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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur kontinuierlichen Trennung von Schaum in seine flüssigen und gasförmigen Komponenten, insbesondere zur Verhinderung des Eintritts von gesundheitsschädigenden Dämpfen in die Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum aus einem Reaktor (1) in die Kammer (9) eines Schaumabscheiders (6) geleitet wird, dessen verfügbarer Raum von einem rotierenden, mit feststehenden gebogenen Schikanen (8) umgebenen Tellerpaket (7) eingenommen wird, wobei der verbleibende freie Raum der Kammer (9) vom Schaum vollständig ausgefüllt ist, und dass ein Flüssigkeitsabfluss vorhanden ist, der in den Reaktor (1) gerichtet ist, dessen Abfluss mittels eines Steuerventils (12) in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Schaumabscheidermotors (15) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abgase aus dem Schaumabscheider (6) über einen Kondensator (23) geführt werden und das Kondensat daraus in den Reaktor (1) zurückgeführt wird.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerpaket (7) des Schaumabscheiders (6) mit feststehenden gebogenen Schikanen (8) umgeben ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugenden der Oberfläche der gekrümmten Schikanen (8) windschiefe Geraden sind und die Schikanen horizontale Symmetrieachsen aufweisen, die gegen die Achse des rotierenden Tellerpakets gerichtet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Schikanen (8) spiralförmig geformt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (12) im Flüssigkeitsablauf des Schaumabscheiders (6) angebracht ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (12) über die Stromaufnahme des Elektromotors (15) gesteuert wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen mechanischen Trennung von Schäumen in ihre flüssigen und gasförmigen Bestandteile.
In vielen schaumbildenden Prozessen der chemischen Industrie und mikrobiologischen Technik besteht die Gefahr, dass mit den während der Reaktion entstehenden Abgasen auch Produkt in Form von Schaum aus dem Reaktor entweicht. Zur Verhinderung des Überschäumens werden oft störend wirkende und teure chemische Antischaummittel zugefügt oder die Reaktoren vielfach nur mit einem geringen Füllungsvolumen beschickt.
Es hat sich gezeigt, dass es unter ganz bestimmten Voraussetzungen möglich ist, einen Reaktor mit einem Befüllungsgrad von mehr als 90% zu nutzen. Hierzu muss der Schaum aus dem Reaktor durch eine Leitung in einen über diesem installierten mechanischen Schaumabscheider geführt werden. Der Schaumabscheider füllt fast die ganze Kammer aus und ist durch seine Konstruktionsweise den Bedürfnissen komplizierter Schäume, wie sie beispielsweise bei Polymerisationen auftreten können, geeignet. Die Abgase entweichen durch den Schaumabscheider, die separierte Flüssigkeit wird, unter Ausnutzung der für die Trennung benötigten Energie, über spezielle Schikanen in der Kammer wieder direkt in den Reaktor zurückgeführt.
Verfahren zur Trennung von Schaum in seine flüssigen und gasförmigen Bestandteile, wobei ein mechanischer Zentrifugal-Schaumabscheider ausserhalb des Reaktionsbehälters in einer separaten Kammer installiert ist, sind bekannt.
In den DE-OS 2 345 374 und 2428 312 werden Vorrichtungen beschrieben, in welchen oberhalb des Reaktionsbehälters in einem separaten Behälter ein Zentrifugalschaumabscheider angebracht ist. Der Behälter ist gross im Verhältnis zum installierten Schaumabscheider, der in seinem oberen Teil angebracht ist. In der DE-OS 2345 374 fliesst das Kondensat in den Schaum, der jedoch offenbar den Kondensatabfluss behindert. In der DE-OS 2428 312 ist die Kondensatabluft direkt in die Flüssigkeit des Reaktorkessels eingeführt.
