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Vorrichtung zum Einbringen von Flüssigkeit in einen Gasraum
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der Aufgabemenge ansteigen und führt infolge von Verkrustung der Verdampferinnenwände sowie der Austrageinrichtungen zu störenden Betriebsunterbrechungen.
Es wurde nun eine Vorrichtung gefunden zum Einbringen von Flüssigkeit in einen Gasraum unter restloser Aufteilung der Flüssigkeit in kleine Tropfen zum Zwecke der Sprühverdampfung oder des Stoff- oder Wärmeaustausches unter Verwendung eines mit einer Einspeisvorrichtung versehenen, waagrechten rotierenden Verteilerkörpers, der aus einer unteren von der Welle angetriebenen Scheibe und einer Abdeckscheibe besteht, wobei beide Scheiben am äusseren Rande durch Stege, die als Prallkörper für die Flüssigkeit dienen, miteinander verbunden sind, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass etwa senkrechte bis schwach nach vorne geneigte, im Sinne der Bewegung vordere Begrenzungsfläche
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rückwärts gedreht ist, so dass die senkrechte bis schwach nach vorwärts geneigte Stosskante der beiden
Flächen eine spitzwinkelige Schneide bildet,
der lichte Abstand zwischen zwei Stegen in der Horizon- talen senkrecht zum Halbmesser gleich bis doppelt so gross ist wie die in radialer Richtung gemessene
Steglänge, die rückseitige Fläche des Steges parallel oder angenähert parallel zur vorderseitigen ist, wodurch der lichte waagrechte Abstand zwischen zwei Stegen in Richtung zum Scheibenrand sich nicht oder nicht merklich verjüngt, dass beide Scheiben durchgehend bis zu den Stegen eine glatte, ebene In- nenfläche haben, wobei besonders die untere Scheibe als flacher Hohlkegel von maximal etwa 100 Stei- gungswinkel gegen die Waagrechte ausgebildet sein kann,
dassdie liclite Höhe zwischen den Scheiben am Aussenrand etwa gleich bis doppelt so gross ist wie der lichte Abstand zwischen zwei Stegen und dass der mit einer senkrechten Welle vorzugsweise von oben angetriebene Vertei1erkörper mit einer Einspeisvorrichtung für die Flüssigkeit versehen ist, die aus einem die Welle konzentrisch umgebenden, an der Decke gasdicht befestigten und 50 bis 20 mm über der unteren Scheibe endenden Rohr von etwa 20 bis
30 mm grösserem Durchmesser als dem der Welle, einem Einlaufstutzen für die Flüssigkeit in das senkrechte Rohr, der etwa 30 bis 800 steil gegenüber der Waagrechten geführt und konzentrisch auf die Achse der Welle gerichtet ist, die unterhalb des Einlaufes einen Schleuderring besitzt, und einem Zuführungsrohr für die Flüssigkeit von ausserhalb besteht, das in das Einlaufrohr lose eingeführt ist.
Mit Hilfe der weit nach rückwärts gedrehten Vorderfläche der Stege wird die Zentrifugalbeschleunigung des Gaskörpers, die bei Düsenscheiben, Düsenkörben, Zahnscheiben u. dgl. bekannter Bauart gebläseartig wirkt, fast vollständig aufgehoben. Infolgedessen ist der Verteilerkörper kaum noch gasdurchströmt. Die Flüssigkeit wird nicht mehr in den Verdampferraum hinausgeblasen. Man hat jetzt die höchstmögliche Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der auf den Prallfläche der Stegvorderseiten auf Umfangsgeschwindigkeit gebrachten Flüssigkeit und dem nur sehr langsam mitrotierenden äusseren Gaskörper.
