DD158786A1 - Dampfstrahl-vakuumpumpe zum absaugen und abtrennen von bestandteilen aus polymerschmelzen - Google Patents
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- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfstrahl-Vakuumpumpe zum Absaugen und Abtrennen fluechtiger sublimierbarer, niedermolekularer Bestandteile aus Polymerschmelzen, die zur Realisierung eines Verfahrens zur Herstellung hochviskoser, synthetischer, linearer Endlosfaeden in der Chemiefaserindustrie eingesetzt wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dampfstrahl-Vakuumpumpe zu schaffen, mit der es moeglich ist, kontinuierlich bei geringem Wartungsaufwand und hoher Funktionssicherheit fluechtige Bestandteile aus Polymerschmelzen abzusaugen und abzutrennen und somit auch eine wesentliche Verminderung der Aethylenglykolverluste zu erreichen. Die erfindungsgemaesse Loesung sieht eine Dampfstrahl-Vakuumpumpe vor, bestehend aus mehreren Dampfstrahlsaugern und Zwischenkondensatoren, wobei dem direkt aus einem Polykondensationsgefaess abzusaugenden zweistufigen beheitzten Dampfstrahlsauger ein Reaktionsgefaess nachgeschaltet ist, in dem bestimmte Bedingungen geschaffen werden, um ein Verfahren zum Abtrennen fluechtiger Bestandteile aus Polymerschmelzen zu realisieren. Durch die besondere Gestaltung und Anordnung mehrerer uebereinander im Reaktionsgefaess angeordneter Trennboeden u. die Schaffung verschiedener Reaktionszonen durch die Anordnung von zwei alternativ einsetzbaren Spuelwasserstutzen - untere Reaktionszone - und einem Frischwasserstutzen - obere Reaktionszone - wird dieser Effekt erreicht.
Description
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Dampfstrahl-Vakuumpumpe zum.Absaugen und Abtrennen von Bestandteilen aus Polymerschmelaen. _
Die Erfindung betrifft eine Dampfstrahl-Vakuumpumpe zum Absaugen und Abtrennen flüchtiger- sublimierbarer, nieder- ' molekularer Bestandteile aus Polymerschmelzen, insbesondere Polyäthylenterephthaiatschmelae, zur Realisierung eines Verfahrens sur Herstellung hochviskoser, synthetischer, linearer Sndlosfaden in der Ohemiefsserindustrie.
Charakteristik der/bekannten technischen Lösungen.
3s ist bekannt,- Dampf st rahl-Vakuumpump en zur Erzeugung von Vakuum und zur Absaugung.flüchtiger sublimierbarer niedermolekularer Bestandteile aus Polymerschmelzen einzusetzen. Die durch Dampfstrahl-Vakuumpumpen abzusaugenden und sich mit Treibdampf vermischenden flüchtigen Bestandteile, wie Monomere, Oligomere und dampfförmiges Athylenglykol haben die Eigenschaft zu.sublimieren und sich auf kälteren Vorrichtungsteilen niederzuschlagen» Durch die Ablagerung dieser Bestandteile ist die Funktionstüchtigkeit der Dampfstrshl-Vakuumpumpen beeinträchtigt. '
Nach der DL -TS 57076 wurde zur speziellen Verwendung ei-.nec Dampf strahlsaugers als Vakuumaggregat zur Entfernung flüchtiger,, sublimierbarer niedermolekularer Bestandteile aus polymeren Schmelzen vorgeschlagen, den Dampf strshlsause r auf einer konstanten TemDeraturhöhe zu halten, die ein
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Passieren dieser.Bestandteile ohne Kondensation ermöglicht.
Durch Mantelbeheizung des gesamten Dampfstrahlsaugers oder· durch Einspeisung eines überhitzten Treibdampfes, der trotz seiner bei der Expansion auftretenden Abkühlung noch so heiß ist, daß er alle Teile des Dampfstrahlsaugers. ausreichend aufheizt, wird eine Temperatur oberhalb' 20.0 G erreicht» .'. ' "'- :}
lach Verlassen des Dampfstrahlsaugers wird das Gemisch aus Treibdampf und den: abgesaugten flüchtigen, sublim!erbaren· niedermolekulare η Bestandteilen stufanweise bei : · mehrmaliger Zwischenkondensation zur Atmosphäre gefördert.
