| WO1998019785A1 | 1998-05-14 | |||
| WO1996014150A1 | 1996-05-17 |
| DE9302646U1 | 1993-07-22 | |||
| DE3923514A1 | 1991-01-24 | |||
| EP1417998A1 | 2004-05-12 |
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Auflösen von Festkörpern mit einer Flüssigkeit, insbesondere von sehr groben, sperrigen, mehrere Kilogramm schweren Festkörpern unterschiedlicher Form und Größe, mit einem mit der Flüssigkeit befüllbaren Behälter und einem innerhalb des Behälters beweglichen Korb zur Aufnahme der Festkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb (2) innerhalb des Behälters (1) pendelnd aufgehängt und mit wechselnder Drehrichtung drehbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb (2) an einer Welle (2a) aufgehängt ist, die durch abgedichtete Wandöffnungen (Ia) des Behälters (1) nach, außen geführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2a) horizontal ausgerichtet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2a) außerhalb des Behälters (1) mit radial verschiebbaren Ausgleichsgewichten (11) versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2a) außerhalb des Behälters
(1) in Drehlagern (Ib) abgestützt und mit einem Drehantrieb
(14) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (14) einen Getriebemotor mit umkehrbarer Drehrichtung und einer Feststellbremse umfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch außerhalb des Behälters (1) angeordnete Positionsschalter (5c) zur Ansteuerung des Drehantriebs (14) zum Anhalten bzw. zum Wechseln der Bewegungsrichtung der Pendelbewegung des Korbs (2) .
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb mit einer
Einfüllöffnung versehen ist, die in einer Ruhestellung des Korbs (2) unterhalb von mindestens einer an der Oberseite des Behälters (1) angeordneten Beschickungsschleuse (4, 4a) positioniert ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einfüllöffnung im Wesentlichen über die gesamte Länge des Korbs (2) erstreckt und in Drehrichtung des Korbs (2) einen öffnungswinkel zwischen 45 und 90 Grad und vorzugsweise von etwa 60 Grad aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb (2) im Bereich der Einfüllöffnung einen Materialverteiler (5, 5a, 5b) zur
Ablenkung und Verteilung der Festkörper im Korb (2) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) von oben mit der Flüssigkeit beschickbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Korbs (2) in beiden Richtungen für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten, nicht jedoch für Feststoffstücke, durchlässig ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb (2) an seiner Außenseite mit Aufkantungen (7, 7a) zum Auffangen von Flüssigkeit versehen ist, die während der Pendelbewegung neben der Einfüllöffnung auf den Korb (2) trifft.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) von hohlen Füßen oder Stützen (3a, 3b) getragen wird, die durch Ventile (9a) vom Behälterinneren getrennt sind und jederzeit, auch im Notfall, eine vollständige Entleerung des Behälters (1) in die Füße (3a, 3b) gestatten.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Herstellung von Aluminium-, Magnesium- oder Aluminium/Magnesiummischalkoholaten durch Umsetzung von Festkörpern aus Aluminium oder/und Magnesium mit Ci- bis C^-Alkohol.
16. Verfahren zum Auflösen von Festkörpern mit einer Flüssigkeit, insbesondere von sehr groben, sperrigen, mehrere Kilogramm schweren Festkörpern unterschiedlicher Form und Größe, bei dem die Festkörper in einen teilweise mit der Flüssigkeit gefüllten Behälter eingeschleust, innerhalb des Behälters von einem in Bezug zum Behälter beweglichen Korb aufgenommen und im Korb mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb (2) mit einer Schüttung der Festkörper mit wechselnder Drehrichtung in Bezug zum Behälter (1) pendelnd hin und her bewegt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörper aus Aluminium oder Magnesium bestehen und zur Herstellung von Aluminium-, Magnesium- oder Aluminium/Magnesiummischalkoholaten in der aus Ci- bis Ci2~ Alkohol bestehenden Flüssigkeit hin und her bewegt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb (2) in Ruhestellung von oben durch eine Einfüllöffnung mit den Festkörpern beschickt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörper beim Beschicken des Korbs (2) im Bereich der Einfüllöffnung in mehrere Richtungen abgelenkt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Ausgleichsgewichte (11) auf einer den Korb (2) tragenden Welle (2a) zum Ausgleich von schwankenden Drehmomenten bei der Pendelbewegung des Korbs (2) hydraulisch in radialer Richtung, bezogen auf die Welle (2a) , verschoben werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörper im Korb (2) mit der Flüssigkeit besprüht und/oder in die Flüssigkeit eingetaucht werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung der Festkörper durch Ablassen der Flüssigkeit aus dem Behälter (1) unterbrochen wird. |
Vorrichtung und Verfahren zum Auflösen von Festkörpern in
Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 16 und insbesondere zum In-Kontakt-Bringen und Auflösen von vorwiegend sehr groben Festkörpern unterschiedlicher Form und Größe mit einer Flüssigkeit, zwecks Auflösung durch chemische Reaktion oder Dispergierung.