Mit den bisherigen Verteilerkörpern wird der umgebende Gasraum durch die Gebläsewirkung in weitem Bereich in stärkere gleichsinnige Rotation versetzt, so dass die Relativgeschwindigkeit der Fliis- sigkeitstropfen verringert ist. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, die aus dem einfachen Fliehkraftzerstäuber entwickelt wurde, breitet sich der durch sorgfältige Rundum-Verteilung in der Nähe der Welle auf die Scheibe aufgebrachte Flüssigkeitsfilm durch die Fliehkraft unter starkem Schlupf gegen- über der Scheibengeschwindigkeit nach der Peripherie hin aus. Die Differenz kann z. B. bei 50 m/sec Umfangsgeschwindigkeit mit 40 m/sec angenommen werden. Deshalb wird der ganze Film von der Scheibe durch die Innenkanten und Vorderflächen der Stege abgeschält und vertikal angelegt.
Durch Nachschub und Fliehkraft gelangt der Film entlang der Stegvorderflächen an die scharfe Aussenschneide, wo er infolge der hohen Geschwindigkeitsdifferenz vom Gas des Verdampferraumes in relativ besonders kleine Tropfen zerrissen wird, die wegen der hohen Turbulenz auffallend schnell auftrocknen (vgl. Beispiel 2).
Durch den Einstellwinkel der Stege, der erfindungsgemäss über 910, vorzugsweise zwischen 121 und 1700, gegen die Tangente beträgt, wird die Schubgeschwindigkeit des Flüssigkeitsfilms auf den Stegvorderflächen und damit die Tropfengrösse beeinflusst ebenso wie durch die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit und die durchzusetzende Flüssigkeitsmenge. In diesem Sinne kann auch der vertikale Scheibenabstand zwischen 8 und etwa 30 mm variiert werden, wobei mit grösserer Zähigkeit oder Durchsatzmenge der Flüssigkeit auch der Abstand grösser gewählt wird. Die spitzwinkelige Schneide der Stosskante an der Stegaussenseite gewährleistet durch kräftige scharfe Wirbelablösung ein scharfes gleichmässiges Abreissen und Auflösen des Films in feine, gleichmässig grosse Tropfen.
Der Winkel der Stosskante zwischen Aussen-und Vorderfläche des Steges liegt zwischen etwa 10 und 800.
Wie von den Fliehkraftverteilern her bekannt, breitet sich der Flüssigkeitsfilm auf nach der Peripherie hin schwach ansteigenden Scheiben, z. B. Kugel-oder Kegelschalen, gleichmässiger aus als auf
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gen Verstopfung überraschend unempfindlich ist, eine Spülmöglichkeit mit einer inhaltsstofffreien Flüs- sigkeit empfohlen, z. B. für langsames Abkühlen der Scheibe während der Inbetriebnahme oder für Rei- nigen der Scheibe und der Zuläufe beim Abfahren. Für nichtwässerige Flüssigkeiten sind gegebenenfalls beheizte Vorratsbehälter vorzusehen.
Im folgenden werden Beispiele für das Versprühen ohne und mit der erfindungsgemässen Einrichtung gebracht. Diese Beispiele beziehen sich auf das probeweise Versprühen von Wasser, auf die Sprühver- dampfung von Phthalsäureanhydrid aus Destillationsrückständen und auf das Zerlegen von Maleinsäure- lösung. In den Beispielen 1 und 2 werden die in der Fig. 1 dargestellte Scheibe sowie die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Scheibe mit der in der Fig. 6 dargestellten erfindungsgemässen Scheibe verglichen.
Die Beispiele 3 und 4 betreffen die Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung in einer Verdamp- feranlage, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist.
Die Fig. 1 zeigt schematisch die Scheibe --A-- in der Anordnung --a-- des Beispiels 1 im Aufriss und teilweise als Schnittansicht. Die Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1. Die
Fig. 3 zeigt die Scheibe-A-in der Anordnung-b-- des Beispiels 1 im Grundriss. Die Fig. 4 zeigt die Scheibe --B-- des Beispiels 1 im Schnitt. Die Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie V-V in
Fig. 4. Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Verteilerscheibe. Die Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie VII-VII der Fig. 6. Die Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt des Umfangsbe- reiches der Verteilerscheibe gemäss Fig. 6 mit geschnittenen Verbindungsstegen.
Die Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Verdampferanlage unter Verwendung einer Verteilereinrichtung gemäss der Erfindung. Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei Scheiben. Die Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie XI-XI der Fig. 10.
