CS255257B1

CS255257B1 - Device for contact between solid and liquid phase in centrifugal field

Info

Publication number: CS255257B1
Application number: CS923584A
Authority: CS
Inventors: Premysl Krovak; Vladimir Behunek; Pavel Hasal; Miroslav Salvet; Vladimir Vojtisek
Original assignee: Premysl Krovak; Vladimir Behunek; Pavel Hasal; Miroslav Salvet; Vladimir Vojtisek
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1988-02-15

Abstract

Řeší se zařízení pro styk pevné a kapalné fáze v odstředivém poli, které je použitelné při intenzifikaci některých fyzikálních, chemických nebo biotechnologických, např. fermentačních, pochodech. Zařízení sestává z nádoby s kapalným "reakčnim" médiem a tělesem, dna, příp. víka, á obsahuje výstupní otvory pro kapalné médium. Kapalné médium je nasáváno nebo dávkováno na dno dutého rotoru otvorem nebo přívodem ve dnu rotoru, s výhodou centrálním. Podstata spočívá v tom, že v dutině rotoru je uložena pevná fáze, s výhodou - reakční činidlo průlinčité konsistence. Pevnou fázi může tvořit například náplň vestavby zcela nebo zčásti vestavbu vyplňující. Vlivem odstředivých sil a tlaku uvnitř rotoru kapalné médium proniká vrstvami pevné fáze, čímž dochází k "reakci“ pevné fáze s kapalinou, potom je opět nasávána vstupním otvorem ve dnu do rotoru a celý cyklus se stále opakuje. Zároveň dochází k velmi účinnému míchání média. Hlavní výhodou zařízení podle vynálezu je intenzifikace "reakčního" procesu za přispění odstředivých sil. Použití je zejména pro chemisorpci, adsorpci, výměna iontů,, chromatografie, fermentaoe, katalyzace apod.Solid and liquid contact devices are being solved phase in the centrifugal field that is useful in intensifying some physical, chemical or biotechnological eg fermentation processes. Equipment consists of a container with liquid "reaction" medium and body, bottom, eventually lid, contains outlet openings for liquid medium. Liquid medium is aspirated or dosed to the bottom of the hollow rotor through an opening or inlet in the bottom of the rotor, preferably central. Essence is that it is in the rotor cavity a solid phase is deposited, preferably a reaction phase a porous consistency agent. Fixed phase may be, for example, a built-in filling fully or partially built-in. Due to centrifugal forces and pressure inside the liquid medium penetrates the solid layers phase, resulting in a "solid phase" reaction with the liquid, then it is sucked in again by the inlet through the bottom hole in the rotor and the entire cycle is still repeated. At the same time there is a great deal mixing media effectively. The main advantage the device according to the invention is intensified "reaction" process with the contribution of centrifugal forces. It is particularly useful for chemisorption, adsorption, ion exchange, chromatography, fermentation, catalysis, etc.

Description

(54) Zařízení pro styk pevné a kapalné féze v odstředivém poli(54) Centrifugal field solid-liquid contact system

Řeší se zařízení pro styk pevné a kapalné fáze v odstředivém poli, které je použitelné při intenzifikaci některých fyzikálních, chemických nebo biotechnologických, např. fermentačních, pochodech. Zařízení sestává z nádoby s kapalným reakčnim médiem a tělesem, dna, příp. víka, á obsahuje výstupní otvory pro kapalné médium. Kapalné médium je nasáváno nebo dávkováno na dno dutého rotoru otvorem nebo přívodem ve dnu rotoru, s výhodou centrálním. Podstata spočívá v tom, že v dutině rotoru je uložena pevná fáze, s výhodou - reakční činidlo průlinčité konsistence. Pevnou fázi může tvořit například náplň vestavby zcela nebo zčásti vestavbu vyplňující.A solution is provided for solid-liquid contact in a centrifugal field, which is useful for intensification of some physical, chemical or biotechnological processes, eg fermentation processes. The device consists of a container with a liquid reaction medium and a body, a bottom or a base. the lid, and includes outlet openings for the liquid medium. The liquid medium is sucked in or dosed to the bottom of the hollow rotor through an opening or inlet in the bottom of the rotor, preferably centrally. The principle is that a solid phase, preferably a porous consistency reagent, is stored in the rotor cavity. The solid phase may comprise, for example, the filling of the installation completely or partially filling the installation.

