DE102013105674A1

DE102013105674A1 - Schachtreaktor

Info

Publication number: DE102013105674A1
Application number: DE102013105674.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kirsten; Ludwig Hölting
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: TEn Zimmer GmbH
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-12-04
Also published as: WO2014195243A1

Abstract

Schachtreaktor zur Behandlung von Schüttgut, ausgestattet mit Inneneinbauten zur Absenkung des statischen Schüttungsdruckes die im Wesentlichen aus senkrechten, radial um die geometrische Achse des Schachtes und in mehreren Ebenen angeordneten Platten bestehen, wobei die Platten mit einer Kante an der Innenseite der Reaktorwand befestigt sind und wobei in der senkrechten geometrischen Achse des Schachtes ein Stützrohr verläuft, an dem die Platten aller Ebenen befestigt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schachtreaktor zur Behandlung von Schüttgut, ausgestattet mit Inneneinbauten zur Absenkung des statischen Schüttungsdruckes die im Wesentliche aus senkrechten, radial um die geometrische Achse des Schachtes und in mehreren Ebenen angeordneten Platten bestehen, wobei die Platten mit einer Kante an der Innenseite der Reaktorwand befestigt sind.
Stand der Technik
Derartige Schachtreaktoren sind bekannt. Sie dienen beispielsweise dazu, Polyestergranulat nachzukondensieren. Der Schacht hat in den meisten Fällen eine zylindrische Form, kann aber auch beispielsweise einen quadratischen Querschnitt haben. Das obere Ende des Schachtes ist üblicherweise mit einem gewölbten Boden abgeschlossen, der mit einem Einlassstutzen für das Granulat und einem Auslassstutzen für das Gas versehen ist. Das untere Ende des Apparats bildet üblicherweise ein konischer Auslauf für das Granulat. In diesem Bereich ist üblicherweise auch die Zufuhr des Prozessgases installiert.
Das Gas, häufig Luft oder Stickstoff, strömt, mit erhöhter Temperatur, die zur Erweichung des Polymers führen kann, durch das Granulat. Durch die hohe Temperatur und den durch das Eigengewicht des Granulats erzeugten statischen Druck in der Schüttung besteht die Gefahr, dass es zu Verklebungen der Granulatkörner kommt. Wie es beispielsweise aus der Patentanmeldung CH 689 284 A5 bekannt ist, kann der Schüttungsdruck durch den Einbau von senkrecht in Fließrichtung des Granulats eingebauten Reibungsflächen im Reaktorraum gesenkt werden.
Dabei werden diese Reibungsflächen in mehreren, voneinander beabstandeten Ebenen über die Höhe des Reaktors verteilt eingebaut. Der von Einbauten freie Abstand zwischen den Ebenen dient der Vergleichmäßigung des Gasdurchflusses über den Reaktorquerschnitt in der Schüttung.
Durch das Gewicht der eingebauten Reibungsflächen werden erhöhte Anforderungen an die Stabilität des Reaktors gestellt. Bei der bekannten Bauweise muss die Stabilität allein durch die Wandung des Reaktors gewährleistet werden. Besonders bei großen Reaktoren können die Baukosten daher stark erhöht werden, wenn größere Wandstärken oder teurere Materialien, wie Edelstahl statt Aluminium, erforderlich werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen mit derartigen Einbauten zur Senkung des Schüttungsdrucks ausgestatteten Schachtreaktor zur Verfügung zu stellen, bei dem die erforderliche Stabilität mit niedrigeren Kosten erreicht werden kann.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Apparat gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt. Dadurch, dass das Stützrohr alle Ebenen der Reibungsflächen eingebauten Platten miteinander verbindet, wird die Stabilität des Schachtes verbessert und die Wand des Reaktors entlastet. Gleichzeitig trägt das Stützrohr über seine Oberfläche, durch deren Reibwirkung auf den Granulatfluss, auch zur Senkung des Schüttungsdruckes bei.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, in dem die Platten einer Ebene zueinander um das Stützrohr herum angeordnet sind, 90° beträgt. Dieser Winkel entspricht einer Anzahl von 4 Platten in einer Ebene. Diese Anzahl bildet einen guten Kompromiss hinsichtlich der Senkung des Schüttungsdrucks, der Stabilität des Reaktorschachts und der Baukosten für den Reaktor.
Die Anzahl der Platten ist nicht auf 4 pro Plattenebene festgelegt. Die Anzahl der Platten pro Ebene, die Anzahl der Plattenebenen im Reaktor und auch die Größe der Platten hängt davon ab, wieviel Reibungsfläche zur Senkung des Schüttungsdrucks benötigt wird.
Die eingebaute Reibungsfläche kann auch über die Höhe des Reaktors variieren. So kann es beispielsweise sinnvoll sein, im unteren Bereich mehr Reibungsfläche einzubauen, so dass dort mehr Platten pro Ebene oder größere Platten eingebaut werden. Es ist auch möglich den Abstand zwischen den Ebenen über die Höhe des Reaktors zu variieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stützrohr an seinen Enden jeweils einen konusförmigen Abschluss mit offener Spitze hat. Das obere Ende des Stützrohrs ragt aus der Schüttung heraus, wobei der Granulateinlass zweckmäßig in der Achse des Stützrohrs liegt. Die Konusform sorgt dann dafür, dass das Granulat gleichmäßig um das Stützrohr im Reaktor verteilt wird. Am unteren Ende des Stützrohrs führt die Konusform dazu, dass das Granulat das Rohrende gleichmäßig umfließt und keine Totzone gebildet wird. Die Konusspitzen können mit Öffnungen ausgestattet werden, die dazu dienen, dass Prozessgas als Spülgas den Innenraum des Stützrohrs durchströmen kann. Dadurch wird die unkontrollierte Bildung von Ablagerungen und Kondensat im Stützrohr verhindert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des am oberen Ende des Stützrohres befindlichen Konus von einem Hohlkegel so abgedeckt ist, dass kein Granulat in das Stützrohr gelangen, aber Gas daraus entweichen kann. Das Eindringen von Granulat in das Stützrohr soll vermieden werden, da es zu unkontrollierten Ablagerungen führen und den Gasaustausch im Stützrohr verhindern könnte.