DE19949288C2 - Rohrreaktor zur Behandlung von chargenweise zugeführtem Reaktionsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrreaktor zur Behandlung von chargenweise zugeführtem Re­ aktionsmaterial, mit mindestens zwei aufeinander folgenden Abschnitten des Innenraums und einem Einlaß für das Reaktionsmaterial, der in den ersten Abschnitt mündet.

Ein solcher Rohrreaktor ist aus der DE 43 13 888 A1 bekannt. In der dort beschriebenen An­ wendung dient er zur Zerlegung von Altpapier unter Auflösung bei hoher Temperatur von mindestens 100°C. Der Rohrreaktor, dort als liegender Rohrreaktor beschrieben, weist min­ destens zwei aufeinander folgende Abschnitte auf, die zylindrisch ausgebildet sind und durch ein konisches Übergangsteil miteinander verbunden sind. Diese beiden ersten Abschnitte werden von einer zentralen Welle durchsetzt, welche wendelförmige Förderwände trägt. Das Altpapier wird in Ballen in einen Einfülltrichter gegeben, welcher zu einer Schleuse führt, die durch Schieberplatten definiert ist. Die Schieber werden wechselseitig geöffnet, so daß im Reaktor eine kontinuierliche Betriebsweise und Förderung des Altpapiers möglich ist. Im Re­ aktor selbst erfolgt dann die Förderung und Zerteilung durch die den Reaktor durchsetzende Wendel, wobei die Wendelflächen zusätzlich Zacken aufweisen, um die Papierfaser aufzurei­ ßen.

Rohrreaktoren sind nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt.

So zeigt die EP 0 807 461 A2 einen liegenden Rohrreaktor zur Behandlung von pastösem Gut oder Schüttgut, bei dem auch eine den Reaktorkörper durchsetzende Förderschnecke den Transport des Materials besorgt.

Die EP 0 768 116 A1 beschreibt einen Rohrreaktor zum Durchführen chemischer Reaktionen.

Ein Rohrreaktor der eingangs genannten Gattung ist auch aus der GB 626 067 bekannt und wird dort zum Kneten und Mischen beispielsweise von Gummi und Kunststoffmischungen benutzt. Bei dem Rohrreaktor ist eine Hin- und Herbewegung des Gehäuses in bezug auf die Förderschnecke wesentlich, damit der gewünschte Transport erfolgen kann. Ein ähnlicher Rohrreaktor ist in der DE-PS 954 693 offenbart.

Die DE-PS 866 784 betrifft eine Misch- und Emulgiervorrichtung mit einer unter dem Flüs­ sigkeitsspiegel herausnehmbar angeordneten, umlaufenden Schnecke.

Bei der DE-PS 10 48 695, die zur Gewinnung von flüssigen Spaltprodukten aus vernetzten, stickstoffhaltigen Polyadditionsprodukten dient, erwärmt ein durchgehendes Schneckenge­ triebe während des Transportes die Polyadditionsprodukte, wobei sie auf ihrem Weg durch aufeinanderfolgende gestaffelte Heizzonen mit steigender Temperatur gecrackt werden.

Die DE 36 12 853 A1 zeigt einen Reaktor, bei dem Mischorgane mit Wendelabschnitten ver­ sehen sind.

In der DE 197 03 551 A1 ist ein Axialförderer mit einer Schnecke gezeigt, die mehr als einen Steigungsgang aufweist.

Bei vielen Rohrreaktoren besteht das Problem, bei chargenweiser Beladung eine kontinuierli­ che Reaktion im Innenraum des Rohrreaktors zu gewährleisten. Die DE 43 13 888 A1 löst dieses Problem für feste Materialien, insbesondere Altpapier, auf die dort beschriebene Wei­ se. Diese Vorgehensweise versagt allerdings, wenn fluides Reaktionsmaterial aufgegeben werden soll.

