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Extraktionssäule
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Durch die zwangsläufige, die Rückvermischung und Rückdiffusion verhindernde Flüssigkeitsführung, und dadurch, dass die intensiv wirkenden Mischelemente von den Absetzzonen konsequent getrennt sind, ist es gelungen, die zur Erzielung einer theoretischen Austauschstufe benötigte Bauhöhe niedrig und fast unabhängig von den durch den Durchsatz gegebenen Querschnitten zu halten.
Nachstehend wird eine beispielshafte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Kolonne beschrieben :
Fig. 1 zeigt, teilweise im Schnitt, eine Ausfühnmgsform der prinzipiellen Teile der erfindungsgemässen Extraktionssäule. Fig. 2 zeigt eine Aufsicht einer Ausführungsform der Säuleneinbauten (Schnitt a-a'der Fig. 1). Fig. 3 zeigt eine weitere Aufsicht einer Ausführungsform der Säuleneinbauten (Schnitt b-b'der Fig. 1).
Die Schnittzeichnung Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform der charakteristischen Teile der erfindungsgemässen Extraktionssäule. Der einzige rotierende Teil, die Blattrührscheibe E, besteht aus einer Scheibe mit Rührblättern und ist an der Rührwelle im Zentrum einer feststehenden, zylindrischen Mischkammer montiert. Die Mischkammer wird von zwei zylindrischen, zentral durchbrochenen Bodenplatten L und M gebildet, die mit ineinandergreifenden konzentrischen Umlenkblechen G, die abwechselnd oben und unten Durchlasszonen freilassen, ausgerüstet sind. Das innere Umlenkblech kann gegebenenfalls mit einer Reihe Schikanen F kombiniert sein.
Die Böden L und M sind durch Stege in einem bestimmten Abstand so zueinander fixiert, dass die Umlenkbleche G der Bodenplatten L bzw. M sich nicht berühren. Die Höhe der Umlenkbleche G kann nach der Peripherie hin abnehmen. Die Durchlasszonen der äusseren Umlenkbleche können daher grösser sein, als die Durchlasszonen der inneren Bleche.
Die Mischkammer ist durch Stege mit dem horizontalen feststehenden, wanddicht abschliessenden Trennboden K verbunden, der eingeflanscht sein kann und neben den konzentrisch angeordneten Auslaufstutzen B zentral ein nach oben gerichtetes, kragenförmiges Leitrohr I besitzt.
Die beiden Bodenplatten L und M können, wie durch Schraffierung angedeutet, an der Peripherie mit einer oder mehreren Lagen eines Maschendrahtgewebes umwickelt sein. Das Maschendrahtgewebe kann auch von den horizontal verlängerten Bodenplatten L und M gehalten werden. Auch andere Lösungen sind denkbar, wie allgemein die erfindungsgemässen Austauschelemente keineswegs auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt sind, sondern weiten Spielraum für Varianten mit gleichem Prinzip offenhalten.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht des Schnittes a-a. der Fig. 1. Man erkennt die von einem Bördelrand C begrenzte obere Bodenplatte L mit der zentralen Öffnung D, die Rührwelle und die konzentrisch angeordneten Auslaufstutzen B.
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht des Schnittes b-b'der Fig. 1. Man erkennt die lamellenartigen konzentrischen Umlenkbleche G, die Verteilung der Schikanen F sowie die Anordnung der Rührblätter an der Peripherie der Blattrührscheibe E.
Die erfindungsgemässen Säuleneinbauten können aus Metall oder aus einem andern lösungsmittelbeständigen Werkstoff z. B. aus einem Kunststoff gefertigt sein. Auch die Rührelemente können aus Metall oder Kunststoff hergestellt werden. Die metallische Rührwelle kann mit einem Kunststoff ummantelt sein. Die Säule selbst kann aus Glasschüssen. aus metallischen Rohrabschnitten oder aus Kunststoffzylindern bestehen.
