DE9110133U1

DE9110133U1 - Rührwerksreaktor

Info

Publication number: DE9110133U1
Application number: DE9110133U
Authority: DE
Original assignee: Ruetgerswerke AG
Current assignee: Rain Carbon Germany GmbH
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2001-08-17

Description

Rührwerksreaktor

Beschreibung

Die Neuerung betrifft einen Rührwerksreaktor für zähflüssige Medien.

Rührwerksreaktoren für zähflüssige Medien mit Heizoder Kühlmantel sind an sich bekannt. Sie sind üblicherweise mit einem Ankerrührer ausgerüstet, der für eine ausreichende Durchmischung und einen besseren Wärmeübergang sorgen soll. Die Wirksamkeit eines solchen Ankerrührers ist jedoch relativ gering. So ist es praktisch unmöglich, über den gesamten Reaktorquerschnitt eine einigermaßen konstante Temperatur beim Aufheizen oder Abkühlen zu erreichen. Ebenso ist es äußerst schwierig, in einem solchen Reaktor Medien mit stark unterschiedlicher Dichte zu durchmischen. Die Folge davon ist, daß chemische Reaktionen ungleichmäßig ablaufen, und bei der Harzherstellung Polymere mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung entstehen.

So kann beispielsweise eine Trägergasdestillation zur Entfernung des Restphenols aus Novolaken bei deren Herstellung nicht direkt in den Reaktor durchgeführt werden. Man hilft sich daher u. a. mit einer im Bypass geschalteten Mammutpumpe, in der das Trägergas unten eingespeist wird.

Versuche, den Ankerrührer durch einen Propel 1errührer mit feststehenden Strömungsbrechern zu ersetzen, schlugen fehl, weil der Reaktor ausgehend von den Strömungsbrechern langsam zuwuchs. Diese Wandansätze ließen sich ähnlich wie bei einem Rührwerksreaktor mit Ankerrührer nur mechanisch von der Wandung entfernen. Dieses Zuwachsen des Reaktors vermindert den Wärmeübergang und erlaubt so keine über Temperatur und Zeit gesteuerten Reaktionen. Außerdem ist ein für zähflüssige Medien optimierter Propel Ierrührer nicht geeignet, Gase in diese Medien zu dispergieren.

Es bestand daher die Aufgabe, einen Rührwerks reaktor zu entwickeln, bei dem Wandablagerungen verhindert werden, eine gute Durchmischung und ein guter Wärmeübergang gewährleistet werden und der außerdem geeignet ist, Medien mit geringem spezifischem Gewicht wie z. B. Gase in dem zähflüssigen Medium zu dispergieren.

Die Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rührwerksreaktor 1 mit einem langsam umlaufenden Strömungsbrecher 7, der über eine Hohlwelle 8 mit einem Getriebemotor 9 verbunden ist, einem Turbinenrührer und einem im Abstand darüber angeordneten Propel 1errührer 12 versehen ist, die über eine durch

die Hohlwelle 8 geführte Welle 13 mit einem Getriebemotor 14 verbunden sind, wobei die Hohlwelle 8

zum Rührwerksreaktor 1 hin mit der Dichtung 10 und der Austritt der Welle 13 aus der Hohlwelle 8 mit der Dichtung 15 abgedichtet sind, und am Boden des Reaktors 1 ein Einspeisestutzen 16 vorhanden ist.

Der Reaktor ist wie üblich mit einem Heiz- oder

Kühlmantel und einer Wärmeisolierung versehen. Der

Deckel hat einen mittig angeordneten Stutzen zum Aufsetzen des Rührwerks und mindestens einen seitlich

angeordneten Einfüllstutzen. Er kann auch mit weiteren

Stutzen, beispielsweise zum Abführen von Dämpfen und Gasen, ausgerüstet sein.

Der umlaufende Strömungsbrecher hat vorzugsweise einen Abstand von 5 bis 10 mm von der zylindrischen Reaktorwand. Sein Abstand zum Reaktorboden kann größer sein. Er ist vorzugsweise drei- oder vierarmig ausgebildet.

Der Turbinenrührer ist vorzugsweise mit 8 bis 12 Rührblättern ausgerüstet und der Propellerrührer hat vorzugsweise 3 Flügel. Beide Rührer haben etwa den gleichen Druchmesser, der vorzugsweise 40 bis 50 % des Reaktordurchmessers beträgt. Der Leistungsbedarf des umlaufenden Strömungsbrechers ist relativ gering. Er beträgt nur etwa 5 % des Leistungsbedarfs der Rührer.