Das Problem stellt sich insbesondere bei der Aufarbeitung von faserhaltigen Abfallmateriali­ en, beispielsweise Leichtverpackungsmaterialien aus der Gelben Tonne oder dem Gelben Sack aus der Sammlung des Dualen Systems. Aus der WO 98/18609 ist es bekannt, insbeson­ dere Pappe-Folien-Verpackungen in einem Wasserbad unter Agitation aufzuschließen. Wenn man den Pulper mit dem darin befindlichen aufgeschlossenen Material nun plötzlich in einen Rohrreaktor entleeren würde, würde die Suspension sofort bis ans Ende des Reaktors vor­ schießen, so daß keine gründliche Nachreinigung und Trennung im Reaktor erfolgen könnte. Versuche mit einem Reaktor nach Art der DE 43 13 888 A1 mit einer den gesamten Reaktor durchsetzenden Förderwendel haben zu keinen Ergebnissen geführt. Eine gute Durch­ mischung der Suspension und eine Auftrennung in Faser- und Kunststoffkomponenten war nicht möglich.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Rohrreaktor der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß bei chargenweiser Beladung des Reaktors reproduzierbare Reaktionsbe­ dingungen erfüllt werden können.

Diese Aufgabe wird von einem Rohrreaktor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der erste Abschnitt als Vorratsbehälter für das char­ genweise aufzunehmende Reaktionsmaterial ausgebildet ist und durch einen nur einen Stei­ gungsgang aufweisende, drehbar angeordnete Wendel von dem zweiten Abschnitt schleusen­ artig abgegrenzt ist, wobei die Steigungshöhe der Wendel so gewählt ist, daß eine für die Re­ aktion definierte Menge an Reaktionsmateiral pro Zeiteinheit in den zweiten Abschnitt konti­ nuierlich eintritt. Die Wendel wirkt somit als Schleuse mit einem kontinuierlichen, bestimm­ ten Durchsatz.

Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich sowohl auf vertikale als auch auf horizontale und auch in der Kombination auf schräg stehende Rohrreaktoren anwenden. Wenn der Rohrreak­ tor vertikal steht, sollte die Wendel so gestaltet sein, daß das Reaktionsmaterial aufgrund der Schwerkraft in den zweiten Abschnitt transportiert wird. Ist der Rohrreaktor horizontal ange­ ordnet, sollte die Wendel mit einer festlegbaren Drehzahl umlaufen, was wiederum eine ge­ nau definierte Menge an Reaktionsmaterial in den zweiten Abschnitt fördert. Je nach Beschaf­ fenheit des Materials im Vorratsbehälter schneidet die Wendel das dort befindliche Material beispielsweise scheibenweise ab. Soll fließendes Material gefördert werden oder ist der Vor­ ratsbehälter nicht oder nicht mehr vollständig befüllt, ist es unter Umständen vorteilhaft, die Wendel an ihrer dem ersten Abschnitt zugewandten Eintrittsseite schaufelförmig auszubilden, so daß sie Material vom Boden des Rohrreaktors abgreifen kann.

Der Rohrreaktor kann ein drehender oder ein nicht drehender Rohrreaktor sein. Bei einem nicht drehenden Rohrreaktor wird die Wendel unabhängig von diesen drehbar sein und über­ nimmt damit Material, Transport und Dosierung. Bei einem drehenden Rohrreaktor kann die Wendel fest mit diesem verbunden sein, so daß die Drehzahl des Rohrreaktors mit der Dreh­ zahl der Wendel übereinstimmt.

Es hat sich herausgestellt, daß es zweckmäßig ist, der Wendel im ersten Abschnitt eine Prall­ platte vorzuschalten. Hiermit wird verhindert, daß die Charge mit hoher Geschwindigkeit di­ rekt auf die Wendel auftrifft.

Bei einem drehenden Rohrreaktor sollten zumindest im zweiten Abschnitt Bremsleisten ange­ ordnet sein, um zu verhindern, daß das Reaktionsmaterial selbst in Rotationsbewegung gerät. Eine solche Maßnahme ist schon bei dem Reaktor gemäß der DE 43 13 888 A1 vorgesehen. Bremsleisten sorgen auch dafür, daß bei langsamer Drehzahl das Material aufgelockert und umgeschichtet wird, so daß eine bessere Reaktion zu erreichen ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Reaktionsmaterial zumindest im zweiten Abschnitt mit Reaktionsmedium beaufschlagbar. Das Reaktionsmedium kann ein Gas sein, eine Flüssigkeit, Wärmestrahlung oder dergleichen.

Insbesondere flüssige oder gasförmige Reaktionsmedien werden bevorzugt durch eine Rohr­ leitung mit einer Vielzahl von Austrittsdüsen gefördert, die zumindest im zweiten Abschnitt angeordnet ist.