Beispiel l : Es wurde die Verteilerwirkung von drei verschiedenen Scheiben auf Wasser unter- sucht.
Scheibe --A--:
Reine Fliehkraft, flachkonisch mit 150 Steigwinkel des Innenkonus. Durchmesser 350 mm. Antrieb wahlweise von unten oder von oben.
Anordnung --a-- gemäss Fig. 1 und 2 :
Antrieb von oben über Antriebswelle --1--, feststehendes Zentralrohr --2--, Wasser über Zuführ- leitung --4-- tangential in das Zentralrohr --2-- eingeführt. Zentralrohr --2-- endet 10 mm über der
Scheibe --3--, Drehzahl 2900 Umdr/min.
Wasser fliesst allseitig vom Zentralrohr --2-- auf die Schei-
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<tb>
<tb> Wasser <SEP> Tröpfchen- <SEP> Schleier- <SEP> Einzeltropfen <SEP> weiter <SEP> als <SEP> Schleier
<tb> durchmesser <SEP> durchmesser <SEP> Grösse <SEP> Flugweite <SEP> Menge
<tb> l/h <SEP> Grösse <SEP> in <SEP> <SEP> in <SEP> m <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> m <SEP> Gew.-%
<tb> 150 <SEP> 150 <SEP> 2,8 <SEP> 1-2 <SEP> 2, <SEP> 5-3 <SEP> 3
<tb> 400 <SEP> 200 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 2,5 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 15
<tb>
Anordnung --b-- gemäss Fig. 3 :
Antrieb von oben über Antriebswelle --7--, kein Zentralrohr. Das Wasser wird durch zwei 86 steile Rohre --6--, die 10 mm über der Scheibe --5-- enden, neben der Welle tangential im Drehsinn auf die Scheibe bei 2900 Umdr/min aufgegeben.
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<tb>
<tb>
Wasser <SEP> Tröpfchen-Schleier-Einzeltropfen <SEP> weiter <SEP> als <SEP> Schleier
<tb> durchmesser <SEP> durchmesser <SEP> Grösse <SEP> Flugweite <SEP> Menge <SEP> v. <SEP> Ges.
<tb> l/h <SEP> Grösse <SEP> in <SEP> <SEP> in <SEP> m <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> m <SEP> Wasser
<tb> Gew. <SEP> -%
<tb> 120 <SEP> 100 <SEP> 2,5 <SEP> 1 <SEP> -2 <SEP> 2 <SEP> 0,5
<tb> 200 <SEP> 150 <SEP> 2,8 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2,5 <SEP> 10
<tb> 220 <SEP> 150 <SEP> 2,9 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 12
<tb> 300 <SEP> 180 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> -3 <SEP> 3 <SEP> 30
<tb>
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Änderungen in der Anordnung, wie erhöhte oder verminderte Drehzahl, andere Stellung der Auf- gaberohre zum Drehsinn oder zur Welle usw., hatten nur Verschlechterung zur Folge.
Scheibe --B-- gemäss Fig. 4 und 5 :
Doppelscheibe --8-- mit 10 Düsen, die von prismenförmigen Stegen --14-- gebildet werden. Die Düsenräume --10-- verjüngen sich nach aussen. Sie sind innen (4 cm vom Scheibenrand entfernt) 4 cm breit und aussen (direkt am Scheibenrand) 1 cm breit. Die mittlere lichte Höhe der Düsen beträgt
1, 5 cm. Der Scheibendurchmesser beträgt 210 mm. Die Düsen sind radial symmetrisch angeordnet.
Der Antrieb der Scheibe erfolgt von unten über die Welle --11--. Das Wasser läuft senkrecht von oben durch das Einlaufrohr --12-- in die zentrale konische Vertiefung --13-- der unteren Scheibe. Die Drehzahl beträgt 2800 Umdr/min.
Anordnung--a- :
60 l/h Wasser, Ende des Einlaufrohres --12-- befindet sich 10 mm über der unteren Scheibe, ohne Deckel am Einlaufrohr :
Versprühung stossweise in Sekunden-Abstand nach verschiedenen Seiten wechselnd.
