DE3142410A1 - Vorrichtung und verfahren zum mischen von fluiden - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum mischen von fluiden

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Maher Labib 43220 Upper Arlington Ohio Mansour
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
  • von Fluiden zum Mischet, insbesondere von Flüs-sigkeiten untereinander, von Flüssigkeiten und Gasen, und von Flüssigkeiten und/oder Gasen mit pulverförmigen Feststoffen.
  • Unter "Mischen" (mixing) ist dabei zu verstehen, daß zwei oder mehr Flüssigkeiten bzw. Fluide in innigem Kontakt miteinander gebracht werden. Mischen wird als Oberbegriff für Mengen oder Vermengen (blending), Reagieren oder Umsetzen (reacting) und alle anderen Verfahren verwandt, bei denen Fluide in innigen Kontakt miteinander gebracht werden.
  • Unter "Vermengen" wird das Vereinigen von zwei Flüssigkeiten oder von Flüssigkeiten und Gasen oder von Flüssigkeiten und pulverförmigen Festkörpern yerstanden, bei dem nicht notwendigerweise eine chemische Reaktion stattfindet, beispielsweise das Lösen einer Flüssigkeit in einer anderen.
  • Unter "Umsetzen"wird ein chemisches Verfahren verstanden, bei dem Fluide innig durchmischt werden und eine chemische Reaktion zwischen den beiden Flüssigkeiten bzw. zwischen Flüssigkeiten und pulverförmigen Festkörpern oder Gasen stattfindet.
  • Mischgefäße oder Reaktoren können verschiedene Formen aufweisen. Im allgemeinen ist ein Gefäß vorgesehen, in dem.die Flüssigkeiten zusammengeführt und zum Mischen gerührt werden. Zur Zufuhr oder Entnahme von Wärme ist eine Wärmeaustauscherfläche vorgesehen. Das Mischen kann bei Atmosphärendruck oder bei beliebigerringertem oder erhöhtem Druck durchgeführt werden. Es können entweder radiale Rührwerke vorgesehen sein, wobei die Rührflügel um eine vertikale Achse rotieren und vertikal angeordnet sind, um den Flüssig- keiten eine radiale Strömung mitzuteilen, oder axiale Rührwerke, wobei die Rührflügel in einem Winkel zur Vertikalen angeordnet sind, um den Flüssigkeiten während des Rührens eine axiale Strömungskomponente mitzuteilen. Das Rührwerk kann ein einfacher Ventilater oder Propeller, beispielsweise in Form einer Schiffsschraube,sein.
  • Als Wärmeaustauscherfläche können beispielsweise helikale (schraubenförmige) oder spiralförmige Spulen verwendet werden.
  • Die Wärmeaustauscherflächen k-önnen entweder innerhalb oder außerhalb des Gefäßes angeordnet sein. Im letzteren Fall sind eine Leitung und eine Pumpe vorgesehen, um die Flüssigkeiten aus dem Gefäß zum Wärmeaustauscher zu transportieren und nach Aufnahme oder Abgabe von Wärme wieder in das Gefäß zurückzuführen.
  • Die letztgenannte Art einer Mischvorrichtung oder eines Reaktors wird als "Rückvermischungsreaktor" bezeichnet, wobei die Ausgangsstoffe dem Gefäß zugeführt und gemischt werden. Ein Teil der Flüssigkeit im Gefäß wird durch den Wärmeaustau-.
  • scher umgeleitet und anschließend rückgeführt und sowohl mit der Flüssigkeit im Gefäß als auch mit den der Flüssigkeit im GefäB zugesetzten Ausgangsstoffen rückvermischt. Die Mischvorrichtung kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden. Im ersteren Fall werden die Ausgangsstoffe kontinuierlich dem Gefäß zugeführt und gemischt, und das durchmischte Erzeugnis wird kontinuierlich aus dem Gefäß abgezogen. Im letztgenannten Fall kann der Reaktor ein mit Rührern versehener Flüssigkeitsbehälter sein, in dem alle Bestandteile in einer Füllung oder Beschickung gemischt werden, bis das Mischverfahren, wie Vermengen oder Umsetzen, abgeschlossen ist und die.gesamte Füllung des durchmischten Erzeugnisses entnommen wird.
