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Drehförderer für Feststoffpartikel. die Erfindung betrifft eine sich
drehende Feststofpartikelzufuhreinrichtung. Die Erfindung richtet sich auf eine
verbesserte Zufuhreinrichtung zum Einführen eines teilchenförmigen Katalysators
in ein katalytisches Reaktorsystem. eststoffpartikel müssen oft einem System mit
grosser Vorsicht zugemessen werden. Bei der Polymerisation von Olefinen z.B. muss
der Feststoffkatalysator in ein katalytisches Reaktionssystem in feinen Mengen zugegeben
werden, jedoch mit äusserster Vorsicht, da die Zuführmenge an Katalysator nicht
nur die Polymerisationsgeschwindigkeit erheblich beeinflusst, sondern auch die physikalischen
Eigenschaften des entstehenden Polymers.
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Eine Anzahl von DrehzuSühreinrichtungen, die insbesondere zum Zuführen
von teilchenförmigen Katalysatoren in einen Reaktor gei:gngt- sind, ist vorgeschlagen
worden. Es stellte sich jedoch
heraus, dass Eatalysatoren in Partikelform
z. B. auf Siliciumdioxyd oder Siliciumdioxyd-Aluminiumdioxyd abgeschiedenes Chrom
in hohem Maße verschleissend wirken, und Drehförderer bzw0 Zuführeinrichtungen,
insbesondere solche, die einen Rotor benutzen und aus Metall hergestellt sind,.
leiden unter übermässiger Abnutzung. Bei Förderern mit einem Rotor wurde festgestellt,
dass die Abnutzung offensichtlich zumindest teilweise darauf beruhte, dass bei Abnutzung
des zylindrischen Rotors und damit einer geringen Durchmesserabnahme Katalysatorpartikel
in den Raum zwischen den Rotor und des angrenzende Gehäuse eindringen, so dass das
Ausmaß des Verschleißes drastisch erhöht wird. Um diesen Verschleiß zu beseitigen,
wurde schon vorgeschlagen, den Rotro aus einem Material, wie z.B. Tetrafluoräjhylen,
herzuzu versehen stellen und mit einer axialen Bohrung
die in die Antriebswelle passt. Dieses Verfahren, den Rotor mitder Welle zu verbinden,
führt oft zu einer ungenauen Zentrierung und-AT-scherung des Gewindes, was wiederum
eine schlechte, ungleichmässige Katalysatorzuführgeschwindigkelt und ein übermässiges
Vorbeischieben zur Folge hat0 Es wurde schon ein kegelförmiger Rotor vorgeschlagen
in einer Bauart, durch die Druck auf den Rotor während des Betriebes ausgeübt wird,
so dass eine enge-Toleranz zwischen der Rotoroberfläche und dem umgebenden Gehäuse
aufrecht erhalten wird0 Der kegelförmige Rotor wurde vorzugsweise auf die Antriebswelle
über Keile in der Welle befertigt, die in mit diesen zusammenwirkende Schlitze in
der
Rohrwand des Rotors hineinragten und sich über die Rotorlänge
erstreckten, so dass der Rotor auf den Keilen längs der Welle gleitend sich verschieben
konnte. Der Katalysator wird von den Zuführeinrichtungen in die Reaktoreinlaßleitung
mittels Taschen am Umfang des Drehtisches übergeben. Die Erfindung stellt nun eine
Verbesserung solcher Zuführeinrichtungen dar.
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Wesentlich verbesserte Einrichtungen wurden gefunaen, mit denen sämtliche
Xatalysatorpartikel aus den Taschen am Rotor beseitigt werden konnten, so dass jede
unzulässige Ansammlung dieser sehr harten verschleissenden Substanzen zwischen Rotor
und abgeschrägter Lageroberfläche verhindert wurden.
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Die Erfindung betrifft zunächst verbesserte, sich drehende FeststoffzuSührer
für das Einführen von Feststoffen.
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Weitere Merkmale der Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung
leicht ersehen, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird.
