DE2317728C3 - Durchlauf reaktor für viskose Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchlaufreaktor für viskose Stoffe mit einem eine Heizungsummantelung aufweisenden und im wesentlichen horizontal montierten, im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, dessen Querschnitt im unteren bereich etwas herzförmig nach innen eingezogen ist, einem Paar von im Gehäuse parallel zueinander in entgegengesetzter Umlaufrichtung rotierenden Wellen und einer Mehrzahl von fest an den Wellen in zwei Reihen um einen Phasenwinkel versetzt und gestaffelt montierten Rührflügeln, die symmetrisch zur Achse der zugehörigen Welle angeordnet sind und an ihren freien finden zu dieser Welle parallele Rührglieder tragen, die beim Drehen dicht an der anderen Welle vorbeistreichen. Dabei geht es insbesondere um die Verarbeitung solcher viskoser Stoffe, die im Lauf einer Kondensation oder Polymerisation flüchtige Bestandteile, wie Alkohol oder Wasser, abgeben, z. B. zur Herstellung eines hochmolekularen Polymers durch Kondensation eines Monomers.

Allgemein ist es bei einem Reaktor zur Verarbeitung eines viskosen Materials, aus dem die flüchtigen Bestandteile während des Reaktionsablaufs zu entfernen sind, wichtig, daß der Reaktor eine möglichst große freie Oberfläche des Rcaktionsfluids, eine häufige Oberflächenerneuerung des Fluids und eine Geringhaltung der Toträumc für die Strömung ermöglicht.

In Durchlaufreaktoren bekannten Aufbaus ergeben sich zwangläufig Toträumc oder Zonen, wo der Rühreffekt durch Rührelemente sehr gering ist.

Ks ist ein Durchlaufreaktor der eingangs genannten ArI zur Herstellung von hochmolekularem Polyälh}-lenglykolterephthalal bekannt (deutsche Auslege schril't I 213 1 \5), bei dem an den Wellen drei, vier oder sechs einfache radiale Elemente als Rührflügel montiert sind, die als zu den Wellen parallele Rührglieder Stangen mit kreisföiivigcm Querschnitt tragen. Der Phasenwinkel, mil dem die beiden Rührllügelreihen zueinander versetzt sind, ist beispielsweise 45'. und die Wellen sollen bei dieser Anordnung in

ίο gleicher Richtung umlaufen, wobei in derselben Druckschrift in anderem Zusammenhang auch der Fall der entgegengesetzten Umktufrichtung der beiden Wellen erwähnt ist. Die Rührflügel im bekannten Durchlaulreaktor greifen ohne gegenseitige Berührung ineinander ein und treten durch eine zusammenhängende, von benachbarten Flügeln herabfließende Flüssigkeitsschicht und unterteilen diese Schicht zur Bewirkung einer Oberflächenerneuerung.

Andererseits ist .-*s bereits bekannt (deutsche Patentschrilt S13 LS4), daß zum Mischen und Kneten von plastischen Stoffen mit Vorteil Vorrichtungen verwende! werden, die sich selber durch Abstreffen reinigen.

Schließlich sind massive Rotationskörper für Reaktionsgcfüüe bekannt (deutsche Patentschrift 4MK 1.16). deren Kontur 8-förmig ist und die als Teile einer Pumpe wirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlautreaktot der eingangs genannten Art so wei-

;:o terzuentwickeln, daß damit ein verbesserter Reaktionswirkungsgrad erreichbar ist, indem man dafür sorgt, daß das Reaktionsgemisch eine möglichst große freie Oberfläche erhält und bei möglichst geringen Totriiiimen im Gehäuse einer sehr wirksamen Obeiflächeiierneuerung unterworfen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Rührflügel aus einem Paar von allgemein ringförmigen Armen in zur Achse der zugehörigen Welle symmetrischer 8-Form besteht, wobei der Phasenwinkel, mit dem die beiden Reihen der Rührflügel zueinander versetzt sind. °0" beträgt, und daß die von den freien Enden der ringförmigen Arme getragenen Rührglic.der als Abstreifplatten ausgebildet sind, die mit einer Kante an den freien Enden der Arme angebracht sind, während die anderen Kanten der Abstreifplatten nach innen zur zugehörigen Welle hin gerichtet sind.