Tröpfchenschleier Durchmesser = 1, 8 m, aber 30 Gel.-% des Wassers gröbere Tropfen, über 1 mm Durchmesser, bis 3 m weit.
Anordnung --b--:
60 l/h Wasser, aber Ende des Einlaufrohres --12-- befindet sich 3 mm über der unteren Scheibe, Versprühung seltener stossend, immer noch 20 Gew.-% grössere Tropfen bis 2,5 m weit.
Anordnung--c-- :
60 l/h Wasser, Ende des Einlaufrohres --12-- befindet sich 3 mm über der unteren Scheibe, aber es ist ein Klingerit-Deckelchen am Einlaufrohr befestigt, das die Scheibe berührt. Immer noch stossweise Versprühung, aber nur noch 5 Gew. -0/0 des Wassers als grobe Tropfen über 2 m weit.
Anordnung--d-- :
100 l/h Wasser, Ende des Einlaufrohres --12-- befindet sich 3mm über der unteren Scheibe, und dieses Einlaufrohr ist mit Deckel versehen wie bei --c--. Versprühung nicht mehr stossend, zirka 3 Gew. -0/0 des Wassers als grobe (= > 1 mm) Tropfen über 2 m weit.
Anordnung-e-- : Einlaufrohr --12-- ist 2 cm neben der Achse verschoben (wie nötig bei Antrieb von oben). Bedingungen wie --d--: Einseitiger Abflug von 1/3 des gesamten Wassers 280 bis 3200 im Drehsinn vom Einlaufpunkt. Abflug von 20 Gew. -0/0 des Wassers als Tropfen über 1 mm Durchmesser über 2 m weit.
Scheibe --C-- gemäss Fig. 6 :
ErfindungsgemässekombinierteFliehkraft-Geschwindigkeitszerstäuberscheibe. UntersScheibe--16-ist ein Hohlkonus mit 100 Steighöhe, Durchmesser 350 mm. Obere Scheibe --17-- ist eben, Durchmesser 360 mm. Beide Scheiben sind am Aussenrand --15-- der unteren Scheibe durch 50 senkrechte Stege-18-- miteinander verbunden. Scheibenabstand vertikal, lichte Steighöhe = 10 mm. Wassereinführung direkt gegen die Welle --19-- durch Rohr --20--, das sich lose im Stutzen --21-- befindet und 450 steil gegen die Welle --19-- gerichtet ist. Festes Zentralrohr --22--, oben gasdicht, unteres Ende 10 mm über der unteren Scheibe --16--. Welle --19-- ist mit Schleuderring --23-- versehen.
Die Anordnung der Stege --18-- ergibt sich aus den Fig. 8 und 6.
Versuch a : Scheibe nach links drehend, 2900 Umdr/min trocken : Heulton wie Sirene, kräftiger Luftausstoss.
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<tb>
<tb>
Mit <SEP> Wasser <SEP> Tröpfchen <SEP> Schleier <SEP> Tropfen <SEP> ausserhalb <SEP> des <SEP> Schleiers
<tb> mittlerer <SEP> Durchmesser <SEP> Grösse <SEP> Flugweite <SEP> Gew.-% <SEP> vom
<tb> l/h <SEP> Durchmesser <SEP> in <SEP> m <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> m <SEP> gesamten <SEP> Wasser
<tb> in <SEP> 11
<tb> 100 <SEP> 100 <SEP> 2,5 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 5
<tb> 200 <SEP> 120 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 10
<tb> 500 <SEP> 180 <SEP> 3,3 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 30
<tb>
Ergebnis : Verteilung schlecht. Tropfenschleier umso stärker nach oben gerichtet, je grösser die Aus- gabemenge. Bei 500 l/h wurde die 1, 2 m höhere Decke schnell nass.
Tropfen fliegen mehr radial als tangential von der Scheibe.
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Versuch b : Scheibe nach rechts drehend (durchgehender Pfeil in Fig. 8), 2900 Umdr/min. Ohne Wasser : Kein Heulton mehr, kein Luftausstoss.
