DE714405C - Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer oder physikalischer Prozesse zwischen fluessigen und zerkleinerten festen Phasen, gegebenenfalls in Gegenwart von Gasen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Durchführung chemischer oder physikalischer Prozesse zwischen flüssigen und zerkleinerten festen Phasen, gegebenenfalls in Gegenwart von Gasen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer oder physikalischer Prozesse zwischen flüssigen und zerkleinerten Phasen, gegebenenfalls in Gegenwart von Gasen. Sie besteht aus einem geschlossenen Behälter mit Einfülltind Austragsöffnung für festes Material und Flüssigkeit in den zueinander entgegengesetzt liegenden Stirnwänden und mit einem Ein-und Ablaßventil für Gase, gegebenenfalls versehen mit einem Heiz- und Kühlmantel Die bisher bekannten Vorrichtungen zur Durchführung derartiger chemischer Reaktionen mit Rührwerk in vertikaler oder waagerechter Lage mit einem Doppelmantel zwecks Beheizung oder Kühlung und den üblichen Armaturen erfüllen ihren Zweck in den obengenannten Fällen nur in unzulänglichem WIaße, insbesondere dann, wenn es sich darum handelt, chemische Xealitionen zwischen festen Stoffen und Gasen in Gegenwart eines flüssigen Mediums als Verteilungsmittel durchzuführen. Die bekannten Reaktionsgefiiße berrirlien hierbei nicht die erforderiiche, vollkommen innige Durchdringung der Reaktionsstoffe oder ein genügendes Durcharbeiten des Reaktionsgemisches. Dies hat sich insbesondere auch bei der Durchführung des HolzTsterzuckerungsprozesses unter Einwirkung von Halogen'vasserstoff auf die in einem organischen Suspensionsmittel zu verteilenden Holzspäne gezeigt.
• Die üblichen Rührvorrichtungen sind nicht in der Lage, die mit Hilfe des Schwebemittels erzielte lockere Verteilung der Späne so lange aufrechtzuerhalten. als es zur völligen Sättigung der Späne' mit dem Haloenwasserstoff notwendig ist. Ein vorzeitiges Zusammenballen der Späne kann dabei nicht verhindert, sondern durch Umpumpen oder Rühren nur beschleunigt werden.
• Ähnlich liegen die Verhältnisse in den Fällen, wo an Stelle der Holzspäne andere zerkleinerte feste Substanzen unter sonst ähnlichen Bedingungen behandelt werden.
• Es wurde nun gefunden, daß das im nachfolgenden beschriebene Rührwerk imstande ist, die Reaktionsmasse einerseits möglidist lange in loclierer Verteilung zu halten und andererseits das zähe, breiartige Umsetzungsprodukt restlos aus dem Reaktionsbehälter zu entfernen.
• Das erfindungsgemäße Reaktionsgefäß ist dadurch geliennzeichnet, daß die Hauptachse des in beiden Richtungen drehbaren Rührwerks mit einer Mehrzahl auf einer Schraubenlinie rings um die Hauptachse angeordneter schmaler, dünner Rührarme versehen ist, welche in der Schraubenebene liegen und außen durch ein gemeinsames, der Gestalt der Innenfläche angepaßtes, die gesamte Wandung bestreichendes Band miteinander verbunden sind und dadurch, daß die Vorrichtung in an sich bekannter Weise schwenkbar und in beliebiger Schräglage verwendbar gestaltet ist.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an ßfand der Abbildung in einer vorzugsweisen Ausführungsform erläutert.
• Das Misch- und Reaktionsgefäß a ist mit einem Mantel b für Kühl- und Heizzwecke Init Zu und Abfluß umgeben und Inittels einer durch den Schwerpunkt gelegten horizontalen Achse c auf einem Gestell d gelagert.
• Ein quadrantenähnlicher Viertelkreis e mit Öffnungen dient zum Festhalten des Gefäl3es am Bodenrand f in jeder beliebigen Zarge zwischen senkrechter und waagerechter Stellung. I)er Borlen g ist zur Hälfte aufklappbar gestaltet. Das ganze Gefäß hat vorteilhaft die Form eines Doppelkegelstumpfs tlerartt daß der untere Teil länger ist als d-er obere.
