DE1964949B2 - Vorrichtung zum konzentrieren einer loesung oder suspension - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Konzentrieren einer Lösung oder Suspension bis zum plastischen Zustand, bestehend eus eimer an ein Zuführrohr angeschlossenen Entspannungsdüse, die in eine mit Gasabzug versehene Expansionskammer mündet, an deren Boden eine Schneckenaustragsvorrichtung vorgesehen ist, die mindestens zwei Schneckenwellen aufweist.

Mit derartigen Vorrichtungen werden Lösungen durch Entspannung verdampft, indem eine gegebenenfalls erwärmte Lösung aus einem Raum höheren Drucks in einen Raum niedrigeren Drucks entspannt wird. Dabei findet, entsprechend dem Wärmein'halt der Ausgangslösung und dem Siedepunkt des Lösungsmittels, unter Abkühlung eine Teilverdampfung und eine Phasentrennung in Lösungsmitteldampf und Konzentrat statt. Die so eingedickte Lösung ist infolge der Konzentrationserhöhung und infolge der Abkühlung bei der Entspannung wesentlich viskoser als die Ausgangslösung. Man treibt deshalb die Entspannungsverdampfung mittels Düse nur so weit, daß ein noch fließendes, leicht zu handhabendes Konzentrat entsteht. Würde man höher aufkonzentrieren, fiele das Gut in Form von Flocken oder Fladen an und würde die Expansionskammer verschmutzen.

Es sind jedoch bereits Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, mit denen Lösungsmittel aus einer Polymerlösung oder aus einem flüssigen Sirup ausgetrieben werden, indem die Lösungen durch Düsen in eine Expansionskammer eingegeben werden. In beiden Fällen entstehen sofort ein bzw. mehrere hochviskose Stränge beim Austreten aus der Düse. Dies liegt daran, daß die Vorrichtung mit geringer Austrittsgeschwindigkeit der Losung oder Suspension arbeitet oder daß im speziellen Fall ein sehr schnell verflüchtigendes Lösungsmittel verwendet wird. I_m er='on Falle hat die Vorrichtung einen geringen Durchsatz; der zweite Fall läßt sich in der Regel aus chemischen Gründen oder aus Kostengründsn sowie aus Gründen des Umweltschutzes nicht verwirklichen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zu finden, mit der sich ein höherer Viskositätsgrad des Konzentrats erreichen läßt, ohne daß dieses bereits in Strangform anfallt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Entspannungsdüse so tief über einer von Schnekkenwellen gebildeten Wanne angeordnet ist, daß die von der Entspannungsdüse ausgeschleuderten, nicht mehr fließfähigen Konzentratsfladen von den rotierenden Schneckenwellen vollständig erfaßt und eineezogen werden können.

" Dadurch wird erreicht, daß die Vorrichtung trotz hohen Durchsatzes ein höheres Konzentrat gewährleistet, das bei der Entspannungsverdampfung in Form von Flocken und Fladen anfällt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird das gesamte aus der Düse ausgeschleuderte Konzentrat von den Schnekkenwellen erfaßt, so daß keine Verschmutzung der Wände der Expansionskammei stattfinden kann, die zu Störungen des Betriebes führen würde. Die Schneckenaustragsvorrichtung ist dabei so gestaltet, daß sie selbstreinigend wirkt, d.h., daß die Gewindegänge der Schneckenwellen sich gegenseitig sauber schaben. Im Prinzip ist es gleichgültig, ob die Schnekkenwellen gegenläufig oder gleichsinnig drehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die gegenläufige Anordnung eine bessere Förderung verursacht, weil das von der Entspannungsdüse herabfallende Produkt von den Schnecken erfaßt wird, insbesondere wenn diese von außen nach innen über oben nach unten drehen.

Nach einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Schneckenaustiagsvorrichtung vier Schneckenwellen auf, die V-förmig angeordnet sind. Sie arbeiten vorzugsweise selbstreinigend und sind ebenfalls vorzugsweise von außen nach innen über oben nach unten drehbar. In vorteilhafter Weise haben die Schneckengänge eine geringe Steigung, so daß das geförderte Gut einen Pfropfen am Schneckengehäuse bildet und somit die Auslaßöffnung der Schneckenaustragsvorrichtung abdichtet und in hochviskoser Form austritt.

Nach einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Wandung der Expansionskammer und gegebenenfalls der Außenmantel der Entspannungsdüse mit Kühlelementen ausgestattet. Diese verursachen, daß ein Teil der Lösungsmitteldämpfe in der Expansionskammer zu einem dünnen Film auf den gekühlten Flächen kondensiert und damit die Bildung von Anbackungen durch Konzentratspritzer vermieden wird.

