DE2532355A1 - Vorrichtung zum statischen mischen von fliessfaehigen stoffen - Google Patents

Description

Bayer Aktiengesellschaft 2532355

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509 Leverkusen. Beyerwerk

Mr/Scha

Vorrichtung zum statischen Mischen von fließfähigen Stoffen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum statischen Mischen von fließfähigen Stoffen, bestehend aus einem rohrartigen Gehäuse mit darin fest angeordneten Mischeinsätzen.

Derartige Vorrichtungen haben den Zweck, kontinuierlich strömende Stoffe zum Zwecke der Homogenisierung, Reaktion oder zum Wärmeaustausch innig miteinander zu vermischen.

Diese Vorrichtungen ermöglichen eine gute Homogenisierung bei niedrigem Druckverlust und geringer Scherwirkung. Die Verweilzeitverteilung ist je nach Bauform des Mischers,insbesondere bei längeren Mischstrecken relativ breit.

Oft liegt jedoch die Aufgabe vor, auf kurzer Mischstrecke bei schmalem Verweilzeitspektrum und unter hoher Scherwirkung auf die zu mischenden Stoffe eine gute Homogenisierung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß freie Räume innerhalb des Gehäuses durch Füllkörper ausgefüllt sind.

Dadurch wird erreicht, daß in bekannter Weise die Mischeinsätze die Vermischung über den Gehäusequerschnitt bewirken, wobei die Füllkörper je nach Oberflächenform und Kantenanzahl zu einer entsprechenden volumenbegrenzten Feinverteilung führen.

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Als Füllkörpermaterial eignet sich im Prinzip alles solches, was auch in Füllkörpersäulen verwendet wird. Es versteht sich, daß die Größe der Füllkörper von dem freien Querschnitt des Gehäuses sowie von der Art der zu vermischenden Stoffe abhängig ist. Sollen Reaktionen stattfinden, so können die Füllkörper gegebenenfalls aus einem als Katalysator wirkenden Material hergestellt sein. Im Normalfall soll jedoch der Werkstoff der Füllkörper die Reaktion nicht beeinflussen. Für kleinere Gehäusedurchmesser eignen sich insbesondere Sand, Glasperlen oder Granulat entsprechender Körnung, für größere Gehäusedurchmesser, soweit es der verbleibende freie Raum zwischen oder im Bereich der Mischeinsätze erlaubt, solche, wie sie in ullmannsEnzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, 1. Band chemischer Apparatebau und Verfahrenstechnik Urban & Schwarzenberg, München, Berlin, 1951 auf Seite 441 in Abbildung 683 beschrieben sind. Dort wird hingewiesen auf Schrägfilmblätter, Stedman-Körper, Berl-Sattelkörper, Raschig-Ringe, keramische Ringe mit Einbauten, Haltmeierrollen, Zwillingskörper, Intos-Ringe, Ringe aus Glas oder Maschendraht, Wilsonspiralen, Braunschweiger Wendeln und Prym-Ringe.

Bestehen die Mischeinsätze aus sich kreuzenden Platten mit Schlitzen und Stegen und sind die Schlitze so eng, daß die Füllkörper nicht hindurchgleiten können, ist es möglichidie Füllkörperschüttung durch solche Mischeinsätze zu begrenzen. Sind jedoch die Füllkörper im Durchmesser kleiner als die Schlitze in den Platten, oder handelt es sich um statische Mischvorrichtungen aus verwundenen, jeweils zueinander versetzten und nacheinander angeordneten Blättern, so versteht es sich, daß die Füllkörperschüttung durch Siebeinbauten, durch Gitter oder Siebe, deren Maschenweite geringer ist als die Größe der Füllkörper, im Gehäuse begrenzt werden muß, um ein Wegspülen durch die das' Gehäuse durchströmenden Stoffe zu vermeiden.

Bekannte Vorrichtungen zum statischen Mischen, die sich für die zusätzliche Verwendung von Füllkörpern eignen,sind beispielsweise

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in der deutschen Auslegeschri.ft 1 557 118 sowie in der deutschen Offenlegungsschrift 2 328 795 beschrieben.Im Falle der Vorrichtung nach der Auslegeschrift 1 557 118 sind zusätzlich die vorerwähnten Gitter oder Siebe zum Begrenzen der Füllkörperschicht erforderlich. Im Falle der Vorrichtung nach der Offenlegungsschrift 2 328 795 sind solche Gitter oder Siebe nicht notwendig, wenn Füllkörper verwendet werden, die größer sind als die Breite der Schlitze der Platten beträgt. Es versteht sich, daß Füllkörper nicht nur- gleicher Artund Größe, sondern auch verschiedener Art und Größe gleichzeitig verwendbar sind. Durch entsprechende Ausgestaltung der 'Füllkörperschüttung nach der letztgenannten Ausführungsform lassen sich die Strömungsverhärtnisse innerhalb der Mischvorrichtung in gewünschter Weise leicht beeinflussen.