Aul Grund der Ausbildung der Rührflügel in achssymmetrischer 8-Form und des 90"-Phasenwinkels

sei der gegenseitigen Versetzung der Rührflügelreihen wird bei entgegengesetzter Umlaufrichtung der Wellen die von den Rührfiügeln herabfließende Flüssigkeit mittels der Rührflügel gezogen und unterteilt, wodurch die Oberflächenerneucrungswirkung erzielt wird, die zusätzlich durch Bildung eines dünnen Flüssigkeitsfilms in je eiiiem Ringraum jedes Rührfiügelarms gefördert wird, wobei sich durch die Ausbildung der zu den Wellen parallelen Rührglieder als Abstreifplatten eine der bekannten Vorrichtung bedeutend überlegene Rührwirkung mit optimaler Geringhaltung von Toträumen ergibt.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt

Fig. I eine Aufsicht, zum Teil im Schnitt, eines Durchlaufreaktors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. I,

It μ. λ einen OueiNchniil nach der I line III-I Ii in !•'ig. 1. und

F ig. 4 eine Aufsieht, teilweise im Seiiniit. eines bekannten Durchlautrcaktors.

big.-I veranschaulicht einen Vielschcibcnrcaktor II. der ein paralleles Paar von Drehwellen 12 und eine Mehrzahl von an den beiden WeJlen in gestaffelter oder teilweise überlappender Anordnung mnntiei ten Seheiben 13 enthalt. Hei der gezeigten Anordnung sind die Abslande zwischen den Scheiben sowie /wischen den Scheiben 13 und den unteren Rcaktorteil imteiteilenden Wehren 14 verhältnismäßig groß, und infolgedessen bilden sich in diesen Zonen Toträurne, die mit ·<Χ« bezeichnet sind, wo die Scheiben 13 keine angemessene Kührwirkung erzeugen konnen. Das I¹I)IyHiCr erfährt, wenn es in diese Räume gerät, keine aktive Obertlä'chenerneueruiig. und seine Aufenthalts/eil im Reaktor wird örtlich verlängert. Diese Faktoren können vereint /u einem Erzeugnis geringerer Qualität führen.

In den Fig. 1 bis 3 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindungcin Dunhlaufieaktor mit einem im wesentlichen zyliiuiMschen, im Querschnitt in der unleren Hälfte etwas herzförmig modifizierten Gehäuse 1 dargestellt, das im wesentlichen horizontal montiert und mit einer Heizungsummantelung 2, einem Paar von parallel zueinander innerhalb des Gehäuses 1 drehbar gelagerten Wellen 3a, ih, einer Mehrzahl von allgemein B-förmigen Wehren 4, die die unlere Hälfte des Hohlraums des Gehäuses 1 in eine Mehrzahl von Kammern unterteilen, und mit Rührflügeln 5«, 5b versehen ist, die an den Wellen 3« bzw. 3b befestigt sind. Jeder Rührflügel besteht aus einem Paar von allgemein ringförmigen Armen 6, die symmetrisch zur Wellenachse in 8-Form angeordnet sind, und einem Paar von Abstreifplatten 7. die mit einer Kante an den freien Hnden der Arme angebracht sind, während die anderen Kanten der Anstreifplatten nach innen zur Welle hin gerichtet sind, so daß diese Platten 7 unter rechten Winkeln zu ihren Armen und parallel zur Welle gehalten sind. Zwei Reihen solcher Rührflügel 5«, Sb sind an den Wellen gestaffelt mit einem Phasenwinkelunterschied von ·)()" zueinander montiert. Die Wellen 3«, 3/) haben untereinander einen solchen Abstand, daß die Rührflügel Sa, 5b beim Drehen mit ihren freien Enden dicht an der jeweils anderen Welle vorbeistreichen. Der Reaktor ist außerdem mit einem Einlaßstutzen 8, einem Auslaßstutzen 9 und einem Abzugsstutzen 10 versehen.

Zu behandelnde Flüssigkeit wird dem Reaktor durch seinen Einlaßstutzen 8 zugeführt, durch die Heizeinrichtung 2 erhitzt und über die Wehre 4 in die aufeinanderfolgenden Kammern gefördett, wobei sie dem Rühren und der Oberflächenerneuerungswir-Μΐιιμ duich die Rührflügel 5u, 5h ausgesetzt wird, die ihrerseits von den Wellen 3</, 3/' angetiieben sind, die sich in entgegengesetzten Richtungen vom Inneren des Gehäuses 1 nach außen entsprechend den angedeuteten Pfeilen drehen. In dieser Weise wird die Reaktion der Flüsigkeit unter Abdampfung ihrer fluchtigen Mestandleile gelordert, und die Viskosität der Flüssigkeit wächst nach und nach, bis die Flüssigkeit über den Auslaßstutzen 9 abgeführt wird. Die im

ίο Reaktor verdampften flüchtigen Bestandteile werden durch den Abzugsstutzen K) ausgelassen. Die Rührflügel 5i/, 51k deren jeder aus einem Paar von symmetrisch zur Achse der zugehörigen Welle angeordneten iingföimigcn Anne 6 und Absireilplatten 7 besteht.

