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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich eine Vorrichtung zum Dispergieren
eines Schüttguts,
insbesondere in der Form von Körnern
oder Schnitzeln, im Inneren eines Behälters wie einem Tank.
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Die
Erfindung findet eine besonders interessante Anwendung in der Petrochemieindustrie,
für die
Auffüllung
von Reaktoren mit Katalysatormaterial, könnte aber auch für die Auffüllung jeglicher
Behälterarten
mit jeglichem Schüttgut
angewandt werden, wobei das Materialbett, welches in diesem Behälter eingebracht
ist, flach, homogen und/oder dicht sein kann und wobei die Auffüllung mit
einem begrenzten Ausstoß an
Pulverstaub realisiert werden muss. Die Erfindung wäre gleichwohl
zum Beispiel für
die Auffüllung
von Silos mit Körnern
verwendbar.
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Im
Bereich der Petrochemieindustrie ist es üblich, Fluidstoffe zu behandeln
durch eine Passage dieser Fluide durch ein Bett aus Katalysatormaterial. Dieses
Katalysatormaterial liegt in Form von Schnitzeln von einigen Millimetern
Länge vor
und ist im Reaktortank, der im allgemeinen in zylindrischer Form vorliegt,
eingebracht.
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Eine
Methode der Beladung eines solchen Reaktors besteht im bloßen und
einfachen Ausschütten
des Katalysatormaterials in den Tank. Dieses Material hat jedoch
als Nachteil, dass es sich unter der Form eines mehr oder weniger
konischen Haufens niederschlägt,
dessen Absacken im zentralen Bereich viel stärker ist als in den peripheren
Bereichen. Dies führt
dazu, dass das zu behandelnde Fluid dazu neigt, vorzugsweise die
weniger di cken und in der Dichte leichteren Lagen zu passieren,
was den Nutzeffekt des Reaktors beträchtlich mindert.
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Darüber hinaus
besitzt das Katalysatormaterial häufig eine Aluminiumbasis und
ist daher mürbe und
spröde.
Die Schnitzel, die daraus zusammengesetzt sind, zerbröckeln mehr
oder weniger aufgrund ihrer Ausschüttung, was die Behandlungseffizienz
erniedrigt und zu einem starken Verlust des Materials durch Ausstoß von Pulverstaub
führt.
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Im übrigen ist
die Menge an Material, die im Reaktor eingebracht werden könnte, verringert.
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Eine
weitere Technik der Auffüllung
besteht darin, beim Ausgang der Einführleitung des Materials in
den Tank einen Verteilungskopf vorzusehen, der in Rotation gebrachte
Scheiben oder Schaufeln aufweist, die den Materialfluss zerteilen.
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Diese
Ausführungsart
des Kopfes verbessert die Verteilung des Produkts im Tank, ohne
jedoch den Erhalt eines perfekt homogenen Materialbetts zu gestatten.
Im Ergebnis erfolgt die Dispersion nach der Trajektorie sehr zufällig, und
die Schnitzel stoßen häufig auf
die periphere Wand des Tanks, bevor sie den Boden dieses Tanks erreichen,
und weisen daher die Neigung auf, sich bevorzugt am Grund dieser Wand
anzusammeln. Dies führt
dazu, dass die Oberseite des erhaltenen Betts mehr oder weniger
die Form einer konischen Küvette
aufweist, gleichwohl bevorzugte Durchgänge für das zu behandelnde Fluid
bildend.
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Außerdem erleiden
die Schnitzel Schläge gegen
die Scheiben oder Schaufeln, was ihren Zerfall und den Ausstoß übermäßigen Pulverstaubs
provoziert.
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Es
stellen sich gewisse Probleme der Steuerung des Entleerungsdurchsatzes
des Materials, und die Dichte des erhaltenen Betts ist nicht sehr
erhöht.
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Die
vorliegende Erfindung zielt ab auf eine Abhilfe aller dieser Nachteile
durch Bereitstellung einer Dispergiervorrichtung, die es gestattet,
das Material unter der Form eines flachen, homogenen und höher dichteren
Bettes abzuscheiden ohne Risiko der Zerstörung der Körner oder Schnitzel, die dieses Material
aufbauen, und mit einem begrenzten Ausstoß von Pulverstaub.
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Die
sie betreffende Vorrichtung umfasst in an sich bekannter Weise eine
sich in Rotation um eine vertikale Achse bewegende Einrichtung,
die bei dem Ausgang der Zutrittsleistung des Schüttguts in den Behälter angeordnet
ist.