Vlivem odstředivých sil a tlaku uvnitř rotoru kapalné médium proniká vrstvami pevné fáze, čímž dochází k reakci“ pevné fáze s kapalinou, potom je opět nasávána vstupním otvorem ve dnu do rotoru a celý cyklus se stále opakuje. Zároveň dochází k velmi účinnému míchání média. Hlavní výhodou zařízení podle vynálezu je intenzifikace reakčního procesu za přispění odstředivých sil. Použití je zejména pro chemisorpci, adsorpci, výměna iontů,, chromatografie, fermentaoe, katalyzace apod.Due to centrifugal forces and pressure inside the rotor, the liquid medium penetrates through the solid phase layers, thereby reacting the solid phase with the liquid, then sucking again through the bottom inlet into the rotor and the cycle is repeated all the time. At the same time mixing of the medium is very effective. The main advantage of the device according to the invention is the intensification of the reaction process with the help of centrifugal forces. It is mainly used for chemisorption, adsorption, ion exchange, chromatography, fermentation, catalysis and the like.

Vynález se týká zařízení pro styk pevné a kapalné fáze v odstředivém poli.The present invention relates to a centrifugal field solid-liquid contact device.

Při některých pochodech, zejména fyzikálních nebo chemických, je třeba, aby tekutina proudila vrstvou porézního, zrnitého nebo podobného materiálu. Je známo, že vrstvy těchto materiálů podstatně zvětšují povrch styku mezi kapalnou a pevnou fázi v daném objemu zařízení, čímž podstatně urychlují uvedené pochody. Na rozdíl od odstředivek, zejména filtračních, nejedná se o pouhé dělení pevné fáze od kapalné, ale o příslušný chemický, fyzikální nebo podobný proces následkem interakce obou fází.In some processes, particularly physical or chemical, the fluid needs to flow through a layer of porous, granular or similar material. It is known that the layers of these materials substantially increase the contact surface between the liquid and solid phase in a given volume of the device, thereby substantially speeding up the processes. Unlike centrifuges, especially filter centrifuges, this is not simply a solid-liquid separation but a corresponding chemical, physical or similar process due to the interaction of the two phases.

K nejběžnějším případům využití jevů patří fyzikální adsorbce, chemisorbce (nebo opačný pochod desorbce), katalytické reakce (nosič s aktivní vrstvou) apod.The most common uses include physical adsorption, chemisorption (or reverse desorption), catalytic reactions (active layer support), and the like.

V poslední době nabývají význam biologie a biotechnologie, které využívají styku kapalné fáze s aktivovanými pevnými nosiči na basi makroporézních polymerů a kopolymerů, hydrofilních past nebo gelů, ionexů. Patří sem i systém chromatografie (plynná, kapalinová, papírová,* gelová, tlaková apod).Recently, biology and biotechnology have become increasingly important, utilizing liquid phase contact with activated solid supports based on macroporous polymers and copolymers, hydrophilic pastes or gels, ion exchangers. This includes the chromatography system (gaseous, liquid, paper, * gel, pressure, etc.).

U všech těchto a řady dalších pochodů se vyžaduje, aby tekuté médium, např. kapalné, pronikalo, prosakovalo, prolínalo nebo proudilo skrze vrstvu pevného reakčního činidla, aby se dosáhlo požadované změny, přičemž takovou změnou je obvykle výměna nebo změna některé hmotové složky mezi tekutinou a pevnou fází.All of these and a number of other processes require that a liquid medium, e.g., liquid, leak, leak, permeate, or flow through the solid reagent layer to achieve the desired change, which typically is the exchange or change of some mass component between the fluid. and solid phase.

Nejjednodušším případem je adsorpce, při které se míchá sypký, např. zrnitý sorbent za daných podmínek (teplota, tlak, pH...) s kapalným médiem po určitou dobu v chemickém reaktoru. Po skončení reakce je nutno přečerpat suspenzi s reakčním činidlem, tj. zbývajícím sorbentem, do kololisu, tj. do dalšího zařízení, kde se adsorbens obsahující adsorbát oddělí od zbývající kapaliny.The simplest case is adsorption, in which a loose, eg granular sorbent is mixed under given conditions (temperature, pressure, pH ...) with a liquid medium for some time in a chemical reactor. At the end of the reaction, the suspension with the reagent, i.e. the remaining sorbent, must be pumped to the colliner, i.e. to another apparatus where the adsorbent containing adsorbate is separated from the remaining liquid.