In der CH-PS 563 793 wird ein Zentrifugalschaumabscheider der erfindungsgemässen Art beschrieben, dessen Trennpaket von rechteckigen flachen Schikanen umgeben ist und direkt in einem Gehäuse über dem Reaktorkessel angebracht ist.
Nachteile der bekannten Verfahren liegen darin, dass bei Polymerisationsverfahren mit den Abgasen Monomere, die in den meisten Fällen gesundheitsschädigend wirken, in den über dem Schaumabscheider installierten Kondensor gelangen und dessen Kühlflächen beschlagen, wodurch die Kühlleistung wesentlich reduziert wird. Der mechanische Schaumabscheider verhindert eine Verschmutzung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine vollständige Trennung von Schaum in seine flüssigen, d. h. kondensierbaren und gasförmigen Komponenten ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe wird darin gesehen, dass der Kon densatablauf in den Reaktorbehälter ungehindert verlaufen kann und der Flüssigkeitsstrom im Schaumabscheiderbehälter eine genau definierbare Richtung einnimmt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum aus einem Reaktor in die Kammer eines Schaumabscheiders geleitet wird, dessen verfügbarer Raum von einem rotierenden mit feststehenden gebogenen Schikanen umgebenen Tellerpaket eingenommen wird, wobei der verbleibende freie Raum der Kammer vom Schaum vollständig ausgefüllt ist und dass ein Flüssigkeitsabfluss vorhanden ist, der in den Reaktor gerichtet ist, dessen Abfluss mittels eines Steuerventils in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Schaumabscheidermotors gesteuert wird. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das rotierbare Tellerpaket des Schaumabscheiders mit feststehenden gebogenen Schikanen umgeben ist.
Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen beschrieben werden. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Schaumabscheideranlage,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den erfindungsgemässen Schaumabscheider,
Fig. 3 einen Schnitt A-A nach Fig. 2,
Fig. 4 eine einzelne Schikane.
Die Schaumabscheideanlage besteht nach Fig. 1 aus einem Reaktorbehälter 1 mit einem Rührwerk 2 mit Elek tromotor 3. Der Reaktorbehälter I wird bis zum Niveau 4 befüllt. Die Leitung 5 ist für den hochsteigenden Schaum vorgesehen und mündet im konischen Teil des Schaumab scheiders 6 unmittelbar unterhalb des Tellerpakets 7. Das Tellerpaket 7 nimmt zusammen mit den gekrümmten Schikanen 8 weitgehend den gesamten zylindrischen Teil der Kammer 9 ein. Zwischen den Leitungsstücken 10 und 11 ist ein Steuerventil 12 eingebaut. Das Tellerpaket 7 des
Schaumabscheiders 6 wird über eine Welle 13, einen Antrieb
14 durch einen Elektromotor 15 rotiert. In den hohlen Teil 16, der die Antriebswelle 13 umgibt, mündet eine Spülleitung
17 mit einem Absperrventil 18. In diesen Teil ist auch der Stutzen 19 der Abgasleitung installiert. Zwischen den Leitungsteilen 20 und 22 ist ein Ventil 21 eingebaut. Die Leitung 22 führt auf einen Kondensator 23, der mit Anschlüssen 24 und 25 für ein Kühlmedium versehen ist. Die Abflussleitung 26 mündet direkt im Deckel des Reaktors 1. Die entgifteten Abgase führen über einen Stutzen 27 ins Freie.
In Fig. 2 ist der erfindungsgemässe Schaumabscheider im Detail gezeigt. Das Tellerpaket ist in einem zylindrischen Gehäuse 9, dessen unterer Teil konisch ausgebildet ist, angebracht. Um das Tellerpaket herum sind gekrümmte Schikanen 8 befestigt.
