Reaktor mit biegesteifem Rührorgan

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere zur Behandlung von niederviskosen Polymerschmelzen, enthaltend einen Behälter mit einem Rührorgan, wobei das Rührorgan im wesentlichen aus einer durch den Behälter geführten Trägerstruktur besteht, auf der Oberflächenbildner angeordnet sind.

Vorrichtungen der genannten Art sind bekannt, beispielsweise aus der DE 2 244 664 und der DE 1 595 070, die Vorrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung hochmolekularer Polyalkylentherephthalate aus Vorkondensaten offenbaren.

Diese beiden bekannten Vorrichtungen sind nach einem der beiden folgenden Bauprinzipien aufgebaut: Entweder wird zur Übertragung der notwendigen Kräfte und Momente auf das Rührorgan eine zentral angeordnete Welle verwendet, auf der die Oberflächenbildner angebracht sind, oder die Kräfte bzw. Momente werden auf dem Außenradius des Rührorgans übertragen, unter Nutzung der Oberflächenbildner, d.h. der Verfahrenstechnischen Elemente.

Die bekannte Vorrichtung gemäß DE 2 244 664 besteht im wesentlichen aus einem liegenden Behälter mit einem Einlaß für die flüssigen Vorkondensate und einem Auslaß für das Polykondensat, aus mehreren durch Trennwände mit Durchtrittsöffnungen gebildeten Kammern mit einem gemeinsamen Dampfraum mit einem Vakuumanschluß, und aus einer einzigen längs durch den Behälter führenden Welle mit Oberflächenbildnern, die in die Kammern eingreifen. Die Oberflächenbildner dienen zur Erzeugung großer Oberflächen der Polykondensationsflüssigkeit, wie frei fallende Schleier, die die Entfernung flüchtiger Reaktionsprodukte bei der Polykondensation begünstigen. Mit solchen Vorrichtungen können zwar Polyalkylentherephthalate in bekannter Weise, und wie auch in der DE 2 244 664 beschrieben, hergestellt werden, jedoch mit

folgenden Nachteilen: Herabfallende Polykondensationsflüssigkeit bleibt auf der Achse haften und polymerisiert aus. Dies führt zu Verkrustungen, die auch abbrechen und wieder in die Polykondensationsflüssigkeit zurückfallen können und zu Verschmutzungen oder Inhomogenitäten führen und so die Produktqualität verschlechtem.

Eine weitere derartige Vorrichtung offenbart die DE 1 595 070. In dieser Vorrichtung ist das Rührorgan als zylindrischer Käfig ausgebildet, und zwar wird es aus stangenförmigen Elementen gebildet, die umfangsseitig angeordnet sind, sich parallel zur Längsachse des Behälters erstrecken und über spiralförmig angeordnete, Sehnen des zylindrischen Käfigs darstellende Stäbe untereinander verbunden sind. Zur Erzeugung eines Flüssigkeitsfilmes sind innerhalb des Käfigs Drähte befestigt. Diese erstrecken sich zwischen den Schnittpunkten der Stäbe mit den stangenförmigen Elementen und liegen im wesentlichen in einer senkrechten Ebene zur Behälterachse.

Diese Vorrichtung hat den Nachteil einer geringen Biegesteifigkeit, die das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Behälters nach oben begrenzt, da bei Rührorganen, die im Verhältnis zum Durchmesser des Behälters zu lang sind, die stangenförmigen Elemente infolge der Durchbiegung an der Behälterwand schleifen und dadurch die Vorrichtung beschädigen. Würde man die Durchbiegung bei der Behälterkonstruktion berücksichtigen, ergäben sich in Längsrichtung unterschiedliche Randgängigkeiten (Differenz zwischen Behälterinnendurchmesser und Rühreraußendurchmesser) . An Stellen zu großer Randgängigkeit wäre die Bewegung bzw der Austausch der Polykondensationsflüssigkeit nicht mehr ausreichend gegeben. Die Folge wären Anbackungen an der Behälterwand, mit den bereits beschriebenen Nachteilen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der die genannten Nachteile entfallen. Erfindungsgemäß geschieht dies durch eine Vorrichtung der eingangs

genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Trägerstruktur als käfigförmiges Stabwerk ausgeführt ist.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung, insbesondere zur Behandlung von niederviskosen Polymerschmelzen, enthaltend einen Behälter mit einem Rührorgan, wobei das Rührorgan im wesentlichen aus einer durch den Behälter geführten Trägerstruktur besteht, auf der Oberflächenbildner angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur als käfigförmiges Stabwerk ausgeführt ist.

Besondere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung von niederviskosen Schmelzen, enthaltend einen liegenden Behälter, durch den die Schmelze durchleitbar ist, mit einem Rührorgan, wobei das Rührorgan im wesentlichen aus einer durch den Behälter geführten Trägerstruktur besteht auf der Oberflächenbildner angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur als käfigförmiges Stabwerk ausgeführt ist und daß der Innenradius des Stabwerks durch den Spiegel der Schmelze bestimmt ist.

