DE2514129A1 - DEVICE FOR ACHIEVING A UNIFORM FLOW PROFILE - Google Patents
DEVICE FOR ACHIEVING A UNIFORM FLOW PROFILEInfo
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Description
BASF AktiengesellschaftBASF Aktiengesellschaft
Unser Zeichens O„Ζ. 31 24Q Bk/Wn 67ΟΟ Ludwigshafen, 27. 3. 1975 Our sign O "Ζ. 31 24Q Bk / Wn 67ΟΟ Ludwigshafen, March 27, 1975
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzielung eines gleichmäßigen Strömungsprofils stark viskoser Flüssigkeiten beim Durchfluß durch Röhren oder Reaktonsräume unter Verwendung von quer zur Strömungsrichtung angeordneten Scheiben mit öffnungencThe invention relates to a device for achieving a uniform flow profile of highly viscous liquids when flowing through tubes or reaction chambers using disks arranged transversely to the direction of flow with openings c
Beim Durchfluß von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität durch Röhren oder Reaktionsräume ist es schwierig, ein gleichmäßiges Strömungsprofil, d.h. eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit über den gesamten Querschnitt zu erhalten» Durch den Einfluß der Wand wird die Fließfähigkeit so beeinflußt, daß derWhen liquids with high viscosity flow through tubes or reaction spaces, it is difficult to achieve a uniform flow Flow profile, i.e. to maintain a uniform flow velocity over the entire cross-section »Through the influence the wall, the flowability is so influenced that the
in der Mitte befindliche Teil der viskosen Flüssigkeit voreilt= Dies hat zur Folge, daß die Verweilzeit der einzelnen Flüssigkeitsteilchen in dem Rohr oder Reaktionsraum unterschiedlich ist und ein großer Anteil der Flüssigkeit erst nach längerer Zeit das Rohr oder den Reaktionsraum verläßt als die Anteile der Flüssigkeit aus der Mittelzone0 Dies ist besonders unerwünscht, wenn in der Flüssigkeit eine Reaktion vor sich geht, deren Fortschreiten von der Verweilzeit abhängig ist» Besonders bei Polymerisations- oder Polykondensationsreaktionen, z.B. der Herstellung von Pclycaprolactam, beeinträchtigt eine unterschiedliche Verweilzeit ein wesentlich breiteres Spektrum an höher- und niedermolekularen Anteilen.Part of the viscous liquid located in the middle leads = This has the consequence that the residence time of the individual liquid particles in the tube or reaction chamber is different and a large proportion of the liquid only leaves the tube or the reaction chamber after a longer time than the proportion of the liquid out of the middle zone 0 This is particularly undesirable if a reaction is taking place in the liquid, the progress of which depends on the residence time. and low molecular weight fractions.
Aus der DT-PS 1 136 310 ist bereits eine Vorrichtung zur Erzielung eines gleichmäßigen Strömungsprofils bekannt, wobei in hexagonaler Anordnung zu Scheiben zusammengeheftete zylindrische Füllkörper mit in das Innere hineinragenden Wandausschnitten versehen sind und die Scheiben in den durchströmten Rohr- oder Reaktionsräumen in Abständen senkrechtDT-PS 1 136 310 already discloses a device for achieving this a uniform flow profile known, with cylindrical stapled in a hexagonal arrangement to form disks Filling bodies are provided with wall cutouts protruding into the interior and the disks in the flow through Pipe or reaction spaces at intervals vertically
136/75 609840/0633 -2-136/75 609840/0633 -2-
- 2 - OoZo 31 249- 2 - OoZo 31 249
25H129 -25H129 -
zur Strömungsrichtung eingebaut sind» Die Herstellung solcher Scheiben ist jedoch technisch sehr aufwendig, da zunächst die einzelnen zylindrischen Füllkörper hergestellt werden müssen und dann eine Vielzahl dieser Füllkörper zusammengeheftet werden müssen ο Zudem hat die Vorrichtung den Nachteil, daß bei einer einmal gewählten Größenordnung der Füllkörper eine Abänderung nur durch Auswechseln sämtlicher Füllkörper möglich ist, d.h. eine völlig neue Scheibe gebaut werden muß.to the direction of flow are built in »The production of such However, washers is technically very complex, since the individual cylindrical filler bodies have to be produced first and then stapled a plurality of these packings together have to be ο In addition, the device has the disadvantage that once the size of the packing has been selected, a Modification is only possible by replacing all of the fillers, i.e. a completely new pane has to be built.