  • Die Erfindung betrifft eine Verbesserung derjenigen Mischvorrichtungen, bei denen der Wärmeaustauscher getrennt vom Misch- gefäß angeordnet ist und eine Pumpe und Leitungen zum Transportieren eines Teiles der Flüssigkeit im Mischgefäß durch den Wärmeaustauscher und zurück in das Gefäß erforderlich sind. Derartige Mischvorrichtungen, bei denen das Mischen in einem Gefäß und die Wärmeübertragung in einer getrennten, äußeren Leitung erfolgt, weisen Nachteile hinsichtlich der Kosten, Probleme mit der Instandhaltung und einige in erster Linie im äußeren Wärmeaustauschersystem begründete Risiken auf. Dieses System, und insbesondere die Pumpe, erfordert mechanische oder rotierende Dichtungen. Diese Dichtungen neigen zum Lecken, und falls in der Vorrichtung schädliche oder giftige Chemikalien gemischt werden, bestehen Gefahren für das Bedienungspersonal. Diese Gefahren erhöhen sich noch, wenn der Mischvorgang bei erhöhtem Druck stattfindet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von Fluiden mit Wärmezufuhr ode.r -entzug bereitzustellen, mit denen der Mischvorgang einfach und gefahrlos durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. Das erfindungsgemäße Gefäß weist ein zentrales Saugrohr, ein Bündel vertikaler, das Saugrohr umgebender Wärmerohre und eine am unteren Ende des Saugrohres angeordnete Kreiselpumpe, vorzugsweise ein Zentrifugalgebläse oder ein Ventilator, auf.
  • Dieser Aufbau ermöglicht ein neues Konzept beim Verarbeiten, wie Mischen, von Fluiden. Die dem Gefäß zugeführten Flüssigkeiten werden im Bereich oberhalb des Saugrohres, im Saugrohr selbst und im turbulenten Bereich unterhalb-des Saugrohres rückvermischt. In diesen Bereichen erfolgt gemeinsam das Rückmische;ti der Flüssigkeiten. Das Zentrifugalgebläse treibt die rückvermischten Flüssigkeiten die Wärmerohre hoch. Während der Strömung durch die Wärmerohre ist die Flüs- sigkeit identifizierbar und ihre Zusammensetzung wird nicht durch den Zusatz von Ausgangsstoffen oder dergleichen verändert. Während der endlichen Verweilzeit, während der die Flüssigkeiten durch die Wärmerohre strömen, läuft die Reaktion oder die Wärmeübertragung weiter ab und strebt ihrem Abschluß entgegen, ohne daß zusätzliche Ausgangsstoffe zugeführt werden. Nach dem Austritt aus den Wärmerohren tritt die Flüssigkeit in den Rückmischbereich ein und wird dort mit den eintretenden Ausgangsstoffen und den zuvor vermischten Flüssigkeiten gemischt.
  • Die Wärmerohre können als eine Art 'tPfropfenströmungs"-Reaktor betrachtet werden. Unter "Pfropfenströmung"wird eine praktisch ideale Strömung verstanden, bei der sich die etwa strömende Flüssigkeit/wie ein Festkörper verhält. In der genannten Reaktorart bewegen sich die zuvor gemischten Bestandteile geradlinig durch die Rohre, wobei die Reaktion der zuvor gemischten Stoffe während der Strömung durch die Rohre miteinander ihrem Abschluß entgegengeht, und der strömenden Flüssigkeit Wärme zugesetzt oder entzogen wird.
