Photochemischer Reaktor
Gegenstand des Hauptpatentes Nr. 493 268 ist ein photochemischer Reaktor, bei welchem die Lichtquelle konzentrisch in einem etwa lotrecht stehenden Zylinder angeordnet ist und die Reaktionsphase am oberen Ende des Zylinders derart auf die Zylinderinnenwand aufgebracht wird, dass auf dieser ein möglichst gleichmässiger Flüssigkeitsfilm erzeugt wird, der durch die Schwerkraft nach unten fliesst, wobei zwischen Film und Lichtquelle eine Gasphase aufrechterhalten wird, wobei der Reaktor dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einleitung der Reaktionsphase mittels einer oder mehrerer Düsen erfolgt, welche konzentrisch zur Zylinderachse in geringem Abstand von der Zylinderwand auf diese gerichtet angeordnet sind.
Bei solchen Reaktoren ist oft eine möglichst lange Verweilzeit der Reaktionsphase im Reaktor erwünscht.
Es wurde nun gefunden, dass dies durch einfache Modifikationen des Reaktors erreicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder drehbar gelagert und um die Drehachse motorisch antreibbar ist.
Eine bevorzugte Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderwand balgenartig gewellt ist.
Durch Erhöhung der Drehzahl kann die Verweilzeit der Reaktionsphase beliebig verlängert werden.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele jeweils im Axialschnitt,
Fig. 3 eine Detailvariante gleichfalls im Axialschnitt und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Die dargestellten Reaktoren bestehen jeder aus zwei koaxialen Zylindern 1 und 2, die beide oben in Form einer halbkugelförmigen Kuppel 1k bzw. 2k abgeschlossen sind. Der innere Zylinder 2 ist als lichtdurchlässiger bzw. durchsichtiger Doppelmantel ausgebildet und umschliesst die durch eine Röhrenlampe 3 gebildete Lichtquelle.
Die Zuleitung der Reaktionsphase erfolgt durch ein Rohr 4, das in einer vorzugsweise auswechselbaren Düse 5 endet, welche auf den Scheitelpunkt der Kuppel 1k des äusseren Zylinders 1 gerichtet ist. Die aus der Düse 5 auf die Kuppel gerichtete flüssige Reaktionsphase bildet auf dieser einen über die Innenwandfläche des Zylinders 1 stetig abfliessenden zusammenhängenden Film. Die Ausbildung dieses Films kann durch entsprechende Abstimmung des Druckes der Reaktionsphase bzw. des Förderdruckes und Düsenquerschnittes optimal gesteuert werden. Der äussere Zylinder 1 ist unten mittels eines angeflanschten topfförmigen Bodens lb abgeschlossen, welcher einen Abfluss 1c für das belichtete Reaktionsgut aufweist.
Durch den Doppelmantel des inneren Zylinders 2 kann ein Kühl- und/oder Filtermedium, insbesondere in flüssiger Form, geleitet werden. Die Einleitung erfolgt über einen unteren Anschluss 6 und die Ableitung über ein Rohr 7, dessen Mündung 7m im oberen Teil des Doppelmantels liegt.
Gemäss Fig. 1 ist der Zylinder 1 mittels eines Lagers 20 drehbar am Topf lb aufgesetzt, wobei der Antrieb mittels eines nicht dargestellten Motors über ein Zahnradgetriebe 21-26 erfolgt. Die Rotationsgeschwindigkeit ist wahlweise einstellbar und kann so weit erhöht werden, dass die Zentrifugalkraft die Abflussgeschwindigkeit massgebend reduziert.
Gemäss Fig. 2 ist die Wand des Zylinders 1 balgenartig gewellt. Der gewellte Zylinder kann auch bei der drehbaren Ausführungsform der Fig. 2 eingesetzt werden, wobei dann bei entsprechender Erhöhung der Drehzahl eine beliebig lange Verweilzeit der Reaktionsphase an der Zylinderwand bzw. in den Wellentälern erreichbar ist.