Das Stabwerk kann eine Gitter-Rohr-Konstruktion sein oder aus gelochten Rohren bestehen. Die Gitter-Rohr-Konstruktion kann aus parallel zur Behälterachse angeordneten Profilbalken, vorzugsweise mit Dreiecksprofil, bestehen, die durch Verbindungselemente, z.B. Rohre, miteinander verbunden sind. Sie kann an beiden Enden von einer Endscheibe begrenzt sein. Die Verbindungselemente können senkrecht oder schräg zur Behälterachse stehen. Vorzugsweise bilden sie zusammen mit den Profilbalken Dreiecke aus, besonders bevorzugt gleichschenkelige und ganz besonders bevorzugt gleichseitige Dreiecke. Die Verbindungsstelle der parallel angeordneten Profilbalken mit den verbindenden Rohren können so ausgeführt sein, daß die

Anfälligkeit für Ermüdung minimiert ist, wobei auf den Profilbalken ein "Schuh" aufgeschweißt ist, auf den wiederum das Rohr angeschweißt ist. Der "Schuh" kann sowohl aus Vollmaterial bestehen als auch entsprechend dem Rohrinnendurchmesser aufgebohrt sein. Diese Konstruktion ermöglicht eine ausreichend sichere Übertragung der Biege- und Torsionsmomente. Die Anordnung der verfahrenstechnischen Elemente, der Oberflächenbildner wie Schöpf- und Wischblätter, Lochbleche, Drahtgitter und Wehrbleche kann problemlos auf dem Stabwerk bzw. auf der Gitter-Rohr-Konstruktion erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet folgende Vorteile:

Infolge der kontinuierlichen Benetzung oder Wischung der Oberflächen werden

Verkrustungen und Inhomogenitäten vermieden. Durch verstärkte Kaskadierung mit Wehrblechen kann das Verweilzeitspektrum kontrolliert werden, was ebenfalls die Produktqualität verbessert. Die Durchbiegung des Rührorgans wird verringert.

Als Werkstoffe kommen hauptsächlich die üblichen, dem Fachmann geläufigen metallischen Werkstoffe in Betracht: je nach Anwendungsfall un- oder niedriglegierte Stähle, rost- oder säurebeständige hochlegierte Stähle, bei Spezialanwendungen Nickelbasislegierungen oder Sonderwerkstoffe.

Die Vorrichtung eignet sich besonders zur Behandlung von niederviskosen Fluiden, insbesondere zur Durchführung von Verfahren zur Herstellung von Polykondensaten, insbesondere Polyester wie Polyethylentherephthalat (PET), mittels Schmelzpolymerisation, vorzugsweise im Viskositätsbereich von 0, 1 5 bis 0,35 dl/g, gemessen an Lösungen in Dichloressigsäure bei 25 °C. Allgemein eignet sie sich auch zum Begasen, Entgasen und Verdampfen von niederviskosen Fluiden.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der beispielhaften Zeichnungen in den Figuren 1 bis 4 näher erläutert, ohne daß beabsichtigt ist,

die Erfindung dadurch in irgendeiner Weise zu beschränken.

Es zeigt

Fig. 1 : einen liegenden Behälter 1 mit einem Rührorgan 6 in perspektivischer Seitenansicht; Fig. 2: den liegenden Behälter 1 gemäß Fig.1 im Querschnitt entlang A-A;

Fig. 3a-c: Detail III aus Fig. 1 , gesehen von der Seite und im Schnitt (3a), gesehen von oben und vor dem Schweißen (3b) und gesehen von vorne auf die Innenseite der Endscheibe 9 (3b); Fig. 4: Detail IV aus Fig. 1 .

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäß bevorzugte Ausgestaltung, wobei ein liegender Behälter 1 zur Behandlung einer Polykondensationsflüssigkeit 2, mit einem Eingang 3 und einem Ausgang 4 für die Flüssigkeit 2 und einem Ausgang 5 für die gasförmigen Polykondensationsprodukte, ein beidseitig drehbar gelagertes Rührorgan 6 enthält. Das Rührorgan 6 besteht erfindungsgemäß aus einem der Kraftübertragung dienenden, käfigförmigen Stabwerk 7, auf dem Oberflächenbildner 8 angeordnet sind. Das käfigförmige Stabwerk 7 besteht im wesentlichen aus zwei Endscheiben 9, die durch parallel zur Längsachse 10 des Behälters 1 angeordnete Profilbalken 1 1 miteinander verbunden sind. Benachbarte Profilbalken 1 1 sind durch Rohre 12 so miteinander verbunden, daß ein Netzwerk aus Dreiecken entsteht. Sowohl die Verbindung der Balken 1 1 mit den Endscheiben 9 als auch die Verbindung der Balken 1 1 mit den Rohren

1 2 ist hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit optimiert, und zwar vorzugsweise entsprechend der in den Figuren 3a,b,c bzw. 4 dargestellten Ausgestaltuπgsformen. Gemäß Fig. 3a ist in die Endscheibe 9 eine Schweißlippe

13 eingearbeitet, auf die der Balken 1 1 (Dreiecksprofil) aufgesetzt und infolge eines Durchbruchs 14 beidseitig angeschweißt werden kann. Dabei wird die Schweißlippe 13 durch eine konisch umlaufende Abschrägung 17 der Endscheibe 9, zwei nutenförmigen Vertiefungen 18, 19 sowie dem Durchbruch

14 gebildet. Entsprechend Fig. 3b ist die Verbindung von Rohr 12 und Balken 1 1 über einen "Schuh" 1 5 realisiert. Dieser Schuh 1 5 kann auch aufgebohrt sein. Der Innendurchmesser 1 6 des Stabwerks 7 ist so bemessen, daß im Verlauf einer Umdrehung des Rührorgans 6 alle Balken 1 1 und alle Rohre 12 in die Polykondensationsflüssigkeit eintauchen.