DE1066955B - Method and device for heating or cooling, in particular drying, finely divided substances - Google Patents

Description

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La presente invention est relative a un reacteur pour reactions chimiques / constitug d'une cuve a fermeture etanche munie d'un dispositif d'Evacuation du produit trait €, comportant intS-rieurement un agitateur ä arbre vertical et pale etagfees et Squi-, pee d'un circuit d'echange thermique s'etendant sensiblement sur toute la hauteur de la paroi laterale de la cuve.

Dans les reacteurs connus, la cuve a une paroi lateral cylindrigue et un fond bombe, ggneralement de section en anse de panier.
De tels reacteurs sont congus pour traiter avec un rendement optimum un volume determine de produit dont on ne peut s'ecarter sensiblement.

En effet, d'une part, pour que 1'agitateur travaille dans de bonnes conditions, c'est-ä-dire pour assurer un brassage efficace du produit a traiter et pour gviter en particulier des phenomenes de cavitation, il faut que les pales au travail soient plongees integralement au be du produit. D'autre part, il est Necessaire que la surface d'6change thermique soit dans un report donne avec le volume du produit.

Or, en raison de la forme de construction des reacteurs connus, la capacite du fond de la cuve, et par consequent le volume minimum pouvant etre efficacement brasse par les pales inferieures de 1'agitateur, est relativement importante par rapport à la capacite total de la cuve.

Il s'ensuit que la surface d'echange thermique, qui s'etend le long de la paroi cylindrique de la cuve mais non pas dans le fond de celle-ci, et le volume du produit traite varient dans les reports differents en fonction du niveau atteint par le produit. Ce η'est done that pour un level determine that the surface d'Schange thermique et le volume du produit sont entre eux dans le rapport voulu pour que la reaction s'opere dans les meilleures conditions. Pratiquement, il η'est pas possible de s'ecarter de plus de cinquante pour cent de ce level optimal.

Pour ces raisons, on est done obligg de prevoir, suivant les applications envisagees, toute une gamme de rSacteurs de capacites differentes, ce qui implique une limitation de la fabrication en serie et un coOt eleve de I ¹ equipement des usines de production chimique.

Au surplus, lorsque le produit Slaborö dans le rSacteur doit etre dilue, the necessaire de prevoir pour chaque rSacteur une cuve de dilution separee de construction analogue ä celle du reacteur mais de capacity beaucoup plus grande, en liaison avec celle-ci par un dispositif de recyclage comprenant une pompe. Dans

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ce cas, le cout de 1'installation et son encombrement se trouvent considerablement augmentee.

L'invention a pour but d'Slimlner ces inconvenients en realisant un reacteur permettant de traiter dans des conditions d ¹ agitation et d'Schange thermique pratiquement constantes des quantitös de produit variables dans de tres larges limites, pouvant aller du simple au decuple et plus , et permettant en consequence d'effectuer des dilutions sans le secours d'une cuve de dilution sSparfee, tout en ne pr ^ sentant qu'un faible encombrement.

A cet effet, le rSacteur selon 1 "invention est caracterise en ce que sa cuve a sensiblement la forme d'un c5ne renverse, casual tronque, don't 1'angle au sommet est de preference voisin de 45 °.

Grace ä cette disposition, d'une part, le volume du fond de la cuve, c'est-a-dire le volume de produit pouvant € tre effectivement brasse par les pales inferieures de l'agitateur tout en etant soumis a un echange thermique convenable, est reduit au minimum et, d'autre part, ä partir de ce volume minimum et jusqu'ä un volume utile considirablement superieur, par exemple dix fois ou plus, la surface d ¹ echange thermique et le volume du produit varient sensiblement de la meme maniSre par rapport au niveau du produit, de sorte que dans un m € me reacteur on peut traiter sans s'öcarter sensiblement des conditions les plus favorables d ¹ agitation et d'echange thermique, des quantites tres diffSrentes de produit, pouvant effectivement all you simple au decuple et plus.

On η'est done plus oblige de preVoir une gamme etendue de reacteurs de capacites proches les unes des autres, comme c'est le cas avec les rSacteurs classiques, ce qui se traduit par une Sconomie evidente de fabrication.

CeIa implique en outre que 1'on peut effectuer dans la cuve du / teacteur selon 1 · invention des dilutions tres etendues sans avoir recours a des cuves de dilution separees et a 1 "equipment accessory qu'elles necessitent, d'oü une nouvelle economie tres importante dans la fabrication et un gain d'encombrement egalement tres appreciable.

