CH644031A5 - Verfahren und vorrichtung zum dispergieren eines gases in einer fluessigkeit. - Google Patents

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Uhde Gmbh
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dispergieren eines Gases in einer Flüssigkeit, die in vertikal geführtem Kreislauf zwei in einem Reaktor parallel angeordnete Reaktionsräume durchströmt, wobei im ersten Reaktionsraum das Flüssigkeit-Gas-Gemisch infolge Mammutpumpeneffekt aufwärts steigt und bei Übertritt vom ersten in den zweiten Reaktionsraum entgast und im zweiten Reaktionsraum die ganz oder teilweise entgaste Flüssigkeit absinkt und wobei beim Übertritt der Flüssigkeit vom zweiten in den ersten Reaktionsraum unterhalb der beiden Reaktionsräume eine erneute Zumischung von Gas erfolgt.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können zur Begasung bei Gas-Flüssigkeit-Reaktionen, vorzugsweise zur Belüftung bei aeroben mikrobiologischen Prozessen wie bei Fermentationsprozessen, insbesondere bei Prozessen zur Herstellung von Einzeller-Proteinen, eingesetzt werden.
Es ist bekannt, dass je nach Grad der Belüftung bei aerober Fermentierung die Wachstumsrate der Mikroorganismen bzw. deren Produktionsrate ansteigt. Aus OS 2 436 793 und OS 2 554 440 sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt zur industriellen Massenfermentation. Bei solchen Verfahren wird eine Kulturflüssigkeit kontinuierlich in einem System umgewälzt, das aus einem vertikalen, streckenweise parallel geführten Kreislauf mit zwei Reaktionsräumen besteht, und zwar aus einem Steigraum und einem Fallraum. Im Steigraum liegt eine aufsteigende Strömung vor, in welcher die Flüssigkeit mit Luftbläschen durchsetzt ist. Nachdem an der Flüssigkeitsoberfläche die Luftbläschen ganz oder teilweise entweichen, fliesst die verbliebene Flüssigkeitsmenge im Fallraum nach unten, um dann dort wieder neu mit Luft vermischt zu werden und erneut in den Steigraum nach oben zu gelangen. Der Mammutpumpen-Effekt wird wirksam.
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Die Zumischung der Luft zu der Kulturflüssigkeit kann sowohl über Ejektoren als auch über rotierende Begasungspumpen wie nach OS 2 359 830 erfolgen. Mittels dieser Pumpen wird die Kulturflüssigkeit stark beschleunigt, durch den dabei entstehenden Unterdruck Luft aus der Atmosphäre angesaugt und mit der Flüssigkeit vermischt. Durch entsprechende Führung des Flüssigkeit-Luft-Gemisches im Fermentationsreaktor wird ein Kreislauf aufrechterhalten, bei dem das Gemisch regelmässig an die Oberfläche gelangt, wo die Luft an der Flüssigkeitsoberfläche dann mehr oder weniger ausgast. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen machen teilweise auch Gebrauch vom Prinzip des Mammutpumpeneffektes.
Die Umwälzung der gesamten Flüssigkeitsmenge durch eine Pumpe, in die die gesamte Flüssigkeitsmenge geführt wird und die über Bohrungen in der Pumpenwand Luft ansaugt, führt zu hoher Umwälzgeschwindigkeit. Eine reduzierte Drehzahl des Pumpenläufers führt zwar zu reduzierter Umwälzgeschwindigkeit für die Flüssigkeit aber auch nur zu verminderter Luftansaugung durch Bohrungen in der Pumpe. Es besteht demzufolge nur eine sehr geringe Regelmöglichkeit.