Aus der EP 0 790 859 Bl ist eine Vorrichtung zum In-Kontakt- Bringen von festen Reaktanden mit Flüssigkeit bekannt, die einen mit der Flüssigkeit befüllbaren Behälter und eine in dem Behälter eingebaute, allseitig geschlossene Siebtrommel aufweist, die an einer Hohlwelle um 360° drehbar ist und in eine absenkbare Wanne eintaucht. Die Siebtrommel der bekannten Vorrichtung kann ausschließlich über ihre Hohlwelle mit den festen Reaktanden beschickt werden. Dies hat den Nachteil, dass die maximale Feststoffeinsatzmenge und die Stückgröße durch den Wellendurchmesser begrenzt werden. Die Enge in den hauptsächlich mit Förderorganen belegten Hohlwellen erfordert zum einen, dass der flüssige Reaktand in die Wanne unterhalb der Trommel eingespeist werden muss und, um an den Feststoff zu gelangen, erst durch die Trommelwand strömen muss. Dies erfolgt nur zum Teil und beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung infolge eines Unterschusses des flüssigen Reaktanden in der Reaktionszone innerhalb der Siebtrommel erheblich. Zum anderen ist für Inspektionen der Trommel die aufwändige Demontage größerer Wandbereiche der Trommel erforderlich. Auf der anderen Seite reduzieren größere Wellendurchmesser den Reaktionsraum der Vorrichtung sehr stark, so dass das für die Reaktion nutzbare Volumen deutlich weniger als 50 % des Trommelvolumens beträgt. Außerdem fällt das gesamte Schüttgut nur an zwei
Punkten, nämlich im Bereich der Stirnscheiben, in die Trommel, so dass der verfügbare Reaktionsraum naturgemäß ungleichmäßig ausgefüllt ist, was ebenfalls mit einer Kapazitätsminderung einhergeht. Darüber hinaus muss der Trommeldurchmesser dieser Vorrichtung zum Teil nur deshalb vergrößert werden, damit die im Reaktionsraum entstehenden Gase und Dämpfe problemlos durch die obere, nicht flüssigkeitsbeaufschlagte Siebfläche abströmen können.
Aus der EP 0 946 276 ist eine Vorrichtung bekannt, in der mittels eines Drehrostes, der sich in einer Sprudelwanne bewegt, größere Feststoffstücke mit Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden können. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist der sehr hohe Energieverbrauch durch die extrem große umzuwälzende Flüssigkeitsmenge für die Sprudelschicht. Die Wirtschaftlichkeit dieser Konstruktion ist in erster Linie bei der Umrüstung von Reaktoren aus dem Patent EP 0 111 115 gegeben .
Es ist Aufgabe dieser Erfindung, die geschilderten Nachteile zu vermeiden, es zu ermöglichen, die Festkörper einfacher, schneller und auch gleichmäßiger in den im Behälter befindlichen Korb zuzuführen und gleichzeitig bei gleicher Sicherheit in der Prozessführung die laufenden Betriebskosten und den spezifischen Herstellungsaufwand für einen Fest- Flüssig-Reaktor zu reduzieren.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil der Ansprüche 1 bzw. 16 gelöst.
Danach dient zur Aufnahme der Festkörper ein vorzugsweise ovaler oder zylindrischer, oben offener Korb, der in dem umgebenden, allseitig geschlossenen und bis zu etwa 50 % mit Flüssigkeit gefüllten Behälter pendelnd aufgehängt ist, bevorzugt um seine allgemein horizontale Schwereachse.
In den Korb werden die meist mehrere Kilogramm schweren
Festkörper als Schüttgut eingebracht. Die Wand des Korbs ist für Flüssigkeiten und Gase in beiden Richtungen voll durchlässig, nicht jedoch für die Festkörper, deren Größe die gewählte Größe der öffnungen in der Wand überschreitet.
Die beiden massiven Enden der Achse oder Welle zur pendelnden Aufhängung des Korbes werden über Dichtungen durch die Behälterwand nach außen geführt. An den Wellenenden werden auf Stangen verschiebbare Ausgleichsgewichte und auf einer Seite zusätzlich ein Korbantriebsmotor angebracht.
Die Einbringung der Festkörper in Form von Schüttgut erfolgt über eine oder mehrere Materialschleusen, die an der höchsten Stelle des umschließenden Behälters fest angebracht sind. In oder nahe der Null- oder Ruhestellung des Pendelkorbes (öffnung oben) , können die Festkörper direkt aus den Schleusen in diesen gleichmäßig verteilt hineinfallen. Kostspielige Förderorgane in Hohlwellen, einschließlich zusätzlicher Abdichtungen gegen rotierende Teile, entfallen.
