DE20208038U1 - Filterkerze zur Polymerfiltration - Google Patents

Description

-1-

(18 833)

Filterkerze zur Polymerfiltration

Die Neuerung betrifft eine Filterkerze zur Polymerfiltration gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Polymere sind chemische Verbindungen, deren Moleküle aus einer großen Anzahl Struktureinheiten (Monomere) aufgebaut sind. Die mittlere Anzahl der im Polymermolekül enthaltenen Monomere heißt Polymerisationsgrad. Polymere haben als Kunststoffe und Chemiefasern, beispielsweise Ln Form von Polyester, eine große wirtschaftliche Bedeutung (siehe Brockhaus 2002) .

Ein spezieller Reaktor zur Herstellung von Polyester ist beispielsweise in der EP 1 181 975 A2 beschrieben. Polyester sind Polymere mit einer wiederkehrenden Estergruppe -CO-O-, die durch Polykondensation von Dicarbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen hergestellt werden (siehe wiederum Brockhaus 2002).

Da beim Reaktorprozeß Verunreinigungen wie beispielsweise verkohlte Polymerreste in der Polymermasse anfallen, ist eine dem Reaktorprozeß nachgeschaltete Reinigung in Form einer Filtration erforderlich. Hierzu wird eine Filtervorrichtung eingesetzt, die im Wesentlichen aus einem großen, druckfjssten Gehäuse besteht, in dem eine Vielzahl (z. B. 40 Stück oder mehr) von sogenannten Filterkerzen angeordnet sind, wobei die Anzahl insbesondere vom Durchsatz und der Produktviskosität abhängig ist. Diese Filterkerzen weisen eine schlanke zylindrische Form auf (in der Regel 1200 mm Länge und 60 mm Durchmesser) , wobei die Zylindermantelfläche vom Filtermaterial (bestehend aus

• f ··

Fein- und Stützgewebe) gebildet ist und wobei das vom Reaktor kommende Reaktionsprodukl das Filtermaterial von außen nach innen passiert. Da sich dabei, wie letztlich bei jodem Filter, das Filtermaterial zwangsläufig mit den Verschmutzungen zusetzt, ist beispielsweise bei bekannten Filtrationsvorrichtungen zur Polyesterherstellung "etwa einmal pro Monat ein Wechsel der Filterkerzen erforderlich bzw. üblich.

Beim Beispiel der Polyesterherstellung bleibend soll noch auf die thermischen und hydraulischen Bedingungen bei solchen FiI-trationsanLagen hingewiesen werden: Da Polyester (natürlich in Abhängigkeit von der Temperatur) eine hochviskose (zähe) Masse ist, wird es vom Reaktor zur Fütereinrichtutig mittels einer Zahnradpumpe gefördert, die aufgrund ihrer bekannt großen Leistungsfähigkeit einen erheblichen statischen Druck im Filtergehäuse hervorruft (etwa 220 bis 250 bar am Eintritt zum Gehäuse) , d. h. insbesondere das Filtergehäuse muss hohen stabil.i.tätsanforderungen genügen. Aber auch die Filterkerz.en müssen eine erhebliche Festigkeit aufweisen, denn durch das Filtermaterial und auch durch das Kerzengehäuse ergibt sich ein dynamischer Druckverlust (bis zu 100 bar bei verschmutztem Filtergewebe) , der letztlich auf die Wandungen der Filterkerze einwirkt.

wie erwähnt, sind in jeder Filtervorrichtung mehrere Filterkerzen angeordnet. Das Filtermaterial jeder Filterkerze ist dabei mittels eines oberen und eines unteren, jeweils aus Vollmaterial bestehenden Endstücks eingefasst und auf diese Weise in Form gehalten, wobei diese Endstücke aufgrund der erläuterten Druckbelastungen erheblichen Festigkeitsanforderungen genügen müssen, d. h» bisher haben diese Endstücke eine räumliche Erstreckung, die .,mit einer¹ totraumfreien Strömung des Polymers unvereinbar ist. Dieö führt dazu, dass das PoIy-

• ·

-3-

mer teilweise erheblich länger innerhalb der Filterkerze verweilt als wünschenswert ist. Dabei verschlechtert sich aber dessen Qualität unter Umständen erheblich, denn die in der Filterkerze herrschende Temperatur und die Verweildauer haben hierauf einen beträchtlichen Einfluss.

Der Neuerung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, bei einer Filterkerze der eingangs genannten Art der im Bereich der Endstücke auftretenden und die Qualität des herzustellenden Polymers beeinflussenden Totraumproblematik wirkungsvoll zu begegnen.

Diese Aufgabe wird mit einer Filterkerze der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Der Neuerung liegt mithin die Idee zugrunde, die Totraumproblematik durch den Einsatz von polymerdurchlässigen Endstücken abzumildern.