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen weisen Wesensmerkmale auf, die mit Nachteilen für eine Reihe von Reaktionen verbunden sind. So ist für einen hinreichenden Unterdruck zum Ansaugen von atmosphärischer Luft eine hohe Flüssigkeitsgeschwindigkeit im Ejektor oder in der Rota-tionsbegasungspumpe erforderlich. Dadurch wird eine sehr grosse Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit umgewälzt, wodurch die verbleibende Reaktionszeit im Steigraum des Fermentationsbehälters verkürzt wird. Darüber hinaus führt die hohe Austrittsgeschwindigkeit zu starken physikalischen Belastungen der Mikroorganismen und dabei teilweise zu deren Schädigung bzw. Zerstörung. Dieses hat geringeren Umsetzungsgrad und evtl. sogar eine unerwünschte Produktion von Fremdstoffen zur Folge. Darüber hinaus erzeugt die hohe Austrittsgeschwindigkeit aus den bekannten Vorrichtungen eine grosse Zahl sehr kleiner Luftbläschen, die zwar eine grosse Stoffaustauschfläche bereitstellen, aber eine zu geringe Aufstiegsgeschwindigkeit und damit zu lange Verweilzeit in der Reaktionsflüssigkeit haben. Darüber hinaus ist die Mammutpumpenwirkung nur begrenzt, und die Abtrennung der winzigen Luftbläschen an der Flüssigkeitsoberfläche ist unzureichend. Der abfallende Flüssigkeitsstrom im Behälter enthält noch zuviel Gas pro Volumeneinheit. Das Umpumpen gasbeladener Flüssigkeitsmengen erfordert zusätzlichen technischen Aufwand.
Ausserdem ist eine Vorrichtung nach DE PS 1 667 042 bekannt, wonach ein enges, gut einstellbares Blasenspektrum erzielt wird. Mit dieser Vorrichtung wird bei einer relativ geringen, direkt geförderten Flüssigkeitsmenge ein gleich-mässiger Eintrag von Luft über den Reaktorboden verteilt erzielt. Hierdurch findet ein gleichmässiger Aufstieg der Blasen über dem Reaktorquerschnitt statt. Bei einem hohen Begasungsgrad und bei zum Schäumen neigenden Flüssigkeiten bzw. Reaktionsgemischen tritt jedoch eine geschlossene Schaumdecke auf. Auch kommt es zum Aufschwimmen von nicht mischbaren Partikeln, sog. Flotation. Insbesondere bei grossen Fermenten lässt sich eine definitierte Mischströmung, d.h. eine angestrebte Mischgüte, nicht erzielen.
Es ergab sich daher die Aufgabe, die Mängel der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Teilstrom der absinkenden Flüssigkeitsmenge aus dem Unterteil des zweiten Reaktionsraumes durch eine am Boden des Reaktors angeordnete Dispergiervorrichtung mit durch diese angesaugtem Gas vermischt und das Gemisch mit Hilfe eines den Rotor der Dispergiervorrichtung umgebenden Leitkanalkranzes in den unteren Teil des ersten Reaktionsraumes ausgeschleudert wird und dass dieses ausgeschleuderte Gemisch beim Aufwärtsströmen mit dem Hauptstrom der im zweiten Reaktionsraum absinkenden und aus dem Unterteil des zweiten in den ersten Reaktionsraum übertretenden Flüssigkeitsmenge zusammengeführt wird.
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens beträgt der durch die Dispergiervorrichtung geförderte Teilstrom der absinkenden Flüssigkeitsmenge 5 bis 25 Vol.-% der gesamten, im zweiten Reaktionsraum absinkenden Flüssigkeitsmenge, und die Ausschleuderung des Gas-Flüssigkeit-Gemisches aus dem Leitkanalkranz erfolgt mit einer Geschwindigkeit zwischen 3 und 10 m/s.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn das Gas-Flüssigkeit-Gemisch aus dem Leitkanalkranz in 8 bis 24 Teilströmen austritt. Als das Gas wird vorzugsweise Luft zugemischt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Reaktorbehälter mit dem ersten Reaktionsraum für das aufsteigende Flüssigkeit-Gas-Gemisch, dem zweiten Reaktionsraum für die absinkende Flüssigkeit und einer am Boden des Behälters angeordneten Dispergiervorrichtung mit Antriebsmotor, Rotor, Leitkanalkranz und Gasansaugleitung, wobei die beiden Reaktionsräume durch einen Umwälzzylinder getrennt sind, auf dem Leitkanalkranz ein nach oben gerichtetes Flüssigkeitszulaufrohr aufsitzt, das von unten in den zweiten Reaktionsraum hineinragt und eine Querschnittsfläche von 5 bis 25% der Quer-schnittsfläche des Umwälzzylinders aufweist, wobei weiterhin die obere Abdeckplatte des Leitkanalkranzes nach aussen durch eine Ringplatte bis zu einem Durchmesser erweitert ist, der 100 bis 150% des Durchmessers des Umwälzzylinders entspricht, und wobei der Umwälzzylinder unten über dieser Ringplatte in einer Entfernung davon endet, dass die verbleibende Übertrittsfläche für den Hauptstrom der Flüssigkeit 30 bis 150% der Ringfläche zwischen Umwälzzylinder und Flüssigkeitszulaufrohr ist.
Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung beträgt z.B. die Querschnittsfläche des Umwälzzylinders 15 bis 50% der Reaktorquerschnittfläche.
Um eine gute Entgasung an der Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit zu erreichen, trägt z.B. der Umwälzzylinder oben einen Entgasungskegel, dessen Mantellinien-Neigung z. B. 15 bis 35° zur Horizontalen beträgt und dessen äusserer oberer Durchmesser z.B. 140 bis 200% des Durchmessers des Umwälzzylinders ist.
Soll das Verfahren z.B. in einem Reaktionsgefäss von mehr als 6 m Durchmesser ausgeführt werden, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung am Boden eines Reaktors eine Anzahl Dispergiervorrichtungen angeordnet, die je einen Antriebsmotor, einen Rotor, einen Leitkanalkranz und eine Gasansaugleitung besitzen, wobei über jeder Dispergiervorrichtung ein Umwälzzylinder angeordnet ist, so dass eine Anzahl zweiter Reaktionsräume gebildet werden, die sich in einem gemeinsamen ersten Reaktionsraum befinden, wobei die Querschnittfläche der Umwälzzylinder 15 bis 50% der einer Dispergiervorrichtung zuzuordnenden anteiligen Reaktorquerschnittfläche entspricht, dass auf jedem Leitkanalkranz ein nach oben gerichtetes Flüssigkeitszulaufrohr aufsitzt, das von unten in den zweiten Reaktionsraum hineinragt und eine Querschnittfläche von 5 bis 25% der Querschnittfläche des Umwälzzylinders aufweist, wobei weiterhin die obere Abdeckplatte jedes Leitkanalkranzes nach aussen durch eine Ringplatte bis zu einem Durchmesser erweitert ist, der 100 bis 150% der Durchmesser der Umwälzzylinder entspricht und wobei jeder Umwälzzylinder unten über der zugehörigen Ringplatte in einer Entfernung da5
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von endet, dass die verbleibende Übertrittsfläche für den Hauptstrom der Flüssigkeit 30 bis 150% der Ringfläche zwischen Umwälzzylinder und Flüssigkeitszulaufrohr ist.
Als beliebige Querschnittsform des Umwälzzylinders kann auch ein Vieleck gewählt werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung lassen sich die Nachteile des Standes der Technik überwinden. Durch die Teilstrom-Abzweigung der absinkenden Reaktionsflüssigkeit wird eine optimale Umwälzung der gesamten Flüssigkeit erreicht. Auf diese Weise lassen sich die Parameter wie z. B. eingebrachte Gasmenge, Reaktionszeit der Gasbläschen, Durchmesser-Höhenverhältnis des Gefäs-ses, Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus dem Umwälzorgan und damit auch die Produktionsrate einfach aufeinander abstimmen. Erst die Abzweigung eines Teilstromes, dessen schonende Beschleunigung durch die Dispergiervorrichtung und die Ansaugung bzw. Förderung des Hauptstromes durch den Mammutpumpeneffekt des aufsteigenden begasten Teilstromes erbringen eine schonende Behandlung der Reaktionsflüssigkeit.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Reaktionsgefäss mit einer Belüftungsvorrichtung und
Fig. 2 ein Reaktionsgefass mit mehreren Belüftungsvorrichtungen.
