專利名稱：具有充氣的出口圓錐體的豎反應(yīng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的用于塑料尤其聚酯材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)熱處理或后處理的設(shè)備。
聚合物塑料的一種對許多應(yīng)用重要的類別是聚酯，尤其例如是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。在它們進(jìn)行熱后處理時(shí)，塑料的顆粒通常首先至少在其表面結(jié)晶，因此在主要用于提高聚合度的進(jìn)一步處理中，與由沉淀的非晶態(tài)聚酯顆粒構(gòu)成的原始顆粒材料作這種處理相比，顆粒粘結(jié)的傾向不那么嚴(yán)重。
這種(預(yù))結(jié)晶典型地在流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，而接著的(后)聚合在固相進(jìn)行以及顆粒材料的進(jìn)一步結(jié)晶在豎反應(yīng)爐內(nèi)完成。處理的目的是，通過增加聚合度提高聚酯的特性粘度。
在通過酯化作用聚合時(shí)，為每個(gè)酯鍵釋放一個(gè)水分子，以防止形成的酯鍵重新分裂。
為了在豎反應(yīng)爐的出口獲得盡可能均質(zhì)的聚合物顆粒，重要的是每個(gè)顆粒在豎反應(yīng)爐內(nèi)滯留大體同樣長的時(shí)間，并且所有顆粒遭遇大體相同的反應(yīng)條件。
宏觀地說，這實(shí)際上涉及顆粒材料的“干燥”，因此，干燥氣體例如空氣或純氮的溫度和濕度，沿豎反應(yīng)爐的水平截面應(yīng)盡可能相同。
為達(dá)到這一點(diǎn)，顆粒材料在盡可能多的地點(diǎn)和盡可能大的表面充氣，與此同時(shí)借助適當(dāng)?shù)膬?nèi)部配件力求沿每個(gè)水平剖面有均勻的顆粒速度斷面。
US-4276261公開了一種用于固相聚合的豎反應(yīng)爐，它包括一個(gè)上部圓柱部分和一個(gè)下部圓錐部分。上部圓柱部分在下部區(qū)沿其整個(gè)圓周從外面充氣，而下部圓錐部分在其內(nèi)部含有一個(gè)穿孔的雙錐體(“空心鉆石”)，通過它一方面力求使顆粒材料流的速度統(tǒng)一，以及另一方面此錐形排出區(qū)附加地從內(nèi)部充氣。這樣做盡管通過下部排出區(qū)也利用于充氣從而有助于減少豎反應(yīng)爐的總高度，然而由于此雙錐體穿孔必須為此忍受大的制動(dòng)作用。在這里，通過上部錐體相對于垂直線傾斜延伸的穿孔的錐體表面，必然導(dǎo)致在穿孔的錐體表面(格網(wǎng)，篩)與顆粒材料之間可觀的摩擦。因此，在圓錐形格網(wǎng)或篩表面的附近顆粒材料被強(qiáng)烈制動(dòng)并因而在此區(qū)域內(nèi)只能很緩慢地運(yùn)動(dòng)，從而使顆粒的滯留時(shí)間譜大大加寬。在最糟糕的情況下甚至可能導(dǎo)致顆粒粘附在雙錐體上，從而或多或少堵塞其格網(wǎng)或篩表面。
在Dale J.Herron的論文“Choosing purge vessels for masstransfer”(Chemical Engineering，1987年12月7日，第107頁)中建議了一些不同的充氣方案，只是豎反應(yīng)爐上部的圓柱部分充氣，或在圓柱部分下面的錐形排出區(qū)也附加地充氣。其中，錐形出口的充氣通過出口錐面的穿孔(“空心圓錐體”)進(jìn)行。在這里也表明，要么必須放棄錐形出口的充氣，要么必須接受具有上面早已提及的頁面影響的由于穿孔的圓錐面帶來的附加的摩擦。
此目的通過權(quán)利要求1特征部分所述特征達(dá)到。
通過按本發(fā)明將向下方收縮的排出區(qū)分成一個(gè)上部圓錐分區(qū)、一個(gè)中央的圓柱分區(qū)和一個(gè)下部圓錐分區(qū)以及穿過中央圓柱分區(qū)充氣，顯著減小了在圓柱形充氣區(qū)的垂直內(nèi)壁與顆粒材料之間的摩擦，因?yàn)轭w粒物質(zhì)在圓柱形內(nèi)壁上的法向力小于在錐形內(nèi)壁上的法向力。
在一種特別有利的設(shè)計(jì)中，由一圓柱套狀的條縫篩構(gòu)成另一個(gè)充氣區(qū)，它的隙縫平行于條縫篩的圓柱體軸線A延伸。通過垂直地定向隙縫，更進(jìn)一步減小在顆粒材料與由條縫篩構(gòu)成的充氣區(qū)內(nèi)壁之間的摩擦。