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platten von Ebene zu Ebene um einen Winkel gegeneinander um das Rohr verdreht angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird die Reibungswirkung der Platten zur Senkung des Schüttungsdrucks gleichmäßig im Schüttungsraum verteilt. Wenn beispielsweise 9 Plattenebenen in den Reaktor eingebaut werden, kann der Winkel zwischen zwei benachbarten Ebenen mit der Formel 360°/ 9 = 40° berechnet werden. Der Winkel sollte so gewählt werden, dass im Volumen des Schachtes die Platten bzw. Reibungsflächen gleichmäßig im Granulat verteilt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platten vom Stützrohr zur Schachtwand gekrümmt verlaufen. Durch diese Maßnahme wird einerseits die Fläche und damit die Reibwirkung der Platten vergrößert, andererseits können dadurch Dehnungen innerhalb des Apparats, wie beispielsweise durch Temperaturänderungen entstehen können, ausgeglichen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite mindestens einer der Platten eine Schutzhülle zur Aufnahme eines Temperaturfühlers verläuft. Durch diese Maßnahme können Temperaturfühler weit im Inneren der Schüttung installiert werden, wobei sie durch die Platte vor der herabfließenden Schüttung geschützt werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors als Festphasen-Nachkondensationsreaktor (SSP-Reaktor) zur Behandlung von durch Polykondensation erhaltenem Polymergranulat. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nachkondensationsreaktion unter gleichzeitiger Entfernung der Nebenprodukte der Nachkondensation und/oder etwa vorhandener Verunreinigungen verläuft. Hierzu wird der Reaktor mit einem inerten Spülgas oder Strippgas, beispielsweise Stickstoff, beaufschlagt, das die Granulatschüttung durchströmt und dabei die Nebenprodukte bzw. Verunreinigungen entfernt. Auf diese Weise ist es im Fall von Polyestergranulat möglich, unerwünschte Aldehydgruppen zu entfernen (sogenannte Dealdehydisierung).
Ausführungsbeispiele
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination die Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
1 zeigt eine Schnittzeichung eines erfindungsgemäßen Schachtreaktors.
2 zeigt einen Querschnitt durch den Reaktorschacht mit den vier Platten einer Plattenebene.
3 zeigt einen Querschnitt durch den Reaktorschacht mit zwei benachbarten Plattenebenen.
4 zeigt einen Querschnitt durch den Reaktorschacht mit den vier Platten einer Plattenebene, wobei die Platten eine gebogene Form haben.
5 zeigt das obere konische Ende des Stützrohrs 8.
6 zeigt die Anordnung einer Schutzhülle 14 zur Aufnahme eines Thermofühlers.
7 zeigt einen Querschnitt B-B durch die Platte 7a und Schutzhülle 14.
1 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen, zylindrischen Schachtreaktor 1, mit den Ein- und Auslässen für das Granulat, 2 und 3, sowie für das Prozessgas, 4 und 5. Der Reaktor ist als Längsschnitt darstellt, sodass die Einbauten, in diesem Beispiel bestehend aus den in neun Ebenen 6a bis 6i angeordneten Platten 7, und dem Stützrohr 8.
2 zeigt den Querschnitt A-A durch den Reaktor 1 mit einer Draufsicht auf die Ebene 6a. Dargestellt ist das Stützrohr 8, die Platten 7a–d. In diesem Beispiel sind vier Platten pro Ebenein einem Winkel von 90° zueinander um das Stützrohr 8 angeordnet sind. Die Platten sind jeweils am Stützrohr 8 und an der Wand 9 des Reaktors befestigt.
3 zeigt ebenfalls den Querschnitt A-A durch den Reaktor 1, wobei in dieser Draufsicht die Ebene 6a und auch die Ebene 6b gezeigt ist. Die Platten 7 der Ebene 6a sind als durchgezogene, die der Ebene 6b als gestrichelte Linie dargestellt. Ebenfalls ist der, in diesem Beispiel, mit 40° gewählte Winkel dargestellt, um den die Platten der Ebene 6a gegen die der Ebene 6b, gemäß Anspruch 5, verdreht sind.
4 zeigt ebenfalls eine Draufsicht des Querschnitts A-A aus 1, wobei hier nur die Platten 7a–d der Ebene 6a gezeigt sind. In diesem Beispiel sind die Platten, gemäß Anspruch 6, gekrümmt.
5 zeigt das obere konische Ende des Stützrohrs 8 mit der Öffnung 10 für den Spülgasaustritt. Die Öffnung 10 wird durch einen Hohlkegel 11 gegen den Granulatfluss 12 abgedeckt. Der Hohlkegel 11 ist auf seiner Unterseite mit Öffnungen 13 für den Spülgasaustritt versehen.
6 zeigt die Anordnung einer Schutzhülle 14 zur Aufnahme eines Thermofühlers gemäß Anspruch 7. Die Schutzhülle 14 ist direkt mit der Unterseite der Platte 7a verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Löten oder Schweißen hergestellt werden. Ein Thermoelement (nicht dargestellt) kann durch eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Reaktorwand 9 in die Schutzhülle 14 eingeführt werden.
7 zeigt einen Querschnitt B-B durch die Platte 7a und Schutzhülle 14, die in diesem Beispiel als Rohr mit einem runden Querschnitt ausgeführt ist. In Frage kommen aber auch andere, z.B. dreieckige oder rechteckige Querschnittsformen.
Bezugszeichenliste

