum im Reaktorinnenraum erzeugt werden und Nebenprodukte wie Wasser leichter abtransportiert werden. Alternativ können mit der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung auch Verfahren auch unter Schutzgas durchgeführt werden. The reactor arrangement according to the invention preferably has a vacuum pump. As a result, a vacuum can be generated in the interior of the reactor and by-products such as water are easily removed. Alternatively, with the reactor arrangement according to the invention, processes can also be carried out under protective gas.
Der Dorn ist vorteilhafterweise hohl ausgestaltet. Dadurch lässt sich beispielsweise die mindestens eine Wärmequelle innerhalb des Reaktorgehäuses, insbesondere in oder an dem Dorn anordnen, so dass die meiste Wärmeenergie im Reaktorinnenraum durch das zu behandelnde Material (beispielsweise Granulat oder Flakes) absorbiert wird und kaum nach außen dringt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Reaktoranordnung wesentlich energieeffizienter als bislang bekannte Reaktoren realisiert werden. Der axial verlaufende Dorn, der auch feststehend sein kann, hat den Vorteil, dass in diesem neben den schon erwähnten Abstandsmesseinrichtungen weitere Analytik- und Messinstrumente angeordnet sein können, mit denen der Nachkondensationsprozess im laufenden Verfahren überwacht werden kann. Ein feststehender Dorn hat darüber hinaus den Vorteil, dass dieser für eine Beschickung während des Betriebs des Reaktors geeignet ist. The mandrel is advantageously designed hollow. As a result, for example, the at least one heat source can be arranged inside the reactor housing, in particular in or on the mandrel, so that most of the heat energy in the interior of the reactor is absorbed by the material to be treated (for example granules or flakes) and hardly penetrates to the outside. Thereby, the reactor arrangement according to the invention can be realized much more energy efficient than previously known reactors. The axially extending mandrel, which may also be stationary, has the advantage that in addition to the already mentioned distance measuring devices, further analytical and measuring instruments can be arranged in the same with which the postcondensation process can be monitored in the current process. A fixed mandrel also has the advantage that it is suitable for charging during operation of the reactor.
Der Dorninnenraum ist vorteilhafterweise hermetisch gegenüber dem übrigen Reaktorinnenraum abgedichtet. Hermetisch im Sinne der Erfindung bedeutet zumindest luft- und vakuumdicht. Dies hat den Vorteil, dass kein Staub aus dem Reaktorinnenraum in den Dorn gelangen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass beim Betrieb des Reaktors unter Unterdruck oder Vakuum keine Fehlluft durch den Dorn in den Reaktorinnenraum gelangen kann. Damit ist die möglicherweise im Dorninnenraum installierte Technik wartungsärmer. The mandrel interior is advantageously hermetically sealed against the rest of the reactor interior. Hermetic in the sense of the invention means at least air and vacuum tight. This has the advantage that no dust from the reactor interior can get into the mandrel. Another advantage is that when the reactor is operated under vacuum or vacuum, no faulty air can pass through the mandrel into the interior of the reactor. Thus, the possibly installed in Dorn interior technology is low maintenance.
Das Reaktorgehäuse ist vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Haupt- bzw. Drehachse. Dadurch wird eine Unwucht bei der Durchführung des Nachkondensationsverfahrens verhindert, wie sie üblicherweise bei den bislang bekannten Taumeltrocknern auftritt. Dies wiederum führt zu einer geringen Gesamtbelastung und insbesondere auch zu einer geringen Lagerbelastung. Wenn eine Unwucht erzeugt oder das Material während der Drehbewegung in eine gewisse Richtung gefördert werden soll, bietet es sich an, im Inneren des Gehäuses die zylindrische Wand über den Umfang teilweise mit entsprechenden Erhöhungen zu versehen. The reactor housing is preferably rotationally symmetrical with respect to the main axis or axis of rotation. As a result, an imbalance in the implementation of the post-condensation process is prevented, as it usually occurs in the previously known tumble dryers. This in turn leads to a low overall load and in particular to a low bearing load. If an imbalance is generated or the material is to be conveyed during the rotational movement in a certain direction, it is advisable to provide in the interior of the housing, the cylindrical wall over the circumference partially with corresponding elevations.
Die erfindungsgemäße Reaktoranordnung ist für den Semi-Batch- oder Batch-Betrieb gleichermaßen geeignet und auch kaskadierbar. Kaskadierbar im Sinne der Erfindung heißt, dass einzelne erfindungsgemäße Reaktoranordnungen hintereinandergeschaltet werden können und einzelne Behandlungsphasen (beispielsweise Kristallisation, Nachkondensierung, Abkühlung etc.) in verschiedenen Reaktoranordnungen hintereinander durchgeführt werden können. The reactor arrangement according to the invention is equally suitable for semi-batch or batch operation and can also be cascaded. Cascadable in the sense of the invention means that individual reactor arrangements according to the invention can be connected in series and individual treatment phases (for example crystallization, postcondensation, cooling, etc.) can be carried out successively in different reactor arrangements.
Das Reaktorgehäuse ist vorteilhafterweise im Wesentlichen rohrförmig. Alternativ kann das Reaktorgehäuse auch mehrkantig sein. So kann das Gehäuse auch mindestens 3-oder 4- und höchstens 200-kantig sein. Dies vereinfacht zum einen die Herstellung des Reaktors selbst und zum anderen ermöglicht diese Ausgestaltung dieses Reaktorgehäuses einen besonders leichten Transport von Polymeren (als Granulat oder Pellets) oder Kunststoffflakes innerhalb der Reaktoranordnung. Vorteilhafterweise führt der Dorn durch die Hauptachse längs des rohrförmigen Reaktorgehäuses. Das Gewicht des Reaktorgehäuses lastet in erster Linie auf unter dem Reaktor befindlichen Lagervorrichtungen, wie beispielsweise Rollen oder Rädern. Solche Rollen oder Räder sind vorteilhafterweise unter dem Reaktorgehäuse angeordnet, so dass das Reaktorgehäuse statisch stabil um die Hauptachse drehbar aufgehängt ist. Dabei verlaufen die Rotationsachsen der Rollen oder Räder parallel zur Hauptachse des Reaktorgehäuses. So kann das üblicherweise sehr schwere Reaktorgehäuse in der Nähe des Bodens stabil gelagert werden, ohne dass eine Gefahr besteht, dass das Reaktorgehäuse durch einen Schaden an der Achse herabfallen könnte. Genau diese Gefahr ist bei den bislang bekannten Reaktoranordnungen gegeben. So kann das Reaktorgehäuse beispielsweise auf mindestens vier Rädern oder unabhängig davon auf mindestens zwei Rollen gelagert sein. Wird beispielsweise ein rohrförmiges Reaktorgehäuse eingesetzt, kann dieses sehr stabil zwischen zwei Rollen gelagert werden, die in einem gewissen Abstand voneinander in Bodennähe angeordnet sind. Diese Rollen sind beispielsweise in einem Abstand von wenigstens dem Viertelradius des Reaktorgehäuses und höchstens in einem Abstand vom Durchmesser des Reaktorgehäuses vorgesehen. The reactor housing is advantageously substantially tubular. Alternatively, the reactor housing can also be polygonal. Thus, the housing can also be at least 3 or 4 and at most 200-edged. This simplifies on the one hand the production of the reactor itself and on the other hand allows this embodiment of this reactor housing a particularly easy transport of polymers (as granules or pellets) or plastic flakes within the reactor assembly. Advantageously, the mandrel passes through the major axis along the tubular reactor housing. The weight of the reactor housing rests primarily on bearing devices located below the reactor, such as rollers or wheels. Such rollers or wheels are advantageously arranged under the reactor housing, so that the reactor housing is suspended statically stable about the main axis. The axes of rotation of the rollers or wheels are parallel to the main axis of the reactor housing. Thus, the usually very heavy reactor housing can be stably stored close to the ground, without any risk that the reactor housing could fall down due to damage to the axle. Exactly this danger is given in the previously known reactor arrangements. For example, the reactor housing may be mounted on at least four wheels or independently on at least two rollers. For example, if a tubular reactor housing used, this can be stored very stable between two rollers, which are arranged at a certain distance from each other near the bottom. These rollers are provided, for example, at a distance of at least the quarter radius of the reactor housing and at most at a distance from the diameter of the reactor housing.
Werden Räder eingesetzt, sind beispielsweise diejenigen Räder, die dieselbe Rotationsachse haben, mit einer Achse verbunden. Die Räder müssen jedoch nicht mit einer Achse verbunden und können beispielsweise auch jeweils separat angetrieben sein. Die Rollen oder Räder sind beispielsweise auf Drehringen angeordnet, auf die ein Antrieb wirkt. Alternativ dazu kann die Achse mit den Rädern bzw. die jeweilige Rolle direkt von einem Antrieb angetrieben werden. If wheels are used, for example, those wheels that have the same axis of rotation, connected to an axle. However, the wheels do not have to be connected to an axle and, for example, can each be driven separately. The rollers or wheels are arranged for example on rotary rings, which acts on a drive. Alternatively, the axle with the wheels or the respective roller can be driven directly by a drive.
1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Reaktoranordnung 1 entlang der Hauptachse 7 des Reaktors. 1 shows a cross section through the reactor arrangement according to the invention 1 along the main axis 7 of the reactor.
2 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Reaktoranordnung 1 gemäß der Linie II-II, wie in 1 eingezeichnet. Die Querschnittsebene ist senkrecht zur Hauptachse 7 des Reaktors- In 2 wird die Anordnung des Wasserbades 43 illustriert. 2 shows a section through the reactor arrangement according to the invention 1 according to the line II-II, as in 1 located. The cross-sectional plane is perpendicular to the main axis 7 of the reactor - In 2 becomes the arrangement of the water bath 43 illustrated.
3 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Reaktoranordnung 1 an einer Position, wo sich eine Lamelle 23 befindet. 3 shows a cross section through the reactor arrangement according to the invention 1 at a position where there is a lamella 23 located.
4 zeigt die Förderspirale 33. 4 shows the conveyor spiral 33 ,
5 zeigt einen Querschnitt durch die Reaktoranordnung 1 an einer Position, an der sich eine Lamelle 23 befindet. Hierbei ist der Durchlass der Lamelle 23 unterschiedlich zum Durchlass 25 in 3 gestaltet. 5 shows a cross section through the reactor assembly 1 at a position where there is a lamella 23 located. Here is the passage of the lamella 23 different from the passage 25 in 3 designed.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Lamelle 23 mit einer Klappe 24, einer Zuführschnecke 70 und einer Rückfließsperre 72 in einer Ansicht von oben. 6 shows a schematic representation of a blade 23 with a single flap 24 , a feeding screw 70 and a return flow stop 72 in a view from above.
7 zeigt einen zentrisch zur Hauptachse 7 des Reaktors angeordneten, sich verjüngenden Dorn 11. 7 shows a centric to the main axis 7 arranged the reactor, tapered mandrel 11 ,
8 und 9 zeigen zwei Varianten eines Staubschutzes 66. 8th and 9 show two variants of a dust cover 66 ,
Wenngleich nachfolgend nur bevorzugte Ausführungen der Erfindung eingehend beschrieben werden, versteht sich, dass die Erfindung in ihrem Schutzumfang nicht auf die Details der Konstruktion und Anordnung der Bauteile beschränkt ist, wie sie in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Es sind andere Ausführungen und verschiedene Möglichkeiten der Umsetzung und Verwirklichung der Erfindung möglich. Although only preferred embodiments of the invention will be described in detail below, it will be understood that the invention is not limited in scope to the details of construction and arrangement of the components as set forth in the following description or illustrated in the drawings. There are other embodiments and different ways of implementing and realizing the invention possible.
