DE2532355B2 - Vorrichtung zum statischen Mischen von fließfähigen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von fließfähigen Stoffen, bestehend aus einem rohrartigen Gehäuse mit mindestens einem darin angeordneten statischen Mischeinsatz, wobei die freien Räume zwischen dem Gehäuse und dem Mischeinsatz durch Füllkörper ausgefüllt sind.

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.

Es ist eine Vorrichtung zum Mischen von Schaum mit Feststoff bekannt, bei der in einem rohrartigen Gehäuse eine perforierte Wendel angeordnet ist. Der freie Raum des Gehäuses ist mit Füllkörpern ausgefüllt. Einlaß und Auslaß des Gehäuses sind durch Siebe abgeschlossen, deren Maschenweite geringer ist als die Größe der Füllkörper. Das Verweilzeitspektrum des Mischgutes ist ziemlich 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 bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Mischeinsätze in schräg zur Gehäuseachse angestellten sich kreuzenden Ebenen Stege aufweisen, zwischen denen Schlitze vorgesehen 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. Entgegen allen Erwartungen zeigte sich, daß die Füllkörper in Kombination mit den genannten speziellen Mischeinsätzen keine Verschlechterung der Quermischwirkung der Stege bewirken, wohl aber den gewünschten hohen Schereffekt erzielen.

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 U 11 m a η η s Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, 1. Band, Chemischer Apparatebau und Verfahrenstechnik, Urban&Schwarzenberg, München, Berlin, 1951, auf Seite 441 in Abbildung 683 beschrieben sind

Sind die Schlitze zwischen den Stegen so eng, daß die Füllkörper nicht hindurchgleiten können, ist es möglich,

ίο die Füllkörperschüttung durch solche Mischeinsätze zu begrenzen. Sind jedoch die Füllkörper im Durchmesser kleiner als die Schlitze, so versteht es sich, daß die Füllkörperschüttung durch an sich bekannte Einbauten, wie Gitter oder Siebe, deren Maschenweite geringer ist als die Größe der Füllkörper, im Gehäuse begrenzt werden muß, um ein Wegspülen durch die das Gehäuse durchsirömenden Stoffe zu vermeiden.

Es versteht sich, daß Füllkörper nicht nur gleicher Art und Größe, sondern auch verschiedener Art und Größe gleichzeitig verwendbar sind. Durch entsprechende Ausgestaltung der Füllkörperschüttung nach der letztgenannten Ausführungsform lassen sich die Strömungsverhältnisse innerhalb der Mischvorrichtung in gewünschter Weise leicht beeinflussen. Es lassen sich verschiedene Strömungen auch dadurch erzielen, daß man die zwischen den Mischeinsätzen gebildeten räumlichen Abschnitte teils gar nicht oder verschieden stark ausfüllt.

In einer Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung mit Mischeinsätzen und Füllkörpern, im Schnitt dargestellt,
F i g. 2 einen Mischeinsatz in räumlicher Darstellung. In Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein Mischeinsatz 2 angeordnet, der aus einer Vielzahl sich unter 45° kreuzenden Platten 3 besteht. Diese Platten 3 (Fig.2) weisen Schlitze 4 und Stege 5 auf, die einander durchdringen. Die dazwischen liegenden Kammern sind mit Füllkörpern 6 ausgefüllt. Das erste und letzte Plattenpaar des Mischeinsatzes dient als Begrenzung für die Füllkörperschüttung 6.

Beispiel 1

Verwendet wird die Vorrichtung nach Fig. 1. Die Länge der Mischvorrichtung beträgt 60 mm; der lichte Gehäusedurchmesser 15 mm. Der Mischeinsatz besteht aus 4 Plattenpaaren mit Stegen und Schlitzen von jeweils 1,7 mm Breite.

Eine Masse mit der Zähigkeit von etwa 100 Pas und der Dichte von etwa 1 g pro cm³ soll bezüglich Verweilzeit und Temperatur möglichst gut homogenisiert werden. Verwendet man die vorbeschriebene Vorrichtung ohne Füllkörper, so erhält man bei einem Meßprobenvolumen von 2 mm³ eine Standardabweichung von 7%. Füllt man jedoch den Mischeinsatz mit Füllkörpern aus Sand mit einer mittleren Körnung von 400 bis 500 μιτι aus, so läßt sich überraschenderweise eine Standardabweichung von etwa 0,5% erzielen. Bei einem Durchsatz von 0,3 kg pro Stunde entsteht dabei

M) 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%.

_b- B e i s ρ i e I 2

Es wird ebenfalls eine Vorrichtung in der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 verwendet. Die Länge der Mischstrecke beträgt 590 mm; ihr Durchmesser

3 4

50 mm. Eine Masse mit der Zähigkeit von 6 Pas und der durchmesser von 2,03 mm, einem Innendurchmesser

Dichte von 1,377 g pro cm³ wird mit geringen Anteilen von 1,5 mm und einer Höhe von 1,84 mm, so erzielt man

zweier niedrig viskoser, nicht mischbarer Komponenten bei einem Gesamtdruckverlust von 8 bar eine

in einer Menge von 5,4 kg pro Stunde durchgesetzt. Standardabweichung von 0,06%.

Verwendet man keine Füllkörper, wird bei einer ί Verwendet man demgegenüber die Füllkörperschüt-

Meßprobengröße von 2 mm³ eine Standardabweichung tung dllein ohne Mischeinsatz, so wird nur eine

von 0,4% erreicht. Standardabweichung von 4,8% erzielt.
Verwendet man Füllkörperringe mit einem Außen-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Mischen von fließfähigen Stoffen, bestehend aus einem rohrartigen Gehäuse mit mindestens einem darin angeordneten statischen. Mischeinsatz, wobei die freien Räume zwischen dem Gehäuse und dem Mischeinsatz durch Füllkörper ausgefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinsätze (21) in schräg zur Gehäuseachse angestellten, sich kreuzenden Ebenen Stege aufweisen, zwischen denen Schlitze vorgesehen sind.