Insbesondere bei Verwendung der Mischvorrichtung nach DT-OS 2 328 79 5 lassen sich verschiedene Strömungen auch dadurch erzielen, daß man die zwischen den mit Stegen versehenen Platten gebildeten räumlichen Abschnitte teils garnicht oder verschieden stark ausfüllt.

In einer Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsger.äßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen jeweils in Schnitt:

Figur 1 eine Vorrichtung mit Mischeinsätzen aus um 90 gedrehten Blättern und

Figur 2 eine Vorrichtung mit sich kreuzenden, schräg zur Gehäusewandung angestellten Plattenpaaren als Mischeinsätze und

Figur 3 ein Plattenpaar in räumlicher Darstellung, wie es als Mischeinsatz gemäß Figur 2 benutzt wird.

In Figur 1 ist in einem Gehäuse 1 ein aus mehreren jeweils um 5CT zueinander versetzten Blättern 2 gebildeter Mischeinsatz ~'j angeordnet. Die Mischstrecke

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ist durch zwei Siebeinsätze 4, 5 begrenzt. Der von ihnen eingeschlossene Raum des Gehäuses 1 ist durch Füllkörper 6 ausgefüllt, deren Korngröße größer ist als die Maschenweite der Siebe 4, 5 beträgt.

In Figur 2 ist in einem Gehäuse 7 ein Mischeinsatz 8 angeordnet, der aus einer Vielzahl sich unter 45 kreuzenden Platten 9 besteht. Diese Platten SF (Figur 3) weisen Schlitze 10 und Stege 11 auf, die einander durchdringen. Die dazwischen liegenden Kammern sind mit Füllkörpern ausgefüllt. Das erste und letzte Plattenpaar des Mischeinsatzes dient als Begrenzung für die Füllkörperschüttung 12.

Beispiel 1

Verwendet wird die Vorrichtung nach Figur 2. Die Länge der Mischvorrichtung beträgt 60 mm; der lichte Gehäusedurchmesser 15 mm. Der Mischeinsatz besteht aus Plattenpaaren mit Stegen und Schlitzen von jeweils 1,7 mm Breite.

Eine Masse mit der Zähigkeit von etwa 1000 Poise und der Dichte von etwa 1 g pro cm soll¹ bezüglich Verweilzeit und Temperatur möglichst gut homogenisiert werden. Verwendet man die vorbeschriebene Vorrichtung ohne Füllkörper, so erhält man bei einem

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Meßprobenvolumen von 2mm eine Standardabweichung von 7 %. Füllt man jedoch den Mischeinsatz mit Füllkörpern aus Sand mit einer mittleren Körnung von 400 bis 500 iim aus, so läßt sich überraschenderweise eine Standardabwexchung .von etwa 0,5 % erzielen. Bei einem Durchsatz von 0,3 kg pro Stunde entsteht dabei ein Druckabfall von etwa 165 bar.

Würde man eine Füllkörperschicht von 60 mm Höhe ohne Mischeinsatz verwenden, so ergibt sich lediglich eine Standardabweichung zwischen 20 und 40 %.

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Beispiel 2

Es wird ebenfalls eine Vorrichtung in der Ausfuhrungsform gemäß Figur 2 verwendet. Die Länge der Mischstrecke beträgt 590 nun; ihr Durchmesser 50 mm. Eine Masse mit der Zähigkeit von 60 Poise und der Dichte von 1,377 g pro cm wird mit geringen Anteilen zweier niedrig viskoser nicht mischbarer Komponenten in einer Menge von 5,4 kg pro Stunde durchgesetzt. Verwendet man keine Füllkörper, wird bei einer Meßp:
von 0,4 % erreicht.

wird bei einer Meßprobengröße von 2 mm eine Standardabweichung

Verwendet man Füllkörperringe rait einem Außendurchmesser von 2,03 mm, einem Innendurchmesser von 1,5 mm und einer Höhe von 1,84 mm, so erzielt man bei einem Gesamtdruckverlust von 8 bar eine Standardabweichung von 0,06 %.

Verwendet man demgegenüber die Füllkörperschüttung allein ohne Mischeinsatz, so wird nur eine Standardabweichung von 4,8 % erzielt.

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Claims (2)

1. Patentansprüche:

   -,Vorrichtung zum statischen Mischen von fließfähigen Stoffen, bestehend aus einem rohrartigen Gehäuse mit darin fest angeordneten Mischeinsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß freie Räume innerhalb des Gehäuses (1, 7) durch Füllkörper (6, 12) ausgefüllt sind.
2. 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Siebgitter (4, 5) zur Begrenzung der Füllkörperfüllung (6) vorgesehen sind, deren Maschenweite geringer ist als die Korngröße der Füllkörper (6).

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