DE1225151B

DE1225151B - Durch Zwischenwaende in mehrere Zellen quer zur Laengsachse unterteiltes Gefaess

Info

Publication number: DE1225151B
Application number: DEF42854A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Schneider; Dipl-Ing Otto Court
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1964-05-12
Filing date: 1964-05-12
Publication date: 1966-09-22
Also published as: US3321282A; FR1433845A; GB1091721A

Description

Durch Zwischenwände in mehrere Zellen quer zur Längsachse unterteiltes Gefäß Die Erfindung betrifft ein durch Zwischenwände in mehrere Zellen quer zur Längsachse unterteiltes und außen beheiztes oder gekühltes, vorzugsweise liegendes zylindrisches Gefäß, bei dem an einem Ende eine das Gefäß nur teilweise füllende Flüssigkeit eingeführt und am anderen Ende herausgeleitet wird und das mit einem Rührwerk ausgestattet ist, an dessen axialer Welle in den einzelnen Zellen umlaufende Rührflügel angebracht sind, die die Flüssigkeit an der Gefäßwand verteilen.
Es sind für die Durchführung kontinuierlicher, mehrstufiger Eindampfungen bzw. Reaktionen sogenannte Rührwerkskaskaden bekannt, bei denen die zu behandelnde Flüssigkeit von einem Kessel zu einem tiefer liegenden läuft. Fernerhin sind Kaskadenreaktoren bekannt, die aus einem liegenden Zylinder bestehen, dessen unterer Teil mit Zwischenwänden ausgerüstet ist. Bei den unterteilten Gefäßen dieser bekannten Art sind die Zwischenräume mit Durchlässen oder Überläufen versehen, damit die kaskadenartige Wirkung eintreten kann.
Bei derartigen Gefäßen steht der Flüssigkeit für die Ausdampfung nur eine relativ kleine Oberfläche zur Verfügung, und die Dämpfe müssen in Form von Blasen gegen den statischen Druck hochsteigen.
Für temperaturempfindliche Stoffe ergeben sich bei derartigen Kaskadengefäßen empfindliche Nachteile, da in ihnen die Verweilzeit sehr hoch ist und da der Betriebsinhalt im Verhältnis zum Durchsatz wegen der benötigten Wärmeaustauschfläche stets nachteilig hoch liegt.
Es sind auch Verdampfer bekannt, bei denen die Flüssigkeit an der Innenwand eines beheizten Zylinders in dünner Schicht herunterrieselt und ein Flüssigkeitsfilm durch feste oder bewegliche Wischer etwa in der Stärke von 0,1 mm bis zu einigen Millimetern aufrechterhalten wird.
Die Verweilzeit liegt bei einigen Sekunden bis etwa einer halben Minute und damit wesentlich günstiger als bei Kesselkaskaden.
Die Apparatur erfordert eine Mindestbelastung, da sonst ein Teil der Heizfläche unbenetzt bleibt, das Produkt durch Überhitzung geschädigt wird oder Rückstände anbacken.
Eine Änderung der Verweilzeit des nicht destillierten Produktanteils ist bekanntlich durch Anbringung eines Stauringes am unteren Ende dieses Verdampfers erzielbar, der dort eine von der Drehzahl der Wischerwelle abhängige Flüssigkeitsoberfläche in Form eines Rotationsparaboloids einstellt.
Der Einbau von mehreren Stauringen bei mehrstufiger Anordnung im Verdampfer hintereinander ist nachteilig, da die Stauringe den Ein- und Ausbau der Wischer- bzw. Rührerkonstruktion erschweren oder unmöglich machen.
Es wurde gefunden, daß die obengenannten Nachteile behoben und die Verweilzeit in den einzelnen Zellen des Gefäßes einstellbar ist, wenn die Zwischenwände erfindungsgemäß als Ringe ausgebildet sind, die mit ihrer äußeren Begrenzung auf der Innenwand des Gefäßes befestigt und die an ihrer inneren Begrenzung mit mindestens einem Einschnitt versehen sind, der für den an der Innenwand des Gefäßes bei laufendem, mit zur Montage einklappbaren Wischern ausgestattetem Rührwerk zwischen den Ringen sich bildenden Flüssigkeitsring als tÇberlaufwehr dient.
