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Vorrichtung zur Behandlung von beschränkt mischbaren Flüssigkeiten
unterschiedlicher Dichte miteinander in Gegenwart von Gasen Aus der deutschen Patentschrift
835 296 ist eine Vorrichtung zur Durchmischung und Trennung von gegenströmenden
Medien bekannt, bei der die gegenströmenden Medien durch abwechselnd an gegenüberliegenden
Seiten ausgesparte übereinander angeordnete Böden gezwungen werden, einen Zickzackweg
durch den Gefäßraum zu nehmen, wobei an den Aussparungen die Mischung und zwischen
den Böden die Trennung der Medien erfolgt. Die Kanten der Aussparungen der Böden
können nach unten abgebogen sein. Wenn man in einer derartigen Vorrichtung zwei
nicht mischbare Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte in Gegenwart von Gasen miteinander
behandeln will, so kann sich die leichtere Flüssigkeit in den einzelnen Stufen nicht
lange aufhalten und steigt infolgedessen schnell nach oben. Dadurch wird die Verweilzeit
der aufsteigenden leichteren Flüssigkeit im Vergleich zu der schwereren Flüssigkeit
so gering, daß sich eine ausreichende Behandlung nicht mit Sicherheit erzielen läßt.
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Es wurde gefunden, daß man die Behandlung von beschränkt mischbaren
Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte und Gasen miteinander in einer Vorrichtung
mit mehreren Stufen, die durch übereinander angeordnete, in einem Gefäß angebrachte
Böden gebildet werden, von denen jeweils benachbarte an gegenüber liegenden Seiten
ausgespart sind, wobei die Kanten der Böden an den Aussparungen nach unten gezogen
sind, vorteilhaft durchführen kann, wenn man unter den Böden in der Nähe der nach
unten gezogenen Kanten Stauwände anbringt, deren Oberkanten höher und deren Unterkanten
tiefer liegen als die Unterkanten der Böden.
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Unter beschränkt mischbaren Flüssigkeiten werden neben nicht mischbaren
Flüssigkeiten auch solche ver standen, die begrenzt löslich ineinander sind. Voraussetzung
für den Einsatz in der vorliegenden Vorridtung ist lediglich, daß auch zum Schluß
der Behandlung noch zwei flüssige Phasen vorliegen. Der Unterschied in der Dichte
kann verhältnismäßig gering sein und muß lediglich ausreichen, eine Trennung der
beiden Flüssigkeiten in den einzelnen Stufen durch Aufschwimmen der leichteren und
durch Absinken der schwereren Flüssigkeit zu bewirken. Die Gase dienen in erster
Linie als Rührmittel, die die leichtere und die schwerere Flüssigkeit miteinander
mischen sollen, wenn sie unter der Unterkante eines Bodens hindurch und durch die
Aussparung nach oben in die nächste Stufe sprudeln.
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Älan kann zweckmäßig inerte Gase verwenden, die dann unten durch ein
Gebläse eingeleitet und im Kreislauf geführt werden. Es ist jedoch ebensogut möglich,
Gase oder Gasmischungen zu verwenden, die sich zumindest teilweise in einer der
Flüssigkeiten oder in beiden Flüssigkeiten lösen oder mit ihnen reagieren.
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In diesem Fall wird man von einer Kreislaufführung abstehen. Schließlich
ist es möglich, als Gas die Dämpfe einer der beiden Flüssigkeiten zu verwenden,
wenn man bei Temperaturen und Drücken arbeitet, bei denen diese Flüssigkeit siedet.