Nevýhodou dosavadního způsobu je, že reakčni médium musí projít třemi zařízeními, tj. chemickým reaktorem, čerpadlem a kalolisem, což jsou nákladná zařízení. To rovněž vylučuje, aby celý proces byl kontinuální a dále to zvyšuje časovou náročnost. Provozní náklady (včetně pracovních sil) jsou vysoké a produktivita práce je nízká.A disadvantage of the prior art is that the reaction medium must pass through three devices, i.e. a chemical reactor, a pump and a filter press, which are expensive devices. This also avoids the process being continuous and further increases the time required. Operating costs (including labor) are high and labor productivity is low.

Některé tyto nevýhody odstraňuje zařízení podle vynálezu, určené pro styk pevné a kapalné fáze v odstředivém poli, obsahující nádobu s kapalným reakčním médiem a těleso, které má tvar dutého rotoru, který se otáčí s výhodou uvnitř média. Dutý rotor sestává z pláště, dna, příp. víka, a obsahuje výstupní otvory a dále vstupní otvor nebo otvory, příp. vstupní přívod, s výhodou centrální pro vstup média na dno rotoru.Some of these disadvantages are overcome by a centrifugal field solid-liquid contact device according to the invention comprising a vessel with a liquid reaction medium and a body having the shape of a hollow rotor that rotates preferably inside the medium. The hollow rotor consists of a sheath, a bottom, or a sheath. the lid, and comprises outlet openings and further an inlet opening or openings or openings, respectively; an inlet inlet, preferably central, for the inlet of medium to the bottom of the rotor.

Podstatou zařízení podle vynálezu je, že v dutině rotoru je uložena pevná fáze s výhodou reakčni činidlo průlinčité konsistence.It is an object of the device according to the invention that a solid phase, preferably of a porous consistency reagent, is stored in the rotor cavity.

Pevnou fázi(tj. obecně reakčni činidlo) tvoří bud sypký, ale tekoucí kusovitý, např. zrnitý materiál, volně vsypaný do dutiny rotoru, nebo náplň vestavby zcela nebo zčásti vyplňující objem vestavby. V prvém případě je vhodné, aby vstupní otvor ve dnu dutého rotoru byl zakryt průlinčitou, s výhodou perforovanou nebo porézní deskou. Tato deska zabraňuje propadu sypkého materiálu při nízkých otáčkách rotoru nebo při jeho zastavení, příp. změně otáček při reakci.The solid phase (i.e., generally the reagent) is either a free-flowing but flowing lumpy, e.g., granular material, loosely poured into the rotor cavity, or an assembly filler, wholly or partially filling the build-up volume. In the first case, it is suitable that the inlet opening in the bottom of the hollow rotor is covered with a porous, preferably perforated or porous plate. This plate prevents the bulk material from falling through at low rotor speeds or when it is stopped or stopped. speed change during reaction.

Pevná fáze, příp. vestavba, její konstrukční díly, např. přepážky, ve kterých je pevná fáze fixována, nemusí mít vždy průlinčitou konsistenci. Může se jednat např. o vrstvy (desky), jejichž hmotou kapalina sice nemůže prostupovat, ale mezi kterými jsou uspořádány kanálky nebo mezery, kterými pod vlivem odstředivých sil může kapalina proudit, příp. cirkulovat, tedy být ve styku alespoň s jejich styčným povrchem.Solid phase, resp. the installation, its components, such as the bulkheads in which the solid phase is fixed, need not always have a breakthrough consistency. These may be, for example, layers (plates) whose mass, although the liquid cannot penetrate, but between which channels or gaps are arranged, through which the liquid can flow under the influence of centrifugal forces, respectively. circulate, i.e. to be in contact at least with their contact surface.

Naproti tomu může být i pevnou fází látka pastovitá, gelová, suspenze apod., nebo jakákoliv jiná hmota, skrze kterou prochází tekutá fáze (kapalina či plyn), přičemž průchodnost umožňuje pórovitost takové hmoty za zvýšeného odstředivého tlaku.On the other hand, the solid phase may also be a paste, gel, suspension or the like, or any other mass through which the liquid phase (liquid or gas) passes, the throughput permitting porosity of such mass at increased centrifugal pressure.