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Gemäß der Erfindung
umfasst diese Einrichtung zwei Leitungen zum Dispergieren des Materials, wobei
jede eine gebogene Form und eine Öffnung zum Entleeren des Materials
in den Behälter
aufweist; wobei diese Leitungen um eine gleiche Achse herum senkrecht
zur Rotationsachse der besagten Dispersionseinrichtung, jedoch im
Verhältnis
zueinander auf umgekehrte Weise gekrümmt sind und derart ausgestaltet
sind, dass ihre Öffnungen
zum Entleeren sich jeweils an einer Seite der Rotationsachse der
Dispersionseinrichtung befinden, im wesentlichen in einer gleichen
diametralen Ebene, und nach entgegengesetzten Richtungen orientiert
sind; wobei jede dieser Leistungen außerdem mindestens eine längliche
Trennwand umfasst, die sich in dem Zusammenbau oder auf einem großen Teil
ihrer Länge erstreckt,
wobei diese Trennwand zum Trennen des Materialflusses und zum Verteilen
der Entleerung, entgegen der Zentrifugalkraft, im Zusammenbau oder
auf einem großen
Teil der Entleerungsöffnung geeignet
ist.
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Diese
Leitungen beseitigen aufgrund ihrer vorgenannten gekrümmten Form
ganz einen Schlag des Materials bei seiner Entleerung und gestatten, weil
sich die Einrichtung in Rotation befindet, einen Auswurf des Materials
gemäß zwei helikalen,
in der Richtung entgegengesetzten Strömen, dessen Größe im wesentlichen
dem Umkreis des zu füllenden Behälters entspricht.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Dispersionseinrichtung kann gesteuert
werden je nach Art des Materials, dessen Entleerungsgeschwindigkeit
und dem Abstand, der diese Einrichtung und den Boden des Behälters oder
die Oberfläche
des Materials trennt, derart, dass die Körner oder die Schnitzel, die
sich außen
bei diesen Strömen
befinden, im wesentlichen auf den Grund der Seitenwand des Behälters fallen.
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So
wird ein im wesentlichen flaches Materialbett und unter homogenem
Absetzen erhalten, weder unter Zerstörung der Körner oder Schnitzel, noch mit Ausstoß von Pulverstaub.
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Der
Querschnitt der Leitungen kann relativ reduziert sein, derart, dass
die zwei schraubenartigen Materialflüsse bei jeder Rotation der
Einrichtung eine relativ begrenzte Menge des Materials verschütten, und
dass die Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung, im Gegensatz
dazu, relativ erhöht
ist. So wird ein Bett mit sehr erhöhter Dichte erhalten, ohne soweit
die Schnelligkeit des Füllens
des Behälters unter
Berücksichtigung
ihrer Rotationsgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.
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Vorzugsweise
steigt der Mittenabstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Trennwänden von
dem Teil jeder Öffnung,
die sich an der Seite der Rotationsachse der Dispersionseinrichtung
befindet, zu dem Teil der gleichen Öffnung hin, die sich bei der gegenüberliegenden
Seite befindet, an. Diese Positionierung der Trennwände erlaubt
eine bessere Verteilung des Materials im Inneren des Stroms, der durch
die Leitung ausgestoßen
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist jede Leitung im wesentlichen eine Form einer halben
Schraubenwindung auf. Dies erweist sich insbesondere als eine Form,
die ausgezeichnete Ergebnisse liefert.
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Die
Dispersionseinrichtung umfasst vorteilhafterweise Hilfsmittel, die
es gestatten, das Entleeren des Materials zu steuern, etwa Blättchen,
die in der Position steuerbar sind, die sich auf der Höhe der Leitungen
derart befinden, dass sie den Querschnitt dieser Leitungen vergrößern oder
verkleinern, oder die sich in Bezug auf die Öffnungen der Leitungen befinden.
Die Blättchen,
die sich in Bezug auf die Öffnungen
der Leitungen befinden, können
geneigte Kanten umfassen, die dazu geeignet sind, den Materialfluss
auf geeignete Weise in der vertikalen Ebene, falls erforderlich,
leicht abzulenken.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst vorzugsweise ein System zum Ansaugen von Pulverstaub des
Schüttguts,
das im Inneren des Füllbehälters und/oder
im Inneren der Vorrichtung selbst wirksam ist.
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Zum
leichten Verständnis
wird die Erfindung unten erneut beschrieben unter Bezugnahme auf beigefügte schematische
Zeichnungen, die als nicht begrenztes Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform
der Dispersionsvorrichtung zeigen, die sie betrifft.
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1 ist
eine teilweise vereinfachte Ansicht im Längsschnitt eines Reaktors,
der im Bereich der Petrochemieindustrie verwendbar ist;
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2 ist
eine Ansicht im Längsschnitt
der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Dispersionseinrichtung, die diese
Vorrichtung umfasst; und
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4 ist
eine Ansicht dieser Einrichtung im Schnitt entlang der Linie IV-IV
der 2.