Der Reaktionsbehälter I weist innen den Umwälzzylin-der 2 auf, der frei hängend und zentral angeordnet ist. Der Umwälzzylinder unterteilt den Behälterinnenraum in den ersten Reaktionsraum 3 und den zweiten Reaktionsraum 4, wobei die Querschnittsfläche des zweiten Reaktionsraumes 4 beispielsweise 25% der Reaktorquerschnittsfläche beträgt. Die Dispergiervorrichtung besteht im wesentlichen aus einem nahe am Reaktionsbehälterboden 5 angebrachten Rotor 6, der von einem Leitkanalkranz 10 umgeben ist. Der Rotor 6 ist auf der Welle 7 des Antriebsmotors 8 montiert. Die Welle 7 ist mit einer Gleitringdichtung 19 gegen den Reaktor abgedichtet. Über die Gasansaugleitung 9, die von oben bis dicht an die Ansaugöffnung des Rotors geführt wird, wird Luft zugeführt. Der Leitkranz 10 besitzt eine Vielzahl von Leitkanälen, deren Querschnitt die Ausschleudergeschwindigkeit des Gas-Flüssigkeit-Gemisches bestimmt.
Das Reaktionsgefass ist etwa zu 3A seiner Höhe mit Reaktionsflüssigkeit gefüllt. Die obere Abdeckplatte 11 des Leitkanalkranzes 10 besitzt eine zentrale Flüssigkeitseintrittsöffnung 17, durch welche Flüssigkeit dem drehenden Rotor 6 zuströmt. Dieser saugt infolge seiner Flüssigkeitsförderung über die Gasansaugleitung 9 Luft an und fördert das Gas-Flüssigkeit-Gemisch durch die Kanäle des Leitkanalkranzes 10 nach aussen. Die Mammutpumpenwirkung der ausgeschleuderten Luft bewirkt im ersten Reaktionsraum 3 eine Flüssigkeitsströmung nach oben, deren Stärke von der Begasungsrate, der Füllhöhe und dem Querschnitt des ersten Reaktionsraumes 3 abhängt. Die durch die Mammutpumpenwirkung geförderte Flüssigkeitsmenge beträgt das 4- bis 20fache der vom Rotor geförderten Flüssigkeits- . menge.
Beide Flüssigkeitsmengen zusammen fliessen über den oben am Umwälzzylinder 2 angeordneten Entgasungskegel 16 nach innen und im zweiten Reaktionsraum 4 nach unten. Aus dem unteren Querschnitt des zweiten Reaktionsraumes 4 saugt der Rotor durch das auf der oberen Deckplatte 11 des Leitkanalkranzes 10 angeordnete Flüssigkeitszulaufrohr 13 wieder die seiner Förderleistung entsprechende Flüssigkeitsmenge an, um sie zusammen mit Luft erneut durch den Leitkanalkranz 10 auszuschleudern. Entsprechend dem Verhältnis dieser Flüssigkeitsmenge zu jener, die durch die Mammutpumpenwirkung gefördert wird, muss die innere Querschnittsfläche des Flüssigkeitszulaufrohres 13 5 bis 25% der Querschnittsfläche des Umwälzzylinders 2 betragen. Die durch die Mammutpumpenwirkung geförderte Flüssigkeitsmenge strömt durch die verbleibende Ring-Querschnittsfläche 15 des Umwälzzylinders 2 weiter nach unten und durch die zwischen der Wand des Umwälzzylinders 2 und der die obere Abdeckplatte 11 des Leitkanalkranzes 10 erweiternden Ringplatte 2 gebildeten Zylinderfläche 14 nach aussen. Um diese Strömung nicht zu stören und zu verhindern, dass Luft von unten in den zweiten Reaktionsraum 4 eintritt, muss der Durchmesser der Ringplatte 12 mindestens dem Durchmesser des Umwälzzylinders 2 entsprechen. Ihre Gestaltung erfolgt zweckmässig so, dass sie die Umlenkungdes Hauptstromes unterstützt, beispielsweise in Kegelform. Im unteren Teil des ersten Reaktionsraumes 3 vermischt sich der Hauptstrom mit dem aus dem Leitkanalkranz kommenden Teilstrom. Nach einer kurzen Anfahrperiode stellt sich beim Einschalten der Dispergiervorrichtung eine kräftige konstante