Ferner werden bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungen der Klarheit halber Fachausdrücke verwendet. Jeder Fachausdruck soll die breiteste Bedeutung, wie sie vom Fachmann verstanden wird, haben und umfasst alle technischen Entsprechungen, welche in ähnlicher Weise zur Verwirklichung eines ähnlichen Zwecks dienen. Der Begriff Wasser umfasst beispielsweise nicht nur Wasser, sondern auch Wasser mit einem oder mehreren Additiven, wie sie beispielsweise in einem Wasserbad zur Temperaturregelung üblich sind. Es können auch alternativ oder zusätzlich andere Kühlmittel oder Wärmeträger als Wasser eingesetzt werden. Furthermore, in the description of the preferred embodiments, for the sake of clarity, technical terms will be used. Each term is intended to have the broadest meaning as understood by those skilled in the art and includes all technical equivalents which are likewise to achieve a similar purpose. The term water includes, for example, not only water, but also water with one or more additives, such as are common in a water bath for temperature control, for example. It is also possible alternatively or additionally to use other coolants or heat carriers than water.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Reaktoranordnung 1 im Wesentlichen aus einem röhrenförmigen Reaktorgehäuse 13 und einem Dorn 11. In das Reaktorgehäuse 13 kann durch die Beschickung 29 zu bearbeitendes Material, z.B. Kunststoffgranulat oder PET-Recyclingmaterial, in den Reaktorinnenraum 15 eingebracht werden. Das röhrenförmige Reaktorgehäuse 13 ist mit den Lagern 17 drehbar um den Dorn 11 gelagert. Der überwiegenden Teil der Gesamtlänge des Dorns 11 ist exzentrisch von der Hauptachse 7 des Reaktorgehäuses versetzt angeordnet. Dieser exzentrisch versetzte Teil des Dorns 62 ist mit Hilfe eines Verbindungselements 60, nämlich einer hohlen Schiene, mit dem übrigen Teil des Dorns 11 verbunden. Über diese Schiene 60 ist der exzentrisch versetzte Teil des Dorns 62 höhenverstellbar. Diese Schiene 60 ist am übrigen Dorn 11 drehbar befestigt, so dass der exzentrisch versetzte Teil des Dorns 62 nicht nur höhenverstellbar, sondern auch winkelverstellbar ist. Diese Schiene 60 ist am exzentrisch versetzten Teil des Dorns 62 drehbar befestigt, so dass der exzentrisch versetzte Teil des Dorns 62 auch abgewinkelt und somit beliebig innerhalb des Reaktorgehäuses 13 bewegt werden kann. Statt der beschriebenen Verstellmöglichkeit über eine hohle Schiene können beliebige andere Verstellmöglichkeiten zur Positionierung vorgesehen sein, insbesondere mechanische, hydraulische und/oder elektrische Antriebe. In the in 1 Shown embodiment, the reactor arrangement according to the invention 1 essentially from a tubular reactor housing 13 and a thorn 11 , In the reactor housing 13 can through the feed 29 material to be processed, eg plastic granulate or PET recycling material, into the interior of the reactor 15 be introduced. The tubular reactor housing 13 is with the camps 17 rotatable around the mandrel 11 stored. The vast majority of the total length of the spine 11 is eccentric from the main axis 7 the reactor housing arranged offset. This eccentrically offset part of the spine 62 is by means of a connecting element 60 namely, a hollow rail, with the remaining part of the mandrel 11 connected. About this track 60 is the eccentrically offset part of the spine 62 height-adjustable. This rail 60 is at the remainder thorn 11 rotatably mounted so that the eccentrically offset part of the mandrel 62 not only height adjustable, but also angle adjustable. This rail 60 is at the eccentrically offset part of the spine 62 rotatably mounted so that the eccentrically offset part of the mandrel 62 also angled and thus arbitrary within the reactor housing 13 can be moved. Instead of the described adjustment via a hollow rail, any other adjustment options for positioning can be provided, in particular mechanical, hydraulic and / or electrical drives.
Der Dorn 11 ist vorzugsweise in Segmente eingeteilt, deren Breite im Wesentlichen dem Abstand zwischen zwei Lamellen 23 entspricht. In 1 ist der Dorn 11 als durchgehender Dorn 11 dargestellt. 7 zeigt einen segmentierten Dorn 11 mit zentrierten Dornbereichen im Bereich der Lamellen 23. Dies hat den Vorteil, dass die Lamellen 23 besonders weit in das Innere des Reaktorgehäuses 13 hineinragen können und somit die durch die Lamellen 23 voneinander abgetrennten Bereiche des Reaktorinnenraum 15 besonders groß werden. Der Dorn 11 kann auch konisch ausgebildet sein und dazu immer kleiner werdende Stufen aufweisen. So können vom Dorn 11 beispielsweise im linken Bereich des Reaktorgehäuses 13, wo das Material in den Reaktor eingefüllt wird, besonders hohe Leistungsdichten gefahren werden, um das eingefüllte Material besonders schnell zu erhitzen. Darüber hinaus wird durch die zwangsläufig an einem segmentierten Dorn 11 vorhandenen Stufen die Abdichtung durch die Lamellen 23 verbessert, weil diese über einen größeren "Dichtweg" sehr nah an den Stufen anliegen. Dies verbessert die Abgrenzung der Bereiche zwischen zwei Lamellen von benachbarten Bereichen. Ferner wird durch einen segmentierten Dorn 11 die Demontage desselben erleichtert. The thorn 11 is preferably divided into segments whose width is substantially equal to the distance between two lamellae 23 equivalent. In 1 is the thorn 11 as a continuous thorn 11 shown. 7 shows a segmented mandrel 11 with centered mandrel areas in the area of the slats 23 , This has the advantage that the slats 23 especially far into the interior of the reactor housing 13 can protrude and thus through the slats 23 separated from each other areas of the reactor interior 15 get very tall. The thorn 11 can also be conical and have increasingly smaller steps. So can from the thorn 11 for example, in the left area of the reactor housing 13 where the material is filled into the reactor, particularly high power densities are driven to heat the charged material very quickly. In addition, by inevitably attached to a segmented mandrel 11 existing levels the sealing by the slats 23 improved, because they lie over a larger "sealing path" very close to the steps. This improves the delimitation of the areas between two slats of adjacent areas. Further, by a segmented mandrel 11 the dismantling of the same easier.
Im Folgenden wird wieder Bezug auf 1 genommen. An das Reaktorgehäuse 13 sind im Innenraum 15 Lamellen 23 angeformt. Diese Lamellen 23 weisen jeweils einen verstellbaren Durchlass 25 auf. Damit sind diese Lamellen 23 mit dem Durchlass 25 ein Beförderungsmittel 5. In dem hohlen Dorn 11 sind Infrarotstrahler als Wärmequelle 3 angeordnet. Diese sind zur Temperaturkontrolle und -anpassung mit einem Pyrometer 27 gekoppelt. Insgesamt ist für jeden Zwischenraum zwischen zwei Lamellen 23 eine Einheit aus Infrarotstrahler 3 und Pyrometer 27 vorgesehen. Statt Pyrometern 27 und zusätzlich zu Pyrometern 27 kann in den Dorn oder an dem Dorn auch eine Abstandsmesseinrichtung (nicht gezeigt) angeordnet werden. Die Infrarotstrahler 3 sind nach unten gerichtet und bestrahlen das durch die Beschickung 29 eingebrachte und das durch das Beförderungsmittel 5 beförderte Material (beispielsweise Granulat oder Flakes) im Reaktorinnenraum 15. Zu diesem Zweck sind in dem Dorn 11 entsprechende Fenster 47 vorgesehen. The following refers to again 1 taken. To the reactor housing 13 are in the interior 15 slats 23 formed. These slats 23 each have an adjustable passage 25 on. So these are slats 23 with the passage 25 a means of transport 5 , In the hollow thorn 11 are infrared heaters as a heat source 3 arranged. These are for temperature control and adjustment with a pyrometer 27 coupled. Overall, for every space between two slats 23 a unit of infrared radiator 3 and pyrometers 27 intended. Instead of pyrometers 27 and in addition to pyrometers 27 a distance measuring device (not shown) can also be arranged in the mandrel or on the mandrel. The infrared radiators 3 are directed downwards and irradiate that through the feed 29 brought in and by the means of transport 5 transported material (for example, granules or flakes) in the reactor interior 15 , For this purpose are in the thorn 11 corresponding window 47 intended.
Wenigstens der Reaktorinnenraum 15 ist nach außen hin so abgedichtet, dass im Reaktorinnenraum 15 ein Vakuum angelegt werden kann. Zu diesem Zweck ist mit dem Reaktorinnenraum 15 eine Vakuumpumpe 9 verbunden. Zudem ist deshalb der Reaktorinnenraum 15 gegen die Umgebung so abgedichtet, dass ein Vakuum angelegt werden kann. Dazu ist beispielsweise das Lager 17 in der Nähe der Beschickung 29 entsprechend luftdicht. Das im Wesentlichen rohrförmige Reaktorgehäuse 13 weist Ringe 41 auf, die wiederum auf Rollen 19 gelagert sind. Diese Rollen 19 sind mit einer gemeinsamen Achse 49 verbunden, die wiederum mit einem Antrieb 21 verbunden ist. Insgesamt befinden sich unter dem Reaktor vier solcher Rollen 19 mit zwei Achsen 49, die im Wesentlichen parallel angeordnet sind. An diesen mit den Achsen 49 verbundenen Rollen 19 lagert also auf den Ringen 41 das im Wesentlichen rohrförmige Reaktorgehäuse 13. In dem hohlen Dorn 11 kann zudem auch ein Hochfrequenzgeber 31 vorgesehen sein, um das Nachkondensieren des Granulats, wie aus dem Stand der Technik bereits bekannt, zu beschleunigen. Je nach Anstellwinkel der Durchlässe der Lamellen 25 wird das Granulat entsprechend schneller oder langsamer von einem Abschnitt zwischen zwei Lamellen 23 zum nächsten befördert. Diese Durchlässe der Lamellen 23 können beispielsweise Klappen 24 sein. Diese Klappen 24 können von außen über Steuerungsvorrichtungen 53 angesteuert werden. At least the reactor interior 15 Is sealed to the outside so that in the reactor interior 15 a vacuum can be applied. For this purpose, with the reactor interior 15 a vacuum pump 9 connected. In addition, therefore, the reactor interior 15 sealed against the environment so that a vacuum can be applied. This is for example the camp 17 near the feed 29 accordingly airtight. The substantially tubular reactor housing 13 has rings 41 on, in turn, on roles 19 are stored. These roles 19 are with a common axis 49 connected, in turn, with a drive 21 connected is. Overall, there are four such roles under the reactor 19 with two axes 49 which are arranged substantially in parallel. At this with the axes 49 connected roles 19 So store on the rings 41 the substantially tubular reactor housing 13 , In the hollow thorn 11 can also be a high-frequency generator 31 be provided to accelerate the post-condensation of the granules, as already known from the prior art. Depending on the angle of attack of the apertures of the slats 25 The granules are correspondingly faster or slower from a section between two lamellae 23 to the next. These passages of the slats 23 can, for example, flaps 24 be. These flaps 24 can from outside via control devices 53 be controlled.
Durch die Ringe 41 hält das Reaktorgehäuse 13 immer einen gewissen Abstand zu den übrigen Komponenten der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1. Die nötige Energieversorgung für diese Steuervorrichtungen 53 für die Klappen 24 kann über sogenannte Schleifringe stattfinden (nicht dargestellt). Je nach Anstellwinkel der Klappen 24 wird also das zu bearbeitende Material wie bereits erwähnt von einem Abschnitt zwischen zwei Lamellen 23 zum nächsten befördert. Am Ende des Reaktorgehäuses 13 erreicht das Material dann den Auslass des Reaktorinnenraums 35 und gelangt durch diesen in die Förderspirale 33. Mit dieser Förderspirale 33 wird das Granulat etwa auf Höhe des Dorns 11 angehoben. Am Ende dieser Förderspirale 33 fällt das behandelte Granulat dann in einen Trichter, der zum Auslass der Reaktoranordnung 37 führt. Sowohl der Auslass der Reaktoranordnung 37 als auch die Beschickung 29 sowie die Lager/Abdichtungen 11 und 55 sind mit einer doppelten Vakuumschleuse nach außen hermetisch abgedichtet. Der Teil der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1, der den Auslass 37 der Reaktoranordnung und die Vakuumpumpe 9 umfasst, ist in diesem Ausführungsbeispiel feststehend. Das sich drehende Reaktorgehäuse 13 ist hiermit mit einer Vakuumdichtung 55 verbunden. Die Signale für die Steuerungsvorrichtung 53 für die Klappen 24 oder auch Messwerte können beispielsweise durch entsprechende Signalverarbeitung und Wireless-LAN 57 zur Weiterverarbeitung übertragen werden. Through the rings 41 holds the reactor housing 13 always a certain distance from the other components of the reactor arrangement according to the invention 1 , The necessary power supply for these control devices 53 for the flaps 24 can take place via so-called slip rings (not shown). Depending on the angle of attack of the flaps 24 So is the material to be processed as already mentioned by a section between two slats 23 to the next. At the end of the reactor housing 13 then the material reaches the outlet of the reactor interior 35 and passes through this into the conveyor spiral 33 , With this conveyor spiral 33 The granules are at about the height of the spine 11 raised. At the end of this conveyor spiral 33 The treated granules then fall into a funnel leading to the outlet of the reactor assembly 37 leads. Both the outlet of the reactor assembly 37 as well as the feed 29 as well as the bearings / seals 11 and 55 are hermetically sealed with a double vacuum lock to the outside. The part of the reactor arrangement according to the invention 1 that's the outlet 37 the reactor assembly and the vacuum pump 9 includes is fixed in this embodiment. The rotating reactor housing 13 is herewith with a vacuum seal 55 connected. The signals for the control device 53 for the flaps 24 or even measured values, for example, by appropriate signal processing and wireless LAN 57 for further processing.
