专利名称：具有充气的出口圆锥体的竖反应炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于塑料尤其聚酯材料如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)热处理或后处理的设备。
聚合物塑料的一种对许多应用重要的类别是聚酯，尤其例如是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。在它们进行热后处理时，塑料的颗粒通常首先至少在其表面结晶，因此在主要用于提高聚合度的进一步处理中，与由沉淀的非晶态聚酯颗粒构成的原始颗粒材料作这种处理相比，颗粒粘结的倾向不那么严重。
这种(预)结晶典型地在流化床反应器内进行，而接着的(后)聚合在固相进行以及颗粒材料的进一步结晶在竖反应炉内完成。处理的目的是，通过增加聚合度提高聚酯的特性粘度。
在通过酯化作用聚合时，为每个酯键释放一个水分子，以防止形成的酯键重新分裂。
为了在竖反应炉的出口获得尽可能均质的聚合物颗粒，重要的是每个颗粒在竖反应炉内滞留大体同样长的时间，并且所有颗粒遭遇大体相同的反应条件。
宏观地说，这实际上涉及颗粒材料的“干燥”，因此，干燥气体例如空气或纯氮的温度和湿度，沿竖反应炉的水平截面应尽可能相同。
为达到这一点，颗粒材料在尽可能多的地点和尽可能大的表面充气，与此同时借助适当的内部配件力求沿每个水平剖面有均匀的颗粒速度断面。
US-4276261公开了一种用于固相聚合的竖反应炉，它包括一个上部圆柱部分和一个下部圆锥部分。上部圆柱部分在下部区沿其整个圆周从外面充气，而下部圆锥部分在其内部含有一个穿孔的双锥体(“空心钻石”)，通过它一方面力求使颗粒材料流的速度统一，以及另一方面此锥形排出区附加地从内部充气。这样做尽管通过下部排出区也利用于充气从而有助于减少竖反应炉的总高度，然而由于此双锥体穿孔必须为此忍受大的制动作用。在这里，通过上部锥体相对于垂直线倾斜延伸的穿孔的锥体表面，必然导致在穿孔的锥体表面(格网，筛)与颗粒材料之间可观的摩擦。因此，在圆锥形格网或筛表面的附近颗粒材料被强烈制动并因而在此区域内只能很缓慢地运动，从而使颗粒的滞留时间谱大大加宽。在最糟糕的情况下甚至可能导致颗粒粘附在双锥体上，从而或多或少堵塞其格网或筛表面。
在Dale J.Herron的论文“Choosing purge vessels for masstransfer”(Chemical Engineering，1987年12月7日，第107页)中建议了一些不同的充气方案，只是竖反应炉上部的圆柱部分充气，或在圆柱部分下面的锥形排出区也附加地充气。其中，锥形出口的充气通过出口锥面的穿孔(“空心圆锥体”)进行。在这里也表明，要么必须放弃锥形出口的充气，要么必须接受具有上面早已提及的页面影响的由于穿孔的圆锥面带来的附加的摩擦。
此目的通过权利要求1特征部分所述特征达到。
通过按本发明将向下方收缩的排出区分成一个上部圆锥分区、一个中央的圆柱分区和一个下部圆锥分区以及穿过中央圆柱分区充气，显著减小了在圆柱形充气区的垂直内壁与颗粒材料之间的摩擦，因为颗粒物质在圆柱形内壁上的法向力小于在锥形内壁上的法向力。
在一种特别有利的设计中，由一圆柱套状的条缝筛构成另一个充气区，它的隙缝平行于条缝筛的圆柱体轴线A延伸。通过垂直地定向隙缝，更进一步减小在颗粒材料与由条缝筛构成的充气区内壁之间的摩擦。
恰当地，圆柱套状条缝筛被一同样圆柱套状并与条缝筛同心布置的外壳围绕，因此可沿圆柱形充气区的整个圆周进行均匀的充气。
还特别有利的是，在排出区内设一圆柱形对称的中央内部配件，它同心于竖炉轴线A布置。通过此内部配件使颗粒料流在其中心区减慢，由此达到减小“芯体流量(Kernfluss)”，也就是说，防止由于颗粒材料不统一的速度剖面造成的在中心区滞留时间的缩短。
优选地，中央内部配件是一排挤体，它有一个上部分区和一个下部分区。尤其是此排挤体在其下部分区和在其上部分区内各有至少一个口，以及，下部分区以其至少一个的口与条缝筛的上边缘大体处于同样的高度。由此提供了可能性，使一部分在充气区通过条缝筛输入的气体能通过此下口进入排挤体内部，并通过空心排挤体一直运动到其上口，然后在那里重新排入颗粒材料内，不过这一次不是如在条缝筛的区域内那样沿径向从外面，而是沿径向从里向外。这有助于颗粒材料充气的统一。
