DE2120359A1

DE2120359A1 - Vorrichtung zur fortlaufenden Aufbereitung von Materialien hoher Viskosität

Info

Publication number: DE2120359A1
Application number: DE19712120359
Authority: DE
Inventors: Isao; Kondo Kenichiro; Hiroshima Hayashi (Japan). P
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1970-04-27
Filing date: 1971-04-22
Publication date: 1971-11-11
Also published as: CA954853A; DE2120359B2; FR2090808A5; US3730486A; JPS4823255B1; SU458115A3; GB1305142A

Description

Patentanwälte
Dlpl.-lng. W. Meissner;
Dipl.-lng. H. Tischer
Berlin 33 (Grunewald)
Herbertstr. 22, Tel- 8 87 72 32

MITGUBISHI JUKOGYO KABUSHIKI KAI3HA, 5-"ί, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Vorrichtung zur fortlaufenden Aufbereitung von Materialien hoher Viskosität

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur fortlaufenden Aufbereitung von Materialien hoher Viskosität. Die Vorrichtung kann für Materialien mit hoher Viskosität sowohl als Wärmeaustauscher wie auch als ein mit Flüssigkeit voll gefülltes Reaktionsgefäii verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine neue Vor·richtung zur fortlaufenden Aufbereitung von Materialien hoher Viskosität, bei der sich Vorteile vereinigen, die jeweils fur sich bei Mischtank-Reaktortypen mit schabenden Schaufelblättern und vertikalen oder querstehenden Sperrglied-Reaktortypen, die eine große Anzahl von Scheiben in axi-dler Richtung 'aufweisen, vorhanden sind.

Die bisher benutzten Mischt,^k-Raaktortypen sind perfekte I.'ischreaktoren, die als Anker, Spiralachse oder Spiralgurt ausgebildete rührende Schaufelblätter haben und darüber hinaus auch Saugrohre und schabende Schaufelblätter aufweisen. Die bekannten vertikalen oder querstehenden Sperrglied-Reaktortypen haben eine oder mehrere Achsen» die in axialer Richtung mit einer großen Anzahl von Scheiben virsohen sind. Bei den erstgenannten perfekten Mischreakt-.ren hängen die Wärmeabführeigenschaften oder die anderen üi[;;enschäften von der Mischkapazität und Rührintensität im T-ink ab. Wenn der Reaktor zur Erhöhung seines Volumens vergrößert 7/ird, muß wegen des Mangels an warme abführender yi'iohe d.-js Verhältnis L/D aus der Höhe L des Tanks und dem

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Durchmesser D des Tanks groß gemacht werden. Die Form des Tanks wird dadurch lang und schlank, um die wärmeabführende Fläche zu vergrößern. Eine solche Formgebung bringt Nachteile mich sich. Die Mischintensität wird herabgesetzt, es treten Unregelmäßigkeiten in der Temperatur im Tank auf und die Qualität des Produktes wird vermindert. Was den Sperrglied-Heaktortyp anbelangt, so weist dieser eine sehr gute Mischung in radialer Richtung auf. Bei diesem Typ lagert sich jedoch leicht aufzubereitende Flüssigkeit an der Wand der Vorrichtung ab. Dies hat die nachteilige Folge, daß der Wärmetransport durch die Wand der Vorrichtung vermindert wird. Ferner führt der lange Verbleib von aufzubereitender Flüssigkeit in der Vorrichtung zu einer Zersetzung des Produktes und zu einer Herabsetzung der Qualität des Produktes beispiels weise durch Verfärbung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Vorrichtung für die fortlaufende Aufbereitung von Materialien hoher Viskosität zu entwickeln, die von den Nachteilen der bekannten Anordnungen frei ist und die Vorzüge der bekannten Anordnungen in sich vereinigt. Diese Vorzüge bestehen einmal in der ausgezeichneten Wärmeübertragung bei dem obengenannten Mischtank-Reaktortyp sowie in der ausge?- zeichneten Misehfähigkeit in radialer Richtung bei dem obenerwähnten Sperrglied-Reaktortvp.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine Vorrichtung zur fortlaufenden Aufbereitung von Materialien hoher Viskosität vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem zylindrischen Gehäuse, das eine Einlaß- und Auslaßöffnung für die aufzubereitende Flüssigkeit aufweist und von einem zur Kühlung oder Erwärmung dienenden äußeren Gehäuse umgeben ist, eine Mehrzahl drehbarer Achsen parallel zueinander angeordnet ist, von denen jede eine Vielzahl in Abstand zueinander stehender Scheiben trägt, daß alle