恰當(dāng)?shù)?，圓柱套狀條縫篩被一同樣圓柱套狀并與條縫篩同心布置的外殼圍繞，因此可沿圓柱形充氣區(qū)的整個(gè)圓周進(jìn)行均勻的充氣。
還特別有利的是，在排出區(qū)內(nèi)設(shè)一圓柱形對稱的中央內(nèi)部配件，它同心于豎爐軸線A布置。通過此內(nèi)部配件使顆粒料流在其中心區(qū)減慢，由此達(dá)到減小“芯體流量(Kernfluss)”，也就是說，防止由于顆粒材料不統(tǒng)一的速度剖面造成的在中心區(qū)滯留時(shí)間的縮短。
優(yōu)選地，中央內(nèi)部配件是一排擠體，它有一個(gè)上部分區(qū)和一個(gè)下部分區(qū)。尤其是此排擠體在其下部分區(qū)和在其上部分區(qū)內(nèi)各有至少一個(gè)口，以及，下部分區(qū)以其至少一個(gè)的口與條縫篩的上邊緣大體處于同樣的高度。由此提供了可能性，使一部分在充氣區(qū)通過條縫篩輸入的氣體能通過此下口進(jìn)入排擠體內(nèi)部，并通過空心排擠體一直運(yùn)動(dòng)到其上口，然后在那里重新排入顆粒材料內(nèi)，不過這一次不是如在條縫篩的區(qū)域內(nèi)那樣沿徑向從外面，而是沿徑向從里向外。這有助于顆粒材料充氣的統(tǒng)一。
作為替換方式，排擠體也可以是封閉的和/或設(shè)在更靠下的位置，從而它的頂尖大約處于圓柱形條縫篩上邊緣的所在高度上。
特別恰當(dāng)?shù)氖牵瑘A柱分區(qū)由多個(gè)圓柱套區(qū)段組成，也就是說，條縫篩例如由圓柱套半體構(gòu)成。這樣做能方便地安裝和拆卸條縫篩，以便清洗和維護(hù)出口圓錐體。
按本發(fā)明設(shè)備的一項(xiàng)有利的進(jìn)一步發(fā)展，在上部區(qū)域的內(nèi)部設(shè)另一個(gè)內(nèi)部配件。此內(nèi)部配件可例如設(shè)計(jì)為屋頂狀，其中，屋頂狀內(nèi)部配件的屋頂或頂尖向上指。此內(nèi)部配件有助于顆粒材料速度剖面的統(tǒng)一，以及有助于防止或至少減小包含在豎反應(yīng)爐內(nèi)全部顆粒材料質(zhì)量的沖擊運(yùn)動(dòng)(靜摩擦與滑動(dòng)摩擦相互影響，“滑動(dòng)粘附現(xiàn)象(slip-stick)”)。采用此內(nèi)部配件，一方面減少?zèng)_擊運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，以及另一方面減小此質(zhì)量的下降通道。
圖2示出用于豎反應(yīng)爐在其圓柱區(qū)4下方充氣的另一種方案。一個(gè)內(nèi)部配件12處于排出區(qū)5內(nèi)部，在這里它設(shè)計(jì)為雙錐體(“鉆石”)。充氣區(qū)7沿周向圍繞排出區(qū)5的上面部分延伸。用兩個(gè)實(shí)線箭頭示意表示的顆粒材料流從豎反應(yīng)爐上部圓柱區(qū)4向下運(yùn)動(dòng)，并在這里流過一個(gè)由雙圓錐體12的上部與錐形偏導(dǎo)板7a構(gòu)成的收斂部分。在偏導(dǎo)板7a下邊緣的后面，顆粒材料8形成一個(gè)布料角(Schuettwinkel)8a，它遭遇通過充氣區(qū)7流入的氣體。錐形排出區(qū)5的這種充氣的缺點(diǎn)在于，顆粒材料8只有很小的表面受到充氣。僅僅由顆粒材料8的布料角8a構(gòu)成的錐體外表面才提供用于充氣。
圖3示出按本發(fā)明的豎反應(yīng)爐充氣的排出區(qū)5第一種優(yōu)選的實(shí)施例。顆粒材料8從上部圓柱區(qū)4沿用實(shí)線箭頭示意表示的方向向下運(yùn)動(dòng)，其中，顆粒材料圍繞中央的內(nèi)部配件12運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過排出區(qū)5的一個(gè)上部錐形分區(qū)5a向中央圓柱分區(qū)5b以及最后向排出區(qū)5的下部錐形分區(qū)5c流動(dòng)。中央圓柱分區(qū)5b含有一圓柱套狀條縫篩10，它構(gòu)成充氣區(qū)7。干燥氣體(例如空氣或優(yōu)選純氮)通過條縫篩10沿徑向從外向內(nèi)流入中央圓柱分區(qū)5b，并逆著顆粒材料流向上運(yùn)動(dòng)。穿過顆粒材料向上流動(dòng)的一部分氣體經(jīng)由顆粒材料表面12d通過在內(nèi)部配件12下端的口15進(jìn)入此內(nèi)部配件的內(nèi)部，以便最終通過內(nèi)部配件12的被一上部尖頂罩12c覆蓋的上口16重新回到顆粒材料流內(nèi)。但這一次氣體沿徑向從里向外運(yùn)動(dòng)，這有助于均勻充氣。