  • Das in der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung durchgeführte erfindungsgemäße Verfahren kann in mehrere aufeinanderfolgende Verfahrensstufen unterteilt werden: zunächst werden die Ausgangsstoffe im Rückmischbereich gemischt und gegebenenfalls umgesetzt; in der zweiten Stufe werden die Stoffe im Pfropfenströmungsbereich der Vorrichtung umgesetzt; in der dritten Stufe werden die umgesetzten Stoffe zusammen mit den Ausgangsstoffen rückvermischt; in der vierten Stufe werden die Stoffe wiederum im Pfropfenströmungsbereich der Vorrichtung umgesetzt; diese Verfahrensstufen werden kontinuierlich fortgesetzt.
  • In Abhängigkeit vom durchzuführenden Vermengungs- oder Umsetzverfahren können die Parameter der Vorrichtung, wie die Pumpengröße und -geschwindigkeit, Länge und Durchmesser von Mischgefäß und Wärmerohren, variiert werden. Dadurch läßt sich die Verweilzeit der Fluide im Rücknischbereich und im Pfropfenströmungsbereich der Vorrichtung variieren.
  • Neben den erwähnten Vorteilen des vorstehend beschriebenen Lösungsprinzips weist die.Erfindung weitere Vorteile und Merkmale auf. Beispielsweise wird erfindungsgemäß ein bei der Herstellung von Polyester gegenüber bekannten Verfahren tberlegenes Verfahren und eine überlegene Vorrichtung als Reaktor bereitgestellt. Einer der Bestandteile bei der Herstellung von Polyester ist Propylenoxid, das bei Raumtemperatur dampfförmig ist und unter hohem Druck umgesetzt werden muß. Bisher wurde dieses Erzeugnis in einem sogenannten Marco-Reaktor hergestellt, einem sehr komplexen Reaktor, der aus mehreren Rückmischstufen aufgebaut ist, durch die die umzusetzenden Flüssigkeiten unter Rühren in jeder Stufe durchgeleitet werden. Bei diesem Reaktor sind zusätzlich zu einer mechanischen Hauptdichtung mehrere ring- oder scheibenförmige Dichtungen erforderlich. Die'Ausgangsstoffe werden den aufeinanderfolgenden Stufen zugeführt und in diesen umgerührt. Wegen des komplizierten Aufbaues und der bei der Instandhaltung auftretenden umfangreichen Probleme wurde die Herstellung dieses Reaktortyps nicht mehr fortgesetzt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Kunstharzen in der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung werden die Reaktionsteilnehmer am oberen und unteren Ende des Gefäßes zugeführt -und das durchmischte Erzeugnis wird unmittelbar oberhalb des Wärmerohrbündels-an der Seite des' Gefäßes entnommen.
  • Das Zentrifugalgebläse, das die Flüssigkeit durch das Saugrohr zieht, erzeugt einen Wirbel oberhalb des Saugrohres, wo eine relativ kleine Menge der Reaktionsteilnehmer zugeführt wird. Die Reaktionsteilnehmer werden durch das Saugrohr nach unten gezogen und im unteren Teil des Gefäßes so- wohl mit der zuvor gemischten Flüssigkeit als auch mit den neu zugeführten Reaktionsteilnehmern gemischt. Im unteren Teil des Gefäßes wird durch den Ventilator ein Bereich mit starker Turbulenz erzeugt. Die derart rückvermischten Reaktionsteilnehmer werden durch die Wärmerohre nach oben getrieben, wobei die Verweilzeit in den Wärmerohren etwa 10 Sekunden beträgt und während dieser Zeit eine Reaktion der Flüssigkeiten stattfindet, die eine praktisch ideale Strömung, wie eine Pfropfenströmung, aufweisen. Ein kleiner Teil des durchmischten Erzeugnisses wird an der Spitze der Wärmerohre entnommen. Dieses Erzeugnis besteht aus Bestandteilen mit unterschiedlichem Polymerisationsgrad, der von kleinen Anteilen mit wenig polymerisiertem Erzeugnis bis zu einem hochpOlymerisierten Erzeugnis reicht. Der Polymerisationsgrad/Glockenkur've dargestellt werden, wobei der Hauptteil des durchmischten Erzeugnisses durch das Polyesterharz mit dem erwünschten Polymerisationsgrad gebildet wird.
