DE19904407C2 - Vorrichtung zum Wechseln einer Düsenplatte eines Prillturmes und Verfahren zum automatisierten Wechsel - Google Patents

Vorrichtung zum Wechseln einer Düsenplatte eines Prillturmes und Verfahren zum automatisierten Wechsel

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln einer Düsenplatte eines Prill­ turmes, bei der schmelzflüssiges Bisphenol-A durch eine Vielzahl von in der Düsen­ platte befindlichen Düsen in den Prillturm eingeleitet und zur Prillherstellung auf Raumtemperatur abgekühlt wird sowie ein Verfahren zum automatisierten Wechsel mittels einer solchen Vorrichtung.
Bisphenole sind durch Umsetzen von Phenol mit Ketonen gewonnene chemische Verbindungen mit zwei Phenolgruppen, wobei Bisphenol-A (2,2-Bis(4-hydroxy­ phenyl)propan)) durch die Umsetzung von Phenol und Aceton entsteht. Bisphenol-A wird zu Epoxidharzen, Polycarbonaten und Polysulfonen weiterverarbeitet. Zur Er­ leichterung von Abfüllung, Transport und Lagerung werden aus einer Bisphenol- Schmelze durch Abkühlung Granulat, Schuppen oder Prills hergestellt, wobei Prills aufgrund des geringeren Staubanteils und der besseren Fließeigenschaften Vorteile gegenüber Granulat bzw. Schuppen aufweisen.
Aus der JP-6-107 581 ist ein Verfahren zur Herstellung von Bisphenol-A-Prills be­ kannt, bei dem schmelzflüssiges Bisphenol-A im Kopfbereich eines Prillturmes ein­ getragen wird und im Gegenstrom am Fuße des Prillturmes Kühlgas eingebracht wird, das den herunterfallenden Schmelzetröpfchen die Schmelzwärme entzieht. Am Fuße des Prillturmes werden die verfestigten Prills abgezogen.
Der Eintrag der Bisphenol-Schmelze im Prillturmkopf erfolgt dabei mittels einer Düsenplatte, die zentral auf dem Prillturmkopf angeordnet ist. Zur gleichmäßigen Verteilung der Bisphenol-Schmelze ist die Düsenplatte bevorzugt sphärisch gewölbt ausgebildet. In der Wölbung der Düsenplatte ist eine Vielzahl von Bohrungen gleich­ mäßig auf der Oberfläche der Düsenplatte verteilt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Wechseln einer solchen Düsenplatte zu schaffen, die es ermöglicht den Vordruck der Düsen­ platte für unterschiedliche Lastbereiche eines Prillturms in einem festgelegten Bereich zu halten. Weiterhin ist es erwünscht, daß die Düsenwechselvorrichtung automatisch von außen betrieben werden kann und bei einem Wechsel des Last­ bereichs keine unnötigen Standzeiten des Prillturms verursacht.
Hinsichtlich der Vorrichtung ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Düsenplatten vorgesehen sind, die mittels geeignetem Antrieb entlang einer Führung linear in Betriebsstellung bzw. Wechselstellung bringbar sind.
Verfahrensmäßig besteht die Lösung der Aufgabe durch die folgenden Schritte:
  • - Umlenkung der Bisphenol-Schmelze vom Prillturm in den Schmelzebehälter,
  • - Aufgabe von Stickstoff in den Prillturm über eine vorgegebene Dauer,
  • - Entspannung des Druckes im Prillturm,
  • - Entlastung des Entpressdruckes auf die Düsenplatte,
  • - Betätigung des Verschiebezylinders zum Verschieben einer Düsenplatten von der Wechsel- in die Betriebsstellung,
  • - Aufbringen von Anpressdruck auf die Düsenplatte,
  • - Aufgabe von Stickstoff in den Prillturm über eine vorgegebene Dauer und
  • - Umlenkung der Bisphenol-Schmelze vom Schmelzebehälter in den Prillturm.