• Am zweckmäßig abgerundeten Deckel befindet sich ein Mannloch h und eine verschließbare Öffnung i zum Ablassen von Gasen. Der Eintritt des Gases erfolgt zeveelmäßig am Boden durch Öffnung k. Die Hauptrührachse l ist von einer Mehrzahl auf einer schraubenlinie angeordneter Rührarme m umgeben, von denen etwa acht auf einen Windungsgang kommen, derart, daß die einzelnen Arme durch ein gemeinsames, an der Gefäßwand entlang streichendes Schrauhenband II, das gleichzeitig als Rührer und Schaber wirkt, miteinander verbunden sind.
• Die gestrichelte Linie o gibt eine bestimmte Schräglage des Reationsgefäßes an. I)er Rührwerksantrieb p ist in der Zeichnung nur angedeutet. Er sitzt zweckmäßig am Rührgefäß selbst und besteht z. B. aus einem Elektromotor mit Getriebe und regelbarer Umdrehungsgeschwindigkeit.
• Der erfindungsgemäße Rührer wirkt grundsätzlich wie eine vollflächige Schnecke, indem er das Mischgut je nach dem Drehsinn der Schnecke entweder nach dem einen oder nach dem anderen Ende der Schnecke hin bewegt. bei senkrechter Stellung also entweder nach oben oder nach unten. Da es sich bei der erfindungsgemäßen vorrichtung aber nicht um eine vollflächige Schnecke, sondern gewissermaßen um das Gerippe einer Schnecke handelt, so muß und soll der Vorschub bzw.
• Auftrieb des Mischgutes entsprechend schwäeher und kürzer erfolgen. als es hei einer vollflächigen Schnecke der Fall wäre: denn es ist Zweck und Sinn der Vorrichtung, den @ l,eilchen des Mischgutes einen nur kurzen Auftriebsimpuls zu erteilen. sei es direkt durch den vorbei streifenden liikrarm. sei es indirekt durch ein vermittelndes Flüssigkeitsmedium. In jedem Falle gewährleistet die erfidnungsgemäße Vorrichtung, daß die Teilchen nicht mit der schweren Wucht der bekannten Rührelemente getroffen und auch nicht dauernd in einer Richtung geschoben werden, sondern nach Vorbeistreichen des Rührarmes nach unten zurücksinken können.
• Auf diese Weise kommt eine sehr sanfte Aufundabbewegung der Teilchen unter Vermeidung jeder groben Stoßwirkung zustande und wird das Zusammendrängen der klebrigen Teilchen vermieden. Bringt man nun die Rührvorrichtung in eine beliebige Schräglage, so wird der Auftrieb der Teilchen nunmehr in dieser schrägen Richtung erfolgen, während .las Herahsinlsen der Teilchen nach wie vor mehr oder weniger senkrecht nach unten erfolgen muß. Da nun aber außer der Aufundabbewegung noch eine dritte Bewegungsrichtung, nämlich die der Rotation um die Hauptachse herum besteht, so werden die Teilchen im Laufe der Zeit ohne Anwendung grober mechanischer Kräfte sehr locker über den gesamten Gefäßraum verteilt und leicht und gründlich ineinander vermengt. Da aber ferner die Umlaufgeschwindigkeit und der Neigungswinkel des Rührwerks nach Belieben eingestellt werden können. so läßt sich die Mischwirkung sehr individuell gestalten und verschiedenen Reaktionen oder der sich andern den Konsistenz eines Reaktions, lisgemisches sehr fein anpassen. Durch konstruktive Maßnahmen hinsichtlich Anzahl und Gestalt der Rührarme, Anzahl und Breite der Rührbänder sowie durch Zerlegung der Rührbänder in Teilstücke, ferner durch Veränderung der Einstellwinkel dieser Teilstücke läßt sich die Vorrichtung für die verschiedensten Reaktionsprozesse verwenden. Falls mehrere Schraubenbänder angeordnet werden. müssen sie im Sinne der @ Erfindung alle im gleichen Windungssinn verlaufen, und mindestens ein Band muß an der Gefäßwand entlag streifen. Die Rührbänder und Rührarme könnne auch hohl sein und dem Durchfluß einer Kühl- oder Heizflüssigkeit dienen.