  • Aus dem vorstehenden Beispiel der Herstellung eines Polyesterharzes ist ersichtlich, daß das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung hinsichtlich der Einfachheit, der Kosten und der Instandhaltung eine wesentliche Verbesserung gegenüber bekannten Verfahren und Reaktoren darstellen. Diese Verbesserung ist in erster Linie in der vollständigen Beseitigung mechanischer oder rotierender Dichtungen und außerhalb des Mischgefäßes angeordneter Leitungen begründet, die bei der Strömung der Flüssigkeit durch einen externen Wärmeaustauscher erforderlich sind.
  • Die Erfindung weist weitere Vorteile beim Betrieb als diskontinuierlicher Reaktor auf, beispielsweise beim Umsetzen von Stoffen, die Klumpen bilden oder verderben können, wenn die Reaktion zu lange abläuft oder versehentlich kein Inhibitor zugesetzt wurde. Üblicherweise werden derartige Polymere in einem diskontinuierlich betriebenen Reaktor her- gestellt, bei dem der Wärmeübertragungsbereich innerhalb des Reaktors angeordnet ist. Wenn dabei eine Klumpenbildung des Erzeugnisses innerhalb des Reaktors stattfindet, ist ein großer Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich, um das verklumpte Erzeugnis durch Hämmern aus dem Reaktor zu entfernen. Die Reinigung ist im Bereich der Wärmerohre besonders schwierig.
  • Erfindungsgemäß kann der Reaktor oder das Mischgefäß am unteren Ende und in Verbindung mit einem wesentlich größeren Beschickungs- oder Füllgutmischgefäß angeordnet sein, wobei das Erzeugnis kontinuierlich durch das Saugrohr nach unten gezogen und durch die im kleineren Reaktor angeordneten Wärmerohre nach oben gedrückt wird. Bei Klumpenbildung können die beiden Gefäße getrennt werden. Das untere, erfindungsgemäße Gefäß kann durch geradliniges, einfaches Bohren durch das Saugrohr und die Wärmerohre gereinigt werden. Das größere Gefäß kann noch viel einfacher gereinigt werden, da im Gegensatz zu üblichen Reaktoren kein Abmeißeln des verklumpten Erzeugnisses von den Wärmeübertragungsspulen erforderlich ist. Der Reinigungsvorgang bei üblichen, diskontinuierlichen Mischvorrichtungen kann bis zu 2 Wochen dauern, wogegen bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung der Reinigungsvorgang innerhalb von 2 Tagen abgeschlossen ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Mischgefäß, Figur 2 einen Querschnitt entlang den Linien 2-2 von Figur 1, Figur 3 einen Querschnitt entlang den Linien 3-3 von Figur 1, Figur 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Figur 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und Figur 6 ein theoretisches Flußdiagramm einer im erfindungsgemäßen Gefäß ablaufenden Reaktion.
  • Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Mischvorrichtung weist ein langgestrecktes Gefäß 10 mit kreisförmigem Querschnitt sowie einer oberen Kammer 11 und einer unteren Kammer 12 auf. Im Mittelteil des Gefäßes ist ein Saugrohr 13 angeordnet, das die obere und untere Kammer miteinander verbindet und zwischen einer oberen Rohrplatte 14 und einer unteren Rohrplatte 15 gehaltert ist. Am unteren Ende weist das Saugrohr einen Flansch 16 auf, auf den ein Zentrifugalgebläse (Ventilator, Rührer) 17 montiert ist.
  • Das Gebläse wird von einer senkrechten Welle 20 angetrieben, die koaxial zum Gefäß 10 ist. Die Welle ist an ihrem oberen Ende 21 mit einem äußeren Antrieb 22 verbunden, der an der Spitze des Gefäßes 10 angeordnet ist. Ein Stativ 23 am unteren Ende des Gefäßes trägt ein Lager 24, auf dem das untere Ende der Welle 21. drehbar angeordnet ist.