1: Schachtreaktor
2: Einlass für Granulat
3: Auslass für Granulat
4: Einlass für Prozessgas
5: Auslass für Prozessgas
6a–i,: Plattenebenen
7: Platten
8: Stützrohr
9: Wandung des Reaktorschachts
10: Öffnung für Spülgasaustritt
11: Hohlkegel zur Abdeckung der Öffnung 10
12: Granulatfluss
13: Öffnung für Spülgasaustritt zwischen Stützrohr und Hohlkegel
14: Schutzhülle für Thermofühler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CH 689284 A5 [0003]

Claims

Schachtreaktor zur Behandlung von Schüttgut, ausgestattet mit Inneneinbauten zur Absenkung des statischen Schüttungsdruckes, umfassend senkrechte, radial um die geometrische Achse des Schachtes und in mehreren Ebenen angeordneten Platten, wobei die Platten mit einer Kante an der Innenseite der Reaktorwand befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der senkrechten geometrischen Achse des Schachtes ein durch den gesamten Schacht verlaufendes, durchgehendes Stützrohr angeordnet ist, an dem die Platten aller Ebenen befestigt sind.
Reaktor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, in dem die Platten einer Ebene zueinander angeordnet sind, 90° beträgt.
Reaktor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützrohr an seinen Enden jeweils einen konusförmigen Abschluss mit offener Spitze hat.
Reaktor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des am oberen Ende des Stützrohres befindlichen Konus von einem Hohlkegel so abgedeckt ist, dass kein Granulat in das Stützrohr gelangen, aber Gas daraus entweichen kann.
Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten von Ebene zu Ebene um einen Winkel gegeneinander um das Stützrohr verdreht angeordnet sind.
Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten vom Stützrohr zur Schachtwand gekrümmt verlaufen.
Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite mindestens einer der Platten eine Schutzhülle zur Aufnahme eines Temperaturfühlers verläuft.
Verwendung des Reaktors nach Anspruch 1 bis 7 als Festphasen-Nachkondensationsreaktor (SSP-Reaktor) zur Behandlung von durch Polykondensation erhaltenem Polymergranulat.
Verwendung nach Anspruch 8 zur Dealdehydisierung von Polyestergranulat.