Über eine Versorgungsleitung 64 ist ein elektrostatisch aufgeladenes Gitter 66 als Staubschutz mit dem versetzten Teil des Dorns 62 verbunden. Diese Versorgungsleitung 64 ist ein Stahlrohr, welches das Gitter 66 trägt und mit Elektrizität versorgt. Das Gitter 66 ist nur mit dem versetzten Teil des Dorns 62 und nicht mit dem Reaktorgehäuse 13 verbunden. Das Gitter 66 erstreckt sich nicht in den Bereich der Beschickung 29, so dass das zu kondensierende Material ungehindert in den Reaktorinnenraum 15 gelangen kann. Via a supply line 64 is an electrostatically charged grid 66 as a dust cover with the staggered part of the spike 62 connected. This supply line 64 is a steel pipe, which is the grid 66 carries and supplies with electricity. The grid 66 is only with the staggered part of the spine 62 and not with the reactor housing 13 connected. The grid 66 does not extend into the area of the charge 29 , so that the material to be condensed unhindered in the reactor interior 15 can get.
In den Reaktorinnenraum 15 sind an der Innenwand des Reaktorgehäuses 13 zwischen den Lamellen 23 Rohrabschnitte 68 aus Stahl mit einem etwas geringeren Durchmesser als der Realtorinnenraum 15 schräg eingesetzt, so dass in den einzelnen Abschnitten zwischen den Lamellen 23 eine Taumelbewegung des Reaktors simuliert werden kann. Ferner wird durch die Rohrabschnitt 68 eine Förderung des Materials zwischen zwei Lamellen 23 von links nach rechts bewirkt. In the reactor interior 15 are on the inner wall of the reactor housing 13 between the slats 23 pipe sections 68 made of steel with a slightly smaller diameter than the Realtorinnenraum 15 inserted obliquely, so that in the individual sections between the slats 23 a tumbling motion of the reactor can be simulated. Further, through the pipe section 68 a promotion of the material between two slats 23 from left to right.
Eine Förderung des Materials kann alternativ oder in Ergänzung dazu auch dadurch bewirkt werden, dass Wendeln oder Teilsegmente von Wendeln am Reaktorgehäuse 13 angeordnet sind, die bei Drehung des Reaktorgehäuses 13 wie Förderschnecken wirken. Die Wendeln können zwar eine Höhe von 0% bis 100% der Höhe der Lamellen 23 aufweisen. Vorzugsweise weisen diese Wendeln jedoch eine geringere Höhe auf als die Lamellen 23, insbesondere maximal 50%, 40%, 30%, 20%, 10% oder 5% der Höhe der Lamellen 23. A promotion of the material may alternatively or in addition to be effected by the fact that coils or sub-segments of coils on the reactor housing 13 are arranged, which upon rotation of the reactor housing 13 how screw conveyors work. Although the helixes can reach a height of 0% to 100% of the height of the lamellae 23 exhibit. Preferably, however, these coils have a lower height than the slats 23 , in particular not more than 50%, 40%, 30%, 20%, 10% or 5% of the height of the slats 23 ,
Die vorstehend beschriebenen Schrägen eignen sich insbesondere für einstufige Reaktoren. Bei mehrstufigen Reaktoren, wie dem in 1 gezeigten, werden vorzugsweise Wendeln oder Teilsegmente von Wendeln verwendet. Auf die Taumelbewegung kann bei mehrstufigen Reaktoren häufig verzichtet werden. Dies gilt insbesondere, wenn Lamellen mit Durchlässen 25, Zuführschnecken 70 und/oder Steuerklappen 74 vorhanden sind. The bevels described above are particularly suitable for single-stage reactors. In multi-stage reactors, such as in 1 As shown, coils or partial segments of coils are preferably used. The tumbling motion can often be dispensed with in multi-stage reactors. This is especially true when slats with passages 25 , Feeding screws 70 and / or control flaps 74 available.
In der Außenwand des Reaktorgehäuses 13 sind zwischen den Ringen 41 und dem jeweiligen Ende des Reaktorgehäuses 13 zwei verschließbare Einfüllöffnungen 70 als fest verschließbare Stahlklappen vorgesehen, damit der Reaktor im Batch-Betrieb so befüllt oder entleert werden kann. In the outer wall of the reactor housing 13 are between the rings 41 and the respective end of the reactor housing 13 two closable filling openings 70 designed as tightly closable steel flaps so that the reactor can be filled or emptied in batch mode.
Bei der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 kann man beispielsweise zwischen einem Vorwärmbereich 22a (beispielsweise Kristallisation), einem Reaktorbereich 22b (beispielsweise Nachkondensation) und einem Kühlbereich 22c unterscheiden. Im Vorwärmbereich 22a kann das eingebrachte Granulat vorgewärmt werden. Im Kühlbereich 22c kann das Granulat entsprechend abgekühlt werden. Leicht kann man beispielsweise über ein Wasserbad 43 die Wärme von dem Kühlbereich 22c in den Vorwärmbereich 22a übertragen. Gerade im Kühlbereich 22c ist ein einwandiges Reaktorgehäuse 13 vorteilhaft, da mit einem solchen Reaktorgehäuse 13 die Abwärme leichter abtransportiert werden kann. In the reactor arrangement according to the invention 1 For example, you can choose between a preheating area 22a (For example, crystallization), a reactor area 22b (For example, after-condensation) and a cooling area 22c differ. In the preheating area 22a the granules can be preheated. In the cooling area 22c the granules can be cooled down accordingly. For example, you can easily use a water bath 43 the heat from the cooling area 22c in the preheating area 22a transfer. Especially in the cooling area 22c is a single-walled reactor housing 13 advantageous because with such a reactor housing 13 the waste heat can be removed more easily.
Vorteilhafterweise ist das Reaktorgehäuse 13 zum Teil oder ganz und insbesondere zumindest im Reaktorbereich doppelwandig. Kaskadiert man jedoch wie bereits beschrieben mehrere erfindungsgemäße Reaktoranordnungen 1 hintereinander, so kann auch die Doppelwandigkeit über das gesamte Reaktorgehäuse 13 hinweg Vorteile bieten, da dann beispielsweise eine gesamte Länge des Reaktorgehäuses 13 zur Nachkondensation genutzt werden kann. Dadurch kann zwischen den doppelten Wänden Isolationsmaterial oder ein Vakuum vorgesehen werden, so dass bei Anordnung einer Wärmequelle 3 innerhalb des Reaktorgehäuses 13 möglichst wenig Wärmeenergie über das Reaktorgehäuse 13 an die Umgebung abgegeben wird. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber herkömmlichen Reaktoranordnungen, da bei diesen gerade das Reaktorgehäuse auch die Wärmequelle ist. So kann das doppelwandige Reaktorgehäuse 13 auch so ausgestaltet sein, dass der Zwischenraum in Verbindung mit dem Reaktorinnenraum 15 steht. Dabei sind die beiden Wände der Doppelwand vorzugsweise voneinander thermoisoliert. Die Reaktoranordnung 1 wird nämlich üblicherweise in Verfahren eingesetzt, in denen innerhalb des Reaktorgehäuses 13 ein Vakuum angelegt ist. Besteht nun eine Verbindung zwischen dem Reaktorinnenraum 15 und dem Zwischenraum des doppelwandigen Reaktorgehäuses 13, so kann bei solchen Verfahren besonders einfach eine hocheffiziente Wärmeisolation erreicht werden. Advantageously, the reactor housing 13 partly or completely and in particular at least in the reactor area double-walled. However, as already described, several reactor arrangements according to the invention are cascaded 1 one behind the other, so can the double walled over the entire reactor housing 13 offer advantages since then, for example, an entire length of the reactor housing 13 can be used for post-condensation. As a result, insulating material or a vacuum can be provided between the double walls, so that when a heat source is arranged 3 within the reactor housing 13 as little heat energy over the reactor housing 13 is delivered to the environment. This is a decisive advantage over conventional reactor arrangements, since in these just the reactor housing is also the heat source. So can the double-walled reactor housing 13 be designed so that the gap in conjunction with the reactor interior 15 stands. The two walls of the double wall are preferably thermally insulated from each other. The reactor arrangement 1 Namely, is commonly used in processes in which within the reactor housing 13 a vacuum is applied. Is there now a connection between the reactor interior 15 and the gap of the double-walled reactor housing 13 , so can be achieved with such methods particularly easy high-efficiency thermal insulation.
Im Reaktorinnenraum 15 sind vorteilhafterweise Lamellen 23 mit jeweils mindestens einem vorzugsweise steuerbaren oder verstellbaren Durchlass 25 in den Lamellen 23 an das Reaktorgehäuse 13 angeformt. In the reactor interior 15 are advantageously slats 23 each with at least one preferably controllable or adjustable passage 25 in the slats 23 to the reactor housing 13 formed.
Diese Lamellen 23 haben im Unterschied zu den bisher verwendeten Spiralen oder Förderschnecken den Vorteil, dass sich die Verweildauer und/oder Füllhöhe von Kunststoffgranulat oder Recyclingmaterial in jedem einzelnen Abschnitt des Reaktorinnenraums 15, der durch die Lamellen 23 begrenzt ist, separat regeln lässt. Dadurch, dass die Lamellen 23 direkt an das Reaktorgehäuse 13 angeformt sind, kann es auch nicht zu der sonst drohenden Verklemmung der Förderschnecke oder Förderspirale in dem Reaktorgehäuse 13 kommen. These slats 23 have the advantage, in contrast to the previously used spirals or screw conveyors, that the dwell time and / or level of plastic granules or recycled material in each individual section of the reactor interior 15 passing through the slats 23 is limited, can be regulated separately. Because of the slats 23 directly to the reactor housing 13 are not formed, it can not lead to the otherwise imminent jamming of the screw conveyor or conveyor spiral in the reactor housing 13 come.
Vorteilhafterweise kann die Größe des Durchlasses 25 variiert werden. Dadurch kann die Verweildauer und/oder der Füllstand des Granulats, der Flakes oder des sonstigen Materials nicht nur vorab sondern über die Verfahrensdauer hinweg ständig angepasst werden. Beispielsweise kann der Durchlass 25 eine regulierbare Klappe 24 sein. Bei dieser regulierbaren Klappe 24 kann der Anstellwinkel regulierbar sein. Zudem kann auch die Drehrichtung der Klappe 24 und/oder die Durchlassfläche regulierbar sein. Advantageously, the size of the passage 25 be varied. As a result, the residence time and / or the fill level of the granules, the flakes or the other material can be constantly adapted not only in advance but over the duration of the process. For example, the passage 25 an adjustable flap 24 be. With this adjustable flap 24 the angle of attack can be regulated. In addition, the direction of rotation of the flap 24 and / or the passage area be adjustable.
Vorteilhafterweise ist die Wärmequelle 3 mindestens ein insbesondere geregelter Infrarotstrahler. Alternativ kann auch ein Mikrowellenstrahler eingesetzt werden. Bislang konnten Infrarotstrahler aufgrund der anderen Konstruktion der Reaktoren nicht für die Nachkondensation von Polymermaterial oder für das Recycling beispielsweise von PET eingesetzt werden. Durch die neue Konstruktion des Reaktors mit einem Dorn 11 können Infrarotstrahler in diesen Dorn im Inneren des Reaktorgehäuses 13 im Reaktorinnenraum 15 angeordnet werden. Dadurch, dass Kunststoff und Wasser mittelwellige oder kurzwellige Infrarotstrahlung exzellent absorbieren, heizt sich das Granulat besser auf als die ebene Atmosphäre oder das Reaktorgehäuse 13. Das bei der Nachkondensation entstehende Wasser wird auf diese Weise leicht aus dem Granulat oder den Pellets herausgetragen und kann in der umgebenden Atmosphäre durch einen Stickstoffstrom oder durch Vakuum abtransportiert werden bzw. am Reaktorgehäuse 13 kondensieren. Dies löst ein ganz erhebliches Problem der bisherigen Verfahren. In diesen Verfahren war nämlich regelmäßig die Reaktorwand die heißeste Stelle des Reaktors im Betrieb, sodass die entstehende Feuchtigkeit bei der Nachkondensation nicht einfach vom Granulat, den Pellets oder dem sonstigen Material abtransportiert werden konnte. Bislang verblieb das Wasser zu einem großen Anteil lange innerhalb des Granulats bzw. der Pellets und führte so nachfolgend zu Problemen. Vorteilhafterweise wird ein Infrarotstrahler mit der größten Intensität bei einer Wellenlänge in einem Bereich von 1 bis 4,5 m ausgewählt. Bei Wellenlängen in diesem Bereich wird die Strahlungsenergie besonders gut vom Polykondensat absorbiert. Bei bislang verwendeten Taumeltrocknern konnte die Wärme nur mit längerwelliger Wärmestrahlung direkt von der beheizten Reaktorwand auf das zu behandelnde Material übertragen werden. Die beheizte Wand der bislang verwendeten Taumeltrockner konnte nicht über 250 °C aufgeheizt werden, da andernfalls das Material angeschmolzen wäre. Die längerwellige Wärmestrahlung wird jedoch von Polykondensat sehr schlecht absorbiert. Advantageously, the heat source 3 at least one in particular controlled infrared radiator. Alternatively, a microwave radiator can be used. So far, due to the different design of the reactors, infrared radiators could not be used for the postcondensation of polymer material or for the recycling of, for example, PET. By the new construction of the reactor with a thorn 11 can infrared radiators in this mandrel inside the reactor housing 13 in the reactor interior 15 to be ordered. The fact that plastic and water absorb medium-wave or short-wave infrared radiation excellent, the granules heats up better than the planar atmosphere or the reactor housing 13 , The resulting in the post-condensation water is easily carried out of the granules or pellets in this way and can be removed in the surrounding atmosphere by a stream of nitrogen or by vacuum or on the reactor housing 13 condense. This solves a very significant problem of the previous method. In fact, in these processes, the reactor wall was regularly the hottest point of the reactor during operation, so that the resulting moisture in the postcondensation could not be easily removed from the granules, pellets or other material. So far, the water remained for a long time within the granules or pellets and so led to subsequent problems. Advantageously, an infrared radiator with the highest intensity is selected at a wavelength in a range of 1 to 4.5 m. At wavelengths in this range, the radiant energy is absorbed particularly well by the polycondensate. In previously used tumble dryers, the heat could only be transferred directly from the heated reactor wall to the material to be treated with longer-wave heat radiation. The heated wall of the previously used tumble dryer could not be heated above 250 ° C, otherwise the material would be melted. However, the longer-wave thermal radiation is very poorly absorbed by polycondensate.