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Achsen mit gleicher Drehzahl rotieren, jeweils benachbarte aber in entgegengesetzter Richtung, daß an der Peripherie der Scheiben jeweils eine Mehrzahl rührender Schaufelblätter in axialer Richtung befestigt sind, die die Innenwand des zylindrischen Gehäuses leicht berühren oder von dieser nur einen geringen Abstand haben, und daß die Scheiben an ihrer Peripherie Aussparungen aufweisen, die derart angebracht sind, daß die rotierenden Schaufelblätter nicht in die' Scheiben der benachbarten Achse schlagen.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung wird dieser nunmehr näher erläutert.

Fig. Λ zeigt den axialen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur fortlaufenden Aufbereitung gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Figuren 3 und 4- zeigen Draufsichten zweier Ausführungsformen der in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendeten Scheiben.

In den Figuren 1 und'2 wird mit dem Bezugszeichen 1 ein zylindrischer Körper bezeichnet, der an seinem einen axialen Ende eine Ausiaßöffnung 2 und an seinem anderen axialen Ende eine Einlaßöffnung 3 für die aufzubereitende Flüssigkeit hat. Mit 4- wird ein äußeres Gehäuses bezeichnet, das das zylindrische Gehäuse 1 umgibt. Auf der Außenwand dieses äußeren Gehäuses sind Einlaßöffnungen 5 und 6 sowie Auslaßöffnungen 7 und 8 für ein zur Kühlung oder Erwärmung dienendes ivledium vorgesehen. Das Bezugsseichen 9 kennzeichnet eine drehbare Achse, welche hohl ist und sich in axialer Richtung durch das zylindrische Gehäuse 1 erstreckt und an beiden Enden durch das äußere Gehäuse getragen wird. 1? und 1c sind Lager, in denen die drehbare Achse 9 ruht.

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In der dargestellten Ausfuhrungsform sind zwei drehbare Achsen 9 und 9¹ parallel zueinander angeordnet. Ein der Zählung oder Erwärmung dienendes Mittel v/ird durch die hohlen Achsen 9 und 9¹ getrieben mittels eines drehbaren Anschlußes 12, der in einer äußeren drehbaren Achse des äußeren Gehäuses vorgesehen ist. Die Scheibe 13 weist in Abweichung von einer üblichen Scheibe Öffnungen auf, wie beispielsweise eine Scheibe aus Drahtgeflecht, eine Schlitzscheibe oder eine Radverbiendscheibe. Die Vielzahl der Scheiben 13 sind parallel zueinander auf den drehbaren Achsen 9 und 9¹ in Form einer Aufsteckspindel befestigt. Sie stehen in gleichen Abstanden zueinander. Der äußere Durchmesner dieser Scheiben ist vorzugsweise größer als der zentrale Abstand zwischen den beiden drehbaren Achsen. Wie die Figur zeigt, sind die Scheiben 13 auf der drehbaren Achse 9 und der drehbaren Achse 9* derart angeordnet, daß in axialer Richtung abwechselnd auf eine Scheibe der· einen Achse eine Scheibe der anderen Achse folgt. In axiale Richtung erstrecken sich rührende Schaufelblätter 14, die an der äußeren Peripherie der Scheiben 13 befestigt sind· Diese Schaufelblätter bewirken einerseits durch die Rotation der Achsen eine rührende Bewegung in der aufzubereitenden Flüssigkeit. Andererseits dienen sie als Schaber zur Wegnahme von Ablagerungen an der inneren Wand des zylindrischen Gehäuses 1, denn diese Schaufelblätter stehen entweder in einem leichten Kontakt mit der Innenwand des zylindrischen Gehäuses 1 oder haben von dieser Wand nur einen geringen Abstand. Die Achsen 9 und 9¹ rotieren mit gleicher Drehzahl aber in entgegengesetzter Richtung. Aus diesem Grunde sind die Scheiben auf den Achsen 9 und 9' Hiit Aussparungen 15 versehen. Die Scheiben 13 auf der Achse 9 sind dabei so angeordnet, daß die Schaufelblätter 14', die an den Scheiben 13' der anderen Achse 9' befestigt sind, in die Aussparungen 15 auf den Scheiben 13 einlaufen. Dadurch wird verhindert, daß die Schaufelblätter 14' in die Scheiben