與先有技術(shù)不同，在豎反應(yīng)爐非垂直的表面上絕對不存在穿孔或某些充氣隙縫。僅僅在由垂直的和排列成圓柱套狀的隙縫11構(gòu)成的充氣區(qū)7進(jìn)行充氣。因?yàn)橄犊p11(見圖5)全部垂直排列，所以使顆粒材料與充氣區(qū)7之間的任何摩擦降到最小程度。
圖4示出按本發(fā)明的豎反應(yīng)爐被充氣的排出區(qū)5第二種優(yōu)選實(shí)施例。排出區(qū)5的外殼設(shè)計(jì)得與第一種實(shí)施例完全一樣，亦即它由一個(gè)上部錐形分區(qū)5a、一個(gè)基本上由條縫篩10構(gòu)成的中央圓柱分區(qū)5b和一個(gè)下部錐形分區(qū)5c組成。但在此第二種實(shí)施例中，起排擠體作用的中央內(nèi)部配件12，是一個(gè)向上和向下尖頂?shù)碾p錐體或八面體(“鉆石”)形狀的封閉空心體。優(yōu)選地，它被安置在豎爐出口5內(nèi)部的這樣一個(gè)高度上，即，使其上頂尖12e大體與條縫篩10的上邊緣10a處于同樣的高度。
恰當(dāng)?shù)?，一個(gè)同樣圓柱套狀的相對于條縫篩10同心布置的外殼(圖中未示出)圍繞此圓柱套狀條縫篩10，以便達(dá)到氣體在充氣區(qū)7內(nèi)均勻分布。
圖5是在按本發(fā)明的豎反應(yīng)爐內(nèi)的條縫篩10的透視圖。此圓筒由篩制成，篩滾卷成一個(gè)圓筒并在接合縫處焊接。光滑的型材表面朝里(見圖5)，而型材的尖頂側(cè)朝外。支承型材13作為格柵上的環(huán)處于外面。
圖6示出圖5所示圓柱形條縫篩的局部。一個(gè)個(gè)條縫篩條11將其光滑的表面放在里面，而其尖頂側(cè)則面朝外。這種結(jié)構(gòu)適用于充氣從外向內(nèi)流動(dòng)以及允許側(cè)向沿徑向向內(nèi)指地充氣，與此同時(shí)將在條縫篩條11之間流入的氣體阻力以及沿條縫篩條11光滑表面滑動(dòng)的顆粒材料的阻力均降到最小程度。
可以看出，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，充氣面基本上處于豎爐出口的壁垂直布置的區(qū)域內(nèi)。
本發(fā)明完全不限于已說明和圖示的兩種實(shí)施例。例如，在需要時(shí)可設(shè)想一種出口的幾何結(jié)構(gòu)，其中在錐形分區(qū)5a、5c之間不僅設(shè)一個(gè)圓柱形充氣區(qū)5b，而是有多個(gè)圓柱充氣區(qū)組合在此總體上主要是圓錐形的排出區(qū)5內(nèi)。一種典型的結(jié)構(gòu)例如從上向下按串聯(lián)以及有漸減的直徑分別為圓錐形、帶充氣的圓柱形、圓錐形、帶充氣的圓柱形、圓錐形。
附圖
標(biāo)記清單1豎爐/豎反應(yīng)爐10條縫篩2裝料口 10a條縫篩的上邊緣3排出口 11條縫篩條(Spaltsiebstab)4圓柱區(qū) 12中央的內(nèi)部配件(Einbau)5排出區(qū) 12a內(nèi)部配件的上部分區(qū)5a上部圓錐分區(qū)12b內(nèi)部配件的下部分區(qū)5b中央圓柱分區(qū)12e罩5c下部圓錐分區(qū)12d顆粒材料表面6充氣區(qū) 12c上頂尖7充氣區(qū) 12f下頂尖7a充氣區(qū)的偏導(dǎo)板 13支承型材8顆粒材料 15下口8a顆料材料的布料圓錐體16上口(Schuettkegel)
權(quán)利要求
1.用于塑料，尤其聚酯材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，熱處理或后處理的設(shè)備，包括一豎爐(1)，它有一上部裝料口(2)和一下部排出口(3)，顆粒材料在豎爐內(nèi)沿垂直方向從上向下導(dǎo)引，其中，豎爐(1)有一個(gè)上部圓柱區(qū)(4)和一個(gè)與之連接并向下收縮的下部錐形排出區(qū)(5)，其特征為基本上圓錐形的排出區(qū)(5)由上部圓錐分區(qū)(5a)、中央的圓柱分區(qū)(5b)和下部圓錐分區(qū)(5c)組成，它們互相鄰接，其中，中央圓柱分區(qū)(5b)構(gòu)成另一個(gè)充氣區(qū)(7)用于顆粒材料的充氣。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為此另一個(gè)充氣區(qū)(7)由一圓柱套狀的條縫篩(10)組成，它的隙縫平行于條縫篩的圓柱體軸線延伸。