Im Betrieb wird im Reaktorbehälter 1 beispielsweise eine Polymerisation durchgeführt. Die während der Polymerisation nicht umgesetzten monomeren Abgase entweichen in Schaumform über die Leitung 5. Dort wird der Schaum unterhalb des Tellerpakets 7, welches über die Welle 13 und den Antrieb 14 durch den Elektromotor 15 in Rotation versetzt wurde, eingeführt. Die gekrümmten Schikanen 8 bewirken, dass die aus den Tellern 7 strömende Flüssigkeit schraubenförmig gegen den aufsteigenden Schaum gerichtet wird und diesen bereits vor Erreichen der Teller 7 teilweise zerstört. Das Steuerventil 12 sorgt dafür, dass bei der Inbetriebnahme der Anlage der Schaum nicht über die Rohrleitung 11 direkt in die Kammer gelangen kann. Durch Ansteigen der Flüssigkeit im Konus des Gehäuses 9 wird durch die erhöhte Stromaufnahme des Motors 15 das Steuerventil 12 automatisch geöffnet.
Die noch kondensierbare Anteile enthaltenen Abgase verlassen über den Rohrteil 19 den Schaumabscheider und gelangen über die Leitungen 20 und 22 sowie das Ventil 21 in den unteren Teil des Kondensators 23, wo durch entsprechende Kühlung eine weitere Entfernung von flüssigen Stoffen erfolgen kann. Die Gase verlassen über den Stutzen 27 und das Kondensat über die Leitung 26 den Kondensator 23.
Der besondere Vorteil des Steuerventils 12 ist darin zu sehen, dass das Ende des Rohrteiles 11 direkt in den Deckel münden kann, wodurch eine Verstopfung ausgeschlossen wird.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the continuous separation of foam into its liquid and gaseous components, in particular for preventing the entry of harmful vapors into the atmosphere, characterized in that the foam from a reactor (1) into the chamber (9) of a foam separator (6) is directed, the available space of which is occupied by a rotating plate packet (7) surrounded by fixed curved baffles (8), the remaining free space of the chamber (9) being completely filled by the foam, and a liquid drain being present in the reactor (1) is directed, the outflow of which is controlled by means of a control valve (12) as a function of the current consumption of the foam separator motor (15).
2. The method according to claim 1, characterized in that exhaust gases from the foam separator (6) are passed through a condenser (23) and the condensate is returned therefrom into the reactor (1).
3. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the plate pack (7) of the foam separator (6) is surrounded by fixed curved baffles (8).
4. The device according to claim 3, characterized in that the generatrix of the surface of the curved baffles (8) are skewed straight lines and the baffles have horizontal axes of symmetry which are directed against the axis of the rotating plate pack.
5. The device according to claim 3, characterized in that the curved baffles (8) are shaped spirally.
6. The device according to claim 3, characterized in that the control valve (12) in the liquid drain of the foam separator (6) is attached.
7. The device according to claim 6, characterized in that the control valve (12) is controlled via the current consumption of the electric motor (15).
The invention relates to a method and a device for the continuous mechanical separation of foams into their liquid and gaseous components.
In many foam-forming processes in the chemical industry and microbiological technology, there is a risk that the waste gases generated during the reaction will also allow product in the form of foam to escape from the reactor. To prevent overflowing, disruptive and expensive chemical anti-foaming agents are often added or the reactors are often only charged with a small filling volume.
It has been shown that under very specific conditions it is possible to use a reactor with a degree of filling of more than 90%. For this purpose, the foam from the reactor must be led through a line into a mechanical foam separator installed above it. The foam separator fills almost the entire chamber and, due to its design, is suitable for the needs of complex foams, such as those that can occur during polymerizations. The exhaust gases escape through the foam separator, and the separated liquid, using the energy required for the separation, is returned directly to the reactor via special baffles in the chamber.
Processes for separating foam into its liquid and gaseous components, a mechanical centrifugal foam separator being installed outside the reaction container in a separate chamber, are known.