  • Mehrere Wärmeaustauscherrohre (Wärmerohre) 30 umgeben das Saugrohr 13 und werden an ihren oberen bzw. unteren Enden von der oberen bzw. unteren Rohrplatte 14 bzw. 15 gehaltert. Die die Wärmerohre 30 umgebende Kammer 31 ist normalerweise mit einem Wärmeübertragungsmittel gef ü;lt, wie einem Kühlmittel, wenn der Reaktion Wärme entzogen werden soll, oder Dampf oder einem heißen Fluid, wenn der Reaktion Wärme zugeführt werden soll.
  • Die Kammer 31 ist mit einem Austritt 34 und einem Eintritt 35 verbunden, durch den das Wärmeübertragungsmittel in den Raum um die Wärmerohre 30 eingeführt wird. Leitbleche 36 innerhalb der Kammer 31 zwingen das Wärmeübertragungsmittel zu einem gekrümmten Weg vom unteren Teil zum oberen Teil der Kammer'31 des Wärmeaustauschers.
  • Im unteren Teil des Gefäßes sind im wesentlichen senkrecht und im Abstand entlang des Umfangs angeordnete Prallplatten 40 vorgesehen, die die Wirbelströmung der Flüssigkeit am Boden des Gefäßes brechen und eine starke Durchmischung erzeugen.
  • Am oberen Ende des Gefäßes ist eine Eintrittsöffnung 45 und am unteren Ende des Gefäßes sind mindestens zwei Eintrittsöffnungen 46 und 47 zur Zufuhr des Ausgangsmaterials vorgesehen. Die Positionen, an denen das Ausgangsmaterial dem Gefäß zugeführt wird,können in Abhängigkeit von den Bedingungen des innerhalb des Gefäßes durchgeführten Verfahrens variiert werden.
  • Für die Entnahme des (durchmischten) Erzeugnisses ist eine-Austrittsöffnung 50 vorgesehen, die auf der den oberen Enden der Wärmerohre 30 benachbarten Seite des Gefäßes angeordnet ist. Am oberen und unteren Ende des Gefäßes sind jeweils Membran-Detektoren 52 und 53 angeordnet, die mit einem Meßgerät 54 zum Messen der Druckdifferenz zwischen dem oberen und unteren Ende des Gefäßes verbunden sind, so daß das Druckgefälle, das die Flüssigkeit durch die Wärmerohre 30 treibt, kontinuierlich überwacht werden kann.
  • Wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt, wirkt der Ventilator 17 als Kreiselpumpe und ist mit seiner Eintrittsseite dem Saugrohr 13 zugewandt. Der Ventilator weist ein oberes (Schau£èl-) Verstärkungsteil auf; das dem Flansch 16 zugewandt ist. Der Ventilatoraustritt wird durch eine die Ven-.
  • tilatorblätter (-schaufeln) 58 umgebende Umfangsoffnung 57 ausgebildet.
  • Durch den Ventilator wird die Flüssigkeit durch das Saugrohr gezogen und vom Zentrifugalgebläse 17 nach außen in die untere Kammer 12 gedrückt, in der eine starke Turbulenz ein inniges Durchmischen der Flüssigkeiten im Gefäß be- wirkt. Das Zentrifugalgebläse erzeugt auch ein dynamisches Druckgefälle, das die Flüssigkeit durch die Wärmerohre treibt.
  • Die Abmessungen und Betriebsbedingungen des Gefäßes können erfindungsgemäß in Abhängigkeit von dem durchzuführenden Verfahren variiert werden. Die Mischvorrichtung in der dargestellten Ausführungsform weist vorzugsweise folgende Parameter auf: Das Gefäß weist ein Fassungsvermögen von etwa 380 1 (100 gallons) auf. Seine gesamte Länge beträgt etwa 2,75 m (9 set). Sein Innendurchmesser beträgt etwa 0,6 m (2 feet).