Um eine besonders große Flexibilität bei der Prillherstellung zu schaffen wird in Ab­ hängigkeit von verschiedenen Durchsätzen mit unterschiedlichen Düsenplatten ge­ arbeitet, die jeweils eine andere Anzahl und/oder Verteilung der Durchtritts­ bohrungen aufweisen. Auf diese Weise wird eine automatische Lastanpassung er­ reicht. Dabei ist es möglich, daß durch die Wahl der geeigneten Düsenplatte Last­ bereiche von 0,5 bis 8 t Bisphenol-Schmelze pro Stunde möglich sind, ohne einen Vordruck der Düsenplatte in einem vorher festgelegten Bereich von bevorzugt 0,1 bis 0,3 bar zu verlassen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind für die Führung der Düsenplatten Gleit­ schienen vorgesehen, die eine Länge von wenigstens der doppelten Düsenplatten­ länge, bevorzugt von der vierfachen Düsenplattenlänge, aufweisen.
Zur Verbesserung des Wechselvorganges bestehen die Gleitschienen wenigstens an ihrer Oberfläche aus einer Kupferbronze, bevorzugt einer CuSn8-Legierung. Diese Legierung ist zuverlässig gegen Bisphenol-Dämpfe beständig.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Gleitschienen und/oder die Düsenplatten an ihrem Kontaktbereich eine geschliffene Oberfläche aufweisen. Hier hat sich eine Rauhtiefe von 0,8 µm als besonders zweckmäßig erwiesen.
Als Antrieb zum Verschieben der Düsenplatte ist nach einer weiteren Lehre der Er­ findung wenigstens ein Verschiebezylinder vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Ver­ wendung eines Einkolbensystems, bei dem der Verschiebezylinder pneumatisch be­ aufschlagbar ist. Der konstruktive Aufwand bei einem mittig angreifenden einzigen Verschiebezylinder ist aufgrund der Probleme der Synchronisation deutlich geringer als der von zwei oder mehr parallel arbeitender Kolben.
Schließlich ist zum Abdichten der Düsenplatte auf der Öffnung im Prillturmkopf ein Anpresszylinder vorgesehen, der bevorzugt hydraulisch beaufschlagbar ist. Mit einem solchen Anpresszylinder wird die jeweils aktive Düsenplatte mit einem Druck von bevorzugt 200 bar auf die Öffnung im Prillturmkopf gepreßt. Die Abdichtung der Düsenplatte erfolgt produktseitig über eine O-Ring-Dichtung, beispielsweise aus Viton B, gasseitig zum Prillkopf hin metallisch.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenwechsel­ vorrichtung in Draufsicht,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Düsenwechselvorrichtung in schematischer Darstellung und
Fig. 3 ein schematisches Diagramm der Schmelzeaufgabe zur Erläuterung des Wechselvorganges der Düsenwechselvorrichtung.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Wechseln einer Düsenplatte 1 eines Prillturmes gezeigt, wobei die Düsenplatte 1 eine aus konzentrisch ange­ ordneten Bohrungen (nur schematisch dargestellt) bestehende Düse 2 aufweist, welche sich in Betriebsstellung der Düsenplatte 1 zentral über der nicht dargestellten Öffnung eines nur schematisch angedeuteten Prillturmes 3 befindet.
Erfindungsgemäß sind nun mehrere Düsenplatten 1 vorgesehen, die mittels ge­ eignetem Antrieb entlang einer Führung linear in Betriebsstellung bzw. Wechsel­ stellung bringbar sind. Dazu sind als Führung Gleitschienen 4 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa die 2½-fache Länge einer Düsenplatte 1 auf­ weisen. Wie bereits ausgeführt, weisen die Gleitschienen 4 eine Oberfläche aus Kupferbronze, bevorzugt einer CuSn8-Legierung. Zur weiteren Erleichterung der linearen Verschiebung der Düsenplatten 1 sind die Gleitschienen 4 und/oder die Düsenplatten 1 wenigstens in ihrem Kontaktbereich mit einer geschliffenen Ober­ fläche, die bevorzugt 0,8 µm beträgt, versehen.
Als Antrieb zum Verschieben der Düsenplatten 1 dient ein pneumatisch betätigbarer Verschiebezylinder 5, der so angeordnet ist, daß er parallel zu den Gleitschienen 4 angeordnet ist und die Düsenplatten 1 mittig angreift. Zur verkantungsfreien Führung der Düsenplatten 1 sind die Gleitschienen 4 vorzugsweise mit einem im wesentlichen U-Profil versehen.