3.按照權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征為圓柱套狀條縫篩(10)被一同樣圓柱套狀并與條縫篩同心布置的外殼圍繞。
4.按照上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為在排出區(qū)(5)內(nèi)設(shè)一圓柱體對稱的中央內(nèi)部配件(12)，它同心于豎爐軸線布置。
5.按照權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征為中央的內(nèi)部配件(12)是一空心的排擠體，它有一個(gè)向上收縮的上部分區(qū)(12a)和一個(gè)下部分區(qū)(12b)。
6.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為排擠體(12)在其下部分區(qū)(12b)和在其上部分區(qū)(12a)內(nèi)各有至少一個(gè)口(15或16)，以及，下部分區(qū)(12b)以其至少一個(gè)的口(15)與條縫篩(10)的上邊緣(10a)大體處于同樣的高度。
7.按照權(quán)利要求1至3之一所述的設(shè)備，其特征為中央的內(nèi)部配件(12)作為排擠體采用雙錐體或多面體的形狀，其中，一個(gè)頂尖(12a)向上指以及一個(gè)頂尖(12f)向下指。
8.按照權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征為排擠體(12)內(nèi)部是空心的以及沒有任何口。
9.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征為排擠體(12)的上部頂尖(12e)與條縫篩(10)的上邊緣(10a)大體處于同樣的高度。
10.按照上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為它在上部區(qū)(4)含有另一個(gè)充氣區(qū)(6)用于顆粒材料的充氣。
11.按照上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為錐形排出區(qū)(5)由多個(gè)從上向下排成一列、圓錐形和圓柱形交替相繼、從上向下直徑漸減的分區(qū)組成。
12.按照上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為在上部區(qū)(4)的里面設(shè)另一些內(nèi)部配件。
13.按照權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征為上部區(qū)(4)的一些內(nèi)部配件設(shè)計(jì)為屋頂狀，其中，屋頂狀內(nèi)部配件的屋脊或頂尖向上指。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于塑料尤其聚酯材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)熱處理或后處理的設(shè)備。顆粒材料(8)的充氣主要發(fā)生在豎反應(yīng)爐的錐形排出區(qū)(5)內(nèi)。為此，在錐形排出區(qū)(5)內(nèi)在上部圓錐分區(qū)(5a)與下部圓錐分區(qū)(5c)之間設(shè)中央圓柱分區(qū)(5b)，它有一圓柱套狀條縫篩(10)，條縫篩的隙縫平行于排出區(qū)(5)的軸線垂直延伸。本發(fā)明的一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)在于，處于排出區(qū)(5)內(nèi)的顆粒材料(8)的大部分被充氣。此外，減小了在向下運(yùn)動(dòng)的顆粒材料(8)與通過條縫篩(10)構(gòu)成的充氣區(qū)(7)之間的摩擦。
文檔編號B01J8/24GK1471428SQ01817991
公開日2004年1月28日 申請日期2001年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月2日
發(fā)明者維克多·瓦格納, 維克多 瓦格納 申請人:布勒股份公司, 貝恩德·屈內(nèi)蒙德, 卡米耶·博萊爾