  • Das Saugrohr ist etwa 2,1 m (7 f.eet) lang und hat einen Innendurchmesser von etwa 19 cm (7,5 inches). Um das Saugrohr sind 222 Wärmerohre mit einem Mittelpunktsabstand von etwa 3,2 cm i1,25 inches) angeordnet, wobei jedes Rohr einen Innendurchmesser von etwa 2,5 cm (1 inch) aufweist.
  • Das Zentrifugalgebläse bzw. die Kreiselpumpe liefert ein Flüssigkeitsvolumen zwischen etwa 1900 und 3800 1/min (500 bis 1000 gallons/min).
  • Wie vorstehend erläutert, ist die erfindungsgemäße Mischvorrichtung bei vielen Verfahren verwendbar, beispielsweise bei der Veresterung, Nitrierung, Sulfonierung und beim Mischen von Polymeren mit Lösungsmitteln, beispielsweise beim Verdünnen von Polyesterharzen mit Styrol. In der dargestellten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Mischvorrichtung insbesondere zur Verwendung als Reaktor für die Herstellung thermoplastischer Polyesterharze in einem kontinuierlichen Vorgang geeignet, wobei das in der US-PS 3 723 390 beschriebene Verfahren verwendet wird.
  • Wie in diesem Patent erläutert, werden die Polyesterharze üblicherweise in einem mehrstufigen, kontinuierlichen (Marco-) Reaktor hergestellt, der in diesem Patent allgemein beschrieben ist. Die beim Marco-Reaktor auftretenden, ernsthaften Instandhaltungsprobleme machen es erforderlich, daß der Reaktor von Zeit zu Zeit mit beträchtlichen Kosten abgetragen, gereinigt und wieder aufgebautawerden muß.
  • Demgegenüber ist es eine Aufgabe der Erfindung, mit den im Marco-Reaktor hergestellten vergleichbare Polyesterharze bereitzustellen, wobei die Herstellung effizienter und die Instandhaltungskosten des Reaktors niedriger sind.
  • Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung werden die Ausgangsstoffe in den im vorstehenden Patent angegebenen Anteilen durch die Eintrittsöffnungen 45, 46 und 47 und gegebenenfalls weitere derartige Eintrittsöffnungen zugeführt. Die Ausgangsstoffe, werden zunächst in der Kammer 11, dem Saugrohr 13 und der Kammer 12 rückvermischt. In der Kammer 12 werden sie vom bis zu3800 1/min (1000 gallons/min) fördernden Zentrifugalgebläse 17 erzeugten starken Turbulenzen ausgesetzt. Die derart durchmischten Reaktionsteilnehmer werden durch die Wärmerohre 30 nach oben geführt, in denen die Reaktion wie bei einer praktisch idealen Strömung weiter abläuft Das Erzeugnis des Verfahrens wird kontinuierlich durch die Austrittsöffnung 50 in einer Menge entnommen, die der zugeführten Menge der Ausgangsstoffe entspricht, so daß vorzugsweise ein Gleichgewicht zwischen zugeführter und entnommener Stoffmenge ausgebildet wird.
  • Dieses Verfahren ist schematisch in Figur 6 dargestellt.
  • Die Reaktionsteilnehmer (Ausgangsstoffe) A1, A2 ... An werden dem Reaktor mit konstanter Menge und/oder konstantem Mengenverhältnis zugeführt. Die Produkte P1, P2... Pn werden dem Reaktor in den Stufen 1, 2, ... n entzogen.
  • Q bezeichnet die dem Reaktor zugeführte oder entzogene Wärmemenge.(R1)b, (R2)b ... (Rn)b stellen die Rückvermischungs -Verfahrensstufe dar (R1)p, (R2) ... (Rn)p dieVerfahrensstufe bei praktisch idealer Strömung. Dieses Diagramm veranschaulicht die innerhalb eines einzigen Gefäßes durchgeführten, aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen der Rückvermischung und der Reaktion bei praktisch idealer Strömung.