Werden flüssige Reaktionsmaterialien und/oder flüssige Reaktionsmedien eingesetzt, ist es zweckmäßig, den Rohrreaktor zumindest bereichsweise als Lochzylinder auszubilden.

An die beiden Abschnitte des Rohrreaktors in der erfindungsgemäßen Gestaltung können sich weitere Reaktorabschnitte anschließen, falls dies aufgrund der gewünschten durchzuführen­ den Reaktion erforderlich ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen vertikal stehenden Rohrreaktor, stark schemati­ siert, nach einer Ausgestaltung der Erfindung; und

Fig. 2 eine Schnittansicht eines horizontal liegenden Rohrreaktors, ebenfalls stark schematisiert, nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.

Im in Fig. 1 im Querschnitt dargestellten vertikal stehenden Rohrreaktor 10 ist eine erfin­ dungsgemäße Wendel 20 mit nur einem Steigungsgang angeordnet, die den Rohrreaktor 10 in einen ersten Abschnitt 30 und einen zweiten Abschnitt 32 unterteilt. Über einen Einfülltrichter 42 wird Material durch den Einlaß 40 in den ersten Abschnitt 30 eingefüllt und fällt auf die Oberseite der Wendel 20, wo es dort aufgrund der abwärts geneigten Wendelfläche unter dem Einfluß der Schwerkraft im zweiten Abschnitt 32 läuft. Bei dieser Ausführungsform wirkt die Wendel 20 als Schleuse, die Reaktionsmaterial aus einem ersten Abschnitt 30, der als Vor­ ratsabschnitt dient, in den zweiten Abschnitt 32, der den eigentlichen Reaktionsraum bildet, transportiert.

Fig. 2 zeigt einen horizontal liegenden Rohrreaktor 10, bei dem in einem Gehäuse 16 ein Lochzylinder bzw. eine Siebtrommel 12 angeordnet ist. Die Siebtrommel 12 ist um die Mit­ telachse des Rohrzylinders, als gestrichelte Linie A dargestellt, drehbar. Aus Gründen der Einfachheit der Darstellung sind an sich bekannte bauliche Maßnahmen, wie die Lagerung der Siebtrommel 12 und der entsprechende Drehantrieb, nicht dargestellt. Innerhalb der Sieb­ trommel 12 ist eine Wendel 20 angeordnet, die den Innenraum des Rohrreaktors 10 in einen ersten Abschnitt 30, in den das Material durch einen stirnseitig angeordneten Einlaß 40 ge­ führt wird. und einen zweiten Abschnitt 32 unterteilt, wie es bereits bei der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben ist. Die Wendel 20 ist ebenfalls um die Achse A drehbar, wobei wieder Lagerung und Antrieb zeichnerisch nicht dargestellt sind. Die Drehung kann unabhän­ gig von einer möglichen Drehung des Rohrreaktors bzw. der Siebtrommel sein oder gemein­ sam mit dieser erfolgen. Auf ihrer Einlaßseite, d. h. der Seite, die dem ersten Abschnitt 30 zugewandt ist, kann die Wendel nach Art einer Schaufel ausgestaltet sein, so daß sie beim Drehen Material aus dem Bodenbereich des ersten Abschnitts 30 des Rohrreaktors 10 auf­ nimmt, das dann entlang der Wendelfläche geführt und im zweiten Abschnitt 32 abgesetzt wird.

Vor der Wendel 20 ist im ersten Abschnitt 30 weiterhin eine Prallplatte 22 angeordnet, so daß das z. B. aus einem Pulper 50 ausgelassenes Reaktionsmaterial nicht unkontrolliert gegen die Wendel 20 prallt oder unkontrolliert durch eine mittige Öffnung in der Wendel 20 in den zweiten Abschnitt 32 eintritt. Im Bereich des zweiten Abschnitts 32 weist die Siebtrommel 12 Bremsleisten 18 auf, die sich im wesentlichen parallel zur Achse A erstrecken. Diese verhin­ dern, daß das im Rohrreaktor befindliche Material selbst in Rotation gerät, dabei aber auch aufgelockert oder umgewälzt wird. Mittig durch die Siebtrommel 12 verläuft ein Rohr für Reaktionsmedium, beispielsweise eine Flüssigkeit, die durch eine Vielzahl von Düsen 62 in den Abschnitt 32 austritt. Überschüssige Flüssigkeit und kleine Partikel treten aus der Sieb­ trommel 12 aus und werden in der Wanne 14 aufgefangen.