Umwälzung ein, deren Stärke durch die Grösse der Zylinderfläche 14 in weiten Grenzen eingeregelt werden kann. Zu diesem Zweck kann entweder der gesamte Umwälzzylinder 2 oder nur ein kleiner, unten teleskopartig beweglich angeordneter Zylinder 18 gehoben oder gesenkt werden. Das Flüssigkeit-Luft-Gemisch tritt mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 10 m/s aus dem Leitkanalkranz 10 aus in Abhängigkeit von dem zu begasenden Reaktordurchmesser. Diese Geschwindigkeit ist gering genug, um eine Schädigung oder gar Zerstörung der Mikroorganismen mit Sicherheit zur vermeiden. Der obere Rand des Umwälzzylinders 2 ist mit einer Neigung von 15 bis 35 kegelförmig nach aussen erweitert bis auf einen Durchmesser von beispielsweise 160% des Durchmessers des Umwälzzylinders. Beim Überfliessen dieses Entgasungskegels 16 gast die fast waagerecht fliessende Reaktionsflüssigkeit weitgehend aus, bevor sie nach unten abströmt. Die Kombination der Mammutpumpenwirkung mit der Flüssigkeitsförderung der Dispergiervorrichtung ermöglicht die Anwendung selbstansaugender Belüfter beispielsweise gemäss DE-PS 1 667 042 für die Begasung sehr grosser Fermenter, ohne dass Entmischungserscheinungen auftreten, ohne dass sich geschlossene Schaumdecken ausbilden und ohne dass die Mikroorganismen geschädigt werden. Die nachstehenden Beispiele zeigen die Verbesserung der Mischwirkung durch das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung sowie ein praktisches Fermentationsergebnis im Vergleich zu einem konventionellen Rührkessel.
Beispiel 1
Ein 3-m3-Fermenter, der mit einer Dispergiervorrichtung im wesentlichen nach DE-PS 1 667 042 ausgerüstet war, wurde mit und ohne Umwälzzylinder 2, Ringplatte 12 und Flüssigkeitsansaugrohr 13 auf seine Durchmischungsdauer getestet. Die Belüftungsrate betrug in beiden Fällen 0,111 vol./vol.min. Durch die geringe Belüftungsrate und die geringe Füllhöhe von 2,3 m ist der Effekt der Umwälzeinrichtung nur relativ gering. Der mit Wasser gefüllte Fermenter enthielt Stärkelösung als Indikator. In die Luftleitung wurden nun abwechselnd ca. 100 ml in Jodlösung oder in Natriumthiosulfatlösung gegeben, die unten durch den Rotor in das Wasser eingemischt wurden. Die Zeitdauer, bis der gesamte Fermenterinhalt in der Farbe umgeschlagen hatte, wurde in vielen Versuchen bestimmt und gemittelt. Ohne Umwälzeinrichtung betrug die Mischungsdauer 18 Sekunden und mit der erfindungsgemässen Umwälzeinrichtung 14 Sekunden. Bei einer Erhöhung der Belüftungsrate auf 0,5 vol./vol.min. verminderte sich die Mischungsdauer auf 16
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Beispiel 2
Es wurde eine Fermentation mit dem Bakterium Me- io thylomonas clara und Methanol als einziger Kohlenstoff644031
quelle einmal in einem konventionellen Rührkessel und einmal in dem erfindungsgemässen Fermenter, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, nach dem erfindungsgemässen Verfahren durchgeführt. Die Nährstofflösungszusammensetzung betrug in beiden Fällen: 0,13 Vol.% H3P04 (85%), 0,07 Vol.% Spurenelementlösung, 0,11 Gew.-% H2S04, 0,017 Gew.-% Na2S04,0,018 Gew.-% MgS04 • 7 • H20, 0,01 Gew.-% CaC03,0,007 Gew.-% FeS04 • 7H20. Die Methanolzugabe erfolgte C-limitiert, automatisch über Abgasanalytik. Die Fermentationstemperatur betrug 37 °C, der pH-Wert bei 6,7 gehalten. Die Füllhöhe betrug 3,5 m.