  • Figur 4 stellt eine weitere Ausführungs- und Verwendungsform der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung dar. Der kleine Reaktor 60 entspricht in seinem Aufbau und seiner ungefähren Größe etwa dem in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Reaktor (Gefäß). Der Reaktor ist an seinem oberen Ende 61 offen und ist lösbar mit einem weiteren Gefäß 63 verbunden, wobei die beiden Gefäße miteinander kommunizieren. Das Saugrohr 62 des Reaktors 60 weist eine langgestreckte Verlängerung 64 mit Löchern 65 auf, die senkrecht und entlang des Umfangs im Abstand voneinander über die Verlängerung 64 verteilt sind. Das Gefäß 63 weist ein Volumen von beispielsweise 3800 bis 38 000 1 (1000 bis 10 000 gallons) auf und wird in Verbindung mit dem Reaktor 60 verwendet.
  • Das Zentrifugalgebläse 17 wird von einem Motor 68 angetrieben, der am unteren Ende des Reaktors 60 angeordnet und mit dem Zentrifugalgebläse über eine Welle 69 verbunden ist.
  • Dieser Reaktor kann etwa als diskontinuierlich arbeitende Mischvorrichtung in Verfahren, wie dem yerdünnen eines Polyesterharzes mit einem Styrol-Lösungsmittel verwendet werden. Bei diesem Verfahren arbeitet der Reaktor 60 allgemein wie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben, mit der Ausnahme, daß'die den Wärmerohren 30 entzogenen Flüssigkeiten in Richtung der Pfeile 66 nach oben strömen und in die Verlängerung 64 des Saugrohres 62 eintreten.
  • Ein Vorteil der Vorrichtung nach Figur 4 liegt insbesondere in der einfachen Instandhaltung. Es kann häufig auftreten, daß das Material innerhalb des Reaktors unbeabsichtigt geliert oder Klumpen bildet, bevor es dem Reaktor entzogen wird. In diesem Falle kann die Mischvorrichtung nach Figur 4 relativ einfach gereinigt werden, indem der Reaktor 60 und das Gefäß 63 als getrennte Einheiten gereinigt werden. Das keine Wärmerohre aufweisende Gefäß 63 kann durch ein relativ einfaches Hämmerverfahren zur Entfernung der gelierten bzw. klumpenförmigen Polymere gereinigt werden. Der vom Gefäß 63 entfernte Reaktor 60 kann prinzipiell durch einfaches Ausbohren der Wärmerohre 30 und des Saugrohres 13 gereinigt werden. Die Kammern oberhalb und unterhalb der Wärmerohre können durch einfaches Schlagen bzw. Hämmern gereinigt werden.
  • Eine weitere Ausführungsform der Mischvorrichtung von Figur 4 ist in Figur 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Antrieb bzw. Motor 70 an der Spitze, des größeren Gefäßes 63 angeordnet, und, wie vorstehend-bemit dem Zentrifugalgebläse 17 verbundeh. schrieben\/ Der wesentliche Unterschied zwischen dieser Vorrichtung und der Vorrichtung nach Figur 4 besteht unter anderem in den zusätzlichen Rührflügeln 71, die eine vollständigere Mischung der Flüssigkeiten im Gefäß 63 gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß kann die Strömungsrichtung aus dem Ventilawien, tor 17~urgekehrt/ beispie-lsweisç durch Anordnen des Ventilators an r Spitze lt e aes u rires rj von Fi rn1& Iso daß die Flüssigkeiten im Saugrohr nach oben gezogen werden und durch die Wärmerohre nach unten strömen. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann geeignet, wenn Wasserdampf oder dergleichen der Flüssigkeit entzogen werden soll. Bei einer Umkehr der Strömungsrichtung verdampft das nach oben gegen die obere Wölbung des Gefäßes gesprühte Wasser rasch und kann leicht entfernt werden.