Durch die Einstellung der Dicke des Flüssigkeitsringes wird der Betriebsinhalt und damit auch die Verweilzeit einstellbar. Die Einschnitte können in ihrer Tiefe verstellbar sein. Hierdurch wird die Dicke des in jeder Zelle bei umlaufendem Rührwerk an der Gefäßwand durch die Zentrifugalkraft sich bildenden Flüssigkeitsringes nach Wunsch einstellbar. Dies ist von großer praktischer Bedeutung, da die Anlage sofort den Betrieb wiederaufnehmen kann, ohne den Beharrungszustand der Apparatur im kontinuierlichen Betrieb abwarten zu müssen. Die Einstellbarkeit des Betriebsinhalts bzw. der Verweilzeit ist besonders vorteilhaft bei der stufenweisen Destillation von Flüssigkeiten oder bei der stufenweisen Durchführung von chemischen Reaktionen, bei denen Dämpfe und Gase zugeführt oder bei denen die entsprechenden Gase oder Dämpfe, beispielsweise bei Arbeiten unter Vakuum, abgeführt werden.
Bei der Durchführung von chemischen Reaktionen, die mit Hilfe von festen, pulverförmigen, zum Absitzen neigenden Kontaktstoffen durchgeführt werden müssen, wird durch die in den Räumen umlaufenden Rührer ein Verstopfen der Apparatur sicher vermieden.
Durch die Anordnung der Wehre im oberen Teil der Ringwände wird bei Stillstand der Rührvorrichtung ein Leerlaufen der einzelnen Zellen vermieden, wenn der Reaktor waagerecht angeordnet ist.
Um ein Zurücklaufen der Flüssigkeit entgegen der Durchflußrichtung von einem Raum zum anderen zu unterbinden, sind die Überlaufkanten der Einschnitte in den Ringwänden von Ringwand zu Ringwand in stetig größerem Abstand von der Gefäßachse angeordnet.
Um Spritzen von einer Zelle zur anderen zu vermeiden, sind auf der Rührwerkswelle beidseitig eines jeden Ringes Spritzscheiben angeordnet.
Die Wischerelemente, die in den einzelnen Kammern den rotierenden Flüssigkeitsring aufrechterhalten, sind mit zur Montage einklappbaren Wischern versehen, so daß sie im zurückgeklappten Zustand durch die Öffnung der Trennwände eingeführt und dann in die Arbeitslage geklappt und von der Stirnseite festgestellt werden können.
Bewegte Wischer werden zweckmäßig ebenfalls exzentrisch drehbar angeordnet; das Einstellen in die Arbeitslage erfolgt durch die Zentrifugalkraft.
Durch die Form der Wischer kann der Flüssigkeitsfilm beeinflußt werden. Die Wischer können kammförmige, sägezahnartige und schaufelförmige Formen haben.
Die Trennwände können so ausgebildet werden, daß sie die Strömungsverhältnisse innerhalb einer Kammer beeinflussen. Durch Abrunden der Kanten tritt eine stärkere Rückvermischung und damit eine bessere Durcharbeitung des Produktes ein.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch einen Kaskadenreaktor, F i g. 2 den Querschnitt durch diesen Reaktor; F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Reaktor in vergrößertem Maßstab; Fig. 4 und 5 zeigen Verstellmöglichkeiten der Wehre in den Trennwänden; Fig. 6, 7 und 8 zeigen Ausführungsformen der Zwischenwände im Querschnitt; Fig. 9, 10 und 11 zeigen Längsschnitte durch Reaktoren mit verschieden dicken Flüssigkeitsringen.
In F i g. 1 und 2 sind die wesentlichen Bestandteile des Kaskadenreaktors zu erkennen. Die Heizzonen des Reaktionsrohres 1 sind von außen durch Mänteil pa beheizt oder gekühlt, von denen jede Kaskadenstufe für sich oder gemeinsam betrieben werden kann.