Es wurde nun gefunden, daß man beim Durchfluß stark viskoser Flüssigkeiten durch Röhren oder Reaktionsräume dadurch ein gleichmäßiges Strömungsprofil unter Verwendung von quer zur Stroraungsrichtung angeordneten Scheiben mit Öffnungen erzielt, wenn die Scheiben ausgebildet sind als ringförmige Bänder mit steigendem Durchmesser, die in Abständen konzentrisch auf einem Rost angeordnet sind, wobei die Wände der ringförmigen Bänder parallel zur Strömungsrichtung verlaufen.It has now been found that when highly viscous liquids flow through tubes or reaction chambers, a A uniform flow profile is achieved by using disks with openings arranged transversely to the direction of flow, when the disks are designed as annular bands of increasing diameter, which are spaced concentrically on a grate are arranged, the walls of the annular bands running parallel to the direction of flow.
Die neue Vorrichtung hat gegenüber bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß sie auf einfache Weise aus Halbzeug für die Herstellung von Füllkörpern hergestellt werden kann. Zudem lassen sich die Abmessungen, z.B. die Abstände, in denen die ringförmigen Bänder angeordnet sind, wesentlich einfacher abändern, ohne daß eine völlig neue Vorrichtung hergestellt werden muß.The new device has the advantage over known devices that it can be produced in a simple manner from semi-finished products can be produced by packing. In addition, the dimensions, e.g. the distances at which the ring-shaped Bands are arranged to change much easier without having to make a completely new device must become.
Bevorzugte stark viskose Flüssigkeiten sind z.B. Schmelzen von Polylactamen, die bei der Polykondensation von Lactamen mit 5 bis 13 Ringgliedern bei Temperaturen von l4o bis 2500C erhalten werden. Besondere technische Bedeutung hat die Vorrichtung bei der Herstellung von Polycaprolactam.Preferred highly viscous fluids are, for example melting polylactams obtained in the polycondensation of lactams having from 5 to 13 ring members, at temperatures of up to 250 0 C l4o. The device is of particular technical importance in the production of polycaprolactam.
Die ringförmigen Bänder haben vorteilhaft eine Breite von 1,5 bis 10 cm, insbesondere von 3,5 bis 8 cm. Sie werden auf einem Rost, z.B. einem Kreuzrost oder einer spinnenartigen Unterkonstruktion, konzentrisch in Abständen mit steigendem Durchmesser zu einer durchbrochenen Scheibe angeordnet. Die Abstände betragen vorteilhaft 1,75 bis 5 cm. In der Regel sind die Abstände zwischen den einzelnen ringförmigen BändernThe annular bands advantageously have a width of 1.5 to 10 cm, in particular 3.5 to 8 cm. You will be on one Grate, e.g. a cross grate or a spider-like substructure, concentrically at intervals with increasing diameter arranged in a perforated disc. The distances are advantageously 1.75 to 5 cm. Usually are the distances between the individual annular bands
609840/0633609840/0633
- 3 - O.Z. 31 249- 3 - O.Z. 31 249
25H12925H129
gleich. Es ist jedoch auch möglich, daß die ringförmigen Bänder mit zunehmendem Durchmesser in größeren oder kleineren Abständen angeordnet sind, um verändertes Fließverhalten der Schmelze, wie sie z.B. durch zusätzliches Heizen innen oder außen verursacht wird, auszugleichen. Um ein Voreilen der viskosen Flüssigkeit im Zentrum der Scheibe zu verhindern, wird dort vorteilhaft ein Verdränger angeordnet, der zweckmäßig kegelförmige Enden hat.same. However, it is also possible that the annular bands with increasing diameter are arranged at larger or smaller intervals in order to change the flow behavior of the To compensate for melt, e.g. caused by additional heating inside or outside. To advance the To prevent viscous liquid in the center of the disk, a displacer is advantageously arranged there, which is expedient has tapered ends.