Il convient de noter qu'etant donne que le volume du produit dans la cuve conique du reacteur selon 1'invention croit beaucoup plus rapidement que le niveau, ladite cuve η'est pas plus encombrante que celle d'un riacteur classique de meme capacity optimal . On remarquera enfin que lorsqu'on traite une quantity minimale de produit dans un reacteur selon 1'invention, il reste, audessus du niveau du produit dans la cuve, un volume et une surface d ¹ echange thermique considerables, de sorte qu'en chauffant la

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the partie inferieure de la cuve et en refroidissant sa partie Superieure on peut effectuer in cette cuve un chauffage Ä reflux, possibly element sans le secours d'un refrigerant separe, ce qui est evidemment impossible avec un reacteur de construction classique.

Une forme d'execution de I ¹ invention est representee a titre d'exemple aux dessins annexes, dans lesquels:

- Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un reacteur selon '1' invention, ·

- Fig. 2 is a representation schematique d'un reacteur de construction classique;

- Fig. 3 est un graphique representant les variations du volume du produit et de la surface d'echange thermique en foncticn you level dans ledit reacteur de construction classique; - Fig. 4 est la representation schematique d'un rSacteur selon! 'Invention, et

- Fig. 5 est un graphique representant les variations du volume du produit et de la surface d'echange theririque en foncticn you level in ledit rSacteur selon 1'invention.

Le reacteur represents a la figure 1 est constitue essentiellement d'une cuve 1 munie d'un couvercle 2 avec un dispositif de fermeture etanche 3 et comportant intSrieurement un agitateur ä arbre verticale 4 portant des pales etag§es 5, 6 et 7.

La cuve 1 a sensiblement la forme d'un cone renverse, Legerement tronque, dont l'angle au sommet est voisinds45 °.

Le fond etroit de la cuve est gquipe d'un robinet de vidange 8 et raccorde a un conduit d'evacuation 9.

La paroi conique de la cuve 1 est double exterior unit d'un double exchangeur thermique constitue de deux Serpentins imbriques 10 et 11, comportant respectivement une arrivee 12, 13 et une sortie 14, 15 de fluide d'echange thermique.

L'echelle figurant a la droite de cette figure 1 indique le volume correspondent ä differents niveaux de produit, en suppcsant que la cuve a une contenance total of 200 liters.

On voit que pour un volume de 10 liters les pales inferieures / 3e 1'agitateur sont completement immergees dans le produit et que celui-ci est entoure par plusieurs spiers des serpentins de I ¹ echangeur thermique. Pour un volume de 50 liters les pales intermediaires 6 sont a leur tour totalement immergees et il en est de meme des pales superieures 7 pour un volume de 150 liters.

Les representations sch € matiques des figures 2 et 4 et les graphiques correspondants des figures 3 et 5 permettent de comparer les variations du report entre le volume du produit traite

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. et la surface correspondante d'echange thermigue dans le cas d'un rSacteur de construction classique et dans le cas d'un reacteur selon 1'invention.

Sur les graphiques sont portes en abscisses le niveau du produit dans la cuve, en dm, et en ordonnees le volume et la surface d'echange therroique functions de ce level, respectivement en dm3 et en dm2.

On voit que les deux fonctions varient de maniere tres diffeJrente dans le cas du reacteur classique (figure 3) tandis qu'elles sont assez voisines l'une de l'autre dans le cas du reacteur selon I ¹ invention (figure 5). Ainsi dans le cas du reacteur classique (figure 3) pour un level optimal de 4.5 dm, le volume et la surface d'6change thermique sont dans un rapport Sgal a approximately 2.5. Ce rapport varie considgrablement si 1'on s'gcarte de ce level optimal. Par example, pour un level de 2.5dm ce report est de l'ordre de 5 et pour un level de 6.5 dm, il est approximativement irrelevant § 2.

In revenge, dans le cas du reacteur selon 1'invention (figure 5) ä ces memes niveaux de 4,5, 2,5 et 6,5 dm le rapport entre le volume et la surface d'echange est approximativement figal 4 1,7 1,9 et 1,6 respectivement.

On notera par ailleurs que ä un level de 2 dm, le level minimum pour que les pales inferieures de l'agitateur travaillent dans de bonnes conditions, le volume correspondant du produit dans la cuve du rSacteur selon 1'invention est de l'ordre de 10 dni3 (compte tenu du volume occupe par les pales de l'agitateur), tandis que dans le reacteur de construction classique, ce volume est de l'ordre de 40 dm3.

Ces comparaisons demontrent que le reacteur selon 1 'invention permet de traiter dans de bonnes conditions d'agitation et d'Schange thermique des volumes de produit allant du simple au decuple et plus, alors que les reacteurs classiques ne peuvent etre utilises que pour des quantites de produit variant du simple au double seulement.