• Es sind wohl Mischvorrichtungen bekannt, die eine gewisse äußere Ähnlichkeit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufweise, insofern als sie kippbar sind und Rührer enthalten, die Bruckstücke eines Schraubenbandes tragen. Diese Vorrichtungen, die teils zum Betonmischen, teils zum Teigkneten dieneu, sind aber grundsätzlich von aber erfindungsgemäßen Vorrichtung verschieden, weil sie nur eine einzige Öffnung aufweisen, durch die die Masse sowohl eingefüllt als auch entleert wird, während bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl für das Füllen wie für das Entleeren je eine besondere Öffnung vorhanden ist. Der grundsätzliche Unterschied zwischen - beiden Vorrichtungen geht vor allem daraus her-vor, daß bei den bekannten Niischern zwecks Entleerung die Vertikalachse bis unter die Horizontale herunterkippt, das Gefäß also gewissermaßen auf den Kopf gestellt werden muß, während hei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Gefäß lediglich zur Veränderung der Nilischwirkung und höchstens um 90° geschwenkt wird. Der tiefere Grund hierfür ist, daß bei der neuen Vorrichtung das schraubenartige Rührwerk von beiden Enden her zugänglich, bei den alten Vorrichtungen dagegen auf der einen Seite~ verschlossen ist. Eine Schnecke aber, die nur an einem Ende offen ist, kann für einen bestimmten Verwendungszweck auch nur in einer Drehrichtung verivendet rverden, während die beiderseits offene Schnecke in beiden Richtungen verwendbar ist, wobei das WIischgut im einen Drehsinn nach oben aufgewirbelt und dispergierend gemischt und im anderen Drehsinn nach unten quantitativ entleert- wird.
• Infolge der beiderseitigen Zugänglichl;eit der Schnecke können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch fortlaufende Verfahren durchgeführt werden, was bei einseitig verschlossenen Schnecken unmöglich ist. Zu diesem Zwecke wird das zu verarbeitende Material stetig durch die untere Öffnung zu-und das Reaktionsprodukt durch die obere Öffnung abgeführt. Die Verwendung eines Schneckengerippes an Stelle einer vollflächigen Schnecke gewährleistet. daß das zu behandelnde Äfaterial eine gewisse Zeit im Reaktiotisraum verweilt. Durch Verbreiterung des Gefäßquerschnitts im unteren Teil kann die Verweildauer verlängert werden. Andererseits kann man der fertig behandelten Masse den Aufstieg zur oberen Ausgang erleichtern, dadurch, daß man im oberen Teil des Reaktionsgefäßes den Gefäßquerschnitt allmählich enger und das Schraubenband allmählich breiter gestaltet. Bei schmierigen Stoffen, wie z. B. bei den Holzverzuckerungsprodukten, können derartige konstruktive Maßnahmen möglicherweise auch entbehrlich sein.

Claims (2)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Vorrichtung zur Durchführung chemischer oder physikalischer Prozesse zwischen flüssigen und zerkleinerten festen Phasen, gegebenenfalls in Gegenwart von Gasen, bestehend aus einem geschlossenen Behälter mit Einfüll- und Austragsöffnung für festes Material und Flüssigkeit in den zueinander entgegengesetzt liegenden Stirnwänden und mit einem Ein- und Ablaßventil für Gase, der mit einem Heiz- und Kühlmantel versehen sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse des in beiden Richtungen drehbaren Rührwerks mit einer Mehrzahl auf einer Schraubenlinie rings um die Hauptachse angeordneter schmaler, dünner Rührarme versehen ist, welche in der Schraubenachse liegen und außen durch ein gemeinsames, der Gestalt der Innen fläche angepaßtes Band miteinander verhunden sind und dadurch, daß die Vorrichtung in an sich bekannter Weise schwenkbar und in beliebiger Schräglage verwendbar gestaltet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet. daß das Schraubenband unterteilt ist, so daß an jedem Rührarm nur ein einziger Bandabschnitt befestigt ist, der in an sich bekannter Weise drehbar und in beliebiger Richtung voti außen einstellbar gestaltet ist.