作为替换方式，排挤体也可以是封闭的和/或设在更靠下的位置，从而它的顶尖大约处于圆柱形条缝筛上边缘的所在高度上。
特别恰当的是，圆柱分区由多个圆柱套区段组成，也就是说，条缝筛例如由圆柱套半体构成。这样做能方便地安装和拆卸条缝筛，以便清洗和维护出口圆锥体。
按本发明设备的一项有利的进一步发展，在上部区域的内部设另一个内部配件。此内部配件可例如设计为屋顶状，其中，屋顶状内部配件的屋顶或顶尖向上指。此内部配件有助于颗粒材料速度剖面的统一，以及有助于防止或至少减小包含在竖反应炉内全部颗粒材料质量的冲击运动(静摩擦与滑动摩擦相互影响，“滑动粘附现象(slip-stick)”)。采用此内部配件，一方面减少冲击运动的质量，以及另一方面减小此质量的下降通道。
图2示出用于竖反应炉在其圆柱区4下方充气的另一种方案。一个内部配件12处于排出区5内部，在这里它设计为双锥体(“钻石”)。充气区7沿周向围绕排出区5的上面部分延伸。用两个实线箭头示意表示的颗粒材料流从竖反应炉上部圆柱区4向下运动，并在这里流过一个由双圆锥体12的上部与锥形偏导板7a构成的收敛部分。在偏导板7a下边缘的后面，颗粒材料8形成一个布料角(Schuettwinkel)8a，它遭遇通过充气区7流入的气体。锥形排出区5的这种充气的缺点在于，颗粒材料8只有很小的表面受到充气。仅仅由颗粒材料8的布料角8a构成的锥体外表面才提供用于充气。
图3示出按本发明的竖反应炉充气的排出区5第一种优选的实施例。颗粒材料8从上部圆柱区4沿用实线箭头示意表示的方向向下运动，其中，颗粒材料围绕中央的内部配件12运动，并经过排出区5的一个上部锥形分区5a向中央圆柱分区5b以及最后向排出区5的下部锥形分区5c流动。中央圆柱分区5b含有一圆柱套状条缝筛10，它构成充气区7。干燥气体(例如空气或优选纯氮)通过条缝筛10沿径向从外向内流入中央圆柱分区5b，并逆着颗粒材料流向上运动。穿过颗粒材料向上流动的一部分气体经由颗粒材料表面12d通过在内部配件12下端的口15进入此内部配件的内部，以便最终通过内部配件12的被一上部尖顶罩12c覆盖的上口16重新回到颗粒材料流内。但这一次气体沿径向从里向外运动，这有助于均匀充气。
与先有技术不同，在竖反应炉非垂直的表面上绝对不存在穿孔或某些充气隙缝。仅仅在由垂直的和排列成圆柱套状的隙缝11构成的充气区7进行充气。因为隙缝11(见图5)全部垂直排列，所以使颗粒材料与充气区7之间的任何摩擦降到最小程度。
图4示出按本发明的竖反应炉被充气的排出区5第二种优选实施例。排出区5的外壳设计得与第一种实施例完全一样，亦即它由一个上部锥形分区5a、一个基本上由条缝筛10构成的中央圆柱分区5b和一个下部锥形分区5c组成。但在此第二种实施例中，起排挤体作用的中央内部配件12，是一个向上和向下尖顶的双锥体或八面体(“钻石”)形状的封闭空心体。优选地，它被安置在竖炉出口5内部的这样一个高度上，即，使其上顶尖12e大体与条缝筛10的上边缘10a处于同样的高度。
恰当地，一个同样圆柱套状的相对于条缝筛10同心布置的外壳(图中未示出)围绕此圆柱套状条缝筛10，以便达到气体在充气区7内均匀分布。
图5是在按本发明的竖反应炉内的条缝筛10的透视图。此圆筒由筛制成，筛滚卷成一个圆筒并在接合缝处焊接。光滑的型材表面朝里(见图5)，而型材的尖顶侧朝外。支承型材13作为格栅上的环处于外面。
图6示出图5所示圆柱形条缝筛的局部。一个个条缝筛条11将其光滑的表面放在里面，而其尖顶侧则面朝外。这种结构适用于充气从外向内流动以及允许侧向沿径向向内指地充气，与此同时将在条缝筛条11之间流入的气体阻力以及沿条缝筛条11光滑表面滑动的颗粒材料的阻力均降到最小程度。
可以看出，在本发明的范围内，充气面基本上处于竖炉出口的壁垂直布置的区域内。
本发明完全不限于已说明和图示的两种实施例。例如，在需要时可设想一种出口的几何结构，其中在锥形分区5a、5c之间不仅设一个圆柱形充气区5b，而是有多个圆柱充气区组合在此总体上主要是圆锥形的排出区5内。一种典型的结构例如从上向下按串联以及有渐减的直径分别为圆锥形、带充气的圆柱形、圆锥形、带充气的圆柱形、圆锥形。
附图