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Erfindungsgemäss besteht eine Drehzuführvorrichtung für Peststoffpartikel
aus einer Welle mit einem abgeschrägten Rotor, der koaxial an einem Ende hierauf
angebracht ist, wobei wenigsten ein umlaufender Hohlraum auf diesem Rotor zwischen
dessen Enden zur Aufnahme und Abgabe von darauf geförderten Feststoffen vorhanden
ist ; aus einem Welle und Rotor umgebenden Gehäuse und einer abgeschrägten lageroberfläche,
die dicht mit diesem Rotor abschliesst; aus Lagern innerhalb dieses Gehäuses, die
zur Drehung die vom Rotor im Abstand angeordnete Welle lagern; aus
durch
dieses Gehäuse gefuhrtenFeststoffeinläss ¢ die mit diesem Hohlraum in Verbindung
stehen, während der Rotor sich dreht; aus durch das Gehäuse von diesem Hohlraum
geführte Feststoffauslässe, die am Umfang mit Abstand von diesen Feststoffeinlässen
verteilt sind; aus einer Vielzahl länglicher Aussparungen auf der Innenfläche dieses
abgeschrägten Lagers, das sich über die ganze Länge hiervon nahe dem Rotor erstreckt,
wobei wenigstens eine dieser Aussparungen in Verbindung mit einer Einlaßleitung
zur Einführung einer Ausschwemmflüssigkeit steht und wenigstens eine dieser Aussparungen
in Verbindung mit dem Äusseren dieses Gehäuses Allgemein gesagt wird das Ziel der
Erfindung durch Einrichtungen zum Ausschwemmen von Plüssigkeitspartikeln aus den
Ausaus den Aus- ,,, ,,,,,,-sparungen auf dem Rotor erreicht.
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Nach einem Merkmal ist wenigstens eine dieser Aussparungen auf dem
abgeschrägten Lager in Verbindung mit dem Feststoffauslaß. iviit dem erfindungsgemässen
Gerät werden Einrichtungen zum Einführen einer Ausschwemmflüssigkeit, z.B. Xqaeser,
oder ein Kohlenwasserstoffverdünnungsmittel, wie Cyclohexan, Pentan oder flüssiges
Propylen, in eine longitudinale Aussparung in der abgeschrägten Lage der Oberfläche
geschaffen, wobei die Flüssigkeit vorzugsweise in diese Aussparung durch eine durch
dieses abgeschrägte Lage @indurchgeführte Öffnung eintritt. Die Flüssigkeit strömt
dann durch die longitudinale Aussparung zu einem
der Rotorenden.
Da die Aussparung nahe dem Rotor angeordnet ist, befindet sich die Flüssigkeit in
Berührung mit dem sich drehenden Rotor und die Feststoff- oder Katalysatorpartikel
werden aus den Taschen und von der Oberfläche des Rotors weggewaschen und in einen
offenen Raum an einem Ende des Rotors ausgeschwemmt.
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Die Flüssigkeit kann dann in eine andere longitudinale Aussparung
in der Innenfläche des abgeschräfen Lagers eintreten, wobei diese Aussparung in
Verbindung mit dem Gehäuseäusseren steht; vorzugsweise befindet sich die andere
longitudinale Aussparung in Verbindung mit dem Feststoffauslaß, so daß Feststoff
und Flüssigkeit in den Reaktor usw. zurückgeworfen werden, irnd zwar mit den Feststoffen,
die in die Taschen oder Aussparungen auf der Außenfläche des Rotors gefördert worden
sind.
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Es ist leicht einzusehen, dass eine beliebige Anzahl von longitudinalen
Aussparungen verwandt werden kann, so lange eine von diesen noch in Berührung mit
einer eine Ausschwemmflüssigkeit einlassenden Leitung steht und wenigstens eine
Aussparung in Verbindung mit dem Gehäuseäusseren zur Abfuhr der ausgeschwemmten
Feststoffe steht. Die Abmessungen der Aussparung hängen vollkommen von der Grösse
des Gerätes una der enge des in Betracht kommenden Katalysators ab. Wird z oBo ein
Rotor mit 0,65 cm (1/4 inch) grossen Vertiefungen zur Förderung der Feststoffe verwandt
und ein abgeschrägtes, 8,5 cm (3,033 inches) langes Lager, so können die Vertiefungen
Nuten mit einem Radius von 0,3 cm (1/8 inch) und einer Tiefe von 0,3 cm (1/8 inch)
sein,
Wichtig ist die Beachtung der Drehrichtung des Rotors, wenn
die Aussparungen angebracht werden, so dass die Ausschwemmflüssig. keit an der richtigen
Leitung aus- bzw. eintritt, Die erfindungsgemässe Verbesserung kann im allgemeinen
auf irgend einen Drehförderer zum Zumessen von Feststoffpartikeln verwandt werden,
obwohl die Erfindung hiermit Bezug auf eine besondere Rotorart, wie oben beschrieben,
erläutert werden wird.
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Zu einem besseren Verständnis der Erfindung gelangt man durch die
schematische Zeichnungen, in der Fig. 1 ein vertikaler Teilschnitt eines Drehförderers
für Feststoffpartikel ist und Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des abgeschrägten
Lagers mit einer darauf ersichtlichen Nut.