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<tb>
<tb>
Mit <SEP> Wasser <SEP> Tröpfchen <SEP> Schleier <SEP> Tropfen <SEP> ausserhalb <SEP> des <SEP> Schleiers
<tb> mittlerer <SEP> Durchmesser <SEP> Grösse <SEP> Flugweite <SEP> Gew.-% <SEP> vom
<tb> l/h <SEP> Durchmesser <SEP> in <SEP> m <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> m <SEP> gesamten <SEP> Wasser
<tb> in <SEP> fi <SEP>
<tb> 80 <SEP> 80 <SEP> 2, <SEP> 2-keine <SEP> Tropfen <SEP> ausserhalb <SEP> des
<tb> Schleiers
<tb> 140 <SEP> 100 <SEP> 3, <SEP> 0-keine <SEP> Tropfen <SEP> ausserhalb <SEP> des
<tb> Schleiers
<tb> 240 <SEP> 130 <SEP> 3, <SEP> 5-keine <SEP> Tropfen <SEP> ausserhalb <SEP> des
<tb> Schleiers
<tb> 300 <SEP> 150 <SEP> 3, <SEP> 6-keine <SEP> Tropfen <SEP> ausserhalb <SEP> des
<tb> Schleiers
<tb> 350 <SEP> 200 <SEP> 4, <SEP> 0-keine <SEP> Tropfen <SEP> ausserhalb <SEP> des
<tb> Schleiers
<tb>
Ergebnis : Beste Verteilung, die je beobachtet wurde.
Die Tröpfchen fliegen nahezu tangential in Drehrichtung von der Scheibe mit auffallend grosser Geschwindigkeit.
Beispiel 2 : Sprühverdampfen von Phthalsäureanhydrid (PSA) unter Zerlegung von Destillationsrückstand (Rü I) in PSA-freien festen Rückstand (Rü II) und PSA zwecks dessen Wiedergewinnung.
Durch eine Anlage für den oben genannten Zweck, im wesentlichen bestehend aus einem oben zylindrischen und unten konischen Verdampferraum von 1, 8 m lichter Weite und etwa 4 m Gesamthöhe, zwei hintereinandergeschalteten Heisszyklonen, einer Gaskühlanlage zum Abscheiden von flüssigem und festem PSA, einem Schlauchfilter, einem Gasgebläse und einem Gaserhitzer werden in der Stunde 220 Nm3 eines aus etwa 90% und 10% CO, bestehenden Gases umgewälzt. Das Gas tritt zirka 450 C warm in einen Heizmantel, der um den zylindrischen Teil des Verdampfers gelegt ist, unten ein und verlässt ihn mit 3200C durch Schlitze, die oben in den Verdampferraum führen.
Aus einem Vorratsbehälter mit Rührwerk, der den Rü I enthält und gasseitig mit dem Verdampfer im Druckausgleich steht, wird bei 2000C mit Hilfe eines Schöpfwerkes mit mehreren Becherentlee - rungen in der Sekunde Rü I über eine Sammelrinne und ein Zuführungsrohr in verschiedener Weise auf die im Beispiel 1 beschriebenen verschiedenartigen Scheiben aufgebracht.
Der angewendete Rü I enthält im Mittel 30 bis 40 Gew. -0/0 Rü II und 70 bis 60 Gew.-% PSA. Bei etwa 100 kg/h RU 1-Einspeisung kühlt sich das Gas einschliesslich der Abstrahlverluste um etwa 180 C ab und verlässt den Verdampfer unten mit etwa 270 C, wobei es mit etwa 300 g PSA-Dampf/NmS be- laden ist. Der Rückstand (Rü II) sammelt sich in einer Schleuse unterhalb des Verdampfers ; seine Korngrösse liegt zwischen etwa 10 und 300 . Ein kleiner Teil mit Korngrösse unter 90 wird von den Heisszyklonen zurückgehalten.