In Fig. 2 ist nun eine bevorzugte Düsenwechselvorrichtung dargestellt, bei der die Länge der Gleitschienen 4 etwa der vierfachen Düsenplattenlänge aufweist. Dies ist für einen automatisierten Betrieb besonders bevorzugt, da auf diese Weise vier ver­ schiedene Positionen entstehen. Eine gereinigte Düsenplatte 1 wird zunächst in die Position IV (Reservestellung) gebracht und von dort mittels des Verschiebezylinders 5 von dessen Stellung A in die Position III (Vorheizstellung) gebracht, indem der Verschiebezylinder sich in die Stellung B bewegt. Nachdem nun der Verschiebe­ zylinder wieder in die Stellung A gefahren ist, kann eine neue Düsenplatte 1 einge­ legt werden, die dann wiederum mit Hilfe des Verschiebezylinders 5 von der Reservestellung IV in die Vorheizstellung III gebracht wird. Die für den Betrieb vor­ gesehene, inzwischen vorgeheizte Düsenplatte 1 verfährt dabei von der Position III in die Position II (Betriebsstellung). In der Betriebsstellung wird die Düsenplatte mit einem nur angedeuteten Anpresszylinder 6 dichtend auf die Öffnung des gleichfalls nur angedeuteten Prillturmes 3 gepreßt. Zum erneuten Wechsel der Düsenplatte wird diese, wie zuvor beschrieben, von der Position II in die Position I (Entnahmestellung) gebracht, nachdem der Druck des Anpreßzylinders 6 aufgehoben worden ist.
Zur Reinigung kann die verschmutzte Düsenplatte 1 aus der Position I entnommen werden und nach erfolgter Reinigung wieder in die Reservestellung IV verbracht werden.
Der gesamte Wechselvorgang wird nachfolgend anhand eines an der Fig. 3 darge­ stellten Beispieles näher erläutert:
Im Normalbetrieb des Prillturms 3 sind die Ventile 7 und 8 so geschaltet, daß die Bisphenol-Schmelze mittels einer Schmelzepumpe 9 temperatur- und mengenge­ regelt zum Prillturm 3 gefahren wird. Dabei sind die Stickstoffspülungen zur Düsen­ platte 1, also das Ventil 8, und die Rückführung zum Schmelzebehälter 10, also das Ventil 7, abgesperrt. Die nur schematisch dargestellte Düsenplatte 1 wird hydraulisch mit einem hier nicht dargestellten Anpreßzylinder und einem Druck von 200 bar produktseitig über eine O-Ring-Dichtung aus Viton B und gasseitig zum Prillturm 3 metallisch abgedichtet. Der pneumatische Verschiebezylinder 5 (vgl. Fig. 2) steht in Stellung A. In der Vorrichtung sind drei Düsenplatten eingelegt, eine in der Position II (Betriebsstellung), eine in der Position III (Vorheizstellung) und eine in der Position IV (Reservestellung). Der "Auswurfplatz" für die zu wechselnde Düsen­ platte (also die Position I) ist frei.
Als Vorbereitung zum Düsenwechsel wird das Ventil 7 so geschaltet, daß die Bisphenol-Schmelze vom Prillturm 3 zum Schmelzbehälter 10 umgeleitet wird. Das Ventil 8 wird geschaltet, es schließt den Schmelzeweg und öffnet gleichzeitig die Stickstoffzufuhr zum Prillturm 3, um die N2-Spülung einzuleiten. Damit die Rohr­ leitung zwischen Ventil 7 und 8 sauber leerlaufen kann, ist zur Schaltung des Ventils 8 ein verstellbares Zeitglied vorgesehen. Durch Umschalten des Ventils 8 wird der N2-Spülvorgang abgeschlossen und der N2-Kreislaufventilator abgeschaltet. Der Druck im Prillturm 3 wird durch Entspannung hinter dem Kreislauffilter auf Pü kleiner 4 mbar abgebaut.
