DE2336141A1 - Verfahren und vorrichtung zur dosierung von zur sublimation bestimmten substanzen in eine wirbelschicht - Google Patents

Description

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München £2, Si&.nsdorfstr,

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233-21.10OP 16. 7. 1973

Ceskoslovenskä akademie ved, Pr aha (CSSR)

Verfahren und Vorrichtung zur Dosierung

von zur Sublimation bestimmten Substanzen

in eine Wirbelschicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosierung von zur Sublimation bestimmten Substanzen in eine Wirbelschicht und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Für die sublimative Reinigung von Substanzen wurden mehrere Sublimationsverfahren bekannt; ihrem Wesen nach handelt es sich um verschiedene Varianten der pneumatischen oder der Wirbelschichtsublimation. In der Patentliteratur sind Sublimationsverfahren beschrieben

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bei denen die zur Sublimation bestimmte Substanz in einer Wirbelschicht zusammen mit inerten Feststoffteilchen durch ein Trägergas bei einer Temperatur, die zur Sublimation der Substanz genügt, aufgewirbelt wird, und dies entweder bei atmosphärischem (US-PS 2 923 736) oder herabgesetztem Druck (US-PS 3 113 140).

Die zur Sublimation bestimmte Substanz wird üblicherweise in eine vorerhitzte Schicht inerter Partikel eingeführt, in der sie dann in einer sehr kurzen Zeit verdampfen kann, wodurch die Gefahr ihrer thermischen Zersetzung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Der Transport der zur Sublimation bestimmten Substanz in die heiße Wirbelschicht ist allerdings mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden. Im Eintrittspunkt der Substanz in die Wirbelschicht schmilzt diese Substanz und klebt an den Wänden der Einrichtung an, was die Verstopfung der Eintrittsleitung und eine Unterbrechung der Dosierung zur Folge hat. Zur Sicherung einer kontinuierlichen Dosierung ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Gemisch der zur Sublimation bestimmten Substanz und der inerten Partikel in die Wirbelschicht mittels einer Transportschnecke dosiert wird. Aus dem unteren Teil des Sublimators wird nach dem Absublimieren der Substanz ein Teil der inerten Partikel kontinuierlich abgezogen, nach Abkühlung wiederum mit einem weiteren Teil der zur Sublimation bestimmten Substanz vermischt und neuerlich in den Sublimator dosiert (US-PS 3 113 140). Dieses Verfahren weist allerdings eine Reihe von Nachteilen auf. Vor allem ist dies der unumgänglich notwendige Transport eines relativ hohen Anteils der inerten Partikel zwischen dem Sublimator, der Misch- und der Dosiervorrichtung, wobei es auch zu Wärmeverlusten kommen kann. Ein ernster Nachteil

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ist sodann die Möglichkeit der Beschädigung der Dosiervorrichtung durch die harten inerten Partikel und schließlich auch deren Zerbrökkelung in der Dosiervorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dosierung von zur Sublimation bestimmten Substanzen in eine Wirbelschicht so auszubilden, daß mit möglichst geringem Aufwand Verstopfungen der Eintrittsleitung und Ablagerungen beim Eintritt in den Sublimator weitestgehend verhindert werden und die Gefahr der Beschädigung der Dosiervorrichtung sowie der Wirbelschicht teilchen beseitigt ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist einerseits ein Verfahren zur Dosierung von zur Sublimation bestimmten Substanzen in eine Wirbelschicht, bei welchem der Ausgangsrohstoff in einer entlang des gesamten Umfanges völlig abgedeckten Leitung aus einem Vorratsraum in einen vorerwärmten Sublimationsraum befördert wird, mit dem Kennzeichen, daß zur Verhinderung der Kondensation des sublim ierenden Materials in der Transportleitung oder beim Eintritt in den Sublimationsraum in die Transportleitung, z.B. am Ort, wo der Ausgangsrohstoff zu sublimieren beginnt, ein Hilfs-( sekundär)-gas, mit Vorteil des gleichen Typs wie das zur Aufwirbelung benutzte Medium, zugeführt wird. Als Sekundärgas kommen zweckmäßig z. B. Luft, Stickstoff, Kohlendioxyd, Wasserdampf, Dämpfe niedrigsiedender Substanzen oder deren Gemische in Frage.