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1 zeigt
einen Reaktor, der im Bereich der Petrochemieindustrie zum Behandeln
von Fluiden verwendet wird, wobei diese Behandlung durch einen Durchlauf
dieser Fluide durch ein Bett aus Katalysatormaterial bewerkstelligt
wird, das im zylindrischen Tank 1 dieses Reaktors enthalten
ist.
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Dieses
Katalysatormaterial liegt in Form von Schnitzeln von einigen Millimetern
Länge vor
und wird in den Tank 1 durch eine Leitung 2 geleitet.
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Eine
Dispersionsvorrichtung 3 ist am Ausgang der Leitung 2 untergebracht,
um das Katalysatormaterial in einem flachen, homogenen und dichten Bett
zu verteilen.
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Wie
auch der Apparat in den 1 und 2 umfasst
diese Vorrichtung 3 ein festes rohrförmiges Teil 5, ein
rohrförmiges
Teil 6, das im Vergleich zum Teil 5 rotierbar
montiert ist, sowie eine Dispersionseinrichtung 7, die
auf dem unteren Ende des Teils 6 montiert ist.
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Das
Teil 5 ist an einem Tragelement (nicht gezeigt) mittels
vier U-Stäben 10 befestigt, über Steckstellen 11 verbolzt
und mit der Leitung 2 verbunden. Sie umfasst im Inneren
zwei Serien von vier radialen Querstangen 12, die sich
bei 90° zueinander befinden.
Die Querstangen 12 sind mit der Wand des Teils 5 durch
eines ihre Enden befestigt und sind über ihre anderen Enden mit
einem axialen Tragelement 14 verbunden, das einen Motor 15 zur
Rotation des Teils 6 trägt.
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Das
Teil 5 umfasst gleichfalls zwei Serien von Löchern 20,
die im Umfang quer zu seiner Wand eingerichtet sind. Mit diesem
Teil 5 ist bei diesen Löchern 20 ein
Ringkasten 21 befestigt, wobei dieser Kasten 21 mit
einer Entleerungsquelle mittels einem flexiblen Verbindungsstück (nicht
gezeigt), das auf einen Ansatz 22 eingreift, verbunden
ist.
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Ein
zweiter Ringkasten 23 ist unter dem Kasten 21 am
Teil 5 befestigt. Dieser Kasten 23 zeigt eine untere
Ringöffnung 24 und
ist mittels eines flexiblen Verbindungsstücks (nicht gezeigt), das auf
einen Ansatz 25 eingreift, mit einer Entleerungsquelle
verbunden.
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Das
Teil 6 umfasst innen zwei Serien von vier radialen Querbalken 27,
die sich 90° zueinander
befinden. Die Querbalken 27 sind mit der Wand des Teils 6 durch
einen ihrer Enden befestigt und sind über ihre anderen Enden mit
einer axiale Welle 28 verbunden, die an der Welle des Motors 15 befestigt ist.
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Der
Durchmesser des Teils 6 ist größer als derjenige des Teils 5,
und der Zusammenbau ist derart ausgebildet, dass das obere Ende
des Teils 6 mit dem unteren Endes des Teils 5 deckend
verläuft, wenn
die Welle 28 mit der Welle des Motors 15 befestigt
ist.
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Das
untere Ende des Teils 6 und das obere Ende der Einrichtung 7 umfassen
jeweils einen Flansch 29, 30, wodurch die Montage
dieser Einrichtung 7 mit diesem Teil 6 mittels
Bolzen 31 gestattet wird.
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Die
Einrichtung 7 ist hohl und umfasst eine erste Leitung 35,
die sich an ihrem unteren Teil in zwei zweite Leitungen 36 aufteilt.
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3 zeigt
spezieller, dass die erste Leitung 35 von einer Öffnung mit
kreisrunder Form bei ihrem oberen Teil zu einer Öffnung mit rechteckiger Form und
vermindertem Querschnitt bei ihrem unteren Teil übergeht, derart, dass sie zwei
gegenüber liegende Wände 35a zeigt,
die sich zunehmend in Richtung dieses unteren Teils einebnen.
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Jede
der zweiten Leitungen 36 zeigt eine gebogene Form, im wesentlichen
in einer halben Schraubenwindung, und endet in einer Öffnung 37 zum
Entleeren des Materials in den Tank 1. Die Halbschrauben
rollen sich um eine gleiche horizontale Achse auf und sind im Raum
derart gleichlaufend, dass sich die Öffnungen 37 jeweils
auf einer Seite der Rotationsachse der Einrichtung 7, in
einer gleichen diametralen Ebene, befinden, und in entgegengesetzten
Richtungen orientiert sind.