Dutinou se rozumí uvnitř rotoru, tj. obklopený vnějším pláštěm, dnem příp. víkem apod. Dutina rotoru může být vyplněna reakčnim činidlem zcela nebo částečně. Může to být sypký (tekoucí) materiál s částicemi libovolného tvaru nebo frakce (pohyblivé lože), např. tvaru šupinek, vloček, kuliček, destiček, sám osobě reagující nebo mající jen aktivní povrch, tj. na nosiči apod. Nebo náplň rotoru může být pevně fixována pomoci vestavby bud v celém jejím objemu, nebo jako náplň jen některých objemových dílů vestavby (komůrek, buněk, kanálů, prostor apod). Mohou to být i aktivně působící membrány nebo fólie (pevné lože).The cavity is understood to be inside the rotor, ie surrounded by the outer jacket, the bottom or the bottom. the rotor cavity may be filled in whole or in part with the reagent. It can be a loose (flowing) material with particles of any shape or fraction (moving bed), eg flakes, flakes, balls, wafers, self-reactive or having only an active surface, ie on a carrier, etc. Or the rotor charge can be fixed by means of the installation either in its entire volume or as a filling of only some volume parts of the installation (chambers, cells, channels, spaces, etc.). They may also be active membranes or foils (fixed bed).

Otáčející se rotor naplněný pevnou fází, může být bud zcela nebo částečně potopen pod hladinou média.The rotating solid-filled rotor may either be wholly or partially submerged below the surface of the medium.

Konstrukce zařízení podle vynálezu je založena na účincích odstředivého pole. O podobný princip se opírá i vynález podle AO č. 228 221 o názvu Zařízení pro fermentace zejména viskozních aerobních médií, které má jen funkce hydromechanické nebo hydrodynamické povahy (míchání, homogenizace, rozstřikování kapaliny, čerpání kapaliny vzhůru, odstředování, sušení, apod). Liší se především tím, že dutina rotoru není vyplněna aktivní hmotou, která ovlivňuje reakění děje v reakčnl nádobě.The design of the device according to the invention is based on centrifugal field effects. A similar principle is based on the invention according to AO No. 228 221, entitled Apparatus for fermentation, in particular of viscous aerobic media, having only functions of a hydromechanical or hydrodynamic nature (mixing, homogenization, liquid spraying, liquid pumping, centrifugation, drying, etc.). They differ in particular by the fact that the rotor cavity is not filled with active matter which affects the reaction of the process in the reaction vessel.

Funkce zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že otáčející se rotor s aktivní náplní nasává vstupním otvorem (s výhodou uprostřed dna rotoru) kapalné médium do nitra rotoru a zde vlivem odstředivých sil je zvedáno vzhůru, přičemž přechází spirálovou drahou do tvaru hladinového kapalinového paraboloidu. Silové pole způsobuje, že kapalné médium postupně prostupuje aktivní hmotu v dutině rotoru, čímž dochází k interakci obou fází, např. ke katalytické chemické reakci, kdy konsistence pevné fáze se nemění. Cyklus prostupování kapalného média hmotou pevné fáze (náplně) se stále opakuje bud s novým, nebo již dříve protékajícím kapalným médiem.The function of the device according to the invention is that the rotating active-filled rotor sucks the liquid medium through the inlet opening (preferably in the middle of the rotor bottom) into the rotor interior and is lifted upwards by centrifugal forces, passing the helical path into a liquid liquid paraboloid. The force field causes the liquid medium to progressively permeate the active mass in the rotor cavity, thereby causing both phases to interact, for example, a catalytic chemical reaction where the solid phase consistency does not change. The cycle of permeation of the liquid medium through the solid phase (charge) mass is repeated repeatedly with either new or previously flowing liquid medium.