In der DD - PS 131755 wird ein Dampfstrahlsauger vorge-: schlagen, der dadurch charakterisiert ist, daß einerseits dem Kopfteil und der Treibdüse sowie zum anderen der Mischdüse und dem Diffusor je eine gemeinsame Heizung zugeordnet ist, wobei die Heizung des Kopfteils und der Treibdüse gegenüber der Heizung der Mischdüse und des Diffusors einen Temperaturgradienten im Bereich "von'60 "bis -]00°C aufweist. Mit dieser Vorrichtung werden störungsfrei flüchtige, sub Iimierbare, niedermolekulare Bestandteile im kontinuierlichen 'Betrieb aus polymeren Schmelzen entfernt, wobei vorteil-· hsfterweise Kopfteil und Treibdüse eine Temperatur von 320 bis 35O0G und Mischdüse und Diffusor eine Temperatur von 250 bis 2900C aufweist. Dem aus dem Polykondensationsgefäß absaugenden Dampfstrahlsauger sind unbeheizte. Vorrichtungsteile, wie Misch- oder Oberflächenkondensatoren mit zwischen ihnen angeordneten Dampfstraiilsaugerstufen nachgeschaltet ο '. .'.."' ' ' ' ,
Diese bekannten Lösungen beziehen sich jedoch ausschließlich auf die Absicherung der Funktionstüchtigkeit der PoIykondensationsgefäßen unmittelbar nachgeschalteten Dainpf- : strahlsauger» ·. .
—' Ί~ _
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Ss hat .sich gezeigt, osß es auch in den nach den beheizten Dampfstrahissugern angeordneten Brüdenleitungen, Kondensationsgefäßen und Dampfstrahlssugern zu starken .Ablagerungen im Vakuumdampf enthaltener, sub.limierbarer Bestandteile kommt, wo durch die Punktionstüchtigkeit der Dampfst rah !-Vakuumpumpe im Dauerbetrieb nicht gewährleistet ist» Weiterhin fallen durch die im kontinuierlichen Prozeß durchgeführte Polykondensation, .beispielsweise zur Herstellung von Polyethylenterephthalatschmelze erhebliche Mengen ε.η dampfförmigem Äthylenglykol an, .die gemeinsam mit den . übrigen flüchtigen Bestandteilen, und .Treibdampf:als Kondensat dem .Abwässer zugeleitet und damit einer möglichen ..." . . ^wiederverwendung entzogen werden. . -'.
2i^l_d^r_Erfindung ' . ' .. . .
Das Ziel der Erfindung besteht in. der Verringerung des V/srtungsauf wände s für die Dampfstrahl-Vakuumpumpe und der/ Erhöhung der Punktionssicherheit im Dauerbetrieb zur. Absaugung und Abtrennung flüchtiger,.sublimierbarer niedermolekularer Bestandteile aus "Polymerschmelzen. , :
Darlegung des Wesens, der_ grf in_dun_g " ' ·
Der Erfindung liegt die. Aufgabe zugrunde, eine Dampf strahl-Vakuumpumpe für· die Absaugung und Abtrennung von flüchtigen Bestandteilen aus Poljnserschmelzen zu schaffen, mit der ein kontinuierliches Betreiben bei geringem Wartungsaufwand und. hoher Punktionssicherheit möglich: ist.. -Gleichzeitig wird ein optimaler Abtrenneffekt durch die Realisierung bestimmter Verfshrensbedingungen bei der Gemischkondensation erreicht· ... " .·,'' ' '.' .'.- ' ' . · '';
Srfindungsgemäß wird die Aufgäbe durch eine Dampfstrahl- . Vakuumpumpe, bestehend aus mehreren DampfStrahlsaugern und Zwischenkondensatoren gelöst, wobei dem direkt aus. dem PolykondensationsgefäS absaugenden zweistufigen beherzten Dampfstrahlsauger ein Reaktionsgefäß nachgeschsltet ist,
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dessen Innenraum mit mehreren jeweils im Wechsel um 180° versetzt übereinander angeordneten Böden versehen ist und durch zwei alternativ einsetzbere Stutzen zur Flüssigkeits-Zuführung'eine Aufteilung in verschiedene Reaktionszonen erfolgt, wobei die Trennböden der oberen. Keaktionssone jeweils mit einer Heine Bohrungen zur gleichmäßigen Verteilung von Frischwasser,'das über .einen zusätzlichen Stutzen zugeführt'wird,, versehen ist und die Trennböden der unteren Reaktionszone als Überlaufwehr gestaltet·sind und der untere, dem Diffusor des zweistufigen beheizten Strahlsaugers gegenüberliegende Trennboden.init einem oder mehreren unmittelbar sn der Behälterwand angeordneten Schlitzen zur Spülung der Behälterwand, versehen ist» ' ; · .· :.
