DE1142838B - Mischreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischreaktor, bestehend aus einem zylindrischen Behälter mit Ein- und Auslässen für die kontinuierlich durchlaufenden Misch- oder Reaktionsflüssigkeiten und einem um die Längsachse drehbaren Rührer. Eine Vielzahl von kontinuierlichen Verfahren der chemischen Technologie und anderer Industriezweige wird in mehreren hintereinandergeschalteten Vorrichtungen dieser Art, in den sogenannten Mehrstufen-Reaktoren (Kaskaden-Reaktoren) durchgeführt, die sich im allgemeinen durch eine gute Quermischung und nahezu vollständig fehlende Längsvermischung der Reaktionskomponenten zwischen den einzelnen Reaktorstufen auszeichnen. Die dadurch bedingte recht schmale Verweilzeitverteilung der Arbeitsgutteilchen in einer Reaktorstufe ermöglicht einen günstigen Reaktionsverlauf und eine gute Ausbeute.

Obwohl die Wirkung eines aus mehreren hintereinandergeschalteten Rührwerkbehältern bestehenden Mischreaktors mit steigender Anzahl von Behältern verbessert werden kann, ist man in der Praxis gezwungen, sich auf eine verhältnismäßig geringe Zahl der Reaktorstufen zu beschränken, da mit jeder weiteren Stufe zusätzliche konstruktive Schwierigkeiten, höherer Aufwand, erschwerte Reinigung der Apparatur sowie gegebenenfalls eine erhöhte Störanfälligkeit der Vorrichtung in Kauf genommen werden müssen.

Es wurde nun gefunden, daß eine mehrstufige Reaktionswirkung in einem einzigen Rührwerkbehälter erreicht wird, wenn der Rührer erfindungsgemäß aus einem Rahmengestell besteht, an dem etagenweise und im Abstand voneinander an sich bekannte flüssigkeitsdurchlässige Ringe mit beispielsweise in der Ringebene angebrachten drahtartigen Bespannungen derart angeordnet sind, daß deren Ebenen parallel zueinander und senkrecht zur Drehachse des Rahmengestells liegen.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Mehrstufigkeit des Reaktors nicht durch irgendwelche ortsfest angebrachte Einbauten oder rotierende Zwischenwände u. dgl. erreicht, sondern ausschließlich durch die Strömungsform im flüssigen Reaktionsbzw. Mischgut erzeugt wird.

Die Abb. 1 zeigt in schematischer, perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines mehrstufigen Mischreaktors gemäß der Erfindung: In einem glatten Zylinderrohr α befindet sich ein um die Achse c drehbares Rahmengestell b, an welchem in gleichmäßigen Abständen eine Anzahl von Ringen d angebracht ist, von denen jeder Ring d mit Drähten e bespannt ist. Wird dieser Rührer in Rotation versetzt.

Mischreaktor

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen

Dr. Juri Pawlowski, Leverkusen,

Dr. Herbert Bartl, Köln-Stammheim,

und Dr. Rudolf Haupt, Leverkusen-Bayerwerk,

sind als Erfinder genannt worden

so tritt in einem größeren Viskositätsbereich der im Mischreaktor befindlichen Flüssigkeit sowie der Rührerdrehzahl neben der bekannten Umlaufbewegung um die Rotationsachse des Rohres noch eine Sekundärströmung auf, die im wesentlichen durch die schwach ausgeprägte Zentrifugalwirkung der drahtbespannten Ringe hervorgerufen wird. Die von den Ringen zur Peripherie des Rohres getriebene Flüssigkeit wird dank der Symmetrie dieser Ringe mit gleicher Intensität sowohl nach oben als auch nach unten umgelenkt, so daß sich ein in der Abb. 2 dargestelltes Strömungsbild ergibt. Es bilden sich dabei hydrodynamisch erzeugte und durch eine Art von bewegliehen »Phasengrenzen« voneinander scharf getrennte Strömungszellen h (Reaktorstufen).

Innerhalb jeder dieser Zellen h tritt eine hinreichend gute Mischwirkung auf, während der Stofftransport von Zelle zu Zelle stark gehemmt wird. Dieses erkennt man deutlich, wenn in einer der Zellen ein Farbstoff eingespritzt wird: Der Farbstoff verteilt sich schnell gleichmäßig über die ganze Zelle, es dauert jedoch relativ lange Zeit, bis sich auch die benachbarten Strömungsze'len allmählich verfärben. Wenn nun die beschriebene Strömung von einer axial gerichteten Driftbewegung der Flüssigkeit überlagert wird, so wirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung wie ein mehrstufiger Kaskaden-Reaktor, wobei die Anzahl und die Größe der einzelnen Stufen durch die Anzahl und Anordnung der drahtbespannten Ringe des Rührers bedingt ist. In Abb. 3 ist eine experimentell ermittelte Verweilzeitverteilung in einem erfindungsgemäßen

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Mischreaktor mit fünf Strömungszellen dargestellt. Mit zunehmender Anzahl von Zellen wird die Verteilung schmaler und schmiegt sich an die theoretische, durch die axiale Länge der Reaktorstufe und die axiale Driftbewegung bedingte Verweilzeit /an.

Man ist somit imstande, einen Reaktionsraum in eine weit größere Anzahl von Stufen zu zerlegen, als es durch Einbauen von irgendwelchen Zwischenwänden praktisch durchzuführen wäre. Neben der Einfachheit der Mittel, mit denen die mehrstufige Wirkung in einfachen, geeignet geformten Rektionsbehältern erzeugt werden kann, bietet das Fehlen von feststehenden oder rotierenden Zwischenwänden insofern einen weiteren Vorteil, als die Möglichkeit der Ablagerung, des Anwachsens des Reaktionsgutes u. dgl. innerhalb des Reaktors weitgehend vermindert wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Mischreaktor, bestehend aus einem zylindrischen Behälter mit Ein- und Auslässen für die kontinuierlich durchlaufenden Misch- oder Reaktionsflüssigkeiten und einem um die Längsachse des Behälters drehbaren Rührer, dessen Rührelemente als flüssigkeitsdurchlässige Ringe mit in der Ringebene angebrachten drahtartigen Bespannungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer aus einem Rahmengestell (b) besteht, an dem die Ringe (d) etagenweise parallel zueinander und senkrecht zur Drehachse (c) des Rahmengestells angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 1 058 022.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   309 M7/264 1.