Podle umístěni výstupních otvorů v rotoru (v plášti dnu, příp. víku) dochází k vějířovitému rozstřiku vystupujícího média pod jeho hladinou nebo nad jeho hladinou. Rozstřik média nad hladinou je výhodný, zejména je-li žádoucí též styk s plynným, např. vzdušným prostředím z důvodu aerace, ohřívání, chlazení, styku s reakčními nebo inertními plyny (Nj, C0₂, NH^,Depending on the location of the outlet openings in the rotor (in the housing of the bottom or cover), fan-like spray of the emerging medium occurs below or above its surface. Spraying of the medium above the surface is advantageous, especially when contact with a gaseous, eg air, environment is also desirable due to aeration, heating, cooling, contact with reaction or inert gases (Nj, CO ₂ , NH 4,

H₂ apod.), parou apod.H ₂ , etc.), steam, etc.

Zařízení podle vynálezu může být uzpůsobeno bud pro periodický nebo kontinuální děj.The device according to the invention can be adapted for either a periodic or continuous process.

Výhodou zařízení podle vynálezu je tedy zejména, že v jedné r.eakčni nádobě může být uskutečněna ne jedna operace, ale dvě nebo více operací bud současně, nebo postupně za sebou (AO č. 228 350).It is therefore an advantage of the device according to the invention that in one reaction vessel not one operation can be performed but two or more operations either simultaneously or sequentially (AO No. 228 350).

Tak např. zařízení podle vynálezu umožňuje, aby za stálého míchání pomoci vnějšího pláště rotoru (AO č. 228 350) , probíhala katalytická reakce na povrchu zrnitého katalyzátoru uloženého v dutině rotoru, přičemž po skončení chemické reakce není třeba již dalšího zařízení, např. filtrační odstředivky k oddělení katalyzátoru od kapalného média, takže odpadá tato operace.For example, the device according to the invention allows the catalytic reaction to take place on the surface of the granular catalyst embedded in the rotor cavity under continuous stirring by means of the external rotor jacket (AO No. 228 350), and no further equipment, e.g. centrifuges to separate the catalyst from the liquid medium, so that this operation is eliminated.

Jinou výhodou zařízení podle vynálezu např. oproti sloupovým kolonám naplněných katalyzátorem nebo soi;bentem, kterými kapalné médium protéká pouze vlivem gravitačního zrychlení, a to pouze jedenkrát, je, že styk obou fází se opakuje v pravidelných cyklech mnohokrát za sebou a vlivem odstředivého zrychlení je prosazení několikrát vyšší než u gravitačního zrychlení.Another advantage of the device according to the invention, eg compared to column columns filled with catalyst or salt, through which the liquid medium flows only under the influence of gravitational acceleration only once, is that the contact of both phases is repeated in regular cycles many times in succession and centrifugal acceleration is throughput several times higher than gravitational acceleration.

Průtok média skrz pevnou fázi lze zvýšit a regulovat počtem otáček rotoru. Tím se zvýší i odstředivý tlak a dojde i. ke zvýšení průtoku kapalné fáze pevnou fází. To umožňuje úsporu katalyzátoru co do množství, zvýšení reakční rychlosti, snížení reakční doby a celkové zvýšení produktivity práce, úsporu provozních a investičních nákladů (menší aparatury). Vzhledem k citovaným autorským osvědčením je zařízení podle vfcefunkční a má univerzální charakter. Umožňuje reakce při stálém míchání média a při vhodném uspořádání, aniž by se použil investiční celek, může být toto zařízení použito zároveň k čerpání média vzhůru, odpěňování média, rostřikování, odstřeSování, sprayovému sušení (AO č. 229 281) apod.The flow rate of the medium through the solid phase can be increased and controlled by the rotor speed. This increases the centrifugal pressure and increases the flow of the liquid phase through the solid phase. This allows the catalyst to be saved in quantity, increased reaction rate, reduced reaction time and overall labor productivity, reduced operating and investment costs (smaller apparatus). Due to the cited author's certificates, the device is according to the multifunctional and has universal character. It allows reactions with constant mixing of the medium and in a suitable arrangement without using an investment unit, this device can be used simultaneously for pumping up the medium, defoaming the medium, spraying, centrifuging, spray drying (AO No. 229 281) and the like.

Dále jsou uvedeny schematicky na přiloženém výkresu v nárysu příklady zařízení pro styk pevné a kapalné fáze v odstředivém poli podle vynálezu.In the following, schematic diagram of the enclosed drawing are exemplary solid-liquid contact devices in a centrifugal field according to the invention.