Anstelle der einzigen Reaktionsphasendüse 5 oder zusätzlich zu dieser können weitere Reaktionsphasendüsen auf die Zylinderwand 1 bzw. Kuppel 1k gerichtet sein. Eine solche Detailvariante ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Die auf den Scheitel der Kuppel 1k gerichtete Düse ist wiederum mit 5 bezeichnet. Ausser dieser Düse sind darstellungsgemäss vier weitere, auf einer Ringleitung 40 gleichmässig verteilte Düsen 41, 42, 43 und 44 vorgesehen. Die Düse 5 einerseits und die Ringleitung 40 anderseits können mittels nicht dargestellter Ventile wahlweise gemeinsam oder getrennt ein- und ausgeschaltet werden.
Zur Filmerzeugung kann auch eine einzige schräg oder horizontal gerichtete, drehbare Düse vorgesehen sein, deren Drehzentrum sich in der Reaktionsmittelachse befindet, wobei vorzugsweise die Zuleitung für diese Düse von oben zentrisch in den Reaktor eingeführt wird.
Photochemical reactor
The subject of the main patent No. 493 268 is a photochemical reactor in which the light source is arranged concentrically in an approximately perpendicular cylinder and the reaction phase is applied to the cylinder inner wall at the upper end of the cylinder in such a way that a liquid film that is as uniform as possible is generated on it which flows downward under the force of gravity, a gas phase being maintained between the film and the light source, the reactor being characterized in that the reaction phase is introduced by means of one or more nozzles which are concentric to the cylinder axis at a small distance from the cylinder wall are arranged.
In such reactors, it is often desirable for the reaction phase to remain in the reactor for as long as possible.
It has now been found that this can be achieved by simple modifications to the reactor.
The present invention is characterized in that the cylinder is rotatably mounted and can be driven by a motor about the axis of rotation.
A preferred variant of the invention is characterized in that the cylinder wall is corrugated like a bellows.
By increasing the speed, the residence time of the reaction phase can be extended as required.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing; show it:
1 and 2 two exemplary embodiments, each in an axial section,
3 shows a detailed variant likewise in axial section and
FIG. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3.
The reactors shown each consist of two coaxial cylinders 1 and 2, both of which are closed at the top in the form of a hemispherical dome 1k and 2k, respectively. The inner cylinder 2 is designed as a translucent or transparent double jacket and encloses the light source formed by a tube lamp 3.
The reaction phase is fed in through a pipe 4 which ends in a preferably exchangeable nozzle 5 which is directed towards the apex of the dome 1k of the outer cylinder 1. The liquid reaction phase directed from the nozzle 5 onto the dome forms a coherent film on the latter, which continuously flows off over the inner wall surface of the cylinder 1. The formation of this film can be optimally controlled by appropriate coordination of the pressure of the reaction phase or the delivery pressure and nozzle cross-section. The outer cylinder 1 is closed at the bottom by means of a flanged, pot-shaped base 1b which has an outlet 1c for the exposed reaction material.
A cooling and / or filter medium, in particular in liquid form, can be passed through the double jacket of the inner cylinder 2. The introduction takes place via a lower connection 6 and the discharge via a pipe 7, the mouth of which is 7m in the upper part of the double jacket.
According to FIG. 1, the cylinder 1 is rotatably placed on the pot lb by means of a bearing 20, the drive being effected by means of a motor (not shown) via a gear transmission 21-26. The rotation speed is optionally adjustable and can be increased to such an extent that the centrifugal force significantly reduces the discharge speed.
According to FIG. 2, the wall of the cylinder 1 is corrugated like a bellows. The corrugated cylinder can also be used in the rotatable embodiment of FIG. 2, with an arbitrarily long dwell time of the reaction phase on the cylinder wall or in the wave troughs then being achievable with a corresponding increase in speed.
Instead of the single reaction phase nozzle 5 or in addition to it, further reaction phase nozzles can be directed at the cylinder wall 1 or dome 1k. Such a detailed variant is shown in FIGS. 3 and 4. The nozzle directed at the apex of the dome 1k is again denoted by 5. In addition to this nozzle, four further nozzles 41, 42, 43 and 44, evenly distributed on a ring line 40, are provided according to the illustration. The nozzle 5 on the one hand and the ring line 40 on the other hand can optionally be switched on and off jointly or separately by means of valves (not shown).
A single diagonally or horizontally directed, rotatable nozzle can also be provided for film production, the center of rotation of which is located in the reaction center axis, the feed line for this nozzle preferably being introduced centrally into the reactor from above.