Die Zufuhr der Reaktionsflüssigkeit, sowie auch ein eventueller Kondensatrückfluss bei exothermen Reaktionen, erfolgt ebenfalls von oben direkt in den Reaktionsbereich des Korbs .
Durch die Pendelbewegung des Korbes - evtl. noch unterstützt durch Schaufelleisten - erfolgt eine ständige Umlagerung der Festkörper, ihre optimale Kontaktierung mit der Flüssigkeit sowie deren Durchmischung im Reaktions-/Behandlungsbereich.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die obere Korböffnung ca. 20 % seiner gesamten Oberfläche ausmacht und der gesamte Drehwinkel des Korbes von einer Endlage bis zur anderen ca. 60° beträgt. (+ 30° bis - 30° bezogen auf die Vertikale) .
Diese große öffnung stellt sicher, dass unbegrenzte Gas- und
Dampfmengen, jederzeit und ungehindert aus dem Reaktionsbereich abströmen können.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei einspeisebereiten Schleusen der Pendelkorb für einen kurzen Moment in der Null- oder Ruhestellung verharrt und dann eine ungehinderte Materialeinbringung in den Korb erfolgen kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwei oder mehr Schleusen zur Durchsatzerhöhung sowie zur schnellen und optimalen Verteilung des Schüttgutes über die Länge des Korbes, verwendet werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Bereich der Schüttguteinspeisestellen im Korb je ein doppeltkeilförmiger Verteiler angebracht ist, so dass dadurch von vornherein eine sehr gleichmäßige Materialbelegung im Korb erzielt werden kann. Darüber hinaus wird durch diesen Verteiler die Beanspruchung der Korbwand durch Schüttgutfallkräfte erheblich reduziert, weil die Stücke zuvor horizontal abgelenkt wurden. Ein separater Rundum- Prallschutz im Innern des Korbes erübrigt sich daher und spart Kosten.
Der direkte Weg vom Schleusenaustritt in den Korb erlaubt auch die Einspeisung von sperrigem Schüttgut, wie z.B. gepressten Schrott- oder Grobspänepaketen aller Art und vielfältiger Abmessungen etc.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, um eine kontinuierliche Flüssigkeitsaufgabe in die Reaktions- /Behandlungszone zu ermöglichen, einen ausreichend breiten Streifen neben der Korböffnung, durch eine Aufkantung abzugrenzen und so eine vorübergehende Flüssigkeitsspeicherung (Zwischenpufferung) auf dem Teil der durchlässigen Wandfläche zu schaffen, der sich gerade unterhalb von den Flüssigkeitsaufgabestellen befindet, wenn
sich der Korb von der Null- oder Ruhestellung in die Extremlagen und zurück bewegt .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Ausbalancierung des Pendelkorbes über zwei außerhalb des
Behälters an den Wellenenden angebrachte radial verschiebbare Ausgleichsgewichte vor. In jeder Lage des Korbes werden die Gewichte hydraulisch so gestellt, dass das aus der Korbfüllung resultierende Drehmoment austariert ist und im Dauerbetrieb so ein absolutes Minimum bei der KorbantriebsIeistung erreicht wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stützen des Reaktorbehälters als geschlossene Auffangbehälter ausgebildet sind und für die Aufnahme der Reaktorflüssigkeit zur Verfügung stehen, falls die Reaktion - aus welchen Gründen auch immer - spontan oder vorübergehend unterbrochen werden muss. Für das Ablassen der Reaktorflüssigkeit in diese Behälter ist keine Hilfsenergie erforderlich, da die Flüssigkeit infolge ihrer Schwerkraft in die Stützen strömen kann.
Der Flüssigkeitsstand in dem Reaktionsbehälter wird über eine Niveauregelung entsprechend dem Reaktionsvolumenbedarf und dem gewünschten Pendelausschlag gewählt.
Schnellentleerungsarmaturen und Auffangbehälter als Reaktorbehälterunterstützung machen eine spezielle absenkbare Wanne im Inneren des Behälters entbehrlich.
Mit dieser Erfindung sind auch Reaktoren gemäß der EP 0 790 859 Bl für mehr Durchsatz, größere und sperrigere Stücke und geringerem Instandhaltungsaufwand umrüstbar.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert:
Die beiden Figuren 1 und 2 zeigen teilweise geschnittene
Seiten- bzw. Stirnseitenansichten eines Reaktors für die Herstellung von Aluminium-, Magnesium- oder Mischalkoholaten durch Auflösen von grobstückigem Aluminium/Magnesium in Hexanol .
