DE1000352B

DE1000352B - Verfahren und Vorrichtung zum Inkontaktbringen gasfoermiger und bzw. oder fluessiger Stoffe

Info

Publication number: DE1000352B
Application number: DEB36303A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Enderlein
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1955-06-29
Filing date: 1955-06-29
Publication date: 1957-01-10

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Inkontaktbringen gasförmiger und bzw. oder flüssiger Stoffe Zum Mischen von gasförmigen und bzw. oder flüssigen Stoffen kann die aus der Strömungslehre der Gase und Flüssigkeiten bekannte sogenannte Wirbelsenke verwertet werden. Diese entsteht durch das Rotieren von Gasen oder Flüssigkeiten bei gleichzeitig axialem Vorschub in rotationssymmetrischen Kammern, wie z. B. zylindrischen oder mindestens teilweise konischen Rohren. Im axialen mittleren Teil der Kammer entsteht ein niederer Druck, als er in der Nähe der Wand herrscht, wodurch schon bei noch nicht sehr großen Strömungsgeschwindigkeiten sich in dieser Zone eine axial rückwärts gerichtete Strömung bildet. Führt man in der axial mittleren Zone ein zweites Gas ein, so treten in dem etwa rohrförmigen Berührungsgebiet der beiden Gase starke Wirbelbildungen auf, wodurch die beiden Gase gut gemischt werden. Die voneinander am weitesten entfernt bleibenden Teile der beiden Gasströme, nämlich die an der Kammerwand entlang strömenden des ersten Gases und die in der Achsmitte strömenden des zweiten Gases, nehmen an der guten Vermischung am wenigsten teil. Durch die auftretende Rückströmung in und in der Nähe der Achse ist es möglich, daß Teile des zweiten Gases oder schon gemischte Anteile beider Gase mehrmals durch die Kammer parallel zur Achse hin- und herströmen. Das bedeutet, wenn es sich um reine Mischungen handelt, eine Verschlechterung des Wirkungsgrades. Bei Reaktionen kann die dadurch bewirkte längere Verweilzeit unerwünschte Nebenreaktionen oder einen Zerfall schon gebildeten Produktes herbeiführen.
Es wurde nun gefunden, daß man die geschilderten Nachteile beim Inkontaktbringen gasförmiger und/ oder flüssiger Stoffe, denen gegebenenfalls feste Stoffe beigemengt sein können, bei dem nachstehend beschriebenen Verfahren vermeiden kann, wenn man erfindungsgemäß in eine rotationssymmetrische Kammer ein Gas oder ein Gasgemisch am einen Ende tangential mit hoher Geschwindigkeit einführt, so daß es mit axialem Vorschub rotiert, und gleichzeitig ein anderes Gas bzw. Gemisch am gleichen Ende durch die Stirnseite der Kammer außerhalb Achsmitte zuführt; außerdem wird vom gleichen Ende der Kammer her etwa in Achsmitte ein Gas bzw. Gasgemisch eingeblasen und hierdurch verhindert, daß in der Achse und in ihrer Nähe auf mindestens drei Viertel der Kammerlänge ein zentrales Rückströmen von in der Kammer befindlichen Gasteilen gegen die Eintritts seite hin eintritt.
Zweckmäßig wird das Gas, das in der Achsmitte eingeblasen wird, von dem Gasstrom, der tangential in die Kammer einströmt, vor Eintritt in die Kammer abgezweigt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß statt einer rohrförmigen Mischzone sich zwei konzentrische, rohrförmige Mischzonen bilden. Die radialen Durchdringungswege, die zum Mischen bzw. zur Durchführung einer Reaktion notwendig sind, werden bei gleichzeitiger Verkleinerung der Stärke der Schichten verkürzt.
Man kann die Kammer zylindrisch oder mindestens teilweise konisch ausführen. Vorteilhaft ist es zum Zweck guter Durchwirbelung, die drei Ströme mit möglichst unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit zueinander einströmen zu lassen, wobei der durch die Stirnseite der Kammer außerhalb der Mitte eingeführte Strom die kleinste Geschwindigkeit besitzt.
Hierdurch wird erreicht, daß die Durchwirbelung am stärksten ist.