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13 auf der Achse 9 schlagen. Entsprechendes gilt umgekehrt f'.Vr die Anordnung der Aussparungen 15 auf den Scheiben 13' auf der Achse 9'· Die Aussparungen 15 können beispielsweise eine trochoide Form aufweisen. Die dargestellte Ausführungsform ist mit awei drehbaren Achsen ausgerüstet. Es ist jedoch möglich,drei oder mehr drehbare Achsen vorzusehen, wobei benachbarte Achsen jeweils mit gleicher aber entgegengesetzter Drehzahl rotieren. In diesem Falle müssen die Scheiben mit geeigneten Aussparungen versehen werden, damit die Schaufelblätter nicht gegen die Scheiben benachbarter drehbarer Achsen schlagen. Die Anzahl der Schaufelblätter und der Scheiben hängt von der Art der aufzubereitenden Flüssigkeit und von dem Volumen der Vorrichtung, ab.

Tn die Verrichtung nach der Erfindung \;ird -vij ob-tn erwähnt o-ia-i aufzubereitende Flüssigkeit durch die Einlaßöffnung 3 des zylindrischen Gehäuses 1 eingefüllt, dort durch eine Vielzahl von gegeneinander rotierenden Scheiben und Schaufelblättern gemischt, durchgerührt und aufbereitet und dann durch die Auslaßöffnung 2 abgelassen. Zum Zwecke der Wärme-Übertragung; wird ein kühlendes oder heizendes Medium in die Einlaßöffnungen 5 und 6 eingeführt* die auf der äußeren .V-nd des äußeren Gehäuses 4- angebracht sind. Das Kühl- oder Heizmittel durchströmt das Innere des äußeren Gehäuses 4- und wird dann an den Ausiaßoffnungen 7- 'Jnd 8 abgesaugt oder abgelassen. Darüber hinaus kann ein Kühl- oder Heizmittel durch die axialen Aushöhlungen der Achsen mittels des drehboren Anschlusses 12 geleitet werden. Die in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendeten Scheiben 13 können derart ausgebildet sein, daß sie Einschnitte A¹B aufweisen und mit Abschnitten 19 versehen ind, die entlang der Linie AB unter einem beliebigen Winkel abgebogen sind, wie dies Fig. 3 zoigt. Solche Einschnitte können auch an anderen Stellen aJs an der Peripherie dar Scheibe 13 vorgesehen sein und die an die.-em Einschnitt angeformten gebogenen Abschnitte können die in Fig. 4- dargestellte Gestalt haben. In Fig. 3

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sind mit 20 kreisförmige Löcher bezeichnet. Diese Durchbrüche sind erforderlich, damit keine winkeiförmigen Stellen entstehen,in denen sieh aufzubereitende Flüssigkeit festsetzen kann. Durch die erläuterten Maßnahmen v/ird der Rühr- und Mischeffekt sehr vergrößert=