On voit also qu'avec le rSacteur selon 1'invention, si l'on travaille avec un faible volume de produit, on dispose audessus you level du produit d'un volume et d'une surface d'echange thermique considerables, ce qui permet par example d'effectuer un chauffage a reflux en chauffant la partie inferieure de la cuve et en refroidissant sa partie supirieure et aussi d'effectuer dans la cuve meme du reacteur des lilutions tres etendues sans qu'il soit necessaire d'adjoindre au rSacteur une cuve de dilution separge.

The invention is eviderament pas limitee a la forme

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d'execution decrite et representee a titre d'exemple. C'est ainsi par example qu'on obtient encore de tres bons resultats avec des conicitSs sensiblement differentes de 45 °, par example de 1'ordre from 35 to 55 °.

RESUME

Reacteur pour reactions chimiques, constituS d'une cuve ä fermeture etanche munie d'un dispositif d 'evacuation du produit trait§, comportant intirieurement un agitateur ä arbre vertical et pales StagSes et 6quip6e d'un circuit d'echange therraique s'etendant sensiblement sur toute la hauteur de la paroi latgrale de la cuve, caracterise en ce que sa cuve a sensibleraent la forme d'un cone renverse, legerement tronqug, dont I ¹ angle au sommet est de prgförence voisin de 45 °.

Claims (3)

iniiiiiiii'i ι are set, which is so slow that it does not cause any gas delivery. The height of the guide elements can be offset from one another in such a way that the leading edge of each subsequent plate lies approximately in the center of the gas flow flowing on it. This arrangement of the guide elements divides the gas and material flow again and again and counteracts the tendency for the solid particles to form streaks so effectively that an even flow of material is formed and the entire heating surface is used. Wall approaches of substances which have a particularly great tendency to do so can be avoided by the fact that the guide elements surrounding the wall extend up to the pipe wall, so that any approaches are removed again and again by the plates that brush the pipe wall. In this case, the plates can be designed to be resilient and so arranged that they brush the entire inner wall of the pipe as they move. A very low speed of the guide elements is sufficient to achieve this effect. A cleaning effect of the circulating guide elements also occurs when the plates stroke the pipe wall at a short distance, namely by the air flowing at high speed through the narrow gaps. The new heat exchanger is preferably operated in a vertical arrangement from bottom to top. With the described precautions for the compulsory guidance of the material and gas flow, the direction of flow can also be chosen the other way round. The tube can be arranged obliquely or horizontally. The drawing shows an embodiment of the new heat exchanger. The substance to be treated is introduced directly into the flow pipe 5 from a storage container 1 via a dispenser 2. The conveying gas flows through a line 3 to the flow pipe 5. This is heated or cooled by a heat exchange medium, which is introduced into a pipe jacket 6 through the line 8 and discharged through the line 7. The rotatable tube 12 is located in the tube 5. The tube 12 is occupied by the plates 13, which have inclined surfaces in accordance with the desired flow path and can be designed to be flexible so that their outer edges strip off the inner wall of the tube 5. The tube 12 is driven via a gear 17 and drive wheels 16 and 18. The material is guided by the conveying gas in coils along the inner wall of the tube 5 from bottom to top. The treated substance is withdrawn through a line 9 with the conveying gas. 5 claims: 1. Method for heating or cooling, in particular drying, finely divided solids with ίο a conveying gas flow guided in a helical path in an externally heated or cooled flow tube, inside of which it is helical running guide elements for generating the helical path of the Förc'ergasstromes and the substance are provided, characterized in that as guide organs, which are not at the same time The conveying organs for the gas are attached to a rod centrally located in the flow pipe (5) or a tube (12) fixed in a helical shape, wing-like curved or flat plates (13) up to or not all the way up to the inner wall of the flow tube approach, are provided and that the flow rate of the gas and the inclination of the plates so one another * 5 are coordinated so that there is an on the flow tube Gutter wall formed helically guided fabric, and that the guide organs so are designed or used so that the gas flow is repeatedly divided. 2. The method according to claim 1, characterized in that the flow tube (5) and / or the Rod or the tube (12) are set in axial rotation. 3. \ ^r device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that the successive plates (13) are offset in height from one another so that the leading edge of each subsequent plate is approximately in the middle of the gas flow flowing on. Considered publications:
German Patent Nos. 631, 4477, 148 620, 439, 3S9 742, 493 774, 555 219, 691 352, 695 938, 156,911596; Swiss patents No. 203 199,
896, 266 569; British Patent Nos. 107 417, 107 418,
065, 601 794: U.S. Patent Nos. 1,529,750, 2,357,649,
2,435,927, 2,576,297, 2696677, 2,702,949;
French patent specification No. 410 133. 1 sheet of drawings 637/153 9.59