In einer Zeichnung sei nun die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt und ihre Arbeitsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung im Schnitt und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie B + B in Fig. 1.

Eine zu konzentrierende Lösung wird über ein Zuführrohr 1 durch eine Entspannungsdüse 2 in eine Expansionskammer 3 expandiert. Ihre Wände 4 weisen Kühlelemente 5 auf. Die Lösungsmitteldämpfe verlassen die Expansionskammer 3 durch ein Ab-

zugsrohr 6 und werden zu einem nicht dargestellten Kühler geführt, wo sie kondensieren. Das in der Expansionskammer 3 in Form von Flocken und Fladen anfallende Konzentrat wird von d^n Schneckenwellen 7, 8, 9, 10 der Schneckemustragsvorrichtung 11 erfaßt und durch die Austrittsöffnung 12 gepreßt, so daß es in hochviskoser Form anfällt. Die Schneckenwellen sind von einem Gehäuse 13 umgeben, das mit Temperierelementen 15, 16 für Beheizung und/oder Kühlung ausgestattet ist. Die Entspannungsdüse 2 ist mit einer einstellbaren Drosseleinrichtursg 17 versehen.

Beispiel

Eine 33%ige, bei 40° C 11 200 cP zähe Lösung eines Polymerisats mit einer spezifischen Wärmekapazität von 0,64 kcal/kg grd in einem Lösungsmittel mit einer spezifischen Wärmekapazität von 0,88 kcai/kg grd, einer Verdampfungswärme von 120 kcal/kg und einem Dampfdruck von 100 Torr bei 40° C wird mittels Zahnradpumpe bei einem Mengenstrom von 129 kg/h unter einem Druck von 22 kg/cm² durch einen Doppelrohr-Wärmeaustauscher gedrückt und dabei von 45° C auf 125° C erwärmt. Diese Lösung wird dann über eine drosselbare Düse 2 in eine Expansionskammer 3 einer vierwelligen Schneckenaustragsvorrichtung 11, in der ein Druck von 100 Torr herrscht, entspannt. Sk- wird dabei von 33% auf 55% Polymerisatgehalt konzentriert und kühlt sich von 125° C auf 66° C ab. Aus der Entspannungsdüse 2 werden mit hoher Geschwindigkeit nicht mehr fließfähige, plastische Konzentratfladen in die aus den vier Schneckenwellen gebildete Wanne geschleudert und von den mit 120 U/min rotierenden Schnecken vollständig erfaßt und eingezogen. Die Phasentrennung in Konzentrat und Lösungsmitteldampf geschieht in

ίο der sich erweiternden Düse 2, zwischen Düse 2 und Schneckenwelle 7, 8,9,10 und beim Zusammenpressen des teilweise schaumigen Konzentrats durch die Schneckenwellen.

Das so hergestellte Konzentrat mit 55% Polymerisatgehalt wird von der vierwelligen Schneckenaustragsvorrichtung über ein geschlossenes Gehäusestück und über eine Austrittsöffnung 12 mit einem Mengenstrom von 77,3 kg/h in die Atmosphäre oder in einen unter gewünschtem Über- oder Unterdruck stehenden Raum ausgestoßen.

Wird die Entspannungsverdampfung auf die vorbekannte Art und Weise durchgeführt, also ohne Verwendung einer Schneckenaustragsvorrichlung, mit der anfallende Flocken und Fladen vollständig erfaßt werden könnten, so kann wegen der dann erforderlichen Fließfähigkeit des Konzentrats die Polymerlösung von 33% lediglich auf etwa 40% Polymerisatgehalt konzentriert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Konzentrieren einer Lösung oder Suspension bis zum plastischen Zustand,

bestehend aus einer an ein Zuführrohr angeschlossenen Entspannungsdüse, die in eine mit Gasabzug versehene Expansionskammer mundet, an deren Boden eine Schneckenaustragsvornchtung vorgesehen ist, die mindestens zwei Schnekkenwellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsdüse (2) so tief über einer von Schneckenwellen (7,8,9,10) gebildeten Wanne angeordnet ist, daß die von der Entspannungsdüse (2) ausgeschleuderten, nicht mehr »5 fließfähigen Konzentratfladen von den Schnekkenwellen (7,8,9,10) vollständig erfaßt und eingezogen werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenaustragsvorrich- ^a0 tung (11) vier Schneckenwellen (7, 8, 9, 10) aufweist, die V-förmig angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schneckenwellen (7,8,9,10) von außen nach innen über oben nach unten drehbar sind.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (4) der Expansionskammer (3) mit Kühlelementen (5) ausgestattet ist.