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Gleiche Bezugszeichen weisen in den Figuren auf gleiche Teile hin,
Die in Fig. 1 gezeigte Zuführeinrichtung besteht aus Welle 10 mit einem Keilloch
für eine Antriebskopplung. Ein abgeschrägter Rotor 1 4 in Form eines Kegelstumpfes
wird mit einer axialen Bohrung hergestellt, so dass der Rotor auf der Welle 1G gleiten
kann0 Die Welle 10 besitzt drei Keilnuten 18, die unter 180° zueinander angeordnet
sind, und jede wird mit einem Keil 20 gehalten, der in die Keilnut eingepaßt wird0
Keilnuten oder Nuten (nicht gezeigt) werden in den Rotor 14 über die volle Länge
der Bohrung 16 eingefräst, 90 dass die Keile sich in gleitender Berührung
mit
den jeweiligen Keilnuten im Rotor befinden. Durch diese Konstruktion kann der Rotor
über das Ende der Welle gleiten, während die Keile sich in ihrer Lage darin befinden,
und der Rotor Eich weiter auf die Welle schiebt, wenn er sich abnutzt oder wenn
die umgebende Lagerfläche abgenutzt wird.
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S :-n Gehäuse 24 umgibt den Rotor 14 sowie einen Teil der Welle 10.
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Ein Gehäuse 21 umgibt das andere Ende der Welle 10. Das Gehäuse 21
iw am Gehäuse 24 über einen Paßstift 23 fest angeordnet.
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Durch diese Bauweise und durch die Anordnung der Schulter und der
Lager in der weiter unten beschriebenen Art ist es möglich geworden, daß Dichtung
und Lager leichter zugänglich gemacht worden sind, weil es jetzt nicht mehr notwendig
ist, den gesamten Rotor und die Welle vom Rotorende zu entfernen. Ein Flansch 25
verschliesst das offene Gehäuseende 21 uner Benutzung von Schrauben 29. Kugellager
26 und 28 befinden sich auf beiden Seiten einer Hülse 30, die auf der Welle 10 festsitzt.
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Die Kugellager gleiten mit Schutsteilen 27 auf der Welle. Die Welle
10 wird in ihrer Lage durch einen in einer Nut 36 befindlichen sttering 38 gehalten.
Ein Schmiermittel 31 ist zur Schmierung der Lager 26 und 28 mit einem Uberdruckventil
im Belüftungsloch 32 vorgesehen. Eine Unterlegscheibe 40 sitzt am Rotorende des
Lagers 26 im Gehäuse, und ein Dichtungsring 44 vom Chevrontyp umgibt die Welle und
wird gegen die Unterlegacheibe 40 durch eine Feder 46 gegen die Lagerfläche 45 der
Dichtung 44 gedrückt. Eine Nut 42 ist zwischen Unterlegscheibe
40
und Lager 26 zum Auslaß der Flüssigkeit vorgesehen, die an der Dichtung 44 vorbeiströmt.
Diese Flüssigkeit kann durch die Öffnung 41 ausgetragen werden, und so wird das
Abwaschen von Schmiermittel von der Lagerfläche verhindert. Ein flacher Dichtungsring
48 sitzt auf der Schulter 50 des Gehäuses, um die Feder 46 unter Spannung gegen
den Abdichtungsring 44 zu halten, Ein S£gering 51 hält den Ab dichtung sring 48
in seiner Lage.
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Im Inneren des Rotorgehäuses ist eine ausweähselbare Hülse 52 untergebracht,
die zur Passung mit der Rotoroberfläche 14 abgeschrägt ist, wodurch eine Lagerfläche
für diese entsteht. Diese Hülse wird so gearbeitet, dass sie in gleitender Berührung
mit der Innenseite des Gehäuses steht und von dieser entfernt werden kann. Nuten
53 sind in Längsrichtung dieser Hülse in der Lagerfläche angeordnet. Die Anordnung
dieser Nuten ist derart, dass wenigstens eine Nut in Verbindung mit einer, eine
Ausschwemmflüssigkeit liefernden Leitung steht, und wenigstens eine Nut befindet
sich in Verbindung mit dem Gehäuseäusseren.
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Nach der bevorzugten Ausfährungsform wird eine Leitung 55 verwandt,
die ein Rohrgewinde 57 besitzen kann. kiese Leitung 55 fluchtet mit einer durch
die Lagerfläche 52 verlaufenden Öffnung 55A und steht in Verbindung mit einer der
Nuten 53. Die andere Nut steht vorzugsweise in direkter Verbindung mit den Öffnungen
78 und 79 an beiden Enden des Rotor. 14 sowie mit der Feststoffaustragleitung 84.
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Dae Ende des Gehäuses bildet eine Kappe oder einen Deckel 60, der
mit dem Ende des Rotorgehäuses über Sechskantinbusschrauben 62 verbunden ist. Eine
flache Dichtung 64 bildet die Abdichtung swischen dem Deckel 60 und dem Gehäuseende0
Um Druck auf das Ende des Rotors 14 aufzubringen, ist ein Abschlußdeckel 66 an das
äussere Ende des Rotors 14 über Schrauben 68 befestigt und ein axial federnder Stempel
70 ist in den Deckel öO eingedreht und darin durch die Gegenmutter 72 gehalten.