Über das Motorgetriebe 2 wird eine die Rührbefestigung tragende Welle 3 angetrieben. Das Reaktionsrohr 1 wird durch Trennwände 4 z. B. in vier Stufen unterteilt. In die Trennwände 4 sind verstellbare Wehre 5 eingebaut. Wischblätter 6 sind an mehreren zur Welle 3 parallellaufenden Achsen 7 drehbar befestigt. Mit diesen Achsen sind die Wischerblätter 6 schwenkbar, so daß sie in zurückgeklapptem Zustand in die einzelnen Zellen des Behälters eingeführt und dann vor Aufsetzen des Deckels 8 oder durch ein Handloch in die Betriebslage geklappt und festgestellt werden können (Fig. 2). Die zu behandelnde Flüssigkeit wird in den Reaktorl bei dem Stutzen 27 eingeführt und verläßt durch den Stutzen 28 den Reaktor. Die Gase oder Dämpfe werden durch den Stutzen 29 eingeleitet und durch den Stutzen 30 abgeführt, oder umgekehrt. Die Wischer können auch als um die Achsen 7 in Scharnieren einzeln bewegliche Wischer ausgebildet sein.
In Fig.3 ist das Wehr 5 als Bolzen dargestellt.
Um den Rührer in die innere Begrenzung 14 der Zwischenwand 4 leicht einführen zu können, sind die Flügel 6 und 6 a um die Achsen 7 pendelnd gelagert.
Der linke Flügel 6 ist sowohl in Arbeitslage als auch in Klapplage gezeichnet. Mit 16 ist der Flüssigkeitsstand bei Stillstand der Anlage dargestellt.
In F i g. 4 ist die Verstellbarkeit der Wehre gezeigt.
Über einen Gewindebolzen 9 kann die WehrhöheH eingestellt werden. Der Gewindebolzen9 wird mittels einer Mutter 10 arretiert. Über eine tÇberwurfmutter 11 und Dichtung 12 wird der Reaktor abgedichtet. F i g. 5 zeigt eine technisch einfachere Lösung; dabei wird der Bolzen 13, der die Wehrhöhe H1 vorgibt, über eine Schraubenverbindung 15 festgeklemmt. Die Bolzenverstellung ist durch eine Markierung 26 gekennzeichnet. Durch Verdrehen des Bolzens 13 kann der Flüssigkeitsfilm gedrosselt werden. Eine Veränderung des flachen, in einen Schlitz 25 reichenden Bolzenansatzes 24 ergibt auch Veränderung der Wehrhöhen.
In F i g. 6,7 und 8 sind I(onstruktionen der Stirnflächen der ringförmigen Trennwände angegeben. Sie können, wie bei 17 gezeigt, parallel zur Achse oder abgerundet wie bei 18 oder unter einem bestimmten Winkel wie bei 19 angeordnet sein, um dem Strömungsverlauf der Flüssigkeit in den einzelnen I(ammern eine bestimmte Richtung zu geben (s. Pfeil).
Fig. 9, 10 und 11 zeigen bei Reaktorengefäßen die Möglichkeit, Rückvermischungen in Durchlaufrichtung zu vermeiden. Die Überlautkanten der Wehre 20 haben in Durchflußrichtung (Pfeil 23) von Zelle zu Zelle einen immer wachsenden Abstand von der Apparateachse. Durch konisches Ausbilden des Reaktors 21 erreicht man denselben Effekt. Durch Absetzen der einzelnen Zellen 22 läßt sich der Betriebsinhalt zusätzlich variierten.

Claims

Patentansprüche: 1. Durch Zwischenwände in mehrere Zellen quer zur Längsachse unterteiltes und außen beheiztes oder gekühltes, vorzugsweise liegendes zylindrisches Gefäß, bei dem an einem Ende eine das Gefäß nur teilweise füllende Flüssigkeit eingeführt und am anderen Ende herausgeleitet wird und das mit einem Rührwerk ausgestattet ist, an dessen axialer Welle in den einzelnen Zellen umlaufende Wischer oder Rührflügel angebracht sind, die die Flüssigkeit an der Gefäßwand verteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände als Ringe (4) ausgebildet sind, die mit ihrer äußeren Begrenzung auf der Innenwand des Gefäßes (1) befestigt und die an ihrer inneren Begrenzung mit mindestens einem Einschnitt (25) versehen sind, der für den bei laufendem, mit zur Montage einklappbarenWischern (6) ausgestattetem Rührwerk an der Innenwand des Gefäßes (1) zwischen den Ringen (4) an bildenden Flüssigkeitsring als tYberlaufwehr(5) dient.
2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringeinschnitte (25) in ihrer Tiefe verstellbar sind.