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Die 3 und 4 zeigen,
dass jede der Leitungen 36 im Inneren sieben Längstrennwände 40 umfassen, die
sich über
ihre gesamte Länge
strecken. Der Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Trennwänden 40 steigt
von dem Teil jeder Öffnung 37,
der sich an der Seite der Rotationsachse der Dispersionseinrichtung
befindet, zu dem Teil der gleichen Öffnung 37 hin, der
sich bei der gegenüberliegenden
Seite befindet, an. Bei einer Gesamtbreite jeder Leitung 36 von
300 mm und einer Höhe
in der Größenordnung
von 20 mm beträgt
im dargestellten Beispiel der Abstand zwischen der Seitenwand der Leitung 36 und
der benachbarten Trennwand 40, die sich am nächsten bei
der Rotationsachse der Vorrichtung befindet, 30 mm; dann betragen,
sich weiter von der Rotationsachse entfernend, die Abstände zwischen
zwei benachbarten Trennwänden 40 jeweils 30
mm, 35 mm, 35 mm, 40 mm, 40 mm und 45 mm, und der Abstand zwischen
der Seitenwand der Leistung 36 und der benachbarten Trennwand 40,
die sich am weitesten außen
befindet, 45 mm.
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Andererseits
umfassen die zwei Wände 35a Blättchen 50,
die nach einer senkrechten Richtung am Längsrand der unteren Öffnung der
Leitung 35 steuerbar sind, wobei diese Plättchen 50 es
gestatten, den Durchgangsquerschnitt des Katalysatormaterials in
den Leitungen 36 zu steigern oder zu verringern. Die Steuerung
der Position dieser Blättchen 50 wird
mittels in den Wänden 35a eingerichteten Schlitzlöchern, mit
Gewinde versehenen Stiften, die quer über die Schlitzlöcher mit
dem Blättchen 50 eine Einheit
bilden, und mit Mitteln, die mit den mit Gewinde versehenen Stiften
verschraubt sind, realisiert, um, je nach dem ob sie angezogen oder
losgemacht sind, das Versetzen der Blättchen zu verbieten oder zu
gestatten. Die Blättchen 50 überdecken
die Schlitzlöcher,
wie auch ihre Position sein mag, derart, dass keine Entleerung über diese
Schlitzlöcher
erfolgt.
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Was
die Leitungen 36 betrifft, so umfassen sie vertikale Wände 51,
die im wesentlichen in der Ebene ihrer Öffnungen 37 eingerichtet
sind, an deren Länge
Blättchen 52,
die in der Position steuerbar sind, nach einer Richtung abgelenkt
sind, die parallel zur Ebene dieser Öffnungen 37 ist. Die
Steuerung der Position der Blättchen 52 wird
auf die gleiche Weise wie vorstehend mittels Schlitzlöchern, die
in den Wänden 51 eingerichtet
sind, mit Gewinde versehenen Stiften, die mit diesen Blättchen 52,
quer über
diese Schlitzlöcher
eine Einheit bilden, und mit Muttern, die mit diesen mit Gewinde
versehenen Stiften verschraubt sind, realisiert, was es gestattet,
je nach dem ob sie angezogen oder gelöst sind, die Ablenkung der
Blättchen 52 zu
verbieten oder zu erlauben. Letztere umfassen geneigte Kanten 52a,
die dazu geeignet sind, den Fluss des Katalysatormaterials in der
vertikalen Ebene, wenn es je nach Art des Materials erforderlich
ist, leicht abzulenken.
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In
der Praxis erlaubt der Rotationsbetrieb der Einrichtung 7 dank
der Leitungen 36 ein Ausschleudern des Katalysatormaterials
gemäß zwei schraubenartigen
Strömen
in entgegengesetzter Richtung, deren Breite im wesentlichen dem
Radius des Tanks 2 entspricht.
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Für eine Einrichtung 7,
die sich bei ungefähr 4
Metern über
dem Boden des Tanks 2 befindet, und einen Tank von ungefähr 3 Me tern
Durchmesser wird die Produktionsgeschwindigkeit der Einrichtung 7 ungefähr 90 Umdrehungen
pro Minute betragen. Diese Geschwindigkeit muss um 10 bis 12 Prozent
erhöht werden,
wenn die Höhe
des Katalysatormaterials um einen Meter ansteigt.
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Die
Trennwände
gestatten die Aufteilung des Materialflusses und die Verteilung
seiner Entleerung entgegen der Zentrifugalkraft über einen großen Teil oder
der Gesamtheit der Öffnungen 37.
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Die
Leitungen 36 beseitigen andererseits jeglichen Schlag auf
das Material bei seiner Entleerung.
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Die
Blättchen 50, 52 gestatten
es, den Querschnitt der Leitungen 36 zu steigern oder zu
mindern, um die Entleerung des Katalysatormaterials je nach Bedarf
zu steuern.
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Was
die Kästen 21, 23 betrifft,
so gestatten sie es, Pulverstaub des Katalysatormaterials, sei es im
Inneren des Tanks 2, sei es im Inneren des Teils 5, zu
sammeln.