Gegenstand der Erfindung ist andererseits eine Vorrichtung zur 309886/0871

Durchführung dieses Verfahrens, bestehend aus einem senkrechten, gegebenenfalls mit einem Rührer versehenen Behälter, dessen Auslauföffnung in eine Zufuhr leitung des Ausgangsrohstoffes einmündet, in welcher eine rotierende Schnecke gelagert ist und deren Ende in den unteren Teil eines Wirbelschichtsublimators einmündet, mit dem Kennzeichen, daß am Zufuhr leitung s mantel vor dem Eintritt in den Wirbelschichtsublimator eine Zuleitung für Sekundärgas angeschlossen ist.

Eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwenden läßt, ist als Ausführungsbeispiel schematisch in der Zeichnung veranschaulicht und wie folgt konstruiert:

Den unteren konusförmigen Teil eines temperierten und durchmischten Vorratbehälters 1 mit dem Rührer 2 und der Auslauföffnung 3 durchdringt schräg die Schnecke 5, die in den Wirbelschichtsublimator 7 einmündet. Die Gewindetiefe der Schnecke 5 steigt in Richtung zürn Sublimator 7 bis zum Eintrittsbereich 10 an, was die Zusammenpressung der dosierten, zur Sublimation bestimmten Substanz und die Blockierung der Dosiervorrichtung verhindert. Die zur Sublimation bestimmte Substanz wird im Behälter 1 durchmischt, um der Brückenbildung entgegenzuwirken. Der Behälter 1 ist auf eine Temperatur temperiert, die höher als der Taupunkt des verwendeten Trägergases (z. B. überhitzter Wasserdampf, Dämpfe niedrigsiedender Flüssigkeiten oder inerte Gase) liegt. Durch die unterhalb der Auslauföffnung 3 des konusförmigen Teils des Behälters 1 durchgehenden Gewindegänge der Schnecke 5 wird dem Behälter die dosierte

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Substanzmenge entnommen, deren Größe durch die Umdrehungszahl der Schnecke 5 reguliert werden kann. Die zur Sublimation bestimmte Substanz wird dann durch die immer tieferen und tieferen Gewindegänge durch den Bereich 10 in die Wirbelschicht 9 transportiert . An der Stelle, an welcher die Schnecke 5 den temperierten Teil des Behälters 1 verläßt und in den Bereich höherer Temperaturen an der Wand des Sublimators 7 eintritt, besteht ein großer Temperaturgradient und somit die Gefahr des Ankondensierens der sublim ierenden Substanz. Hier ist deshalb an den Mantel 4 der Schnecke 5 die Zuleitung 6 angeschlossen, durch welche eine kleine Menge eines kühleren, mit Vorteil mit dem Trägergas identischen Sekundärgases zugeführt wird. Durch dieses Sekundärgas werden die dosierte Substanz und deren Dämpfe rasch aus dem empfindlichen Abschnitt der Schnecke 5 in die heiße Wirbelschicht 9 befördert und somit ihr Anhaften in ihrem unteren Teil verhindert. Hierdurch wird eine kontinuierliche Dosierung des sublimierenden Rohstoffs in den Wirbelschichtsublimator sichergestellt. Das angeführte Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn im Sublimator 7 ein höherer Druck vorherrscht. In Richtung zum Behälter 1 stellt sich im Raum zwischen der Schnecke 5 und dem Mantel 4 ein höherer Widerstand gegenüber der Strömung des Sekundärgases ein, und das Gas strömt somit in den Sublimator 7 ein und drückt die zur Sublimation bestimmte Substanz vor sich her. Überdies verhindert das Gas das Eindringen fester Partikel aus dem Sublimator 7 in den Raum zwischen dem Mantel 4 und der Schnecke 5 und somit auch ihr Hängenbleiben (Blockierung). Die Menge des zugeführten Sekundärgases ist im Vergleich mit der Menge des Hauptstromes des Trägergases, das durch die untere Eintrittsleitung 8 in den

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Sublimator 7 eingeführt wird, sehr gering: Bei einer Dosierung von 5 kg/h einer zur Sublimation bestimmten Substanz und 8000 l/h im Hauptstrom des Trägergases beträgt die Menge des eingeführten Sekundärgases etwa 80 l/h, d. h. 1 %.

Bei Unterbrechung der Sublimation wird vorerst die Dosierschnekke 5 abgeschaltet, wonach das Sekundärgas noch eine kurze Zeit, ca. 1 Minute, weiter zuströmen kann. Vor der neuerlichen Einschaltung der Schnecke 5 wird wiederum eine kurze Zeit vorher das Sekundärgas zugeleitet.