Wird die Scheibe-A-aus Beispiel l verwendet, ähnlich wie in der Anordnung --b-- und Aufgabe des Rü I, aber nur mit einem Rohr und 450 steil (statt 850 steil), so verteilt sich der anfallende RU II etwa wie folgt
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<tb>
<tb> 7 <SEP> Gew.-% <SEP> als <SEP> Zyklonstaub,
<tb> 89 <SEP> Gel.-% <SEP> in <SEP> der <SEP> Verdampferschleuse <SEP> (Korn <SEP> 10 <SEP> bis <SEP> 200 <SEP> ).
<tb>
4 <SEP> Gel.-% <SEP> an <SEP> der <SEP> Verdampferwand, <SEP> Stücke <SEP> aus <SEP> vorgebackenem <SEP> Korn,
<tb> die <SEP> gewaltsam <SEP> entfernt <SEP> werden <SEP> müssen <SEP> und <SEP> nach <SEP> 3 <SEP> Wochen
<tb> Betriebszeit <SEP> Stillstand <SEP> zum <SEP> Reinigen <SEP> verursachen.
<tb>
Wird die Scheibe --B-- aus dem Beispiel 1 verwendet unter der Abänderung, dass die Scheibe von oben angetrieben und Rü I mit 500 steilem Rohr direkt neben der Welle tangential im Drehsinne auf die
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untere Scheibe auffliessen gelassen wird, so fängt die bis dahin mit der angewendeten Drehzahl von 2850 Umdr/min bewegte und im Lager vollkommen ruhig gelaufen habende Welle nach wenigen Sekungen nach Beginn der Aufgabe von zirka 80 l/h Rü I an, kräftig zu schütteln. Weder mit Flüssig-PSA- Nachspülen noch mit Änderung der Drehzahl ist es möglich, das Schütteln zu beseitigen. Es stellt sich nach dem Öffnen der Anlage heraus, dass die Scheibe dadurch wuchtig geworden ist, dass 8 von den 10 Hohlsektoren mit Rü n verstopft und fast ganz ausgefüllt sind.
Wird die erfindungsgemässe Scheibe--C-aus dem Beispiel 1 in der Versuchsanordnung-b-und mit dem Drehsinn --b-- bei 2900 Umdr/min verwendet, so wird jede Menge an Rü I, die die Anlage kalorisch noch verarbeiten kann, d. s. bis zu 110 l/h, offensichtlich ganz gleichmässig und vollständig verteilt und ausgedampft. In mehrmonatigem Dauerbetrieb läuft die Scheibe vollkommen ruhig, sie zeigt also keinerlei Anzeichen von Verstopfung auch bei höheren Rü II-Gehalten im Rü I. Die mittlere Korngrösse des lose und frei von jeglichen Klumpen anfallenden Rü n liegt zu 97% bei 20 bis 300 iL, Hauptmenge 80 bis 150 p. Als Zyklonstaub fallen zirka 30/0 vom gesamten Rü II an.
Einige Unterschiede in der Beschaffenheit des Rü II bei sonst gleichen Voraussetzungen fallen auf gegenüber dem Rü II an der Fliehkraftscheibe-A- :
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<tb>
<tb> Scheibe-A-Scheibe-CSphärelithe-Oberfläche <SEP> glänzend <SEP> matt <SEP> bis <SEP> rauh
<tb> Sphärelithe-Lunker <SEP> viele <SEP> wenig
<tb> Form <SEP> von <SEP> Kugel <SEP> stark <SEP> abweichend <SEP> 10% <SEP> 50%
<tb> PSA-Gehalt <SEP> im <SEP> Rü <SEP> II, <SEP> Gew.-% <SEP> 0,5 <SEP> 0,3
<tb>
Wie schon ausgeführt, ist die bessere und schnellere Ausdampfung der Tropfen von der Scheibe - damit zu erklären, dass die Tropfen mit einer Geschwindigkeitsdifferenz von etwa 40 m/sec in die Atmosphäre fliegen,
die Tropfen von der Scheibe --A-- nur mit etwa 10 m/sec. Bei 40 m/sec ist die Turbulenz und damit der Stoff-und Wärmeaustausch auf ein Höchstmass gesteigert, wodurch auch die dickeren und rasanteren Tropfen ausgegast werden, bevor sie die Zylinderwand des Verdampfers treffen. In Analogie zu dem Tropfenschleierdurchmesser mit Wasser (Beispiel 1, Scheibe-C-, Versuch b) muss auch mit Rü I ein ähnlich grosser Durchmesser von mehr als 2 m angenommen werden. Wenn bei nur 1, 8 m Verdampferdurchmesser nie Wandverkrustung beobachtet wurde, so ist das nur mit erheblich verkürzter Ausdampfzeit auch der gröberen Tropfen zu erklären.