Bas Reaktionsgefäß ist durch eine Brüdenleitung mit dem nachgeschalteten Kondensator verbunden. Die zugeführte Ge- · 'samtfTüssigkeitszienge wird im ständigen ![reislauf über den Auslaufstutzen, Förderorgan und Filter zur Abscheidung oligomerer und monomerer Bestandteile dem Raaktionsgefäß wieder zugeführt»
Es wurde nun gefunden, daß durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtrennen flüchtiger'Bestandteile aus PoIymerschmelzen eine Verstopfung unbeheizter Vorrichtungsteile, wie Brüdenleitung, Kondensatoren und Dampf s.trahlsauger vermieden wird. · ' . .
Die unter Vakuum und Temperaturen über 200 G aus dem PoIykondensationsgefäß entweichenden flüchtigen Bestandteile werden bei der Förderung im zweistufigen beheizten Dampf-Strahlsauger mit Treibdampf vermischt, wobei dem auf -maximal 15O0C überhitzten Gemisch in der unteren' Heaktionszone : des nachgeschalteten Reaktionsgefäßes ein teilentwässertes, erwärmtes Kondensat mit einer Temperatur im Bereich von 50 bis 150 0C,..'das eine schwersiedende Komponente· mit einer Konzentration von 20 bis SO Gewichtsprozent, bezogen auf die Kondensatmenge, enthält und in der oberen Reaktionszone eine zusätzliche in das System eingebrachte Wasser-
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menge mit einer Temperatur im Bereich von 15°G bis 300G, die so bemessen ist, daß eine bestimmte destillative Trennwirkung erreicht wird, entgegengeführt* Das nach mehreren Kreisläufen mit. der schwersiedenden Komponente, angereicherte Kondensat bewirkt zusätzlich, infolge des Stoffaustausches mit. dem entgegengefahrten Gemisch, eine Ansammlung monomerer und oligomerer Bestandteile des Gemisches im Kondensat, die durch Filtration abgeschieden werden, wodurch das angereicherte Kondensat einer weiteren Verarbeitungsstufe zugeführt werden kann. . \
Der im oberen Teil der Reaktionszone verbleibende, weiterströmende dampfförmige Wasseranteil.wird unbeheizten Vor- ν richtuhgsteilen wie Brüdenleitungen, Kondensationseinrichtungen und Dampfstrahlsaugern zugeführt. : ' ' · '. '
Gegenüber bekannten Dampfstrshl-Vakuumpumpeη ist durch die erfindungsgemäße Lösung eine Betreibung ohne Punktionsstörungen möglich.* Der TJartungsaufwand wird wesentlich ν er-
Die Erfindung soll im nachstehenden Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen
]?ig. 1 - eine-Dampf st rahl-Vakuumpumpe mit zwischenge-.schaltetest Beaktionsgefäß
Pig. 2 - eine vergrößerte Darstellung des Eeaktionsge-' fäßes nach Pig« ι
Die Dampfstrahl-Vakuumpumpe besteht in bekannter Weise aus dem beheizten zweistufigen Dampf strahlsauger -], den unbeheizten, stufenweise den. Kondensatoren 6, 7 und S nachgeschalteten Dampfstrahlsaugern -2, 3 und 4 und dem zwischen Damofatrahlsauger, 1 und Kondensator 6 angeordneten Reaktionsgefäß 5· ' .. ' . ;
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Das- Reaktionsgefäß 5 besteht aus mehreren am Mantel 9 jeweils im Wechsel um i80 versetzt übereinander angeordneten Trennböden iO und 11 und 12 bis 15» zwei alternativ einsetzbare Spülwasserstutzen 16 und 17» dem Stutzen 1Β,,< dem Stutzen i9j dem G-erais ehe int rittsst Litzen 20, der dem Dampf.-' Strahlsauger 1 zugeordnet ist und dem Gemische ustrittsstutzen 21, der dem nachgeschalteten Kondensator 6 zügeord- , net ist β Die vier im oberen Bereich angeordneten Trennböden 12 bis 15 sind versehen mit mehreren quer zur Strömungsrichtung des Gemisches in Reihe angeordneten Bohrungen 22 ... zur gleichmäßigen Verteilung des-.über den Stutzen iß zugeführten Kaltwassers<>. Der demGemis.cheintrittsstutzen 20 gegenüberliegende Trennboden 11 ist versehen-mit· einem Schlitz 23 zur gleichmäßigen Spülung des Bereiches des Mantels 9 des Reaktionsgefäßes unterhalb dem Trennboden 11· ' Der Gemischaustrittsstutzen 21 ist direkt mit dem Kondensator 6,, dem die-Dampf strahlsauge.r 2, 3 und 4, sowie die Kondensatoren 7 und 8 gemäß Figo 1 nachgeschaltet, sind, verbunden«»
Mit einer Dampfstrah!-Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 werden beispielsweise .aus einem Polykondensationsgefäß, das eine zu polykondensieren.de Polyäthylenterephthalat-Schmelze enthält, bei einem Druck von 0,2-0,5 kPa und einer Temperatur von 2800C, bezogen auf einen stündlichen Durchsatz von 15G kg/h bei der Vorkondensation 6 % und bei der Hauptkondensation ca» 0,5 % Äthylenglykol, Diglykoltherephthalat und Oligomere' absaugte .