Zudem kann bei längerwelliger Strahlung nur wenig Energie transportiert werden. Im Übrigen wird angemerkt, dass im Vakuum der Strahlungsaustausch die einzige mögliche Form der Wärmeübertragung darstellt. In addition, only little energy can be transported with longer-wave radiation. Incidentally, it is noted that radiation exchange is the only possible form of heat transfer in a vacuum.
Der mindestens eine Infrarotstrahler 3 kann in dem Dorn 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Infrarotstrahler 3 nach unten in Richtung der Rollen oder Räder 19 gerichtet sein. Das Granulat bzw. das Recycling- oder sonstige Material wird sich nämlich im Reaktorinnenraum 15 der Schwerkraft wegen typischerweise im unteren Bereich des Reaktorinnenraums 15 befinden. Zusammen mit der Wärmequelle 3 kann auch ein Pyrometer 27 vorgesehen sein, um die Materialtemperatur des zu behandelnden Materials ständig überwachen und/oder regeln zu können. Insbesondere wird ein Pyrometer 27 und unabhängig davon eine Wärmequelle 3 für jeden einzelnen durch Lamellen 23 abgetrennten Abschnitt vorgesehen. The at least one infrared radiator 3 can in the thorn 11 be arranged. For example, the infrared radiator 3 down towards the rollers or wheels 19 be directed. The granules or the recycling or other material is namely in the reactor interior 15 of gravity because typically in the lower part of the reactor interior 15 are located. Together with the heat source 3 can also be a pyrometer 27 be provided to constantly monitor and / or regulate the material temperature of the material to be treated. In particular, a pyrometer 27 and regardless of a heat source 3 for each one by lamellae 23 separated section provided.
Beispielsweise dreht sich das Reaktorgehäuse 13 ständig um den Dorn 11. For example, the reactor housing rotates 13 constantly around the thorn 11 ,
Der Dorn 11 hat den weiteren Vorteil, dass wenn er zumindest teilweise und/oder temporär, z.B. in den seitlichen Randbereichen, feststehend ist die Beschickung 29 innerhalb der Achse vorgesehen sein kann. Unabhängig davon können in dem Dorn 11 Erzeuger für Hochfrequenzfelder 31 (beispielsweise Hochfrequenzgeber oder elektrostatische Elektroden) angeordnet werden, wie sie bei Nachkondensationsprozessen oder Recyclingprozessen üblich sind. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass der Dorn 11 selbst kein Vakuum enthalten muss. The thorn 11 has the further advantage that if it is stationary at least partially and / or temporarily, for example in the lateral edge regions, the charge 29 can be provided within the axis. Regardless, in the thorn 11 Producer of high frequency fields 31 (For example, high frequency or electrostatic electrodes) are arranged, as are customary in post-condensation processes or recycling processes. It is particularly advantageous that the mandrel 11 itself does not have to contain a vacuum.
Die Reaktoranordnung 1 umfasst vorteilhafterweise eine Förderspirale 33 am Auslass des Reaktorinnenraums 35, die das behandelte Material in Richtung des Auslasses der Reaktoranordnung 37 anhebt und/oder befördert. Diese Förderspirale 33 erstreckt sich beispielsweise auf der Seite des Auslasses des Reaktorinnenraums 35 über den gesamten Durchmesser des Reaktorinnenraums 15. The reactor arrangement 1 advantageously comprises a conveyor spiral 33 at the outlet of the reactor interior 35 containing the treated material towards the outlet of the reactor assembly 37 lifts and / or carries. This conveyor spiral 33 extends, for example, on the side of the outlet of the reactor interior 35 over the entire diameter of the reactor interior 15 ,
Vorteilhafterweise ist an der Beschickung 29 und dem Auslass der Reaktoranordnung 37 eine Vakuumschleuse 39, insbesondere eine doppelte Vakuumschleuse 39 zum synchronen Be- und Entladen vorgesehen. Dadurch kann ein Nachkondensierungsverfahren oder ein Recyclingverfahren quasikontinuierlich oder semi-kontinuierlich gefahren werden. Advantageously, at the feed 29 and the outlet of the reactor assembly 37 a vacuum lock 39 , in particular a double vacuum lock 39 intended for synchronous loading and unloading. As a result, a postcondensation process or a recycling process can be operated quasi-continuously or semi-continuously.
Über den gesamten Umfang des Reaktorgehäuses 13 sind vorteilhafterweise mindestens zwei überstehende Ringe 41 an das Reaktorgehäuse 13 angeformt. Diese Ringe 41 sind vorteilhafterweise so hoch, dass Kabel durch die Ringe an der Reaktorwand 13 entlang gelegt werden können. Insbesondere sind die Ringe 41 mindestens 4 mm hoch. Diese können als Abstandhalter fungieren, so dass mechanische, elektrische und/oder elektronische und/oder hydraulische Komponenten an der Außenfläche des Reaktorgehäuses 13 angeordnet werden können. Dies können beispielsweise Steuerungseinrichtungen für die Klappen 24 an den Lamellen 23 sein. Beispielsweise setzen diese Ringe 41 auf die Räder oder Rollen 19 auf. Mit Schleifringen kann beispielsweise auf diese Komponenten auf der Außenseite des Reaktorgehäuses 13 Strom oder Energie in anderer Form (beispielsweise über Hydraulik zur Steuerung der Klappen 24) übertragen werden. Dort können auch Kabel verlegt sein. Over the entire circumference of the reactor housing 13 are advantageously at least two protruding rings 41 to the reactor housing 13 formed. These rings 41 are advantageously so high that cables through the rings on the reactor wall 13 can be laid along. In particular, the rings 41 at least 4 mm high. These can act as spacers, so that mechanical, electrical and / or electronic and / or hydraulic components on the outer surface of the reactor housing 13 can be arranged. This can for example control devices for the flaps 24 at the slats 23 be. For example, put these rings 41 on the wheels or rollers 19 on. With slip rings, for example, these components on the outside of the reactor housing 13 Electricity or energy in a different form (for example via hydraulics to control the flaps 24 ) be transmitted. There can also be laid cables.
Zudem kann unterhalb des Reaktorgehäuses 13 mindestens ein Wasserbad 43 vorgesehen sein, das so hoch mit Wasser gefüllt ist, dass die Ringe 41 in das Wasserbad eintauchen, aber beispielsweise das Reaktorgehäuse 13 nicht in das Wasserbad eintaucht. Vorteilhafterweise sind im Kühlbereich 22c und dem Vorwärmbereich 22a getrennte Wasserbäder 43 vorgesehen, die zirkulierend miteinander verbunden sind. Das Wasser kann in diesen verschiedenen Bädern 43 beispielsweise umgewälzt werden. So kann der Ring 41 in der Nähe des Auslasses des Reaktorinnenraumes 31 gekühlt werden und so auch das austretende Granulat bzw. sonstige Material abkühlen. Gleichzeitig kann das so erwärmte Wasserbad 43 zur Vorwärmung des eintretenden Materials beispielsweise durch die Beschickung 29 dienen. Der beispielsweise dort angeordnete Ring 41 kann nämlich durch das Wasserbad 43 entsprechend erwärmt werden, was besonders unter Schutzgas Wirkung hat. In addition, below the reactor housing 13 at least one water bath 43 be provided so high with water that the rings 41 immerse in the water bath, but for example the reactor housing 13 do not immerse in the water bath. Advantageously, in the cooling area 22c and the preheating area 22a separate water baths 43 provided, which are circulating interconnected. The water can in these different baths 43 be circulated for example. So can the ring 41 near the outlet of the reactor interior 31 be cooled and so cool the leaking granules or other material. At the same time, the thus heated water bath 43 for preheating the incoming material, for example by the feed 29 serve. The example arranged there ring 41 can namely by the water bath 43 be heated accordingly, which has especially under inert gas effect.
Vorteilhafterweise können auch zusätzliche Kühlringe an der Außenwand vorgesehen sein. Diese bestehen vorteilhafterweise aus Silber oder Kupfer. Es können jedoch auch sonstige Materialien mit guten Wärmeleitfähigkeiten verwendet werden. Diese können eine sogenannte Doppel-T -Form annehmen, wobei ein bandförmiger Teil des Kühlrings auf der Außenwand des Reaktorgehäuses 13 aufliegt, aus dem beispielsweise zentriert eine Kühlrippe einstückig angeformt ist. Auf dieser Kühlrippe ist dann wiederum ein breites freistehendes Band angeformt, was dann beispielsweise in eines der Wasserbäder 43 eintauchen kann. Advantageously, additional cooling rings may be provided on the outer wall. These are advantageously made of silver or copper. However, other materials with good thermal conductivities may also be used. These may adopt a so-called double T-shape, wherein a band-shaped part of the cooling ring on the outer wall of the reactor housing 13 rests, from the centered example, a cooling fin is integrally formed. On this fin, in turn, a wide freestanding tape is formed, which then, for example, in one of the water baths 43 can dive.
Beispielsweise ist das Reaktorgehäuse 13 auf den Rollen oder Rädern 19 fest gelagert. Vorzugsweise sind der Dorn 11 und die Entladeeinheit 58 über die Lager/Vakuumdichtungen 17 und 55 frei in das Reaktorgehäuse 13 eingehängt. Dazu sind die Komponenten wie die Beschickung 29, Zuführung zur Pumpe 9 und Zuführung zum Auslass der Reaktoranordnung 37 mit elastischen Abschnitten versehen (vgl. 1). Der Dorn 11 ist beispielsweise praktisch nur lose in den Reaktorinnenraum 13 eingehängt. Ein Mitdrehen des Dorns 11 und/oder der Entladeeinheit 58 kann durch einfache, übliche Maßnahmen verhindert werden. Dies hat den Vorteil, dass bei thermischer Ausdehnung des Reaktorgehäuses 13 um einige Millimeter oder Zentimeter beispielsweise die Beschickung 29 oder der Auslass aus der Reaktoranordnung 37 mitwandern kann. For example, the reactor housing 13 on the rollers or wheels 19 firmly stored. Preferably, the mandrel 11 and the unloading unit 58 over the bearings / vacuum seals 17 and 55 free in the reactor housing 13 hooked. These are the components like the feed 29 , Feeding to the pump 9 and supply to the outlet of the reactor assembly 37 provided with elastic sections (see. 1 ). The thorn 11 For example, it is practically only loose in the reactor interior 13 hooked. A turning of the thorn 11 and / or the unloading unit 58 can be prevented by simple, usual measures. This has the advantage that with thermal expansion of the reactor housing 13 for example, the feed by a few millimeters or centimeters 29 or the outlet from the reactor assembly 37 can migrate.
Die erfindungsgemäße Reaktoranordnung kann sowohl in Batch- als auch in Semi-Batch Verfahren verwendet werden. The reactor arrangement according to the invention can be used in both batch and semi-batch processes.