In dem liegenden Reaktorbehälter (1) befindet sich der oben offene Pendelkorb (2) , der an einer Welle (2a) um eine horizontale Drehachse pendelnd aufgehängt ist. Die Welle (2a) ist über Dichtungen (Ia) nach außen geführt und in den Lagern (Ib) an den Stirndeckeln des Behälters (1) abgestützt.
Der Reaktorbehälter ruht auf ebenfalls liegenden geschlossenen Flüssigkeitsauffangbehältern (3a) und (3b) , die selbst auf einem Stahlbeton- oder Stahlfundament abgesetzt sind.
Die Feststoffaufgäbe in den Pendelkorb (2) erfolgt über nicht näher beschriebene Schleusen (4, 4a) , die an der obersten Stelle des Reaktorbehälters (1) angeordnet sind und einen Austritt von Gasen und Dämpfen aus dem Behälter (1) verhindern.
Wenn sich in den Schleusen (4, 4a) Festkörper befinden und die Schleusen (4, 4a) zur Entleerung bereit sind, stoppt der Pendelkorb (2) , gesteuert durch Kontakte (5c) , für wenige
Sekunden in seiner Null- oder Ruhestellung, so dass das aus den Schleusen (4, 4a) austretende Schüttgut durch seine Schwerkraft in den Korb fallen kann.
Zentral unter den Schleusen sind im Korb Materialverteiler
(5) eingefügt. Sie bestehen aus drei Stück miteinander verbundenen Keilen, nämlich dem Hauptkeil (5) und zwei Sekundärkeilen (5a, 5b) , die sich am Ende der Abrutschebenen von (5) anschließen. Dadurch werden die eingeschleusten Feststoffströme in jeweils vier Teilströme aufgeteilt und im optimalen Abstand voneinander im Korb abgelegt.
Die Flüssigkeitszufuhr erfolgt über ein oben am Reaktormantel befestigtes Verteilerrohr (6) . Wenn die Korböffnung bei der Pendelbewegung die Ausflussöffnungen (6a) für einen kurzen Moment überschreitet, fließt die gesamte Flüssigkeit auf den durch die Aufkantungen (7, 7a) rechts und links der
Korböffnung eingegrenzten Wandbereich und von dort, nur leicht verzögert, direkt in die Reaktionszone .
Der Produktabzug erfolgt aus dem Reaktorbehältersumpf (8) . Von diesem zweigen auch Schnellentleerungsleitungen (9) in Auffangbehälter (3a, 3b) ab. Die bei Normalbetrieb geschlossenen Absperrarmaturen (9a) sind mit einer Notöffnungsvorrichtung, z.B. Feder, bei Energieausfall ausgestattet, so dass die Reaktion der Feststoffe mit der Flüssigkeit durch öffnen der Armaturen (9a) schnell und ohne Pumpen in die Auffangbehälter (3a, 3b) abgelassen werden kann.
Reaktionsprodukte - z.B. Gase oder Dämpfe aus einer Siedekühlung bei exothermen Reaktionen - strömen aus dem
Korbinneren über einen Stutzen (10) aus dem Reaktorbehälter (1) ab. Ein Rückfluss von kondensierten Dämpfen gelangt über (6, 6a) direkt in den Korb zurück.
Ausgleichsgewichte (11) zur Ausbalancierung des Korbes, infolge seiner Betriebsfüllung mit Feststoffen, sind radial verschiebbar auf um ca. 45° geneigten Auslegern (12) angebracht, die fest mit den äußeren Wellenenden verbunden sind. Das Verschieben erfolgt mit den Hydraulik-ZyIindem (13) , die ihrerseits von einem nicht dargestellten
Pumpenaggregat beaufschlagt werden.
Der pendelnde Antrieb des Korbes (2) mit wechselnder Drehrichtung erfolgt über einen Getriebemotor (14) , der in seiner Drehrichtung umsteuerbar und mit einer Bremse ausgestattet ist.
Die Korbausführung mit Einbauten erlaubt beliebigen Feststoffeintrag in Bezug auf Form, Menge und Stückgröße bei gleichzeitiger optimaler und schonender Verteilung im Reaktionsraum. Gleiches gilt für die Flüssigkeitszufuhr in die Reaktionszone, wodurch ideale Reaktionsbedingungen geschaffen werden.
Der Abfluss von Reaktionsgasen und Dämpfen ist jederzeit uneingeschränkt und ungehindert ebenso sichergestellt wie eine sofortige energie-unabhängige Schnellentleerung des Reaktorbehälters .
Der Einstieg in den Reaktor kann in der Null- oder Ruhestellung des Korbes (2) über ein Mannloch (15) erfolgen.