DE-OS 2 345 374 and 2428 312 describes devices in which a centrifugal foam separator is attached above the reaction container in a separate container. The container is large in relation to the installed foam separator, which is attached in its upper part. In DE-OS 2345 374 the condensate flows into the foam, which, however, apparently hinders the condensate drain. In DE-OS 2428 312, the condensate exhaust air is introduced directly into the liquid in the reactor vessel.
CH-PS 563 793 describes a centrifugal foam separator of the type according to the invention, the separation package of which is surrounded by rectangular flat baffles and is mounted directly in a housing above the reactor vessel.
Disadvantages of the known methods are that in the case of polymerization processes with the exhaust gases, monomers, which in most cases have a harmful effect on health, enter the condenser installed above the foam separator and mist up its cooling surfaces, as a result of which the cooling capacity is significantly reduced. The mechanical foam separator prevents contamination.
The object of the invention is to provide a method and an apparatus which completely separate foam into its liquid, i.e. H. allow condensable and gaseous components.
Another task is seen in the fact that the condensate drain can run unhindered into the reactor vessel and the liquid flow in the foam separator vessel takes a precisely definable direction.
The object is achieved according to the invention by the method according to claim 1 and is characterized in that the foam is passed from a reactor into the chamber of a foam separator, the available space of which is taken up by a rotating plate pack surrounded by fixed curved baffles, the remaining free space the chamber is completely filled with foam and that there is a liquid outflow directed into the reactor, the outflow of which is controlled by means of a control valve depending on the current consumption of the foam separator motor. The device according to the invention is characterized in that the rotatable plate pack of the foam separator is surrounded by fixed curved baffles.
The invention will be described with reference to drawings. In it show:
1 is a foam separator system,
2 shows a vertical section through the foam separator according to the invention,
3 shows a section A-A according to FIG. 2,
Fig. 4 shows a single chicane.
1 consists of a reactor vessel 1 with an agitator 2 with electric motor 3. The reactor vessel I is filled up to level 4. The line 5 is provided for the rising foam and opens into the conical part of the foam separator 6 immediately below the plate package 7. The plate package 7 together with the curved baffles 8 largely occupies the entire cylindrical part of the chamber 9. A control valve 12 is installed between the line sections 10 and 11. The plate pack 7 of the
Foam separator 6 is driven by a shaft 13
14 rotated by an electric motor 15. A flushing line opens into the hollow part 16, which surrounds the drive shaft 13
17 with a shut-off valve 18. In this part, the connector 19 of the exhaust pipe is also installed. A valve 21 is installed between the line parts 20 and 22. The line 22 leads to a condenser 23 which is provided with connections 24 and 25 for a cooling medium. The drain line 26 opens directly into the cover of the reactor 1. The detoxified exhaust gases lead to the outside via a nozzle 27.
The foam separator according to the invention is shown in detail in FIG. 2. The plate pack is mounted in a cylindrical housing 9, the lower part of which is conical. Curved baffles 8 are attached around the plate pack.
In operation, for example, a polymerization is carried out in the reactor vessel 1. The monomeric unreacted exhaust gases during the polymerization escape in foam form via the line 5. There the foam is introduced below the plate pack 7, which was set in rotation by the electric motor 15 via the shaft 13 and the drive 14. The curved baffles 8 have the effect that the liquid flowing out of the plates 7 is directed helically against the rising foam and partially destroys it even before the plates 7 are reached. The control valve 12 ensures that when the system is started up, the foam cannot get directly into the chamber via the pipeline 11. By increasing the liquid in the cone of the housing 9, the control valve 12 is automatically opened by the increased current consumption of the motor 15.
The still condensable components contained exhaust gases leave the foam separator via the pipe part 19 and reach the lower part of the condenser 23 via the lines 20 and 22 and the valve 21, where a further removal of liquid substances can take place by appropriate cooling. The gases leave the condenser 23 via the nozzle 27 and the condensate via the line 26.
The particular advantage of the control valve 12 can be seen in the fact that the end of the tube part 11 can open directly into the cover, which prevents clogging.