In der Zeichnung ist die Kammer im Schnitt beispielsweise näher erläutert: I ist ein zylindrisches Rohr als Kammer mit der Stirnseite 2. 3 stellt die tangentiale Einführung des einen Gases, 4 die achsparallele des zweiten Gases und 5 die Einblasdüse des axial zugeführten Anteiles des ersten Gases dar. Das durch 3 eingeführte erste Gas rotiert wendelförmig an der inneren Kammerwand von der Stirnseite 2 hinweg. Das ohne Rotation durch den Stutzen 4 eingeführte zweite Gas strömt in etwa rohrförmiger, sich verjüngender Form durch die Kammer und mischt sich mit dem außen um ihn herum rotierenden ersten Gas. Durch die Düse 5 wird ein Anteil des ersten Gases axial mit größerer Geschwindigkeit als das zweite Gas eingeblasen, wodurch wiederum eine gute Vermischung des ersten und zweiten Gases in Achsnähe erzielt wird. Durch die neugeschaffene, innere Mischzone werden die radialen Wege, die die Teilchen des ersten und zweiten Gases zum Mischen zurücklegen müssen, stark verkürzt. Ferner wird verhütet, daß Teile des zweiten Gases oder gemischte Anteile beider Gase durch den Rückwärtssog in einer Wirbelsenke mehrmals hin- und herwandern und längere Zeit in der Kammer verweilen können.
Das Verfahren eignet sich beispielsweise zur Erzeugung von Gasmischungen, Gasflüssigkeitsmischungen und Suspensionen fester Stoffe in Gasen. Es können Nebel oder Staubgasgemische erzeugt werden.
Man kann ferner die chemischen Reaktionen der verschiedensten Art in der geschilderten Vorrichtung ausführen, beispielsweise Verbrennungsreaktionen, indem man Luft bzw. Sauerstoff mit Brenngasen, wie Leuchtgas u. dgl., mit Sauerstoff oder Luft zusammenbringt oder an Stelle von Leuchtgas Gemische von Leuchtgas und Kohlenstaub oder verdampften Kohlenwasserstoffen zur Verbrennung bringt. Je nach der Luftzufuhr kann auch in einfacher Weise eine unvollständige Verbrennung durchgeführt werden und auf diese Weise Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemische erzeugt werden. Hierbei kann bei genügender Sauerstoffzufuhr auch Wasserdampf zugeführt werden, so daß verhältnismäßig reine Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemische erhalten werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Inkontaktbringen gasförmiger und bzw. oder flüssiger Stoffe, gegebenenfalls unter Beimengung fester Stoffe, unter Verwendung einer rotationssymmetrischen Kammer, wobei ein Stoff oder ein Stoffgemisch am einen Ende der Kammer tangential mit hoher Geschwindigkeit eingeführt wird und ein anderer Stoff bzw. Stoffgemisch durch die Stirnseite der Kammer am glei- chen Ende außerhalb der Mitte zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß am gleichen Ende der Kammer an dritter Stelle etwa in der Mitte ein Stoff oder ein Stoffgemisch eingeblasen wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff oder das Stoffgemisch, das in der Achsmitte eingeblasen wird, von dem Stoffstrom, der tangential in die Kammer einströmt, vor Eintritt in die Kammer abgezweigt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Ströme mit unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit zueinander eingeführt werden, wobei die Einführung des durch die Stirnseite der Kammer außerhalb der Mitte eingeführten Stromes mit der kleinsten Geschwindigkeit erfolgt.
4. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren gemäß Anspruch I bis 3, bestehend aus einer vorzugsweise zylindrische oder mindestens teilweise konische oder gewölbte Form besitzenden rotationssymmetrischen Kammer (I), die am einen Ende einen tangentialen Einlaß (3) und innerhalb der am gleichen Ende befindlichen Stirnseite (2) etwa in der Achsmitte eine düsenförmige Einblasöffnung (5) und um diese herum eine weitere ringförmige Einströmöffnung (4) besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 532 532; belgische Patentschrift Nr. 506 697.