Fermenter-Typ
Rührkessel
Fermenter mit Umwälzeinrichtung
Füllvolumen
Leistungsaufwand
Luftdurchsatz
Schaumbekämpfung
Maximale Produktivität
Energiespezifische Produktivität (Biomasse)
Sauerstoffausnutzung bei maximaler Produktivität
Verdoppelungszeit
20 m3 7 kW/m3 1,2 vol./vol.min mit Antischaumöl 2 kg/m3 • h 3,5 kWh/kg 18%
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20 m3
2,5 kW/m3
1,2 vol./vol.min ohne
4 kg/m3 • h 0,625 kWh/kg 35%
2 h
Das Beispiel 2 zeigt die grosse Überlegenheit des Verfahrens und der Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung gegenüber einer Fermentation in einem Rührkessel mit konventioneller Begasung.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet, eine Wahl der einzelnen Parameter für die umzuwälzende Flüssigkeitsmenge und für die zuzumischende Gasmenge so vorzunehmen, dass ein angepasstes Blasengrössenspektrum und damit eine optimale Verweilzeit der Gasbläschen in der Reaktionsflüssigkeit erreicht wird. Die Gasbläschen sind darüber hinaus wiederum nicht so fein, wie z. B. beim Strahldüsenverfahren, dass sie nur schwer aus der Flüssigkeit ausgasen.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auch gemäss Fig. 2 bei sehr grossen Behältern mit mehr als 6 m Durchmesser anwenden. Um auch hier die Vorteile des Verfahrens voll wirksam werden zu lassen, werden mehrere Dispergier-
vorrichtungen gleicher Ausführung mit Antriebsmotor 8, Rotor 6, Leitkanalkranz 10, Abdeckplatte 11, Flüssigkeits-3ü zulaufrohr 13, Gasansaugleitung 9, Umwälzzylinder 2, Entgasungskegel 16 am Boden 5 des Behälters 1 angeordnet. Es entsteht somit eine entsprechende Anzahl zweiter Reaktionsräume 4, die im grossen ersten Reaktionsraum 3 angeordnet sind.
35 Das Begasungsmedium, vorzugsweise Luft, wird über das Ansaugrohr 9 entweder von aussen oder bei einer Kreislauf- bzw. Teilkreislaufführung aus dem Freiraum oberhalb der Flüssigkeit zugeführt.
Die Dispergiervorrichtung kann auch so konstruiert sein, 40 dass die Luftansaugung von der Wellenstumpfseite her erfolgt. Das Luftansaugrohr wird dann ausserhalb der Gefäss-wand bis zu einem Punkt geführt, der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Gefäss liegt.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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1. Verfahren zum Dispergieren eines Gases in einer Flüssigkeit, die in vertikal geführtem Kreislauf zwei in einem Reaktor parallel angeordnete Reaktionsräume (3,4) durchströmt, wobei im ersten Reaktionsraum (3) das Flüssigkeit-Gas-Gemisch infolge Mammutpumpeneffekt aufwärts steigt und bei Übertritt vom ersten (3) in den zweiten Reaktionsraum (4) entgast und im zweiten Reaktionsraum (4) die ganz oder teilweise entgaste Flüssigkeit absinkt und wobei beim Übertritt der Flüssigkeit vom zweiten in den ersten Reaktionsraum (3) unterhalb der beiden Reaktionsräume eine erneute Zumischung von Gas erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom der absinkenden Flüssigkeitsmenge aus dem Unterteil des zweiten Reaktionsraumes (4) durch eine am Boden des Reaktors angeordnete Dispergiervorrichtung (6, 8,9, 10) mit durch diese angesaugtem Gas vermischt und das Gemisch mit Hilfe eines den Rotor (6) der Dispergiervorrichtung umgebenden Leitkanalkranzes (10) in den unteren Teil des ersten Reaktionsraumes (3) ausgeschleudert wird und dass dieses ausgeschleuderte Gemisch beim Aufwärtsströmen mit dem Hauptstrom der im zweiten Reaktionsraum (4) absinkenden und aus dem Unterteil des zweiten in den ersten Reaktionsraum übertretenden Flüssigkeitsmenge zusammengeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Dispergiervorrichtung (6, 8, 9, 10) geförderte Teilstrom der absinkenden Flüssigkeitsmenge 5 bis 25 Vol.