In^-der oben erläuterten Vorrichtung ist das zylindrische Gehäuse 1 von einem Mantelkühler umgeben, der die Temperaturregulierung durchführt. Jedoch kann der Kühleffekt dadurch vergrößert werden, daß einem Teil der Flüssigkeit, welche aus dem zylindrischen Gehäuse 1 entnommen v/ird, eino Zusatzflüssigkeit zugesetzt wird und die resultierende Flüssigkeit in einen Verdampfungskühler gegeben wird. Dort erfolgt eine Kühlung dtnch Verdampfung von Materialien mit niedrigem Siedepunkt. Danach, wird die gekühlte Flüssigkeit in das zylindrische Gehäuse 1 zurückgegeben.

Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Ablagerung von aufzubereitender Flüssigkeit an der Innenwand der Vorrichtung verhindert und eine Verbesserung des 7/ärmetransportss durch die innere Wand der Vorrichtung erreicht. Es wird eine homogene und schnelle Vermischung in radialer Richtung erzielt unddarüber hinaus ist der Flüssigkeitsstrom in axialer Richtung sehr ähnlich dem Flüssigkeitsstrom in einem Sperrglied-Reaktortyp, so daß ein guter volumetrischer Wirkungsgrad erreicht wird· Jede Scheibe dient zugleich als eine Spritzwand zur Verhinderung einer umgekehrten Mischung in axialer Ricutung. Daher kann die Vorrichtung als beliebiger Typ ausgebildet sein, als mit Flüssigkeit voll gefüllter Typ oder mit Flüssigkeit halb gefüllter Typ. Insbesondere wenn die Vorrichtung als mit Flüssigkeit voll gefüllter Typ verwendet wird, ist der Wärmeübertragungseffekt durch die innere Wand der Vorrichtung großer.

Daher weist die Vorrichtung nach der Erfindung gleichzeitig die außerordentlich guten Misch- und V/ärmeübertragungseigen-

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schäften auf und kann für die fortlaufende Aufbereitung von allen Materialarten hoher Viskosität verwendet werden, z. B. als Reaktionsgefäß für fortlaufende Polymerisationskondensationen von Polyestern, als Reaktionsgefäß für fortlaufende Polymerisationen von Polyolefinen oder als 7/ärmeaustauscher für Materialien hoher Viskosität.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur fortlaufenden Aufbereitung von Materialien hoher Viskosität, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylindrischen Gehäuse (1), das eine Einlaß- und Auslaßöffnung (3,2) für die aufzubereitende Flüssigkeit aufweist und von einem zur Kühlung oder Erwärmung dienenden äußeren Gehäuse umgeben ist, eine Mehrzahl drehbarer Achsen (9) parallel zueinander angeordnet ist, von denen jede eine Vielzahl in Abstand zueinander stehendevScheiben (13*13' )- trägt,

daß alle Achsen mit gleicher Drehzahl rotieren, jeweils benachbarte aber in entgegengesetzter Richtung, daß an der Peripherie der Scheiben (13,13') jeweils eine Mehrzahl rührender Schaufelblätter (14) in achsialer Richtung befe.stigt sind, die die Innenwand des zylindrischen Gehäuses (1) leicht berühren oder von dieser nur einen geringen Abstand haben

und daß die Scheiben (13»13') an ihrer Peripherie Aussparungen (15) aufweisen, die derart angebracht sind, daß die rotierenden Schaufelblätter nicht in die Scheiben der benachbarten Achse schlagen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchnesser der Scheiben (13*13') größer als der zentrale Abstand zweier benachbarter Achsen ist.
3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (9,9') hohl sind und von einem. Kühl- oder Heizmittel durchflossen sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (13,13') Abschnitte blitzen, die aus der Scheibenebene seitlich he|r*usr^jgen. ·

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