标记清单1竖炉/竖反应炉10条缝筛2装料口 10a条缝筛的上边缘3排出口 11条缝筛条(Spaltsiebstab)4圆柱区 12中央的内部配件(Einbau)5排出区 12a内部配件的上部分区5a上部圆锥分区12b内部配件的下部分区5b中央圆柱分区12e罩5c下部圆锥分区12d颗粒材料表面6充气区 12c上顶尖7充气区 12f下顶尖7a充气区的偏导板 13支承型材8颗粒材料 15下口8a颗料材料的布料圆锥体16上口(Schuettkegel)
权利要求
1.用于塑料，尤其聚酯材料如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，热处理或后处理的设备，包括一竖炉(1)，它有一上部装料口(2)和一下部排出口(3)，颗粒材料在竖炉内沿垂直方向从上向下导引，其中，竖炉(1)有一个上部圆柱区(4)和一个与之连接并向下收缩的下部锥形排出区(5)，其特征为基本上圆锥形的排出区(5)由上部圆锥分区(5a)、中央的圆柱分区(5b)和下部圆锥分区(5c)组成，它们互相邻接，其中，中央圆柱分区(5b)构成另一个充气区(7)用于颗粒材料的充气。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征为此另一个充气区(7)由一圆柱套状的条缝筛(10)组成，它的隙缝平行于条缝筛的圆柱体轴线延伸。
3.按照权利要求2所述的设备，其特征为圆柱套状条缝筛(10)被一同样圆柱套状并与条缝筛同心布置的外壳围绕。
4.按照上述权利要求之一所述的设备，其特征为在排出区(5)内设一圆柱体对称的中央内部配件(12)，它同心于竖炉轴线布置。
5.按照权利要求4所述的设备，其特征为中央的内部配件(12)是一空心的排挤体，它有一个向上收缩的上部分区(12a)和一个下部分区(12b)。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征为排挤体(12)在其下部分区(12b)和在其上部分区(12a)内各有至少一个口(15或16)，以及，下部分区(12b)以其至少一个的口(15)与条缝筛(10)的上边缘(10a)大体处于同样的高度。
7.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征为中央的内部配件(12)作为排挤体采用双锥体或多面体的形状，其中，一个顶尖(12a)向上指以及一个顶尖(12f)向下指。
8.按照权利要求7所述的设备，其特征为排挤体(12)内部是空心的以及没有任何口。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征为排挤体(12)的上部顶尖(12e)与条缝筛(10)的上边缘(10a)大体处于同样的高度。
10.按照上述权利要求之一所述的设备，其特征为它在上部区(4)含有另一个充气区(6)用于颗粒材料的充气。
11.按照上述权利要求之一所述的设备，其特征为锥形排出区(5)由多个从上向下排成一列、圆锥形和圆柱形交替相继、从上向下直径渐减的分区组成。
12.按照上述权利要求之一所述的设备，其特征为在上部区(4)的里面设另一些内部配件。
13.按照权利要求12所述的设备，其特征为上部区(4)的一些内部配件设计为屋顶状，其中，屋顶状内部配件的屋脊或顶尖向上指。
全文摘要
本发明涉及一种用于塑料尤其聚酯材料如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)热处理或后处理的设备。颗粒材料(8)的充气主要发生在竖反应炉的锥形排出区(5)内。为此，在锥形排出区(5)内在上部圆锥分区(5a)与下部圆锥分区(5c)之间设中央圆柱分区(5b)，它有一圆柱套状条缝筛(10)，条缝筛的隙缝平行于排出区(5)的轴线垂直延伸。本发明的一个突出的优点在于，处于排出区(5)内的颗粒材料(8)的大部分被充气。此外，减小了在向下运动的颗粒材料(8)与通过条缝筛(10)构成的充气区(7)之间的摩擦。
文档编号B01J8/24GK1471428SQ01817991
公开日2004年1月28日 申请日期2001年7月4日 优先权日2000年11月2日
发明者维克多·瓦格纳, 维克多 瓦格纳 申请人:布勒股份公司, 贝恩德·屈内蒙德, 卡米耶·博莱尔