Das Reaktorgehäuse 13 weist vorzugsweise wenigstens eine verschließbare Einfüllöffnung 70 auf. Dadurch kann die erfindungsgemäße Reaktoranordnung 1 auch im Batch-Betrieb betrieben werden. Vorzugsweise befindet sich wenigstens eine Einfüllöffnung 70 in der Reaktorwand des Reaktorgehäuses 13 in der Nähe des Ortes im Reaktorgehäuse 13, wo der Dorn 11 das Reaktorgehäuse 13 durchbricht. Diese Einfüllöffnung 70 kann dann beispielsweise durch Drehung des Reaktorgehäuses 13 nach oben ausgerichtet werden, um Rohmaterial in den Reaktorinnenraum 15 einzufüllen. In ähnlicher Weise ist es bevorzugt, wenn eine zweite Einfüllöffnung 70 in der Reaktorwand des Reaktorgehäuses 13 in der Nähe des Ortes im Reaktorgehäuse 13, wo die Förderspirale 33 angeordnet sein kann, angeordnet ist. Diese zweite Einfüllöffnung 70 kann dann nämlich beispielsweise durch Drehung des Reaktorgehäuses 13 relativ zum Dorn 11 in eine Position gebracht werden, in der diese zweite Einfüllöffnung 70 nach unten weist und so das im Reaktorinnenraum 15 befindliche Material entleert werden kann. The reactor housing 13 preferably has at least one closable filling opening 70 on. As a result, the reactor arrangement according to the invention 1 also be operated in batch mode. Preferably, there is at least one filling opening 70 in the reactor wall of the reactor housing 13 near the place in the reactor housing 13 where the thorn 11 the reactor housing 13 breaks through. This filling opening 70 can then, for example, by rotation of the reactor housing 13 be oriented upward to raw material in the reactor interior 15 fill. Similarly, it is preferred if a second filling opening 70 in the reactor wall of the reactor housing 13 near the place in the reactor housing 13 where the production spiral 33 can be arranged. This second filling opening 70 can then namely, for example, by rotation of the reactor housing 13 relative to the thorn 11 be brought into a position in which this second filling opening 70 points down and so in the reactor interior 15 befindliches material can be emptied.
Vorzugsweise sind über die gesamte Breite des Reaktorinnenraums 15 oder zwischen den Lamellen 23 Schrägen 68 in der Innenwand des Reaktorgehäuses 13 vorgesehen. Vorzugsweise sind diese Schrägen 68 als schräges Rohr oder schräger Rohrabschnitt mit geringerem Durchmesser als der Reaktorinnenraum 15 im Reaktorinnenraum 15 ausgebildet. Dadurch kann die aus den bislang bekannten Reaktoren bekannte Taumelbewegung des Reaktorinnenraums nachgebildet werden. Preferably, over the entire width of the reactor interior 15 or between the slats 23 bevel 68 in the inner wall of the reactor housing 13 intended. Preferably, these bevels 68 as an inclined pipe or inclined pipe section with a smaller diameter than the reactor interior 15 in the reactor interior 15 educated. As a result, the known from the previously known reactors tumbling motion of the reactor interior can be modeled.
Alternativ kann der Reaktorinnenraum 15 auch ohne Lamellen 23, ohne Beschickung 29 inklusive nötige Aufbauten und ohne Entnahmebereich mit Förderspirale 33, Transportspindel 34 und Entladeeinheit 58 inklusive den notwendigen Aufbauten ausgestaltet werden, wobei die Schrägen 68 sich dann über die gesamte Breite des Reaktorinnenraums erstrecken und durch einen schrägen Rohrabschnitt innerhalb des Reaktorinnenraums gebildet werden. Dabei kann auch wenigstens eine Einfüllöffnung 70 an derjenigen Stelle der Reaktorwand vorgesehen sein, wo die die Reaktorwand mit Schräge 68 die geringste Gesamtwandstärke ausmacht. Diese Ausgestaltung der Reaktoranordnung 1 kann dann besonders einfach als Batch-Reaktor eingesetzt werden. Die Befüllung und Entleerung des Reaktors kann dann über die Einfüllöffnung 70 je nach Drehung des Reaktorgehäuses 13 erfolgen. Alternatively, the reactor interior 15 even without slats 23 , without charge 29 including necessary structures and without removal area with conveyor spiral 33 , Transport spindle 34 and discharge unit 58 including the necessary structures are configured, with the bevels 68 then extend over the entire width of the reactor interior and are formed by an oblique pipe section within the reactor interior. In this case, at least one filling opening 70 be provided at the point of the reactor wall, where the reactor wall with slope 68 the smallest overall wall thickness. This embodiment of the reactor arrangement 1 can then be used particularly easily as a batch reactor. The filling and emptying of the reactor can then via the filling opening 70 depending on the rotation of the reactor housing 13 respectively.
Das Reaktorgehäuse 13 kann, insbesondere entlang der Hauptachse 7, auch doppelwandig ausgebildet sein. In diesem Fall kann der vorhandene, ringförmige Hohlraum zum zusätzlichen Beheizen (z.B. elektrisch) und/oder Kühlen einzelner Reaktorbereiche eingesetzt werden. Beispielsweise könnte in diesem Fall in der linken Hälfte des Reaktorgehäuses 13 geheizt und in der rechten Hälfte gekühlt werden. Zum Kühlen könnte Kühlflüssigkeit verwendet werden, die Temperaturen von unter 0 °C zulässt. Bei einer zweigeteilten Doppelwand (z.B. linke Hälfte Heizen und rechte Hälfte zum Kühlen) könnte die Versorgung des rechten Bereichs mit einem im Bereich des Auslasskanals 54 angeordneten Drehanschluss erfolgen. The reactor housing 13 can, especially along the main axis 7 be formed double-walled. In this case, the existing, annular cavity for additional heating (eg electrical) and / or cooling of individual reactor areas can be used. For example, in this case, in the left half of the reactor housing 13 heated and cooled in the right half. For cooling, cooling fluid could be used that allows temperatures below 0 ° C. In the case of a two-part double wall (eg left half heating and right half for cooling), the supply of the right area could be with one in the area of the outlet channel 54 arranged rotary connection.
Unterhalb des Dorns 62 ist vorzugsweise ein Staubschutz 66 angeordnet. Dieser Staubschutz 66 kann beispielsweise ein Gitter sein, das elektrostatisch aufgeladen ist, um den Staub bei der Nachkondensierung des Kunststoffs abzufangen. Dieser Staubschutz 66 kann beispielsweise aber auch eine für Wärmestrahlung durchlässige Platte oder Scheibe, insbesondere eine Glasscheibe, sein. Der Staubschutz 66 ist nicht mit dem Reaktorgehäuse 13 sondern nur mit dem Dorn 11 oder dem exzentrisch versetzten Teil des Dorns 62 verbunden, damit er sich nicht mit dem drehenden Reaktorgehäuse 13 mitdreht. Der Staubschutz 66 ist vorzugsweise über eine Versorgungsleitung 64 mit dem Dorn 11 oder dem exzentrisch versetzten Teil des Dorns 62 verbunden. Diese Versorgungsleitung 64 kann so ausgebildet sein, dass Sie den Staubschutz 66 trägt. Alternativ kann der Staubschutz 66 auch an dem Verbindungselement 60 befestigt sein. Es ist auch möglich mehrere Versorgungsleitungen 64 vorzusehen. Durch die Versorgungsleitung 64 kann der Staubschutz 66 beispielsweise zwecks Absaugung, Kühlung oder Elektrizität versorgt werden. Der Staubschutz 66 kann beispielsweise auch höhenverstellbar ausgebildet sein. Below the thorn 62 is preferably a dust cover 66 arranged. This dust protection 66 For example, it may be a grid that is electrostatically charged to trap the dust during post-condensation of the plastic. This dust protection 66 However, for example, it may also be a plate or disc permeable to thermal radiation, in particular a glass pane. The dust protection 66 is not with the reactor housing 13 but only with the thorn 11 or the eccentrically offset part of the mandrel 62 connected so that it does not interfere with the rotating reactor housing 13 rotates. The dust protection 66 is preferably via a supply line 64 with the thorn 11 or the eccentrically offset part of the mandrel 62 connected. This supply line 64 Can be designed to protect the dust 66 wearing. Alternatively, the dust cover 66 also on the connecting element 60 be attached. It is also possible several supply lines 64 provided. Through the supply line 64 can the dust cover 66 For example, be supplied for the purpose of extraction, cooling or electricity. The dust protection 66 may for example also be designed adjustable in height.
Unabhängig davon kann der Staubschutz 66 auch im Wesentlichen eine Breite aufweisen, die im Wesentlichen der Breite der Fenster 47 und Wärmequellen 3 im Dorn 11 oder versetzten Teil des Dorns 62 entspricht. Von den Außenkanten des Staubschutzes 66 bis zum Dorn 11 oder versetzten Teil des Dorns 62 kann ein weiterer Staubschutz 66 beispielsweise in Form einer Folie, eines Vorhangs, einer für Wärmestrahlung durchlässigen Platte oder einer Scheibe ausgestaltet sein. Regardless of the dust protection 66 also have a width substantially equal to the width of the window 47 and heat sources 3 in the thorn 11 or offset part of the spine 62 equivalent. From the outer edges of the dust cover 66 to the thorn 11 or offset part of the spine 62 can be another dust cover 66 For example, in the form of a film, a curtain, a heat radiation permeable plate or a disc be configured.
Mit der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 ist ein Batch-Verfahren zum Nachkondensieren oder zum Aufbereiten von Polymermaterial wie beispielsweise allgemein Polykondensat oder speziell PET-Recyclingmaterial mit der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 durchführbar, wobei man
- a) in einem ersten Schritt den rotierenden Reaktor mit Polymermaterial beschickt, so dass, insbesondere im Bereich der Lamellen 23, die gewünschten Füllstände erreicht sind,
- b) in einem zweiten Schritt den Reaktor aufheizt
- c) dabei oder spätestens ab einer Temperatur in Höhe von 80 °C bis 150 °C ein Vakuum anlegt oder den Reaktor mit Schutzgas flutet,
- d) in einem weiteren Schritt das Reaktorgehäuse 13 um den Dorn 11 so lange rotiert, bis die gewünschte Zielviskosität des Polymermaterial erreicht ist, und
- e) in einem weiteren Schritt das Polymermaterial aus dem Reaktor entlädt.
With the reactor arrangement according to the invention 1 is a batch process for the postcondensation or for the preparation of polymer material such as generally polycondensate or especially PET recycled material with the reactor arrangement according to the invention 1 feasible, whereby one - a) in a first step, the rotating reactor charged with polymer material, so that, in particular in the region of the fins 23 , the desired levels are reached,
- b) in a second step, the reactor heats up
- c) applying a vacuum or at the latest from a temperature of 80 ° C. to 150 ° C. or flooding the reactor with inert gas,
- d) in a further step, the reactor housing 13 around the thorn 11 rotates until the desired target viscosity of the polymer material is reached, and
- e) discharges the polymer material from the reactor in a further step.
Beispielsweise kann man den Reaktor auch mit einem Schutzgas fluten. For example, you can flood the reactor with a protective gas.
In Schritt c) legt man ein Vakuum schon bei spätestens 100 °C an oder flutet den Reaktor spätestens bei dieser Temperatur mit einem Schutzgas. In step c) creates a vacuum already at 100 ° C at the latest or flooding the reactor at the latest at this temperature with a protective gas.
Idealerweise wird ein PET-Recyclingmaterial mit verschiedener Viskosität eingesetzt. Die Anlage wird beispielsweise über den Dorn 11 mit der Beschickung 29 beschickt, bis das rohrförmige Reaktorgehäuse 13 im Heizbereich die gewünschten Füllstände erreicht hat. Sind diese nach der Beladezeit erreicht, wird beispielsweise aufgeheizt und ab etwa 100 °C ein Vakuum erzeugt. Wie bei den Taumeltrocknern kann jetzt über die Reaktionszeit die Viskosität (Probenehmer) genau bestimmt werden. Ist diese erreicht oder errechnet, beginnt beispielsweise die Entladung, wobei die Kühlung sektoral sein kann. Der Vorteil dabei ist, dass die Lade- und Entladezeiten zum Teil eingerechnet werden können. Ideally, a PET recycling material with different viscosity is used. The plant is, for example, over the thorn 11 with the feed 29 charged until the tubular reactor housing 13 in the heating area has reached the desired levels. If these are reached after the loading time, heating takes place, for example, and a vacuum is generated at about 100.degree. As with tumble dryers, the viscosity (sampler) can now be accurately determined over the reaction time. If this is reached or calculated, for example, the discharge starts, whereby the cooling can be sectoral. The advantage here is that the loading and unloading times can be partially included.
Vorteilhafterweise wird spätestens bei einer Temperatur von 20°C unterhalb des Maximums des Schmelzpeaks in einem DSC-Scan (Differential Scanning Calorimetry) Vakuum gezogen oder mit Schutzgas geflutet. Advantageously, at the latest at a temperature of 20 ° C below the maximum of the melting peak in a DSC scan (differential scanning calorimetry) vacuum drawn or flooded with inert gas.
Vorteilhafterweise ist in der Reaktorwand des Reaktorgehäuses ein Probennehmer 44 vorgesehen. Dieser kann beispielsweise ein Durchlass mit Rohranschluss und beispielsweise einem doppelten Kugelhahnventil sein. Advantageously, a sampler is in the reactor wall of the reactor housing 44 intended. This can for example be a passage with pipe connection and, for example, a double ball valve.