Beispiel 3 : Es wird ein zylindrischer Verdampferturm --24-- (gemäss Fig. 9) verwendet mit 6 m lichtem Durchmesser und 6 m Höhe. Der untere Boden ist mit einem Räumer-25-versehen, der von unten durch eine Welle --26-- angetrieben wird und den ganzen Boden bestreicht. Der Rückstand wird durch den Räumer in einen Spalt geschoben und fällt in einen wassergefüllten Schacht --27--, der kommunizierend mit einem schräg aufwärtsführenden Schacht --28-- beliebigen Querschnitts, der zum Austragen des Rü Il dient, verbunden ist. Der Schacht-27-- und auch der unten erläuterte Schacht - sind über das Ventil --29-- mit Wasser beschickt. Das Wasser dient als Abschluss nach aussen und steht unter hydrostatischem Gegendruck zum Betriebsdruck im Verdampfer.
Durch Fördereinrich- tungen --30-- (ReUer, Becherwerke) wird der sich schlecht benetzende Rü II, der auf dem Wasser schwimmt, durch die Tauchung in eine Sickergrube --31-- oder einen Siebbehälter gehievt, von wo aus er nach ausreichender Abtropfzeit z. B. als wertvoller Kohlenstaubbrenner-Brennstoff verwendet oder brikettiert werden kann.
Durch die Verdampferanlage, die aus Verdampferturm --24--, in die Ausströmleitung-32-- für das beladene Trägergas geschalteten Heisszyklonen --33--, diese gegebenenfalls mit Schachtverbindung - zum Wasserverschluss, einer Kühleinrichtung zum Flüssigabscheiden von PSA aus dem umlaufenden Trägergas, zwei wechselseitig betriebenen Festabscheidern für PSA und einem Umwälzgebläse besteht, werden 4000 Nm'/h Stickstoff umgewälzt. Der Stickstoff wierd mit luftverdünntem Koksgas-Verbrennungsgas in einem Wärmetauscher auf 4000C erwärmt, mit welcher Temperatur er in den Heizmantel --35-- des Verdampferturmes oder wahlweise direkt oben (bei --36--) in den Turm eintritt.
Die Verteilerscheibe --37-- wird von oben mit 3800 Umdr/min angetrieben. Die Scheibe ist im Prinzip gebaut wie die Scheibe-C-mit folgenden Abweichungen : Steighöhe des Hohlkonus der unteren Scheibe = 40. Vertikaler Scheibenabstand = 16 mm, die um 145 gegen die Tangente nach rückwärts gedrehte Vorderseite des einzelnen Steges ist um nach vorne gekippt, desgleichen deshalb auch die äussere vordere Stosskante.
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Die Aufgabeeinrichtung für Rü I ist dieselbe wie im Beispiel 2 (Fig. 6 bis 8). Beim Dosieren wird wahlweise eine Kolbenpumpe oder ein Schöpfwerk benutzt.
1100 kg Rü I mit 25 bis 28 Gew. Rü II-Gehalt werden in der Stunde verarbeitet. Die Korngrösse von Rü II liegt zwischen 10 und 200 J. L i etwa 2 bis 3 Gew.-% fallen als Zyklonstaub an. Der gesamte Rü II wird selbsttätig feucht ausgetragen.
Wird statt Stickstoff Kohlendioxyd als Trägergas verwendet, so genügen bereits 3400 Gaseintrittstemperatur in den Verdampfer für die obige Leistung.