Hierzu ist wahlweise vorgesehen, dass die Endstücke entweder einen Grundkörper aus polymerundurchlässigem Vollmaterial aufweisen, der mit verteilt angeordneten, polymerdurchlässigen und vorzugsweise aus Sintermetall bestehenden Stopfen versehen ist oder dass die Endstücke mindestens teilweise aus Sintermetall gebildet sind, das einen Polymerfluss in diesem totraumgefährdeten Stömungsbereich ermöglicht bzw. gewährleistet.

Die neuartige Filterkerze einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

-A-Es
zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine Filterkerze mit im wesentlichen aus Sintermetall bestehenden Endstücken;

Fig. 2 im Schnitt ein Endstück aus Vollmaterial mit Stopfen aus Sintermetall und

Fig. 3 im Schnitt eine Filterkerze gemäß dem derzeitigen Stand der Technik.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der neuartigen Filterkerze zur Polymerfiltration dargestellt. Diese umfasst eine hohlzylindrisch ausgebildete und aus Filtergewebe 1 bestehende Filtermantelfläche 2 mit zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen 3, 4, wobei zur Fixierung der Filtermantelfläche 2 an einem Randbereich 3 ein Endstück 5 mit einem Polymerabfuhranschluss 7 und am anderen Randbereich 4 ein anschlussfreies Endstück 6 angeordnet ist. Gemäß der in Fig. 1 eingezeichneten, die Polymerströmung andeutenden Pfeile strömt das zu filternde Produkt von außen auf das Filtermaterial zu, durchdringt dieses bei gleichzeitiger Filterung (unerwünschte Verunreinigungen bleiben am Filtermaterial hängen) und gelangt über den Abfuhranschluss 7 aus der Filtervorrichtung heraus. Für die in Fig. 3 dargestellte, den derzeitigen Stand der Technik bildende und ein inneres Stütz- 8 und ein äußeres Feingewebe 9 aufweisende Filterkerze gilt insoweit das Gleiche .

Wesentlich für die neuartige Filterkerze ist nun aber (und insoweit unterscheiden sich Fig. 1 und 2 von Fig. 3) , dass mindestens eines der beiden Endstücke 5, 6 mindestens teilweise als poröser, eine Polymerdurchströmung zulassender Körper ausgebildet ist. Diese Maßgabe bringt dabei, wie erwähnt, den Vorteil mit sich, dass das Polymer nicht mehr nur durch

-5-

das Filtermaterial, sondern eben auch durch die andernfalls in der Strömung einen Totraum verursachenden Endstücke hindurchströmen kann.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 sind dabei die Endstücken 5 und 6 nahezu vollständig (mit Ausnahme des Abfuhranschlusses 7) aus einem poröse Material gebildet, wobei vorzugsweise Sintermetall verwendet wird, da dieses bei gleichzeitig hoher Festigkeit eine ausreichende Durchlässigkeit für die Polymermasse gewährleistet.

Alternativ besteht bei dem in Fig. 2 dargestellten Endstück zwar der Grundkörper aus einem polymerundurchlässigem VoIlmaterial, es sind aber, was zu einer ähnlich guten Durchströmung führt, polymerdurchlässige Stopfen 10 vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des Endstücks 6 verteilt, für einen ausreichenden Polymer-Massenstrom von unterhalb ins innere der Kerze sorgen. Vorzugsweise bestehen die Stopfen 10 dabei wiederum aus Sintermetall, wobei dieses beispielsweise aus etwa 50 &mgr;&tgr;&eegr; großen Metallkugeln gebildet ist, denen zur genauen Einstellung der Filterwirkung auch noch - kleinere oder größere Metallkügelchen zugesintert sein können.

-6-

(18 833)

Bezugszeichenliste

1	Filtergewebe
2	Filtermantelfläche
3	Randbereich
4	Randbereich
5	Endstück
6	Endstück
7	Polymerabfuhranschluss
8	Stützgewebe
9	Feingewebe
10	Stopfen

Claims (4)

1. Filterkerze zur Polymerfiltration, umfassend eine hohlzylindrisch ausgebildete und aus Filtergewebe (1) bestehende Filtermantelfläche (2) mit zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen (3, 4), wobei zur Fixierung der Filtermantelfläche (2) an einem Randbereich (3) ein Endstück (5) mit einem Polymerabfuhranschluss (7) und am anderen Randbereich (4) ein anschlussfreies Endstück (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Endstücke (5, 6) mindestens teilweise als poröser, eine Polymerdurchströmung zulassender Körper ausgebildet ist.

2. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (5, 6) einen Grundkörper aus polymerundurchlässigem Vollmaterial aufweisen, der mit verteilt angeordneten, polymerdurchlässigen Stopfen (10) versehen ist.

3. Filterkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfen (10) aus Sintermetall bestehen.

4. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (5, 6) mindestens teilweise aus Sintermetall bestehen.