-% der gesamten, im zweiten Reaktionsraum (4) absinkenden Flüssigkeitsmenge beträgt.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschleuderung des Gas-Flüssigkeit-Gemisches aus dem Leitkanalkranz (10) mit einer Geschwindigkeit zwischen 3 und 10 m/s erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas-Flüssigkeit-Gemisch aus dem Leitkanalkranz (10) in 8 bis 24 Teilströmen austritt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als das Gas Luft zugemischt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einem Reaktorbehälter (1) mit dem ersten Reaktionsraum (3) für das aufsteigende Flüssigkeit-Gas-Gemisch, dem zweiten Reaktionsraum (4) für die absinkende Flüssigkeit und eine am Boden (5) des Behälters angeordnete Dispergiervorrichtung (6, 8,9,10) mit Antriebsmotor (8), Rotor (6), Leitkanalkranz (10) und Gasansaugleitung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reaktionsräume (3,4) durch einen Umwälzzylinder (2) getrennt sind, dass auf dem Leitkanalkranz (10) ein nach oben gerichtetes Flüssigkeitszulaufrohr (13) aufsitzt, das von unten in den zweiten Reaktionsraum (4) hineinragt und eine Querschnittfläche von 5 bis 25% der Querschnittfläche des Umwälzzylinders (2) aufweist, dass weiterhin die obere Ab-deckplatte (11) des Leitkanalkranzes (10) nach aussen durch eine Ringplatte (12) bis zu einem Durchmesser erweitert ist, der 100 bis 150% des Durchmessers des Umwälzzylinders (2) entspricht, und dass der Umwälzzylinder (2) unten über dieser Ringplatte (12) in einer Entfernung davon endet, dass die verbleibende Übertrittsfläche (14) für den Hauptstrom der Flüssigkeit 30 bis 150% der Ringfläche (15) zwischen dem Umwälzzylinder (2) und dem Flüssigkeitszulaufrohr (13) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittfläche des Umwälzzylinders (2) 15 bis 50% der Reaktorquerschnittfläche beträgt.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwälzzylinder (2) oben einen Entgasungskegel (16) trägt, dessen Mantellinien-Neigung 15 bis 35 zur Horizontalen beträgt und dessen äusserer oberer
Durchmesser 140 bis 200% des Durchmessers des Umwälzzylinders (2) ist.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden eines Reaktors (1) eine Anzahl Dispergiervorrichtun-gen (6, 8,9, 10) angeordnet sind, die je einen Antriebsmotor (8), einen Rotor (6), einen Leitkanalkranz (10) und eine Gasansaugleitung (9) besitzen, dass über jeder Dispergiervorrichtung (6, 8,9, 10) ein Umwälzzylinder (2) angeordnet ist, so dass eine Anzahl zweiter Reaktionsräume (4) gebildet werden, die sich in einem gemeinsamen ersten Reaktionsraum (3) befinden, wobei die Querschnittfläche der Umwälzzylinder 15 bis 50% der einer Dispergiervorrichtung (6, 8, 9, 10) zuzuordnenden anteiligen Reaktorquerschnittfläche entspricht, dass auf jedem Leitkanalkranz (10) ein nach oben gerichtetes Flüssigkeitszulaufrohr (13) aufsitzt, das von unten in den zweiten Reaktionsraum (4) hineinragt und eine Querschnittfläche von 5 bis 25% der Querschnittfläche des Umwälzzylinders (2) aufweist, dass weiterhin die obere Ab-deckplatte (11) jedes Leitkanalkranzes (10) nach aussen durch eine Ringplatte (12) bis zu einem Durchmesser erweitert ist, der 100 bis 150% der Durchmesser der Umwälzzylinder (2) entspricht, und dass jeder Umwälzzylinder (2) unten über der zugehörigen Ringplatte (12) in einer Entfernung davon endet, dass die verbleibende Übertrittsfläche (14) für den Hauptstrom der Flüssigkeit 30 bis 150% der Ringfläche (15) zwischen Umwälzzylinder (2) und Flüssigkeitszulaufrohr (13) ist.
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