Die Scheiben können einzeln verwendet werden, vorteilhaft verwendet man jeweils zwei Scheiben, in denen die Bänder vorzugsweise versetzt angeordnet sind. Die Abstände zwischen den einzelnen Scheibenpaaren betragen im allgemeinen 3,5 bis 20 cm. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, in Reaktionsräumen je Meter Länge 4 bis 10 Scheiben anzuwenden. Bei einer anderen vorteilhaften Anordnung sind die versetzt angeordneten Scheiben lediglich durch die Unterkonstruktion als Distanzstücke voneinander getrennt.The disks can be used individually, advantageously used one in each case two disks in which the bands are preferably arranged offset. The distances between the individual pairs of discs are generally 3.5 to 20 cm. It has proven useful in reaction rooms ever Apply 4 to 10 slices in length. In another advantageous arrangement, the disks are staggered only separated from each other by the substructure as spacers.
Es versteht sich, daß sich die Scheiben jeweils über den gesamten Querschnitt der Rohre oder Reaktionsräume erstrecken.It goes without saying that the disks each extend over the entire cross section of the tubes or reaction spaces.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die ringförmigen Bänder mit in die Strömungsrichtung hineinragenden Wandausschnitten (wie bei bekannten Füllkörperringen) versehen sind, In der Regel kommen auf 1 Meter Band 40 bis 125 Wandausschnitte. Ein guter Effekt beim Durchströmen der stark viskosen Flüssigkeiten wird auch erzielt, wenn man die senkrecht zur Strömungsrichtung angeordneten Wandausschnitte dreidimensional pflugscharähnlich verwindet. Die Ausschnitte können von Scheibe zu Scheibe und Band zu Band alternierend im Sinn eines Linksdralles oder eines Rechtsdralles pflugscharähnlich verwunden sein. Eine besonders vorteilhafte Anordnung sieht so aus, daß in einer ersten Scheibe die Wandausschnitte jeweils nach außen weisen und von Band zu Band alternierend nach links oder rechts verwunden sind und bei der darauffolgenden Scheibe die Wandausschnitte nach innen gerichtet sind und ebenfalls von Band zu Band jeweils nachIt has proven to be particularly advantageous if the annular Belts are provided with wall cutouts protruding in the direction of flow (as in known packing rings) As a rule, 40 to 125 wall cut-outs are made for 1 meter of tape. A good effect when flowing through the stark Viscous liquids can also be achieved if the wall sections, which are arranged perpendicular to the direction of flow, are three-dimensional twisted like a ploughshare. The cutouts can alternate from disc to disc and tape to tape be twisted like a ploughshare in the sense of a left-hand twist or a right-hand twist. A particularly advantageous arrangement it looks like that in a first disc the wall cut-outs point outwards and from band to band are twisted alternately to the left or right and in the case of the next pane the wall cut-outs are turned inwards are directed and also from band to band
6 09 840/0633 "4"6 09 840/0633 " 4 "
-K- ο ο ζ, 31 249 -K- ο ο ζ, 31 249
links oder rechts verwunden sind« Es hat sich auch bewährt, daß die Wandausschnitte so gestaltet sind, daß sie als Distanzstücke zwischen den einzelnen ringförmigen Bändern dienen.are twisted left or right «It has also proven useful that the wall cutouts are designed so that they act as spacers between the individual annular bands to serve.
Figur 1 zeigt den Querschnitt durch eine Scheibe mit einem Verdränger 1, ringförmigen Bändern 2, Wandausschnitten 3 und der Unterkonstruktion 4, Figur 2 zeigt Ausschnitte der Aufsicht und zwei gegeneinander versetzte Scheiben A und B mit jeweils einem Verdränger 1, ringförmigen Bändern 2 und Wandausschnitten 3»·Figur 3 zeigt den Wandausschnitt aus einem ringförmigen Band 2 mit pflugscharähnlich verwundenen Wandausschnitten 3 und der Unterkonstruktion 4.Figure 1 shows the cross-section through a disc with a displacer 1, annular bands 2, wall cutouts 3 and the substructure 4, Figure 2 shows details from the top view and two disks A and B offset from one another, each with a displacer 1, annular bands 2 and wall cutouts 3 FIG. 3 shows the wall section from an annular band 2 with wall sections 3 twisted like a ploughshare and the substructure 4.
609840/0633609840/0633
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