Infolge der Förderung durch den beheizten zweistufigen "Dampfstrahlsauger 1 erfolgt eine Vermischung mit Treibdampf„ Dieses Gemisch gelangt mit einer Temperatur von 145°C über den Gemischeintrittsstutzen 20 in das unter niedrigem Druck, stehende Reaktionsgefäß 5S wo der Reaktionszone unterhalb der alternativ einsetzbaren Spülwasserstutzen 1& und i7 über die Trennböden 1O und 11 uzw. iO bis i2 ein 20 Gewichtsprozent Äthylenglykol enthaltendes Kondensat bei Einhaltung . eines' bestimmten Temperaturniveaus. zur Abscheidung monomerer
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Und oligomerer Bestandteile und in. der'oberen Reaktionszone zusätzlich eine bestimmte v7a-ssermenge zur destillativen Abtrennung von Ithylenglykol durch den Stutzen 1S über die Srennbö.den |2 bis 15 bzw. -|3 bis 15 und deren in Beine angeordnete Bohrungen 22 zur gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung ent gegengeführt. . .
Der im oberen Teil des.Raktionsgefäßes 5 noch anliegende dampfförmige Wasseranteil wird über den Gemischaustrittsstutzen 2i dem Kondensator 6 zugeführt, von wo aus stufenweise die jeweils., in ,den Kondensatoren 6, 7 und 8 nach der Kondensation verbleibenden Dampfahteile durch die unbeheiz- ten Dampfstrahlssuger. 2, 3 und 4 2ur Atmosphäre gefördert werden. ': : . '." .' ''". ' . ' ;_: ' ; .: ; ..'
Da s. über den .-Kondensat st utzen_j_9. und im ständigen Kreislauf über ein Pörderorgan und Pilter geführte angereicherte Kondensat wird über die alternativ einsetzbaren Stutzen |6 und ι? den Raaktionsgefaß wieder zugeführt, wobei ein Seilstrom des angereicherten Kondensats, einer weiteren Verarbeitungsstufe zugeführt wird.
Claims (2)
- ...-*-; ZZ96-5 13rf induzigs anspräche. Dampfstrahl-Vakuumpumpe zum Absaugen, und Abtrennen flüchtiger subliniierbarer, niedermolekularer Bestandteile aus Polymerschoielzen,· bestehend aus einem zweistufigen beheizten Dampfstrahlsauger 1, den Kondensatoren 6, 7 ^Dd. 3, den unbeheizten DampfStrahlsäugern 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zweistufigem, beheizten DampfStrahlsauger 1 und Sondensator 6 zu-: sätzlich ein Reaktionsgefäß 5> versehen.mit den Spülwasserstutzen 16 und 17,- dem Kaltwasserstutzen 18,, dem Kondensatstutzen-19» dem Gemischeintrittsstutzen 20, dem. Gesiischaustrittsstutzen 21,. .dessen Innenraum niit mehreren 3eweils im Wechsel um 180 versetzt übereinander angeordneten Trennböden 10 bis 15 versehen ist und durch zwei alternativ einsetzbare Stutzen 16 und 17 eine Aufteilung in zwei.verschiedene Heaktionszonen erfolgt, wobei die 'Trennböden 12. bis 15 der oberen Re a kt Io ns ζ one jeweils mit einer Eeihe Bohrungen. 22 und die Trennböden 10 und 11 als 'Überlaufwehr gestaltet sind und der untere, -dem Diffusor das zweistufigen beheizten DampfStrahlsaugers 1 gegenüberliegende Cöremiboden 11 mit einem oder mehreren unmittelbar am Mantel 9 angeordneten Schlitzen 23 versehen sind. : ·'.- : '.-
- 2. Dampfstrahl-Yakuumpumpe nach - 1 dadurch gekenn- zeichnet, daß die Anzahl der Trennböden im oberen Bereich " des zwischen Dampfstrahl:= auger 1 und Kondensator 6 angeordneten Seaktionsgefäßes 5 3 bis 4 und im unteren Bereich, des Reaktionsgefäßes 2 bis 3> das. Verhältnis Eöhe . zu Durchmesser der:unteren. Reaktionszone 1 bis 1,5 und ' der oberen Reaktionszone 2 bis 2,5 und das Verhältnis aus Durchmesser des Reaktionsgefäßes 5 zu Durchmesser des Gemischeintrittsstutzens 20 3.bis 4 beträgt.Hierzu... Aieiten Zeichnungen
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