Der neuerungsgemäße Rührwerksreaktor wird anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Fig. stellt einen Rührwerksreaktor 1 zur Herstellung von Phenolharzen dar. Um seine zylindrische Wandung ist außen eine Halbrohrschlange 2 wendelförmig gewickelt und aufgeschweißt, um den Reaktionsinhalt heizen oder kühlen zu können. Der Reaktormantel ist außerdem von einer Wärmeisolierung 3 umhüllt. Der seitlich auf dem Reaktordeckel aufgesetzte Stutzen 4 wird sowohl als Einfüllstutzen für die Reaktanden als auch für den Abzug der Dämpfe und die Kondensatrückführung genutzt. Am Boden des Rührwerksreaktors 1 befindet sich mittig ein Ablaßstutzen 5. Auf den mittig auf dem Reaktordeckel angeordneten Stutzen 6 ist das Rührwerk aufgesetzt. Es besteht aus einem dreiarmigen Strömungsbrecher 7, der über die Hohlwelle 8 von dem umschaltbaren Getriebemotor 9 angetrieben wird, und dessen Arme von der zylindrischen Reaktorwand einen Abstand von 6 mm und vom Boden einen Abstand von bis zu 100 mm haben. Innerhalb des vom Strömungsbrecher 7 abgegrenzten Raumes befindet sich am Ende der Welle 13 ein Turbinenrührer 11 mit 10 Rührblättern und darüber auf der gleichen Welle 13 ein Propel 1errührer 12 mit drei Flügeln. Die Welle 13 wird durch die Hohlwelle 8 geführt und bei ihrem Austritt mit der Gleitringdichtung 15 abgedichtet. Die Hohlwelle 8 wird mit der Gleitringdichtung 10 zum Reaktorraum hin abgedichtet. Die Welle 13 wird von dem drehzahlgeregelten Getriebemotor 14 angetrieben. Am Reaktorboden befindet sich außerdem ein Stutzen 16 für die Dampfeinspeisung mit einem Ventil 17, das mit der Dampfleitung 18 verbunden ist. Für die Dampfeinspeisung wird vorzugsweise ein Probenahmeventil verwendet,

dessen Kolben so in den Stutzen 16 hinein bewegt werden kann, daß er mit der Innenfläche des Reaktorbodens abschließt und somit kein Totraum entsteht, der sich mit auskondensierten Harzen zusetzen könnte. Der Rührwerksreaktor 1 ist außerdem mit einem Temperaturmeßfühler 19 versehen. Dieser kann im Reaktorboden unterhalb des Strömungsbrechers 7 angeordnet sein.

In einer besonderen Ausgestaltung der Neuerung ist jedoch die Welle 13 mit einer oder mehreren wandnahen Längsbohrungen versehen, in die die Temperaturmeßfühler 19 eingesetzt werden. Der elektrische Anschluß kann über Schleifringe erfolgen. Durch diese Anordnung sind die Temperaturmeßfühler besser gegen Beschädigung geschützt und außerdem ist es so möglich, die Temperaturen in verschiedenen Höhen zu messen und deren Gleichmäßigkeit zu überwachen.

Bei der Kondensationsreaktion wird eine wässrige Formalinlösung langsam zu den vorgelegten Phenolen dosiert. Durch die Reaktionswärme verdampft Wasser, das kondensiert und zurückgeführt wird. Nach Beendigung der Reaktion wird das Wasser durch Beheizen des Reaktors mit Thermalöl abgetrieben. Die für diese Schritte benötigte Zeit wird durch die Kondensationsbedingungen für den Wasserdampf vorgegeben, so daß sich hier kein Zeitgewinn durch die Verwendung des neuerungsgemäßen Reaktors ergibt.

Anschließend werden die restlichen Phenole mit Wasserdampf aus dem Harz ausgetrieben. Hierbei kann die

Zeit auf etwa 1/3 der in einem Reaktor mit Ankerrührwerk erforderlichen Zeit verkürzt werden. Dadurch ergibt sich eine Zeiteinsparung von etwa 25 % für den Gesamtprozeß.

Außerdem wurde festgestellt, daß die Harze eine engere Molekulargewichtsverteilung aufweisen als die bekannten vergleichbaren Harze. Daraus ergeben sich Vorteile bei der Weiterverarbeitung.

Ein weiterer Vorteil des neuerungsgemaßen Reaktors besteht darin, daß an den Wandungen keinerlei Anbackungen entstehen, wie sie selbst bei Reaktoren mit Ankerrührwerken zu beobachten sind. Solche Anbackungen sind völlig unlöslich und müssen mechanisch entfernt werden. Der in dem neuerungsgemaßen Reaktor nach dem Ablassen an der Wandung verbleibende Harzrest hingegegen ist z. B. in Laugen leicht löslich, so daß eine Reinigung sehr einfach ist.

Claims

Schutzansprüche

1. Rührwerksreaktor mit Heiz- oder Kühlmantel, einem mittig angeordneten Stutzen zur Aufnahme des Rührwerks und mindestens einem Einfüllstutzen im Deckel und einem Ablaßstutzen im Boden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührwerksreaktor(1) mit einem langsam umlaufenden Strömungsbrech,er(7), der über eine Hohlwelle(8) mit einem Getriebemotor(9) verbunden ist, einem Turbinenrührer(ll) und einem im Abstand darüber angeordneten Propellerrührer(12) versehen ist, die über eine durch die Hohlwelle(8) geführte WeI1e(13) mit einem Getriebemotor(14) verbunden sind, wobei die Hohlwelle(8) zum Rührwerksreaktor(1) hin mit der Dichtung(lO) und der Austritt der Welle(13) aus der Hohlwelle(8) mit der Dichtung(15) abgedichtet sind, um am Boden des Reaktors(l) ein Einspeisestutzen(lö) vorhanden ist.

2. Rührwerksreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsbrecher(7) drei- oder vierarm ig ausgebildet ist und einen Abstand von 5 bis 10 mm von der zylindrischen Reaktorwand hat.

3. Rührwerksreaktor nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenrührer(ll) mit bis 12 Rührblättern versehen ist und einen Durchmesser von 40 bis 50 % des Reaktordurchmessers hat.

4. Rührwerksreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Propellerrührer(12) drei Flügel und einen Durchmesser von 40 bis 50 % des Reaktordurchmessers hat.

5. Rührwerksreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle(13) mit mindestens einer wandnahen Längsbohrung zur Aufnahme von Temperaturmeßfühlern versehen ist.