Eine besonders bevorzugte Anwendung des Rohrreaktors nach Fig. 2 findet sich bei der Aufbereitung der oben angesprochenen Leichtverpackungen. Das Material wird im Pulper 50 aufgeschlossen, d. h. so lange agitiert, bis sich das Fasermaterial aufgelöst bzw. vom Kunst­ stoffmaterial abgelöst hat. Schwere Verunreinigungen, wie Sand, Steine, Metalle, werden sich am Boden des Pulpers 50 sammeln und können dort von Zeit zu Zeit abgeführt werden. Kon­ struktive Einzelheiten hierzu sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und daher weggelassen. Der Pulper 50 ist mittels eines Schieberventils 44 zu öffnen oder zu schließen. Bei geöffnetem Schieberventil wird das aufgeschlossene und im Rohrreaktor 10 weiterzube­ handelne Material durch einen Einfüllstutzen 46 zum Einlaß 40 und damit in den ersten Ab­ schnitt 30 des Rohrreaktors 10 gebracht.

Die Kunststoff-Papierfaser-Suspension in dem ersten Abschnitt 30 des Rohrreaktors 10 wird nach und nach durch die sich mit einer voreingestellten Drehzahl drehende Wendel 20 in den zweiten Abschnitt 32 gefördert, wobei die geförderte Menge neben der Drehzahl auch von der Steigungshöhe der Wendel 20 bzw. der genauen Gestaltung der Wendelfläche abhängt. Im zweiten Abschnitt 32 wird aus dem Rohr 60 und den Düsen 62 Wasser zugeführt, um insbe­ sondere die Kunststoffpartikel weiter zu reinigen. Die Fasern mit dem Reinigungswasser flie­ ßen durch die Siebtrommel 12 in die Wanne 14 ab und werden als Prozeßwasser weiter be­ handelt. Das gereinigte Kunststoffmaterial wird aus der Siebtrommel 12 hinausgefördert und ebenfalls weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen.

Der erfindungsgemäße Rohrreaktor ist immer dann einsetzbar, wenn es darum geht, die Ver­ weildauer eines Reaktionsmaterials gezielt zu beeinflussen.

Claims (11)

1. Rohrreaktor zur Behandlung von chargenweise zugeführtem Reaktionsmaterial mit mindestens zwei aufeinander folgenden Abschnitten des Innenraumes und einem Ein­ laß für das Reaktionsmaterial, der in den ersten Abschnitt mündet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
der erste Abschnitt (30) als Vorratsbehälter für das chargenweise aufzuneh­ mende Reaktionsmaterial ausgebildet ist und
durch eine nur einen Steigungsgang aufweisende, drehbar angeordnete Wendel (20) von dem zweiten Abschnitt (32) schleusenartig abgegrenzt ist,
wobei die Steigungshöhe der Wendel (20) so gewählt ist, daß eine für die Re­ aktion definierte Menge an Reaktionsmaterial pro Zeiteinheit in den zweiten Abschnitt (32) kontinuierlich eintritt.

2. Rohrreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrreaktor (10) ver­ tikal steht, wobei die Wendel (20) so gestaltet ist, daß das Reaktionsmaterial aufgrund der Schwerkraft in den zweiten Abschnitt (32) transportiert wird.

3. Rohrreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrreaktor (10) horizontal oder schrägliegend angeordnet ist.

4. Rohrreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (20) mit einer festlegbaren Drehzahl umläuft.

5. Rohrreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendel (20) im ersten Abschnitt eine Prallplatte (22) vorgeschaltet ist.

6. Rohrreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrreaktor (10) ein drehender Rohrreaktor ist.

7. Rohrreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im zweiten Abschnitt (32) Bremsleisten (18) angeordnet sind.

8. Rohrreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Re­ aktionsmaterial zumindest im zweiten Abschnitt (32) mit Reaktionsmedium beauf­ schlagbar ist.

9. Rohrreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im zweiten Abschnitt eine Rohrleitung (60) mit einer Vielzahl von Austrittsdüsen (62) für Reakti­ onsmedium angeordnet ist.

10. Rohrreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er zu­ mindest bereichsweise als Lochzylinder (12) ausgebildet ist.

11. Rohrreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (20) auf der Einlaßseite nach Art einer Schaufel ausgebildet ist.