Die Anwendung des angeführten Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung wird anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert:

Beispiel 1

Mit Hilfe der in der Zeichnung dargestellten Transportschnecke wurden in einen Wirbelschichtsublimator 5 kg/h Diammoniumterephthalat dosiert. Die Wände des Behälters für die zur Sublimation bestimmte Substanz wurden auf 150 C temperiert. Der Durchmesser der Transportschnecke betrug 25 mm, die Gewindetiefe am Ort der Substanzentnahme lmm, an dem in den Sublimator einmündenden Ende 4 mm. Der Durchmesser des Sublimators betrug 100 mm, die Höhe der aus kugelförmigen Korundteilchen (Durchmesser 0,3 - 0,5 mm) gebildeten Wirbelschicht war 200 mm, die Temperatur der Schicht belief sich auf 340 °C. Die Schicht wurde mit auf 340 °C überhitztem

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Wasserdampf bei einem Durchfluß von 8000 Nl/h in den Wirbelzustand versetzt. Durch die Öffnung im Mantel der Schnecke wurden 80 auf 150 C überhitzten Wasserdampfs zugeführt. Unter diesen Bedingungen arbeitete die Vorrichtung 4 Tage lang. Die Sublimation wurde bei der Nachfüllung der zur Sublimation bestimmten Substanz in den Vorratsbehälter und bei der Entnahme von zur Auswertung des Prozesses bestimmten Proben insgesamt 20mal ohne Reinigung unterbrochen. Während der ganzen Versuchsdauer, war die Doserung kontinuierlich und völlig gleichmäßig. Die Differenz zwischen den Mengen der dosierten Substanz und des Produktes belief sich in ein- und zweistündigen Intervallen auf ungefähr 3 %. Bei Unterbrechung der Zuführung des Sekundärgases durch die Öffnung des Mantels der Transportschnecke füllten sich die Gewindegänge am unteren Teil der Schnecke mit dem auskondensierten Produkt an, und die Schnecke stellte nach ungefähr einer Stunde ihre Tätigkeit ein.

Beispiel 2

Nach dem gleichen Verfahren und mit der gleichen Vorrichtung, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit Ausnahme der Beheizung des Behälters, wurden 5 kgAi Anthrachinon sublimiert. Die Schicht im Sublim ator wurde mit 7000 NlAi Stickstoff bei einer Temperatur von 275 C aufgewirbelt, in den Mantel der Transportschnecke wurden durch die Öffnung 100 NlAi Stickstoff mit einer Temperatur von 30 °C zugeführt. Die Dosierung war wiederum während eines 3 Tage andauernden Versuches völlig regelmäßig. Nach Unterbrechung der Stickstoffzufuhr in

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den Mantel der Transportschnecke kam es nach 1 Stunde zu einer totalen Verklebung der Schnecke durch das auskondensierte Produkt.

Beispiel 3

Nach dem gleichen Verfahren und mit der gleichen Vorrichtung, wie im Beispiel 2 beschrieben, wurden 2 1/2 kg/h Salizylsäure sublimiert. Die Schicht im Sublimator wurde mit 8000 Nl/h Kohlendioxyd bei einer Temperatur von 175 C aufgewirbelt, durch die öffnung im Mantel der Transportschnecke wurden 100 Nl/h Stickstoff bei einer Temperatur von 30 C zugeführt. Die Appai brechungen ohne Reinigung 48 Stunden lang.

Temperatur von 30 C zugeführt. Die Apparatur arbeitete mit Unter-

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Claims (3)

Patentansprüche

1. yerfahren zur Dosierung von zur Sublimation bestimmten Substanzen in eine Wirbelschicht, bei welchem der Ausgangsrohstoff in einer entlang des gesamten Umfanges völlig abgedeckten Leitung aus einem Vorratsraum in einen vorerwärmtem Sublimationsraum befördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Kondensation des sublimierenden Materials in der Transportleitung oder beim Eintritt in den Sublimationsraum in die Transportleitung, z. B. am Ort, wo der Ausgangsrohstoff zu sublimieren beginnt, ein Hilfs-(sekundär)-gas, mit Vorteil des gleichen Typs wie das zur Auf wirbelung benutzte Medium, zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundär gas aus der Gruppe Luft, Stickstoff, Kohlendioxyd, Wasserdampf, Dämpfe niedrigsiedender Substanzen und deren Gemische gewählt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bestehend aus einem senkrechten, gegebenenfalls mit einem Rührer versehenen Behälter, dessen Aus lauf öffnung in eine Zufuhrleitung des Ausgangsrohstoffes einmündet, in welcher eine rotierende Schnecke gelagert ist und deren Ende in den unteren Teil eines Wirbelschichtsublimators einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß am Zufuhrleitungsmantel (4) vor dem Eintritt in den Wirbelschichtsublimator (7) eine Zuleitung (6) für Sekundärgas angeschlossen

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