Claims (8)

  1. Vorrichtung und Verfahren zum Mischen von Fluiden Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Mischen, insbesondere von Fluiden, g e k e n n z e i c h n e t durch a) ein Gefäß (10; 60), b) ein an beiden/oEfenes, senkrechtes Saugrohr (13;62) im Mittelteil des Gefäßes (10; 60), c) mehrere, das Saugrohr (13; 62) umgebende und an beiden Enden offene Wärmerohre(30), d) ein Zentrifugalgebläse (17) an einem Ende des Saugrohres (13; 62) zur Umwälzung der Fluide zwischen dem Saugrohr (13; 62) und den Wärmerohren (30), und e) Vorrichtungen (34, 35, 36) zum Umwälzen eines Wärmeübertragungsmittels um die Wärmerohre (30).
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrifugalgebläse (17) am unteren Ende des Saugrqhres (13; 62) angeordnet ist, und die Fluide durch das Saugrohr (13, 62) nach unten und durch die Wärmerohre (30) nach oben strömen.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eine Eintrittsöffnung(45) im oberen Teil des Gefäßes (10; 60) zur Zufuhr der Ausgangsstoffe in das Gefäß (10; 60) und mindestens eine Austrittsöffnung (50) zur Entnahme des durchmischten Erzeugnisses aus dem Gefäß (10; 60).
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein am oberen Ende des Gefäßes (60) angeordnetes, wesentlich größeres zweites.Gefäß (63) wobei das Innere der beiden Gefäße (60, 63) mit einander verbunden ist und das Saugrohr (62) eine Verlängerung (64) nach oben in das größere Gefäß (63) aufweist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (64) des Saugrohres (62) über ihre Längsrichtung im Abstand voneinander verteilte Löcher (65) aufweist
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder5, gekennzeichnet durchRhreinrichtungen (71) im größeren Gefäß (63)
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrifugalgebläse (17) am unteren Ende des Saugrohres (13; 62) angeordnet ist und eine sich durch das Saugrohr (13; 62) nach unten erstreckende und am oberen Ende des Gefäßes (10; 60) oder des zweiten Gefäßes (63) montierte Welle (20; 69) aufweist.
  8. 8. Abgeschlossene chemische Mischvorrichtung, insbesondere für Fluide gekennzeichnet durch a) ein etwa 3 m langes Hochdruck-Gefäß (10) mit etwa 0,6 m Durchnesser und kreisförmigem horizontalem Querschnitt, b) ein im Mittelteil des Gefäßes (10) angeordnetes und etwa2,1m langes Saugrohr (13) mit etwa 19 cm Innendurchmesser, c) etwa 200 ein Rohrbündel ausbildende und das Saugrohr (13) umgebende Wärmerohre (30) mit einem Innendurchmesser von jeweils etwa 2,5 cm, d) eine die Wärmerohre (30) umgebende Kammer (31), durch die ein Wärmeübertragungsmittel umgewälzt wird, e) eine Zentrifugalgebläse-Welle (20), deren Antrieb (22) am oberen Ende des Gefäßes (10) angeordnet ist und die sich durch das Saugrohr (13) zum unteren Ende des Gefäßes (10) erstreckt, f) ein am unteren Ende des Saugrohres (13) angeordnetes Zentrifugalgebläse (17), das Fluide durch das Saugrohr (t3) nach unten zieht und durch die gebündelten Wärmerohre (30) nach oben drückt, g) Eintrittsöffnungen (45, 46, 47) zur Zufuhr der Ausgangsstoffe im oberen und unteren Teil des Gefäßes (10) und h) eine Austrittsöffnung (50) zur Entnahme des durchmischten Erzeugnisses im oberen Teil des Gefäßes (10).
    3. Verfahren zum Mischen von Fluiden in einem einzigen Gefäß (10; 60, 63), insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch a) Ausbilden einer Umwälzströmung der Fluide durch den Mittelteil des Gefäßes (10; 60, 63) nach unten und über die Seitenteile des Gefäßes (10; 60, 63) nach oben, b) Ausbilden einer Pfropfenströmung der Fluide in den Seitenteilen des Gefäßes (10; 60, 63), c) turbulente Durchmischung der Fluide im unteren Teil des Gefäßes (10; 60, 63) und d) Rückvermischung der Fluide im oberen und mittleren Teil des Gefäßes (10; 60, 63).
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