Obr. 1 znázorňuje reakční nádobu, ve které je zcela ponořen pod hladinou kapalného média dutý rotor s náplni volně vsypaného reakčního činidla (pohyblivé lože), na obr. 2 dutý rotor s vnitřní perforovanou přepážkou ve tvaru svislé trubice, přičemž reakční činidlo je vloženo do mezery mezi touto přepážkou a vnitřní stěnou pláště rotoru a rotor svojí horní částí, kde jsou umístěny výstupní otvory, vyčnívá nad hladinu média.Giant. 1 shows a reaction vessel in which a hollow rotor with a free-flowing reagent charge (moving bed) is completely submerged under the liquid medium; FIG. 2 a hollow rotor with an internal perforated partition in the form of a vertical tube, the reagent being inserted into the gap between by this partition and the inner wall of the rotor housing and the rotor, with its upper part where the outlet openings are located, protrudes above the surface of the medium.

Obr. 3 znázorňuje podle vynálezu, u kterého v dutině rotoru je uložena vestavba tvořící komůrky s perforovanými svislými nebo vodorovnými stěnami, ve.kterých je uložena pevná fáze.Giant. 3 depicts an embodiment of the present invention in which an in-built forming chamber with perforated vertical or horizontal walls in which a solid phase is deposited is housed in the rotor cavity.

Nej jednodušší případ zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn v nárysném řezu na obr. 1. Jedná se o dutý rotor 2 se sypanou pevnou fází zrnitého reakčního činidla uvnitř rotoru 2·The simplest case of the device according to the invention is shown schematically in a sectional view in FIG. 1. It is a hollow rotor 2 with a bulk solid phase bulk granular reagent inside the rotor 2.

Zařízeni tvoří reakční nádoba 2 s víkem 21 a se zarážkami 2, které jsou posunovatelné ve svislém směru. V ní je zcela pod hladinou-kapalného média potopen dutý rotor 2 se svislou hnanou hřídelí 10, spojenou s elektromotorem 13, který má regulátor otáček, přičemž hřídel 10 prochází ložiskem 20 ve víku 21 nádoby 2Dutý rotor 2 sestává z pláště 5, odnímatelného víka J5 a dna £, ve kterém je centrální otvor 16 pro vstup kapalného média na dno 2 dutého rotoru 3, který je zakryt sítkem 12.The device comprises a reaction vessel 2 with a lid 21 and with stops 2 which are movable vertically. In this case, a hollow rotor 2 with a vertical driven shaft 10 connected to an electric motor 13 having a speed regulator is sunk completely below the liquid-liquid surface, the shaft 10 extending through a bearing 20 in the container lid 21 The hollow rotor 2 consists of a housing 5 and a bottom 6 in which the central opening 16 for the inlet of the liquid medium to the bottom 2 of the hollow rotor 3 is covered by a sieve 12.

V horní části pláště 5 rotoru 2 jsou uspořádány v řadách vedle sebe výstupními otvory 17, přičemž v některých jsou vsazeny trysky 2·In the upper part of the housing 5 of the rotor 2 they are arranged in rows side by side through the outlet openings 17, in some of which the nozzles 2 are inserted.

Do dutiny rotoru 2 3^e vložena tekutá sypká pevná fáze 14 zrnité konsistence, která tvoří reakční činidlo, se specifickou hmotností větší než kapalná fáze 15 v reakční nádobě 1.In the cavity 2 of rotor ³ and is inserted liquid-flowing solid phase granular consistency 14 that forms a reagent with a specific gravity greater than the liquid phase in the reaction vessel 15 first

Jakmile se rotor 2 začne v nádobě 2 otáčet dostatečnou úhlovou rychlostí, tvoří se působením odstředivých sil uvnitř rotoru 2 hladinový kapalinový paraboloid, který má dvě fáze (vrstvy) vnější pevnou .14, zrnitou a vnitřní kapalnou 25· Průměr zrnitých částic přesahuje průměr výstupních otvorů 17, příp. trysek 2 ^v horní části pláště 2 rotoru 2· Výška kapalinového paraboloidu se mění se změnou úhlové rychlosti.When the rotor 2 begins to rotate at a sufficient angular velocity in the vessel 2, a surface liquid paraboloid is formed by centrifugal forces within the rotor 2 having two phases (outer layers) of solid solids 14, granular and internal liquid. 17, resp. two nozzles ⁱⁿ the housing top part 2 of the rotor 2 · Height of paraboloid fluid changes with angular velocity.