Unter der Voraussetzung, dass die zusammenhängende Phase in der Säule von der leichten Phase gebildet wird, geht der Stoffaustausch in der erfindungsgemässen Extraktionssäule wie folgt vor sich :
Die auf dem unteren Trennboden K der nächstfolgenden oberen Stufe angesammelte schwere Phase strömt unter dem Einfluss der grösseren Dichte durch die Ablaufrohr B. Der Kragen C verhindert ein direktes Abfliessen der Phase in den Absetzraum H. Die rotierende Blattrührscheibe E saugt die umgebende Flüssigkeit in das Zentrum der Mischkammer. Durch die konzentrische Öffnung D der oberen Bodenplatte L strömt, wie durch Pfeile in Fig. 1 angedeutet, die gesamte von A zugeleitete schwere Phase zusammen mit bestimmten Anteilen leichter Phase.
Durch die konzentrische Öffnung N der unteren Bodenplatte M fliesst, zugeleitet von dem kragenförmigen Leitrohr des unteren Trennbodens K, die leichte Phase mit bestimmten Anteilen leichter Phase aus dem Absetzraum H. Die beiden zusätzlichen Anteile leichter Phase, die aus dem Absetzraum H in die Mischkammer gesaugt werden, resultieren aus dem Gleichgewicht der Strömungswiderstände der durch die Mischelemente gepressten Flüssigkeitsmenge mit der durch den Rührer eingebrachten Energie.
Wird die zusammenhängende Phase in der Säule von der schweren Phase gebildet, so kehren sich die Verhältnisse um : Die Einbauten werden um vertikal 1800C gedreht, so dass die Auslaufstutzen B nach oben zeigen. Die schwere Phase fliesst durch das abwärts gerichtete zentrale, kragenförmige Leit-
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rohr I in die Mischkammer, zusammen mit bestimmten, oben und unten in die Kammer eintretenden Anteilen der schweren Phase aus dem Absetzraum H, während die gesamte leichte Phase durch die Stutzen B über die konzentrische Öffnung D der Mischkammer zugeführt wird. Die Trennschicht liegt in diesem Falle oben.
Die beiden eingesaugten Phasen werden in der Mischkammer, gegebenenfalls verstärkt durch Schikanen, innig miteinander vermischt und anschliessend durch das Labyrinth der Umlenkbleche G an die Peripherie der Mischkammer gedrückt. Die Strömungsgeschwindigkeit wird durch die gegebenenfalls vergrösserten Durchlasszonen der äusseren Umlenkbleche G herabgesetzt.
Die austretenden Phasen können auf dem Wege in die Absetzzone H durch ein Maschendrahtgewebe. das den Zusammenschluss kleiner Tröpfchen zu grösseren begünstigt, geleitet werden.
Falls die schwere Phase dispergiert ist, sinken die vereinigten schweren Tropfen auf die Trennböden K, fliessen zusammen und werden als homogener Flüssigkeitsstrom der nächstfolgenden unteren Stufe zugeleitet. Wenn die leichte Phase dispergiert ist, strömen die im Maschendrahtgewebe vereinigten grösseren Tropfen an die Decke des oben liegenden Trennbodens und von da durch die Stutzen I in die nächstfolgende Mischkammer.
Das ruhige Ausströmen der grossen Tropfen aus der Mischkammer hat zur Folge, dass die Trennung der Phasen im Absetzraum H so gut ist, dass für den Stoffaustausch noch Lösungsmittel verwendet werden können, deren Dichte sich um weniger als 0,05 g/cm 3 unterscheidet.
Die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemässen Extraktionssäule kann durch folgende Angaben veranschaulicht werden : Versuchsfuhrung : Extraktionssäule : Durchmesser : 500 mm
Zahl der Austauschelemente : 3
Abstand der Trennböden ; 100 mm
Drehzahl der Rührwelle : 360 Umdr/min
Zulauf pro Stunde : a) 40 kg Propionsäure in 920 kg Toluol b) 670 kg Wasser Temperatur : 20 C Versuchsergebnis : theoretische Stufen : 2, 58 theoretische Stufenzahl/m : 8,6 spez. Durchsatz dm'/dm. h : 88
Leistungskoeffizient in Stufen/h * : 75 * I. I. Ponikarov et al.
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