So wird das Stempelteil 74 gegen die Abdeckplatte 66 gedrückt, diese Kraft wird
auf den Rotor 14 übertragen, so dass er in enger Berührung mit der Hülse 52 bleibt.
Flachdichtungsringe 64 sind vorgesehen, um den Halt und die Trennung der Teile 21
und 24 zu erleichtern.
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I4r Rotor 14 und die Hülse 52 müssen so hergestellt werden, dass der
Rotor 14 über das Ende der Welle 10 hinausragt, wodurch ein Aufnehmerraum 76 in
der Bohrung 16 und ein Raum 78 zwischen dem Rotor 14 und dem flachen Ring 48 zur
Aufnahme entstehen.
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Der Rotor 14 hestitz Aushöhlungen oder Taschen oder andere geeignete
Aufnehmereinrichtungen 80, die in Umfangsrichtung fluchtend um die Außenfläche des
Rotors mit Abstand voneinander vorgesehen sind, so dass diese Taschen in einer gemeinsamen
Ebene tosten. Ein Einlaß 82 und ein Auslaß 84, beide mit eingeschnittehem Gewinde,
bieten sich für das Anbringen von Einlaß-und
Auslaßleitungen zur
Zuführung pulverförmigen Materials und Abgabe desselben an den Rotor jeweils an,
Bei am Ende des Rotorgehäuses abgenommenen Deckel 60 kann die Rotorwellenanordnung
durch das Ende des Gehäuses durch einfache Abnahme des S@gerings 38 herausgezogen
werden. Dies kann auch zum Herausnehmen der Dichtung 44 günstig sein oder um zu
dieser Zugang zu erhalten, indem nämlich einfach die Deckelschraube 29 und der Flansch
25 entfernt werden. Rotor und Welle brauchen in ihrer Gesamtheit bei einem einfachen
Ersatz eines Lagers oder einer Dichtung nun nicht mehr herausgenommen zu werden.
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Ist die Lage der Achse praktisch so wie in der Zeichnung dargestellt,
so wird der Rotor vorzugsweise unter einem Winkel von 30 abgeschrägt. Auch die Hülse
oder die Lagerfläche 52 sind unter diesem Winkel abgeschrägt oder mit einem Winkel
wie ihn die abgeschrägte Rotoroberfläche aufweist.
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Die Feststoffpartikel werden in die Hohlräume oder 'Paschen -80 von
der Leitung 82 eingeführt0 Es hatEsieh als vorteilhaft heraus gestellt, eine kohrverbindung
vorzusehen, die sich für die Verbindungen des Rohres, das den zugeführten Katalysator
trägt, eignet Wie gezeigt, kann das Xohr durch einen Flansch 56 an die jeweilige
Zuführleitung angeschlossen werden. Dieser Flansch 56 ist an der Leitung 54 befesti,
die ihrerseits an das Gehäuse 24 durch eine Schweißnaht 58 geschweißt ist. Das Austragen
von Feststoffpartikeln vom Hohlraum 80 erfolgt in die Austragleitung 84, die in
Verbindung mit dem Reaktor oder ähnlichem über die
Leitung 89 steht.
Eine geeignete Öffnung 86 ist im Teil 85 zur Reinigung oder zu Inspektionszwecken
für die Leitung 84 vorgesehen.
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Vorteilhaft wird der Rotor aus Polytetrafluoräthylen hergestellt.
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Andere feste Harze können verwandt werden, z.B. Polyäthylen mit hoher
Dichte, Polychlortrifluoräthylen und Nylon. Im Betrieb hat sich Polytetrafluoräthylen
als das geeignetste bei der Zudi führung von partikelförmigem chromoxyd-Siliciumdioxyd-aluminiumoxyd-Eatalysator
herausgestellt, das beim Polymerisieren von Äthylen verwandt wird.
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Besondere Vorteile bietet die Erfindung, wenn sie zusammen mit einem
Wärmeausgleichsberechnungssystem eingesetzt wird, das inabesondere einen Wert ermittelt,
der die Konversionsmenge der durch den erfindungsgemässen Rotorförderer gelieferten
Menge und die Zuwachsmenge an zugeführtem Katalysator in den Reaktor darstellt,
wobei dieser Wert abhängig von dem ermittelten Wert verändert wird, eo das die Zuführwerte
praktisch konstant bleiben.
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Das Verfahren wurde oben mit besonderem Bezug auf die katalytische
Polymerisation von -0lefinen erläutert, es ist jedoch auf irgendein Verfahren anwendbar,
bei dem Feststoffe einem Gefäss zugemessen werden müssen, z. B. bei anderen katalytischen
Reaktionen Wie Isomerenbildung, Alkylierung, Kracken, Hydrierung und Dehydrierung.