Kapalná fáze 15 Začíná nepřetržitě proudit a cirkulovat skrz pevnou fázi 14 v celé parabolické styčné ploše skrz fázové rozhraní, které se nachází zhruba uprostřed tohoto paraboloidu vytvořeného v dutém rotoru 2· Tím dochází k žádoucí interakci mezi oběma fázemi 14 a 15. Kapalné médium, které prošlo pevnou zrnitou fází 14 parabolického tvaru přiléhající pod vlivem odstředivých sil k vnitřní stěně pláště 2« opouští rotor 2 výstupními otvory 17, příp. tryskami 9, a pod odstředivým tlakem tryská pod hladinou zpět do kapalného média. Kapalné médium a reakční činidlo následkem této interakce mění svou podstatu nebo složení,Liquid phase 15 begins to continuously flow and circulate through the solid phase 14 throughout the parabolic interface through the phase interface located roughly in the middle of this paraboloid formed in the hollow rotor 2. This results in the desired interaction between the two phases 14 and 15. has passed through a solid, granular phase 14 of parabolic shape adjacent to the inner wall of the housing 2 under the influence of centrifugal forces. nozzles 9, and under centrifugal pressure, nozzles under the surface back into the liquid medium. As a result of this interaction, the liquid medium and the reagent change their nature or composition,

Na obr. 2 je znázorněno zařízení podle vynálezu s. vnitřní perforovanou přepážkou 7_ se vstupními otvory 2 v dolní části přepážky 7_. Do mezery vytvořené mezi přepážkou 7 a vnitřní stěnou pláště 2 rotoru 3 je vložena a potřebným způsobem zhutněna náplň, tj. pevné fáze 14 (reakční činidlo).FIG. 2 shows a device according to the invention with an inner perforated partition 7 with inlet openings 2 at the bottom of the partition 7. A charge, i.e. solid phase 14 (reagent), is inserted and compacted in the gap formed between the partition 7 and the inner wall of the rotor housing 2.

Dutý rotor 2 ³ trubkovým nástavcem 25 je potopen jen částečně dolní částí do kapalného média, takže horní část rotoru 3, kde se v plášti 2 nacházejí výstupní otvory 17, vyčnívá nad hladinu kapalného média. Hřídel 10 je upevněna na víku 2 ^a pomocí vzpěry 11 k přepážce 2 a je druhým koncem otočně uložena ve dnu reakční nádoby 2·The hollow rotor 2 ³ is sunk only partially by the lower part into the liquid medium, so that the upper part of the rotor 3, where the outlet openings 17 are located in the housing 2, protrudes above the liquid medium. The shaft 10 is fixed to the cover 2 ^and by means of a strut 11 to the partition 2 and is rotatably supported by the other end in the bottom of the reaction vessel 2.

Jinak jsou uspořádání i funkce podobné jako u zařízení podle obr. 1 s tím roztílem, že kapalné médium po interakci s pevnou průlinčitou fází 14 je vějiřoVitě rozstřikováno výstupními otvory 27.» umístěnými nad hladinou média, do prostoru nad touto hladinou a nikoliv přímo do kapalného média reakční nádoby 2·Otherwise, the arrangement and functions are similar to those of the apparatus of FIG. 1 except that the liquid medium, after interacting with the solid lead phase 14, is vigorously sprayed through the outlet openings 27 'above the surface of the medium into the space above the surface and not directly into the liquid. reaction vessel media 2 ·

Prostor nad hladinou je naplněn vzduchem, který se nepřetržitě vyměňuje, takže dochází zároveň k aeraci kapalného média, která je žádoucí pro danou reakci, např. pro aerobní fermentací kvasničních mikroorganismů. Kapičky rozstřikované fáze 15 dopadají zpět na hladinu kapalného média, nebo stékají do kapalného média po vnitřní stěně nádoby 1, případně po vestavbě nebo zarážkách umístěných v prostoru nad hladinou média v podobě tenkého filmu.The space above the surface is filled with air, which is constantly exchanged, so that at the same time, the liquid medium required for the reaction is aerated, for example, by aerobic fermentation of yeast microorganisms. The droplets of the sprayed phase 15 fall back onto the liquid medium level or flow into the liquid medium along the inner wall of the container 1, optionally after installation or stops placed in the space above the surface of the thin film medium.