Der eigentliche Düsenwechselvorgang wird eingeleitet durch Entlastung des hydrau­ lischen Anpreßzylinders 6. Sobald der hydraulische Druck abgebaut ist, verfährt der pneumatische Verschiebezylinder 5 von Stellung A in die Stellung B und verschiebt dabei alle drei Düsenplatten 1. Dabei verfährt die bisher in Betrieb befindliche Düsenplatte auf den freien Auswurfplatz (von II nach I), die vorgeheizte Düsenplatte 1 in die Betriebsstellung (von III nach II) und die Reserveplatte in die Vorheizzone (von IV nach III). Sobald der Verschiebezylinder 5 Stellung B erreicht hat, wird der hydraulische Anpreßzylinder 6 wieder unter Druck gesetzt, so daß die Dichtheit im Bereich der Düsenplatte 1 gewährleistet ist. Anschließend verfährt der Verschiebe­ zylinder wieder in seine Ausgangsstellung A.
Zur Wiederinbetriebnahme des Prillturmes wird durch eine Einspeisung von Stick­ stoff N2 der Betriebsdruck auf ca. 50 mbar eingestellt. Anschließend wird der Stick­ stoff-Kreislaufventilator zugeschaltet und der hydraulische Anpreßzylinder 6 mit Druck beaufschlagt. Der Druck des Anpreßzylinders 6 entriegelt dabei das Ventil 7, das zur Wiederinbetriebnahme des Prillturmes 3 umgeschaltet werden muß. Nach Er­ reichen der Betriebsdrehzahl des Ventilators wird die Schmelzezuführung zum Prill­ turm 3 durch Schalten des Ventils 7 freigegeben. Das Prillen der Bisphenol- Schmelze erfolgt nun automatisch, entsprechend der vorgegebenen Menge und aus­ gewählter Düsenplatte 1 in einem Bereich von 500 bis 8000 kg/h.
Zur Reinigung der Düsenplatten 1 werden diese nach dem Betrieb in einem Ultra­ schallbad in verdünnter Natronlauge (6,5% NaOH) bei Umgebungstemperaturen etwa 30 min. gereinigt. Danach werden die Düsenplatten 1 mit voll entsalztem Wasser kräftig abgespült und vor der Wiederverwendung getrocknet.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Wechseln einer Düsenplatte eines Prillturmes, bei der schmelzflüssiges Bisphenol-A durch eine Vielzahl von in der Düsenplatte be­ findlichen Düsen in den Prillturm eingeleitet und zur Prillherstellung auf Raumtemperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Düsenplatten (1) vorgesehen sind, die mittels geeignetem Antrieb ent­ lang einer Führung linear in Betriebsstellung (II) bzw. Wechselstellung (I) bringbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führung Gleitschienen (4) vorgesehen sind, die eine Länge von wenigstens der doppelten Düsenplattenlänge aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die die Gleitschienen (4) eine Länge von der vierfachen Düsenplattenlänge aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober­ fläche der Gleitschienen (4) aus einer Kupferbronze besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Gleitschienen (4) aus einer CuSn8-Legierung besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschienen (4) und/oder die Düsenplatten (1) an ihrem Kontaktbereich eine geschliffene Oberfläche aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe der geschliffenen Oberfläche/n 0,8 µm beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb zum Verschieben der Düsenplatte (1) wenigstens ein Verschiebe­ zylinder (5) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einkolben­ system vorgesehen ist, bei dem der Verschiebezylinder (5) pneumatisch be­ aufschlagbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abdichten der Düsenplatte (1) auf der Öffnung im Prillturmkopf wenigstens ein Anpresszylinder (6) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpress­ zylinder (6) hydraulisch beaufschlagbar ist.
12. Verfahren zum automatisierten Wechsel einer Düsenplatte (1) eines Prill­ turmes mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • - Umlenkung der Bisphenol-Schmelze vom Prillturm in den Schmelze­ behälter,
  • - Aufgabe von Stickstoff in den Prillturm über eine vorgegebene Dauer,
  • - Entspannung des Druckes im Prillturm,
  • - Entlastung des Entpressdruckes auf die Düsenplatte (1),
  • - Betätigung des Verschiebezylinders zum Verschieben einer Düsen­ platten (1) von der Wechsel- in die Betriebsstellung,
  • - Aufbringen von Anpressdruck auf die Düsenplatte (1),
  • - Aufgabe von Stickstoff in den Prillturm über eine vorgegebene Dauer und
  • - Umlenkung der Bisphenol-Schmelze vom Schmelzebehälter in den Prillturm.
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