Beispiel 4 : Kontinuierliche Totalabscheidung von Maleinsäureanhydrid (MSA) aus dem Abgas der katalytischen Luftoxydation von Benzol. Es werden ineinem Reaktor 1000 kg Benzol zu 900 kg Maleinsäureanhydrid in der Stunde oxydiert. 22000 Nm Abgas aus der Benzoloxydation, das folgende Zusammensetzung hat :
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<tb>
<tb> MSA <SEP> 0,94 <SEP> Mol-%
<tb> N2 <SEP> 76 <SEP> Mol-%
<tb> 02 <SEP> 14 <SEP> Mol-%
<tb> Co <SEP> + <SEP> COZ <SEP> 4 <SEP> Mol-%
<tb> 1\0 <SEP> 5 <SEP> Mol-%
<tb> Spur <SEP> Benzol
<tb>
wird, nachdem es z. B. unter Erzeugung von Wasserdampf indirekt auf etwa 2200C gekühlt worden ist, in einen Verdampferturm oben eingeführt. Der Verdampferturm besteht aus einem zylindrischen oberen Teil von 6 m Durchmesser und 4 m Höhe und einem unteren konischen Teil von 5 m Höhe.
Auf die oben im Verdampfer angebrachte, von oben mit 3800 Umdr/min angetriebene Verteilerscheibe von gleicher Bauart wie im Beispiel 3 werden stündlich 983 kg einer aus 533 kg Maleinsäure (MS) und 450 kg Wasser einschliesslich Verunreinigungen bestehenden Roh-MS-Lösung durch das im Bei- spiell bei Scheibe-C-beschriebene Rohr aufgegeben. Die MS-Lösung hat eine Temperatur von etwa 50 bis 60 C, sie fällt stündlich in der oben genannten Menge im Sumpf eines Waschturmes an,. in welch letzterem das gesamte Restgas von etwa 22000 Nm mit Wasser gewaschen und vom MSA restlos befreit wird.
Das in den von der Scheibe erzeugten feinen Tropfen enthaltene Wasser verdampft und die verbliebene Maleinsäure wird in MSA-Dampf und Wasserdampf zerlegt. Die gesamten Vorgänge vollziehen sich bei der mittleren Tropfengrösse von 80 p innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde. Es hinterbleibt ein feiner Nebel von teerartigen, aber auch zum Teil wasserlöslichen Nebenprodukten, die eine kleine Menge Fumarsäure enthalten können. Das Gas hat sich durch die Sprühverdampfung auf etwa 170 bis 1500C abgekühlt. Der Nebel wird in zwei Zyklonen hintereinander als fast wasserfreier zähflüssiger Nie-
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Im Gas hinter dem Teilabscheider verbleiben 450 kg/h MSA, das im Waschturm ausgewaschen und im kontinuierlichen Kreislaufbetrieb der Sprühverdampfung zugeführt und als MSA gewonnen wird.
Die Sprühverdampfung übt eine raffinierende Wirkung auf das vom Reaktor mit dem Gas angekommene Roh-MSA aus. Da wegen der verkürzten Verweilzeiten gegenüber herkömmlichen Verfahren der MSA-Gewinnung weder Isomerisierung von MS zu Fumarsäure noch thermisch-katalytische Zersetzung von MSA oder MS zu CO und einem Polypropiolaldehyd-ähnlich zusammengesetzten Teer in nennenswertem Ausmasse statthaben kann, werden bei diesem Gewinnungsverfahren bis zu 98 Gel.-% von dem im Reaktor erzeugten MSA als handelsreines MSA aus der Destillation gewonnen.
Die Destillation wird so eingestellt, dass der Rückstand noch so viel MSA enthält, dass er schmelzbar bleibt. Er wird der MS-Lösung zugesetzt, die zur Sprühverdampfung geht. Auf diese Weise wird der gesamte in der MSA-Gewinnung und Raffination anfallende Rückstand MSA-frei und mit nur sehr wenig Fumarsäure in der Hauptsache an den Zyklonabscheidern nahezu wasserfrei gewonnen. Er kann dem Heizmaterial einer Feuerung zugesetzt werden. Abwasser und damit ein Abwasserproblem gibt es bei dieser Aufarbeitung nicht.
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