Další alternativa zařízení podle vynálezu je znázorněna na obr. 3, též v nárysu. Liší se od předchozí na obr. 2 v tom, že pevná fáze 14 vyplňuje vestavbu 22, která má tvar prstence, jehož výška je nižší než výška pláště 2 rotoru 2< přičemž vestavba 22 je uzavřena víčkem 18 s výstupními otvory 27 a dnem 19 se vstupními otvory 2· Hřídel 10 hnaná elektromotorem 13 je otočně uložena v nosném rámu 28 v ložisku 20. Zařízení není zcela .potopeno v kapalném médiu a rotor 3 nemá víko 2» takže kapalná fáze 25., která prošla celým sloupcem 5, vystupuje z rotoru 2 přímo přes horní okraj dutého rotoru 2 ^ve tvaru kapalného věnce, který se jakoby převaluje přes tento okraj.A further alternative of the device according to the invention is shown in FIG. 3, also in front view. It differs from the previous one in FIG. 2 in that the solid phase 14 fills the ring-shaped assembly 22, whose height is lower than the height of the rotor housing 2, wherein the assembly 22 is closed by a cap 18 with outlet openings 27 and bottom 19. the shaft 10 driven by the electric motor 13 is rotatably mounted in the support frame 28 in the bearing 20. The device is not completely submerged in the liquid medium and the rotor 3 does not have a cover 2 so that the liquid phase 25 which has passed through the column 5 extends from the rotor 2 directly over the upper edge of the hollow rotor 2 ^{in the} form of a liquid ring, which seems to roll over this edge.

Vestavba 22 sestává z perforovaných svislých a vodorovných desek (stěn) sestavených tak, aby tvořily samostatné duté komůrky 25' které zároveň tvoří nosnou kostru 24 vestavby 22. Vestavba 22 dá se vyjmout z rotoru 2 ^a znovu naplnit reakčním činidlem např. konsistence průlinčité pasty nebo polopasty. Jinak funkce je podobná jako u zařízení podle obr. 2. Kapalné médium v kalové nádrži 26 vstupuje na dno £ otáčejícího se rotoru 2 ^a potom postupně do jednotlivých komůrek 23 vestavby 25· Těmito komůrkami 23 naplněnými pevnou fází 14 a výstupními otvory 27 ve víku 18 proudí kapalné médium vlivem odstředivých sil přes horní okraj rotoru 3 na hladinu kalové nádrže 22' ^kde 3^{e v} tenké vrstvě rozptylováno po hladině.The assembly 22 consists of perforated vertical and horizontal plates (walls) assembled to form separate hollow chambers 25 'which at the same time form the support frame 24 of the assembly 22. The assembly 22 can be removed from the rotor 2 ^and refilled with a reagent, e.g. polopasty. Otherwise, the function is similar to that of the device of FIG. 2. The liquid medium in the sludge tank 26 enters the bottom 6 of the rotating rotor 2 ^and then successively into the individual chambers 23 of the assembly 25 by these chambers 23 filled with solid phase 14 and outlet openings 27 in the cover 18 flow of the liquid medium due to centrifugal force the upper edge of the rotor 3 to the level of the sludge tank 22 ^'where ^ev thin layer 3 is diffused on the surface.

Využití této formy je výhodné např. pro čištění odpadních vod v rybnících nebo nádržích, zejména při kontinuálním průtoku.The use of this form is advantageous, for example, for the purification of waste water in ponds or reservoirs, especially at a continuous flow rate.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A centrifugal field solid-liquid contact apparatus comprising a vessel with a liquid reaction medium and a body having the shape of a hollow rotor which rotates preferably inside the medium, the rotor consisting of a jacket, a bottom or a base, respectively. wolf, and includes outlet openings and further inlet openings, respectively. an inlet inlet preferably central to the inlet of the medium to the bottom of the rotor, characterized in that a solid phase (14), preferably of porous consistency reagent, is stored in the cavity of the rotor (3).

Device according to claim 1, characterized in that the solid phase (14) is constituted by the filling of the installation (12) wholly or partially filling the volume of the installation (22).

Device according to claim 1, characterized in that the inlet opening (16) in the bottom (4) of the hollow rotor (3) is covered by a plate (12), preferably perforated or porous.