Bei dem Verfahren gibt es wesentliche Vorteile. Durch das besser einstellbare Temperaturgefälle und beispielsweise durch die Infrarotheizung kann eine bessere Energieausbeute erzielt werden. Die Be- und Entladezeiten können eingerechnet werden. Es gibt weniger Energie-Spitzenbelastung. Die Vorheizung und die Kühlung kann durch ein einfaches Wasserbad 43 realisiert werden. Vorteilhafterweise werden wenigstens zwei Wasserbäder 43 eingesetzt, die miteinander verbunden sind. The process has significant advantages. Due to the better adjustable temperature gradient and, for example, by the infrared heater, a better energy yield can be achieved. The loading and unloading times can be included. There is less energy peak load. Preheating and cooling can be done through a simple water bath 43 will be realized. Advantageously, at least two water baths 43 used, which are interconnected.
Mit der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 ist auch ein Semi-Batch-Verfahren zum Recycling oder zum Nachkondensieren von Polymeren wie Polykondensaten, insbesondere Polymeren wie Polyamid oder Polyethylenterephthalat, mit der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 durchführbar, wobei man
- a) den unter Vakuum oder Schutzgas befindlichen Reaktor mit Polymer über den Dorn 11 beschickt, wobei das Reaktorgehäuse 13 um den Dorn 11 rotiert,
- b) das Polymer mit dem Beförderungsmittel 5 entlang der Hauptachse 7 des Reaktors in Richtung des Auslasses der Reaktoranordnung 37 befördert und währenddessen mit der Wärmequelle 3 erwärmt,
- c) das Polymer am Auslass des Reaktorinnenraums 35 kühlt und anschließend mit einer Förderspirale 33 in Richtung des Auslasses der Reaktoranordnung 37 befördert, und
- d) das Polymer am Auslass der Reaktoranordnung 37 entlädt.
With the reactor arrangement according to the invention 1 is also a semi-batch process for recycling or postcondensation of polymers such as polycondensates, in particular polymers such as polyamide or polyethylene terephthalate, with the reactor arrangement according to the invention 1 feasible, whereby one - a) the reactor located under vacuum or inert gas with polymer over the mandrel 11 charged, the reactor housing 13 around the thorn 11 rotated
- b) the polymer with the vehicle 5 along the main axis 7 of the reactor towards the outlet of the reactor assembly 37 transported while using the heat source 3 heated
- c) the polymer at the outlet of the reactor interior 35 cools and then with a conveyor spiral 33 in the direction of the outlet of the reactor arrangement 37 promoted, and
- d) the polymer at the outlet of the reactor assembly 37 discharges.
Dieses Verfahren kann nicht nur zum reinen Nachkondensieren von Polykondensat, sondern beispielsweise auch zum Recycling von PET eingesetzt werden. This method can not only be used for the pure postcondensation of polycondensate, but also, for example, for the recycling of PET.
Idealerweise ist diese Betriebsart beispielsweise zum Nachkondensieren von Nylon gedacht. Über die Vakuumschleusen wird beispielsweise portionsweise Neumaterial über den Dorn 11 in das sich drehende rohrförmige Reaktorgehäuse 13 eingebracht. Die Lamellen 23 regeln den Füllstand und die Verweilzeit in den einzelnen Abschnitten. Die Infrarotheizung 3 regelt verzögerungsfrei und genau die Produkttemperatur über die sektoralen Pyrometer. Die mittelwellige Infrarotheizung heizt das Material effektiv von innen auf, was die Trocknung und Kristallisation sehr beschleunigt. Die Hitze ist in dieser Konstruktion richtigerweise innen, und der Mantel ist immer kühler, was den Abtransport der Abspaltprodukte unterstützt. Ideally, this mode is intended for example for recondensing nylon. The vacuum locks, for example, in portions new material over the mandrel 11 into the rotating tubular reactor housing 13 brought in. The slats 23 regulate the level and the residence time in the individual sections. The infrared heater 3 Regulates instantaneously and accurately the product temperature over the sectoral pyrometers. The medium-wave infrared heater effectively heats the material from the inside, which greatly accelerates drying and crystallization. The heat in this construction is properly inside, and the jacket is always cooler, which supports the removal of the split-off products.
Ist das rohrförmige Reaktorgehäuse 13 nun soweit gefüllt, dass das Material bereits am Ausgang angekommen ist, wird es dort gekühlt (einfach an der Außenwand des Reaktorgehäuses 13, welche mit den Außenringen 41 in ein Wasserbad 43 taucht) und dann über die Spirale 33 gehoben und zum Auslass 37 der Vakuumschleuse 39 befördert. Dies geschieht beispielsweise durch eine fixe innenliegende gestreckte Spirale am Ausgangsinnenrohr. Is the tubular reactor housing 13 Now filled so far that the material has already arrived at the exit, it is cooled there (just on the outer wall of the reactor housing 13 , which with the outer rings 41 in a water bath 43 dives) and then over the spiral 33 lifted and to the outlet 37 the vacuum lock 39 promoted. This happens, for example, by a fixed, internal stretched spiral on the output inner tube.
Ab jetzt kann ein Synchronbetrieb oder Semi-Batch-Betrieb beginnen, welcher immer gleichzeitig die Eingangsschleuse zum Befüllen und die Ausgangsschleuse zum Entleeren öffnet. Dadurch wird der Vakuumpumpenstand nicht belastet und sehr wenig Luft angesaugt. Will man den Sauerstoff vollkommen vermeiden, kann man nach der Füllung der Eingangs- oder Ausgangsschleuse diese noch mit Stickstoff fluten, wobei hier sehr wenig Stickstoff in den mit Pellets (oder auch Granulat oder Flakes) gefüllten Schleusen verbraucht wird. From now on, a synchronous operation or semi-batch operation can begin, which always simultaneously opens the inlet lock for filling and the outlet lock for emptying. As a result, the vacuum pump is not loaded and sucked very little air. If you want to avoid the oxygen completely, you can still flood after filling the inlet or outlet lock with nitrogen, in which case very little nitrogen in the filled with pellets (or granules or flakes) locks is consumed.
Die Ausgangsviskosität wird einmal justiert und bleibt bei gleichen Materialien dieselbe. The initial viscosity is adjusted once and remains the same for the same materials.
Vorteilhafterweise wird bei dem Verfahren das zu behandelnde Material (beispielsweise Granulat, Pellets oder Flakes) zumindest in einem der beispielsweise durch die Lamellen 23 getrennten Abschnitte im Reaktorinnenraum 15 auf eine Temperatur in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 250 °C erhitzt. Advantageously, in the method, the material to be treated (for example, granules, pellets or flakes) at least in one of the example by the slats 23 separate sections in the reactor interior 15 heated to a temperature in a range of about 100 to about 250 ° C.
Bei beiden Verfahren kann amorphes Ausgangsmaterial oder auch Flakes durch die Beschickung 29 in den Reaktorinnenraum 15 eingebracht werden und die ersten Abschnitte des Reaktorinnenraums 15, die beispielsweise durch die Lamellen 23 gebildet werden, können dazu genutzt werden, bei einer Temperatur etwas oberhalb der Glasübergangstemperatur der Ausgangsmaterialien aus dem amorphen Material ein kristallines Material herzustellen. Die ersten Abschnitte können also beispielsweise zur Kristallisation genutzt werden. In den weiteren Abschnitten können dann wiederum höhere Temperaturen eingestellt werden, um die Verfahren(beispielsweise Nachkondensation) entsprechend durchzuführen. In both processes, amorphous feedstock or even flakes can be fed through the feed 29 into the reactor interior 15 are introduced and the first sections of the reactor interior 15 , for example through the slats 23 can be used to produce a crystalline material at a temperature slightly above the glass transition temperature of the starting materials of the amorphous material. The first sections can thus be used, for example, for crystallization. Higher temperatures can then be set in the further sections in order to carry out the processes (for example aftercondensation) accordingly.
Mit der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 führt man beispieslweise ein Verfahren zur Erzeugung von Polykondensat mit konstanter Viskosität aus Recyclingmaterial durch, dadurch gekennzeichnet, dass man das Erzeugnis von einem der Verfahren A mit einer bestimmten Viskosität mit einem Polykondensat B mit einer höheren Viskosität mischt und dabei das Mischungsverhältnis automatisiert so anpasst, dass die Viskosität des Mischungsproduktes AB konstant bei einem gewünschten Wert zwischen den Viskositäten der beiden verschiedenen Mischungskomponenten A und B liegt, welcher durch Viskositätsmessungen vor und/oder nach dem Mischer gesteuert wird. With the reactor arrangement according to the invention 1 By way of example, a process for producing polycondensate of constant viscosity from recycled material is carried out, characterized in that the product of one of the processes A having a certain viscosity is mixed with a polycondensate B having a higher viscosity, thereby automatically adjusting the mixing ratio such that the viscosity of the mixture product AB is constant at a desired value between the viscosities of the two different mixture components A and B, which is controlled by viscosity measurements before and / or after the mixer.
Beispielsweise kann man das Mischungsprodukt AB anschließend extrudieren und unabhängig davon nach der Extrusion zu Pellets oder Granulat weiterverarbeiten. Alternativ kann das Mischungsprodukt AB auch beispielsweise direkt zu PET-Flaschenrohlingen weiterverarbeitet werden. For example, the mixture product AB can subsequently be extruded and, independently of this, further processed to pellets or granules after the extrusion. Alternatively, the mixture product AB can also be further processed, for example, directly into PET bottle blanks.
Alternativ kann man auch Viskositätsmessungen am Auslass der erfindungsgemäßen Reaktoranordnungen 1 oder der Vorratsbehälter mit Material durchführen und entsprechend den Mischer so einstellen, dass eine konstante Viskosität erzeugt wird. Alternatively, one can also viscosity measurements at the outlet of the reactor arrangements according to the invention 1 or the reservoir with material, and adjust the mixer to produce a constant viscosity.
Das Polykondensat B mit einer höheren Viskosität kann auch durch eines der Verfahren erhalten werden, wobei die Parameter (beispielsweise Temperatur, Behandlungsdauer etc.) so eingestellt werden, dass eine höhere Viskosität als beim Polykondensat A erhalten wird. The polycondensate B having a higher viscosity can also be obtained by one of the methods, wherein the parameters (for example, temperature, treatment time, etc.) are adjusted so as to obtain a higher viscosity than the polycondensate A.
Die Viskosität kann mit der Methode gemessen werden, die im Artikel A Real-time Ultrasonic Technique for Viscosity Monitoring during Polymer Processing, AIP Conf. Proc, 7 July 2008, Volume 1027, Seiten 1217 1219 beschrieben ist. The viscosity can be measured by the method described in the article A Real-time Ultrasonic Technique for Viscosity Monitoring during Polymer Processing, AIP Conf. Proc, 7 July 2008, Volume 1027, pages 1217-1219 is described.
Möchte man mit der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 ein Batch-Verfahren beispielsweise zum Aufbereiten von PET-Recyclingmaterial durchführen, so flutet man in einem ersten Schritt den Reaktorinnenraum 15 beispielsweise mit Stickstoff. Danach beschickt man den Reaktorinnenraum 15 über die Beschickung 29 mit PET-Recyclingmaterial. Dabei dreht sich das Reaktorgehäuse 13 bereits um den Dorn 11. Die Klappen 24 in den Lamellen 23 sind mit Hilfe der Steuervorrichtungen 53 so eingestellt, dass mit jeder Umdrehung des Reaktorgehäuses 13 etwas PET-Recyclingmaterial in den nächsten Abschnitt zwischen zwei Lamellen 23 weiterbefördert wird. Ist in jedem der Abschnitte zwischen den Lamellen 23 der gewünschte Füllstand mit PET-Recyclingmaterial erreicht, werden die Klappen 24 mit Hilfe der Steuervorrichtung 53 für die Klappen 24 geschlossen, so das kein Transport mehr stattfindet. Anschließend wird der Reaktorinnenraum 15 während der Drehung des Reaktorgehäuses 13 mit Hilfe der Infrarotstrahler 3 auf eine Temperatur von etwa 230 °C aufgeheizt und ein Vakuum mit Hilfe der Vakuumpumpe 9 angelegt. Das Reaktorgehäuse 13 wird dann um den Dorn 11 weiterhin rotiert, bis die gewünschte Zielviskosität des Recyclingmaterials erreicht ist. Die Viskosität kann leicht durch einen Probennehmer 44 ermittelt werden, der am Reaktorgehäuse 13 befindlich ist. Would you like with the reactor arrangement according to the invention 1 For example, to carry out a batch process for processing PET recycling material, the reactor interior is flooded in a first step 15 for example with nitrogen. Then you load the reactor interior 15 about the feed 29 with recycled PET material. This turns the reactor housing 13 already around the thorn 11 , The flaps 24 in the slats 23 are with the help of the control devices 53 adjusted so that with each revolution of the reactor housing 13 put some recycled PET in the next section between two blades 23 is forwarded. Is in each of the sections between the slats 23 achieved the desired level with recycled PET material, the flaps 24 with the help of the control device 53 for the flaps 24 closed, so that no more transport takes place. Subsequently, the reactor interior 15 during the rotation of the reactor housing 13 with the help of the infrared radiator 3 heated to a temperature of about 230 ° C and a vacuum using the vacuum pump 9 created. The reactor housing 13 will then be around the thorn 11 continues to rotate until the desired target viscosity of the recycled material is reached. The viscosity can be easily measured by a sampler 44 be determined, the reactor housing 13 is located.