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Die Böden können horizontal angebracht sein, wenn die Kanten an den
Aussparungen nach unten abgebogen sind. Es ist aber auch möglich, die Böden geneigt
anzuordnen. In diesem Fall erübrigt es sich gegebenenfalls, die Rauten an den Aussparungen
abzubiegen, was jedoch auch bei geneigten Böden möglich ist. Die Stauwände werden
unter den Böden so angebracht, daß die Oberkanten höher liegen als die nach unten
gezogenen Unterkanten der Böden. Die Unterkanten der Stauwände müssen tiefer liegen
als die Unterkanten der Böden. Die Höhendifferenz zwischen Bodenunterkanten und
Stauwandober- und -unterkanten richtet- sich nach dem Unterschied der Dichten derzu
behandelnden Flüssigkeiten sowie nach der gewünschten Verweilzeit. Man kann die
Stauwände gegebenenfalls ilurch eine bewegliche Anordnung an die verschiedenen Betriebsverhältnisse
anpassen. Die Kanten der Stauwände werden im allgemeinen ebenso wie die Unterkanten
der Böden horizontal angeordnet. Sie können auch wellenförmig, kammförmig usw. ausgebildet
sein. Die leichtere Flüssigkeit kann je nach der Ausbildung der Stauwände über deren
Oberkante oder unter deren Unterkante hindurch in die Aussparungen der Böden und
von dort in die nächsthöhere Stufe gelangen. Es ist auch möglich, die leichtere
Flüssigkeit durch einen oder mehrere Überläufe abzuziehen, die
in
den Stauwänden angeordnet sind. Die Form der Aussparung kann verschieden sein. Besonders
einfach und zweckmäßig ist es, in einem zylindrischen Gefäß den kreisförmigen Boden
an einer Seite abzuschneiden und die Schnittkanten nach unten abzubiegen. Man kann
aber auch kreisförmige, ovale usw. Durchbrüche anbringen, deren Kanten nach unten
abgebogen sind.
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Wichtig ist, daß die Aussparungen benachbarter Böden jeweils an den
gegenüberliegenden Seiten angebracht sind. damit die Flüssigkeiten zu einem Zickzackweg
durch die Vorrichtung gezwungen werden.
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Bau- und Wirkungsweise der Vorrichtung ist auf den beiliegenden Abbildungen
dargestellt. Fig.A zeigt ein zvlindrisches Gefäß 1 mit horizontalen Böden 2, deren
Kanten 3 nach unten abgebogen sind. Unter den Böden in der Nähe der Kanten 3 befinden
sich die Stauwände 4. Die schwerere Flüssigkeit tritt bei 5 ein, durchfließt die
Vorrichtung im Zickzack, verläßt sie bei 6 und fließt über den Überlauf 7 ab. Die
leichtere Flüssigkeit tritt bei 8 eiii, steigt im Zickzack nach oben. trennt sich
bei 9 von der schwereren Flüssigkeit und fließt über den tFherlauf 10 ab. Das Gas
wird über das Gebläse 11 bei 12 eingeleitet, sammelt sich unten am untersten Boden
und sprudelt dann unter der Kante 3 hindurch und durch die Aussparung 13 unter den
nächsten Boden usf.. bis es sich bei 14 sammelt und über die Leitung 15 im Kreislauf
zum Gebläse 11 zurückgeführt wird. Die leichtere Flüssigkeit sammelt sich unter
dem untersten Boden vor der Stauwand 4 an und läuft in dem Maße, in dem sie bei
8 nachgeführt wird, über die Oher- oder Unterkante der Stauwand 4 zu der Unterkante
des Bodens 3. von wo sie durch das sprudelnde Gas innig mit der schwereren Flüssigkeit
vermischt wird. Unter langsamer Trennung von der schwereren Flüssigkeit in der Beruhigungszone
16 ge langt die leichtere Fliissigkeit zu der Stauwand 4 der nächsthöheren Stufe
usf. bis zu dem Berubigungs raum 9. Fig. B zeigt eine ähnliche Vorrichtung mit geneigten
Böden. bei der das Gas nicht im Kreis lauf geführt wird. Die schwerere Flüssigkeit
wird im Gleichstrom mit der leichteren Flüssigkeit und mit dem Gas gefiihrt. indem
sie bei 6 eingeleitet wird und durch einen Überlauf 17 abfließt. Fig. C ist eine
Aufsicht auf einen Boden 2, bei dem die Aussparung 13 durch ein Abschneiden der
kreisförmigen Scheibe entstanden ist. Die zugehörige Stauwand 4 ist ebenso wie die
Aussparung 13 des darunterliegenden Bodens gestrichelt eingezeichnet. Fig. D stellt
die Aufsicht auf einen Boden dar, bei dem die Aussparung als kreisförmiger Durchbruch
aufgebildet ist. Fig. E gibt eine besondere Ausführungsform der Unterkante eines
Bodens wieder, die kammförmig ausgebildet ist. Fig.F zeigt eine Stauwand 4 mit einem
in der Mitte angeordneten Überlauf 17.