'5 die an dem freien Ende der Arme unter rechten Winkeln dazu angebracht sind, rühren und mischen die Flüssigkeit wirkungsvoll, wenn ihre einen Hälften in der unteren Hälfte des Reakiois die Flüssigkeit durchlaufen. Wahrend die anderen 1 lallten der Riihrflügel durch den Raum oberhalb der Flüssigkeit streichen, bildet jeder ringförmige Arm 6 einen dünnen Film der tiarin ausgebreiteten Flüssigkeit, wobei gleichzeitig |cde Abstreifplatte 7 eine Kombination von im Querschnitt rechteckigen, aus der von allen Seiten der Platte herabfallenden Flüssigkeit gebildeten Vorhängen erzeugt. Dies erhöht die Gesamtober fläche der behandelten Flüssigkeit und ermöglicht eine zwangläufige FliissigkeilMiberHächenerneuerang. Außerdem sind die Riihrliugel 5(/, 5/) an den Wellen 3</,3/> in zwei Reihen mit einem gegenseitigen Phasenwinkelunterschied von ¹H) so montiert, daß die freien Finden der Ahstreifplatten 7 beider Hälften der Rührflügel an jeder Welle dicht an der anderen Welle vorbeislreichen können, womit es möglich wird.

das Rühren und die Oberllächenemeuerungder Flüssigkeit um so wirkungsvoller durchzuführen. Schließlich können, da der Abstand zwischen den Reihen von Rührflügeln 5«, 5/» oder die Abstände /wischen den Abslreifplat'.ei; 7 und den Wehren 4 sehr gering sind.

die Abstreifplatten 7 die Flüssigkeit von der Innenoberfläche des Gehäuses 1 zu beiden Seiten der Wehre 4 und von den Oberflächen der rotierenden Wellen 3«, 3/> abstreifen, so daß die Toträume, die sich sonst angrenzend an diese Oberfläche bilden wiirden, äußerst gering gemacht sind.

Wie sieh aus dem Vorstehenden ergibt, führt der Reaktor gemäß der Erfindung zu einem merklich verbesserten Reaktionswirkungsgrad, indem er es ermöglicht, daß die verarbeitende Flüssigkeit oder das Reaktionsgemisch eine sehr große Gesamtoberfläche aufweist und einer wirksamen Oberflächenerneuerung unterworfen ist, wobei gleichzeitig im Gehäuse während des Arbeitsvorgangs s ein nur äußerst minimaler Gesamttotraum vorliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. O 1 1

   728

   Paleinanspriich:

   Durchlaufreaktor für viskose Stoffe mit einem eine Hcizungsummanlelung aufweisenden und im wesentlichen horizontal montierten, im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, dessen Querschnitt im unteren Bereich etwas herzförmig nach innen eingezogen ist, einem Paar von im Gehäuse parallel zueinander in entgegengesetzter Umlaufrichtung rotierenden Wellen und einer Mehrzahl von fest an den Wellen in zwei Reihen um einen Phasenwinkel versetzt und gestaffelt montierten Rührflügeln, die symmetrisch zur Achse der zugehörigen Welle angeordnet sind und an ihren freien Enden zu dieser Weile parallel Rührglieder tragen, die beim Drehen dicht an der anderen Welle vorbeistreichen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rührflügel (5a, 5b) aus einem Paar von allgemein ringförmigen Armen (6) in zur Achse der zugehörigen Welle (3« bzw. 5h) symmetrischer 8-Form besteht, wobei der Phasenwinkel mit dem die beiden Reihen der Rührflügel ((5(/, Sh) zueinander versetzt sind, ¹JO" betrag!, und daß die von den freien Bilden der ringlöimigen Arme (6) getragenen Rührglieder als Abstreifplatten (7) ausgebildet sind, die mit einer Kante an den freien Enden der Arme angebracht sind, während die anderen Kanten der Abstreifplatten nach innen zur zugehörigen Welle (3<i bzw. 3Λ) hin gerichtet sind.