Anschließend werden die Klappen 24 in den Lamellen 23 über die Steuervorrichtung 53 so gestellt, dass eine maximale Transportrate erzielt wird und das PET-Recyclingmaterial in die Förderspirale 33 befördert wird. Die Förderspirale 33 hebt das PET-Recyclingmaterial anschließend auf Höhe des Dorns 11. Anschließend wird das PET-Recyclingmaterial mit einer Transportspindel 34 bis zu dem Trichter befördert, der zum Auslass der Reaktoranordnung 37 führt. Damit wird das behandelte PET-Recyclingmaterial aus der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung 1 entladen. Subsequently, the flaps 24 in the slats 23 over the control device 53 placed so that a maximum transport rate is achieved and the PET recycled material in the conveyor spiral 33 is transported. The conveyor spiral 33 then raises the PET recycled material to the height of the spike 11 , Subsequently, the PET recycling material with a transport spindle 34 transported to the hopper which is to the outlet of the reactor assembly 37 leads. Thus, the treated PET recycling material from the reactor arrangement according to the invention 1 discharged.
Die Förderspirale 33 und/oder die Transportspindel 34 können zur Temperierung des geförderten Materials verwendet werden, indem diese beispielsweise mit einer Flüssigkeit (z.B. einer Kühlflüssigkeit) durchflutet werden. Dazu können die Förderspirale 33 und/oder die Transportspindel 34 ggf. auch doppelwandig ausgestaltet sein, um einen Kontakt zwischen Kühlflüssigkeit und zu förderndem Material zu vermeiden. The conveyor spiral 33 and / or the transport spindle 34 can be used for temperature control of the conveyed material, for example, by being flooded with a liquid (eg a cooling liquid). For this purpose, the spiral conveyor 33 and / or the transport spindle 34 possibly also be configured double-walled to avoid contact between the cooling fluid and promotional material.
Ähnlich läuft das Semi-Batch-Verfahren beispielsweise zum Nachkondensieren von Polyamid oder Polyethylenterephthalat ab. Hierzu wird Granulat von Polyamid oder Polyethylenterephthalat in ähnlicher Weise über die Beschickung 29 in den Reaktorinnenraum 15 eingebracht. Dabei steht der Reaktorinnenraum 15 jedoch immer unter Vakuum, das über die Vakuumpumpe 9 erzeugt wird. Zudem rotiert das Reaktorgehäuse 13 immer um den Dorn 11. Abhängig von der Stellung der Klappen 24 in den Lamellen 23 wird das Polymer entlang der Hauptachse 7 des Reaktors in Richtung Auslass der Reaktoranordnung 37 befördert und währenddessen mit Infrarotstrahlern 3, die in dem hohlen Dorn 11 montiert sind, auf etwa 240 °C erwärmt. Diese Temperatur wird mit den neben den Infrarotstrahlern angeordneten Pyrometern 27 kontrolliert und gegebenenfalls angepasst. In dem konkreten Anwendungsbeispiel befindet sich ein Wasserbad 43 unterhalb des Reaktorgehäuses 13, sodass das Reaktorgehäuse 13 gerade nicht mit Wasser benetzt wird, aber die Ringe 41 in das Wasserbad eintauchen. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das behandelte Granulat in Höhe des letzten Abschnittes heruntergekühlt werden kann, da der dort in der Nähe befindliche Ring 41 durch das Wasserbad 43 gekühlt wird und entsprechend Wärme aus dem Reaktorgehäuse 13 an dieser Stelle abtransportieren kann. Je nach Temperatureinstellung des Wasserbades kann in gleicher Weise das Granulat in der Nähe der Beschickung 29 durch den dort in der Nähe befindlichen Ring 41 vorgewärmt werden, da der Ring 41 dort Wärme aus dem Wasserbad aufnehmen kann und entsprechend an das Reaktorgehäuse 13 weitergeben kann. Wie schon beim Recyclingverfahren beschrieben, wird das Granulat anschließend mit der Förderspirale 33 zum Auslass der Reaktoranordnung 37 befördert. Dieses Verfahren zum Nachkondensieren von Polymer kann quasi-kontinuierlich durchgeführt werden, da in der Doppelvakuumschleuse 39 beispielsweise gleichzeitig Rohgranulat durch die Beschickung 29 eingeführt werden kann und zeitgleich eine ähnliche Menge behandeltes Granulat durch die Doppelvakuumschleuse 39 am Auslass der Reaktoranordnung 37 entfernt werden kann. Das Vakuum wird dadurch für die Zeit, in der das innenliegende Ventil der Doppelvakuumschleuse 39 geöffnet wird, unwesentlich beeinträchtig. Je nach Ausgestaltung der Vakuumpumpe 9 kann diese Beeinträchtigung kurz gehalten werden. In der konkreten Ausführungsform wird in den ersten Abschnitten des Reaktorinnenraums zwischen den Lamellen 23 eine etwas niedrigere Temperatur mit den Infrarotstrahlern 3 eingestellt, sodass diese Abschnitte der Kristallisation dienen können. So kann nämlich auch amorphes Material als Eingangsmaterial eingesetzt werden. Dies ist bei herkömmlichen Verfahren schwer möglich gewesen. Die in den ersten Abschnitten eingestellte Temperatur liegt typischer Weise nur knapp über der Glasübergangstemperatur des eingesetzten Polymers. Similarly, the semi-batch process, for example, for the post-condensation of polyamide or polyethylene terephthalate from. For this purpose, granules of polyamide or polyethylene terephthalate in a similar manner on the feed 29 into the reactor interior 15 brought in. Here is the reactor interior 15 but always under vacuum, that via the vacuum pump 9 is produced. In addition, the reactor housing rotates 13 always around the thorn 11 , Depending on the position of the flaps 24 in the slats 23 the polymer is along the major axis 7 of the reactor towards the outlet of the reactor assembly 37 transported while using infrared heaters 3 that in the hollow thorn 11 are mounted, heated to about 240 ° C. This temperature is with the arranged next to the infrared radiators pyrometers 27 controlled and adjusted if necessary. In the concrete application example is a water bath 43 below the reactor housing 13 so that the reactor housing 13 is not wetted with water, but the rings 41 immerse in the water bath. This has the particular advantage that the treated granules can be cooled down at the level of the last section, since the ring located there in the vicinity 41 through the water bath 43 is cooled and corresponding heat from the reactor housing 13 can carry away at this point. Depending on the temperature setting of the water bath can in the same way the granules in the vicinity of the feed 29 through the nearby ring 41 to be preheated, as the ring 41 There can absorb heat from the water and there corresponding to the reactor housing 13 can pass on. As already described in the recycling process, the granules are then mixed with the conveyor spiral 33 to the outlet of the reactor assembly 37 promoted. This process for the postcondensation of polymer can be carried out quasi-continuously, as in the double vacuum lock 39 For example, at the same time raw granules through the feed 29 can be introduced and at the same time a similar amount of treated granules through the double vacuum lock 39 at the outlet of the reactor assembly 37 can be removed. The vacuum is thereby for the time in which the internal valve of the double vacuum lock 39 is opened, negligibly affected. Depending on the design of the vacuum pump 9 This impairment can be kept short. In the specific embodiment is in the first sections of the reactor interior between the slats 23 a slightly lower temperature with the infrared heaters 3 adjusted so that these sections can serve crystallization. Namely, amorphous material can be used as the input material. This has been difficult with conventional methods. The temperature set in the first sections is typically just above the glass transition temperature of the polymer used.
Durch die verschiedenen Lamellen 23 abgetrennten Abschnitte innerhalb des Reaktorinnenraums 15 lassen sich beliebige Temperaturgradienten oder Temperatursprünge über den Innenraum hinweg einstellen. Through the different slats 23 separated sections within the reactor interior 15 Any temperature gradient or temperature jump can be adjusted across the interior.
Alternativ zum Anlegen von Vakuum können die Verfahren auch immer unter Schutzgas durchgeführt werden. As an alternative to applying a vacuum, the processes can always be carried out under protective gas.
2 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Hauptachse 7 des Reaktors gemäß der Linie II-II, wie diese in 1 eingezeichnet ist. Hierbei ist der Einfachheit halber lediglich der Ring 41, das Reaktorgehäuse 13, der Reaktorinnenraum 15, die Hauptachse 7 des Reaktors sowie die Rollen 19 dargestellt. Zudem ist das Wasserbad 43 abgebildet. Hierbei ist zu beachten, dass der Füllstand des Wasserbades 43 den Ring 41 benetzt aber die Wand des Reaktorgehäuses 13 nicht benetzen muss. 2 shows a cross section perpendicular to the main axis 7 of the reactor according to the line II-II, as these in 1 is drawn. Here, for the sake of simplicity, only the ring 41 , the reactor housing 13 , the reactor interior 15 , the main axis 7 of the reactor as well as the rollers 19 shown. In addition, the water bath 43 displayed. It should be noted that the level of the water bath 43 The ring 41 but wets the wall of the reactor housing 13 does not have to wet.
3 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Hauptachse 7 des Reaktors durch die erste Lamelle 23. Es ist abgebildet das Reaktorgehäuse 13 und die Lamelle 23 mit dem Durchlass der Lamelle 25. Der Durchlass der Lamelle 25 ist in diesem Fall als einschenkelige Klappe 24 ausgestaltet. Diese Klappe 24 kann verschiedene Anstellwinkel haben, sodass das in der Reaktoranordnung befindliche Material mit entsprechend verschiedener Geschwindigkeit und mit unterschiedlichem Durchsatz von einer Seite der Lamelle 23 zur anderen Seite der Lamelle 23 befördert wird. Die ebenfalls abgebildete Steuervorrichtung 53 für die Klappe 24 ist in diesem Fall zum leichteren Verständnis ein einfacher Hebel. Alternativ kann auch ein Schneckenrad oder ein sonstiger Mechanismus eingesetzt werden. Die Steuerung der Klappe 24 kann manuell und/oder automatisch erfolgen. Eine Steuerung der Klappe 24 ist vorzugsweise auch während des Betriebes der Reaktoranordnung möglich. 3 shows a cross section perpendicular to the main axis 7 of the reactor through the first lamella 23 , It shows the reactor housing 13 and the slat 23 with the passage of the lamella 25 , The passage of the lamella 25 is in this case as a thigh flap 24 designed. This flap 24 can have different angles of incidence, so that the material in the reactor assembly with correspondingly different speed and with different throughput from one side of the blade 23 to the other side of the slat 23 is transported. The also shown control device 53 for the flap 24 is a simple lever in this case for ease of understanding. Alternatively, a worm wheel or other mechanism can be used. The control of the flap 24 can be done manually and / or automatically. A control of the flap 24 is preferably also possible during operation of the reactor arrangement.
In 4 befindet ist die Förderspirale 33 gezeigt, die sich in Richtung des Auslasses des Reaktorinnenraums 35 über den vollen Durchmesser des Reaktorinnenraums 15 erstreckt. Anschließend verjüngt sie sich so weit, dass sie das zu fördernde Material in etwa auf Höhe des Auslasskanals 54 anheben und über die Transportspindel 34 und den Trichter zum Auslass der Reaktoranordnung 37 transportieren kann. In 4 is the conveyor spiral 33 shown pointing towards the outlet of the reactor interior 35 over the full diameter of the reactor interior 15 extends. Subsequently, it tapers to the extent that it conveys the material to be conveyed approximately at the level of the outlet channel 54 lift and over the transport spindle 34 and the funnel to the outlet of the reactor assembly 37 can transport.
5 entspricht in etwa 3 mit dem Unterschied, dass eine zweischenkelige Klappe als Durchlass der Lamellen 25 abgebildet ist. 5 circa 3 with the difference that a two-legged flap as the passage of the slats 25 is shown.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Ansicht von oben, beispielsweise ausgehend von der Hauptachse 7 des Reaktors auf eine Lamelle 23. Die Lamelle 23 weist eine Klappe 24 auf, die in 6 in der geschlossenen Position dargestellt ist. In dieser Position liegt die Klappe 24 bündig an der Lamelle 23 an und lässt keine Materialförderung von der linken Seite der Lamelle 23 durch den Durchlass auf die rechte Seite der Lamelle zu. Die Klappe 24 ist drehbar gelagert. Der Drehpunkt der Klappe 24 ist schraffiert dargestellt. In der geöffneten Position befindet sich die Klappe in der gestrichelt dargestellten Position und liegt an der schematisch dargestellten Wendel einer Zuführschnecke 70 an. Die Zuführschnecke wiederum weist eine Steuerklappe 74 auf, welche in 6 in der geschlossenen Position dargestellt ist. Die Steuerklappe 74 kann wie in 6 gestrichelt dargestellt in die gestrichelte Position gebracht werden. In diesem Fall befindet sich in der Wendel der Zuführschnecke 70 eine Durchgangsöffnung, welche dazu führt, dass ein Teil des von der Schnecke in Richtung Durchlass 24 geförderten Materials nicht auf die linke Seite gefördert, sondern durch die Durchgangsöffnung auf die andere Seite der Wendel der Zuführschnecke gefördert wird. 6 shows a schematic representation of a view from above, for example, starting from the main axis 7 of the reactor on a lamella 23 , The slat 23 has a flap 24 on the in 6 is shown in the closed position. In this position is the flap 24 flush with the lamella 23 and leaves no material from the left side of the lamella 23 through the passage to the right side of the slat too. The flap 24 is rotatably mounted. The pivot point of the flap 24 is shown hatched. In the open position, the flap is in the position shown in dashed lines and is located on the schematically illustrated helix of a feed screw 70 at. The feed screw in turn has a control flap 74 on which in 6 is shown in the closed position. The control flap 74 can be like in 6 dashed shown in the dashed position. In this case, the helix is the feed screw 70 a passage opening which causes a portion of the passage from the screw to the passage 24 conveyed material is not conveyed to the left side, but is conveyed through the passage opening to the other side of the helix of the feed screw.