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Bei den zur Veranschaulichung der Leistungsfähigkeit der beanspruchten
Vorrichtungen im Vergleich zu denen der deutschen Patentschrift 835 296 durchgeführten
Vergleichsversuchen wurde aus einem phenol-
haltigen Wasser mit einem Phenolgehalt
von 5 Gewichtsprozent das Phenol mit Hilfe von Äfflylhenzol bei gewöhnlicher Temperatur
extrahiert. Als Extraktionsgefäß diente eine Vorrichtung entsprechend Fig. A mit
einer Gesamthöhe von 4 m und einer lichten Weite von 40 cm. Das Extraktionsgefäß
besaß fünf Böden 2, von denen der unterste in 1,50 m Höhe und die weiteren vier
Böden mit je 30 cm Abstand darüber eingebaut waren. Die Höhe der Kante 3 betrug
10 cm, die Höhe der Stauwände 4 gleichfalls 10 cm. Die Oberkanten der Stauwände
4 lagen 2 cm höher als die Unterkanten 3 der Böden 2. Da pro Stunde 1 m3 des 5 Gewichtsprozent
Phenol enthaltenden Wassers und 1,5 m3 an Äthylbenzol aufgegeben und je Stunde 1,2
m3 Stickstoff zum Rühren durch das Extraktionsgefäß geleitet wurde, enthielt das
beim 7 austretende Wasser nur noch 0,57 Gewichtsprozent Phenol. Bei Verwendung des
gleichen Extraktionsgefäßes, jedoch nach Entfernung der Stauwände 4, enthielt das
unter den gleichen Bedingungen extrahierte pbenolhaltiae Wasser nach Passieren des
Extraktionsgefäßes noch einen Phenolrestgehalt von 1,36 Gewichtsprozent.
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Soll durch Verringerung des Durchsatzes der Phenolgehalt des bei 7
austretenden extrahierten Wassers auf 0.57 Gewichtsprozent eingestellt werden, so
muß der Durchsatz an phenolhaltigem Wasser auf etwa 280 1 pro Stunde, d. h. auf
den vierten Teil, beschränkt werden.
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Die vorliegende Vorrichtung läßt sich vielseitig sowohl für einfache
physikalische Behandlungen als auch für chemische Umsetzungen von in den Flüssigkeiten
gelösten oder suspendierten Stoffen und gegebenenfalls auch der Flüssigkeiten selbst,
ferner auch für die Umsetzung von Gasen oder deren Bestandteilen mit mehrphasigen
flüssigen Systemen verwenden. Die Flüssigkeiten können dabei auch mit Feststoffen
beladen sein. Die Stauwände gestatten es, die Verweilzeiten der beiden Flüssigkeiten
so aufeinander abzustimmen, daß die Behandlung jeweils die besten Ergebnisse erzielt.
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PATEXTANSPRUCH: Vorrichtung zur Behandlung von beschränkt mischbaren
Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte miteinander in Gegenwart von Gasen mit mehreren
Stufen, die durch übereinander angeordnete, in einem Gefäß angebrachte Böden gebildet
werden, von denen jeweils benachbarte an gegenüberliegenden Seiten ausgespart sind,
wobei die Kanten der Böden an den Aussparungen nach unten gezogen sind, dadurch
gekennzeichnet, daß unter den Böden in der Nähe der nach unten gezogenen Kanten
Stauwände angebracht sind, deren Oberkanten höher und deren Unterkanten tiefer liegen
als die Unterkanten der Böden.