Auf der linken Seite der Lamelle 24 ist als Rückfließsperre 72 eine Teilwendel vorgesehen. Die Teilwendel bewirkt, dass durch den Durchlass 25 gefördertes Material unmittelbar von der linken Seite des Durchlasses 25 weggefördert wird. Dadurch kann über die Zuführschnecke 70 zum Durchlass 25 gefördertes Material aufgrund der bloßen Schwerkraftwirkung durch den Durchlasse 25 in den rechten Bereich der Lamelle 23 gelangen. On the left side of the slat 24 is as return flow control 72 a partial coil provided. The part coil causes through the passage 25 conveyed material directly from the left side of the passage 25 is promoted away. This can be done via the feed screw 70 to the passage 25 Promoted material due to the mere gravity effect through the passage 25 in the right area of the lamella 23 reach.
Die Klappe 24 und die Steuerklappe 74 erlauben mehrere Kombinationen und können jeweils vorzugsweise stufenlos verstellt werden. Ist die Klappe 24 geschlossen, findet keine Materialförderung von der linken Seite der Lamelle durch den Durchlass 24 auf die rechte Seite der Lamelle statt. Durch die Wahl einer geeigneten Position der Steuerklappe 74 kann eingestellt werden, wie stark das Material in Teilbereich links von der Lamelle 24 durchmengt werden soll. The flap 24 and the control flap 74 allow several combinations and each can preferably be adjusted continuously. Is the door 24 closed, finds no material delivery from the left side of the lamella through the passage 24 to the right side of the slat instead. By choosing a suitable position of the control flap 74 You can set how strong the material is in the area to the left of the lamella 24 should be durchmengt.
Ist die Klappe 24 geöffnet und die Steuerklappe 74 geschlossen, wird die maximale Materialmenge von der linken Seite der Lamelle 24 auf die rechte Seite der Lamelle 24 gefördert. Is the door 24 opened and the control flap 74 closed, the maximum amount of material from the left side of the slat 24 on the right side of the slat 24 promoted.
Wird die Steuerklappe bei geöffneter Klappe 24 ebenfalls geöffnet findet sowohl eine Materialförderung als auch eine Durchmengung statt. If the control flap opens with the flap open 24 also open, both a material promotion and a Durchmischung takes place.
Die Zuführschnecke 74 erlaubt die vollständige Entleerung eines Teilbereichs im Reaktorgehäuse zwischen zwei Lamellen. Je höher der Füllstand in dem materialannehmenden Teilbereich ist, desto größer ist die Bedeutung der Rückfließsperre 72. Bei sehr hohen Füllständen kann nur bei vorhandener Rückfließsperre 72 eine vollständige Entleerung erfolgen, weil sonst das in der materialannehmenden Seite der Lamelle Material einen zu großen Druck auf das in den rechten Bereich zu fördernde Material ausübt und das Material daher nicht durch den Durchlass 25 gelangen kann. The feed screw 74 allows the complete emptying of a partial area in the reactor housing between two fins. The higher the level in the material-accepting subarea, the greater the significance of the return flow barrier 72 , At very high levels can only with existing return flow 72 complete emptying takes place, because otherwise in the material-receiving side of the lamella material exerts too much pressure on the material to be conveyed into the right area and therefore the material does not pass through the passage 25 can get.
7 zeigt eine Seitenansicht und eine Ansicht von rechts auf ein Reaktorgehäuse 13 mit einem gestuften Dorn 11. Der Dorn ist zentrisch zu der Hauptachse 7 des Reaktors angeordnet. Wie in der Ansicht von rechts zu erkennen ist, weist der Dorn 11 im Querschnitt eine trapezförmige Grundfläche auf, die sich von links nach rechts stufenweise verjüngt. Die Lamellen 23 sind so dimensioniert, dass sie bei rotierendem Reaktorgehäuse 13 möglichst dicht an den Stufen des Dorns 11 anliegen. Dadurch können die durch die Lamellen 23 abgegrenzten Bereiche des Reaktorinnenraum 15 besonders gut abgedichtet werden. 7 shows a side view and a right side view of a reactor housing 13 with a stepped spike 11 , The mandrel is centric to the major axis 7 of the reactor. As can be seen in the view from the right, the spike points 11 in cross-section, a trapezoidal base, which gradually tapers from left to right. The slats 23 are dimensioned so that they rotate with reactor housing 13 as close as possible to the steps of the thorn 11 issue. This allows the through the slats 23 delimited areas of the reactor interior 15 be sealed very well.
Die 8 und 9 zeigen zwei Möglichkeiten, wie ein Staubschutz 66 realisiert werden kann. In der in 8 gezeigten Variante weist der Dorn 11 eine Aussparung zur Aufnahme des Staubschutzes 66 auf. Der Staubschutz besteht aus einem ersten Gitter 76 und einem zweiten Gitter 78, die parallel zueinander verlaufen. Die Gitter sind wie durch den Hinweis V auf der rechten Seite angedeutet elektrostatisch aufgeladen. Daher ist es auch wichtig, dass die Gitter 76, 78 voneinander isoliert sind. Die elektrostatische Aufladung soll verhindern, dass Staub zur Glasscheibe 47 dringt und sich dort ablagert. Die Ablagerung von Staub auf der Glasscheibe sowie in den Gittern 76, 78 kann zusätzlich verhindert werden, wenn über eine Zuleitung 80 ein Schutzgas und/oder Luft unterhalb der Scheibe 47 eingebracht wird, dass sich nur in Richtung des Reaktorinnenraums ausdehnen kann und daher durch das erste Gitter 76 und das zweite Gitter 78 strömt. Sich in Richtung der Gitter 76, 78 und der Glasscheibe bewegender Staub wird daher auch aufgrund der Strömung abgelenkt. In der in 8 gezeigten Variante schließt das zweite Gitter 78 bündig mit der Unterseite des Dorns 11 ab. Dadurch ist der Staubschutz besonders gut in dem Dorn integriert und gut geschützt. The 8th and 9 show two ways, such as dust protection 66 can be realized. In the in 8th variant shown, the mandrel 11 a recess for receiving the dust cover 66 on. The dust cover consists of a first grid 76 and a second grid 78 that run parallel to each other. The grids are electrostatically charged as indicated by the reference V on the right side. Therefore, it is also important that the grid 76 . 78 isolated from each other. The electrostatic charge is designed to prevent dust from reaching the glass 47 penetrates and deposits there. The deposition of dust on the glass and in the grids 76 . 78 can be additionally prevented if via a supply line 80 a protective gas and / or air below the disc 47 is introduced, that can expand only in the direction of the reactor interior and therefore by the first grid 76 and the second grid 78 flows. Towards the grid 76 . 78 and the glass moving dust is therefore also deflected due to the flow. In the in 8th the variant shown closes the second grid 78 flush with the underside of the spine 11 from. As a result, the dust cover is particularly well integrated in the spine and well protected.
In der in 9 gezeigten Ausführungsform ist der Staubschutz an dem Dorn 11 befestigt. Diese Variante lässt sich besonders gut bedarfsweise montieren und demontieren. Sie ist daher besonders geeignet für Reaktoren, in denen der Staubschutz nur temporär benötigt wird oder für Reaktoren, in denen bislang kein Staubschutz vorhanden war und in denen ein solcher nachgerüstet werden soll. In the in 9 the embodiment shown is the dust cover on the mandrel 11 attached. This variant is particularly easy to assemble and disassemble as needed. It is therefore particularly suitable for reactors in which the dust protection is needed only temporarily or for reactors in which no dust protection was previously available and in which such should be retrofitted.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile, welche später offensichtlich werden, sind durch die Details der Konstruktion und der Arbeitsweise der Erfindung bedingt, welche nachstehend eingehender beschrieben und beansprucht werden, wobei auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen wird, die einen Teil dieser Anmeldung bilden und in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche oder gleich wirkende Teile bezeichnen. These and other objects and advantages, which will become apparent hereinafter, are caused by the details of construction and operation of the invention, which will be described and claimed in more detail below, with reference to the accompanying drawings, in which: form part of this application and in which like reference characters designate the same or the same parts throughout.
Das Vorstehende soll nur die Prinzipien veranschaulichen. Da für einen Fachmann zahlreiche Abwandlungen und Änderungen naheliegen, ist es nicht erwünscht, die Erfindung auf die exakte Konstruktion und den exakten Betrieb, so wie sie gezeigt und beschrieben wurden zu beschränken. Dem gemäß können alle geeigneten Abwandlungen und Beschränkungen aufgegriffen werden, welche in den Schutzumfang der Erfindung fallen. The above should only illustrate the principles. As many modifications and changes will occur to those skilled in the art, it is not desired to limit the invention to the exact construction and operation as shown and described. Accordingly, any suitable modifications and limitations that fall within the scope of the invention can be included.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Reaktoranordnung reactor assembly
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33
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Wärmequelle heat source
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55
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Beförderungsmittel means of transport
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77
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Hauptachse des Reaktors Main axis of the reactor
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99
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Vakuumpumpe vacuum pump
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1111
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Dorn mandrel
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1313
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Reaktorgehäuse reactor housing
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1515
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Reaktorinnenraum Reactor interior
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1717
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Lager mit Vakuumdichtung Bearings with vacuum seal
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1919
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Rollen oder Räder Rollers or wheels
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2121
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Antrieb drive
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22a22a
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Vorwärmbereich preheating
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22b22b
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Reaktorbereich reactor
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22c22c
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Kühlbereich cooling area
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2323
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Lamellen lamella
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2424
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Klappe flap
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2525
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Durchlass der Lamellen Passage of the slats
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2727
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Pyrometer pyrometer
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2929
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Beschickung feed
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3131
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Erzeuger für Hochfrequenzfelder, z.B. Hochfrequenzgeber High frequency field generator, e.g. High-frequency generator
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3333
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Förderspirale spiral conveyor
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3434
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Transportspindel transport spindle
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3535
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Auslass des Reaktorinnenraums Outlet of the reactor interior
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3737
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Auslass der Reaktoranordnung Outlet of the reactor arrangement
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3939
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Vakuumschleuse vacuum lock
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4141
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Ringe rings
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4343
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Wasserbad water bath
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4444
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Probennehmer samplers
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4747
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Fenster window
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4949
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Achse für Rollen Axle for rollers
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5353
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Steuervorrichtung für Klappen Control device for flaps
-
5454
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Auslasskanal exhaust port
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5555
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Vakuumdichtung vacuum seal
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5757
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Wireless LAN Wireless LAN
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5858
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Entladeeinheit unloading
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6060
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Verbindungselement connecting element
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6262
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exzentrisch versetzter Teil des Dorns eccentrically offset part of the mandrel
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6464
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Versorgungsleitung des Staubschutzes Supply line of the dust protection
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6666
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Staubschutz dust
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6868
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Schrägen bevel
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7070
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Zuführschnecke feed screw
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7272
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Rückfließsperre Return flow stop
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7474
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Steuerklappe control flap
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7676
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erstes Gitter first grid
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7878
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zweites Gitter second grid
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8080
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Zuleitung supply
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10225075 A1 [0009] DE 10225075 A1 [0009]
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DE 2152245 A [0010] DE 2152245A [0010]
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DE 102005013701 A1 [0011] DE 102005013701 A1 [0011]
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DE 102004050356 A1 [0012] DE 102004050356 A1 [0012]
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DE 102008058313 [0013, 0013, 0013, 0016] DE 102008058313 [0013, 0013, 0013, 0016]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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A Real-time Ultrasonic Technique for Viscosity Monitoring during Polymer Processing, AIP Conf. Proc, 7 July 2008, Volume 1027, Seiten 1217 1219 [0109] A Real-time Ultrasonic Technique for Viscosity Monitoring during Polymer Processing, AIP Conf. Proc, 7 July 2008, volume 1027, pages 1217 1219 [0109]
