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Verfahren zum Zerstören von Schäumen In der Technik besteht häufig
aie Aufgabe, Schaum zu zerstören, d. h. die den Schaun bildenden Medien, Flüssigkeit
und Gas, möglichst wetgehend zu trennen, bzw. die Flüssigkeit von etwa loch verbleibendem
Restschaum zu scheiden. Manclmal handelt es sich nur darum, die voluminösen Schäume
technisch möglichtst einfach und einwandfrei bwältigen zu können. Oft ist aber auch
die Aufgabe gestellt, eine möglichst vollständige Trennung von Gasund Flüssigkeit
deshalb vorzunehmen, weil diese gerennt weiterverarbeitet werden müssen, eventuell
ggar sich gegenseitig ungünstig beeinflussen. Man ha schon mit den verschiedenartigsten
Methoden vesucht, diese Aufgabe zu lösen. Hierfür ist eine ganzeReihe von Verfahren
bekannt und in Anwendung, während noch mehr Vorschläge gemacht wurden, cb nicht
zur Verwirklichung kamen. Verschiedene Verfahren benutzen chemisch bzw. physikalisch
wirksame stoffliche Schaumzerstörungsmittel, die in die schäumende Flüssigkeit eingebracht
oder uf ihrer Oberfläche feinverteilt werden. Abgesehendavon, daß derartige Substanzen
meist teuer sind, stilen sie in der zu verarbeitenden Flüssigkeit Fremd5offe oder
gar Verunreinigungen dar, die wieder enernt werden müssen, oder können sogar unerwünshte
chemische Umsetzungen mit der Flüssigkei ergeben. In vielen Fällen sind diese Verfahren
dher, soweit sie nicht überhaupt unwirtschaftlich sid, von vornherein grundsätzlich
nicht anwendbar.
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Man hat daher auch schon ersucht, mit mechanischen Mitteln des Schaumprolems
Herr zu werden. Bekannt wurden beispielsweis Schaumzentrifugen. Diese Geräte sind
aber ebenso rie die weiterhin bekannten Rohrschleudern im Beieb verhältnismäßig
teuer. Schließlich glaubte man rs Problem dadurch zu lösen, daß man Zyklone verendete,
die mit Hilfsgas arbeiteten. Hierbei besteh jedoch die Gefahr erneuter Schaumbildung.
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Es wurde nun gefunden, daß egelingt, das Problem der Schaumzerstörung
in einfach und billiger, trotzdem aber wirksamer Weise zu lön, wenn man hierzu solche
Zyklone verwendet, die 1 konisch zulaufenden unteren Teil eine Quersmittsverengung
aufweisen.
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Derartige Zyklone waren an s, für andere Zwecke bekannt. Es war daher
überrasend, daß es gelang, mit solchen Vorrichtungen, die isher nur zur Trennung
von Flüssigkeiten und fesn Stoffen oder von Feststoffen verschiedener Struktt verwendet
wurden, eine einwandfreie Schaumzerstöng, also eine Trennung von Flüssigkeit und
selurnbildendem Gas, herbeizuführen. Insbesondere geng es so erstmalig, bei verhefter
Sulfitablauge, die sehr stark zum Schäumen neigt, eine einwandfreie und wirtschaftliche
Entschäumung zu erzielen.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Zyklone mit Querschnittsverengung
im unteren Teil können in der Grundkonstruktion beliebige, auch an sich bekannte
Gestaltung besitzen. So kann in bekannter Weise der obere Teil des Gehäuses, in
dem der Einlaß mündet, zylindrisch sein, während sich an ihn nach unten eine konische
Fortsetzung anschließt. Der Eimaß für den Schaum kann rund sein, aber auch eine
längliche Form besitzen, was manchmal besonders zweckmäßig ist. Der obere Auslaß
wird vorteilhaft in der bei normalen Zyklonen bekannten Form eines in den Zyklon
hineinragenden Wirbelfinders ausgeführt.
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Die Querschnittsverengung im unteren Teil der Vorrichtung kann in
sehr verschiedener Form erfolgen. Man kann beispielsweise hier einen Trichter einbauen.
Diesen kann man zur Abführung des Gases bzw. Restschaumes verwenden, wozu er oben
offen sein kann, während die abgetrennte Flüssigkeit an der Innenwandung des Zyklons
herabläuft und an dessen unterem Ende abgezogen wird. Man kann den Trichter im unteren
Teil umbiegen und seitlich durch die Zyklonwandung nach außen führen. Man kann ihn
aber auch zentral senkrecht nach unten durch die Vorrichtung hindurchführen, wobei
es dann konstruktiv zweckmäßig ist, die entschäumte Flüssigkeit aus dem unteren
Teil der Vorrichtung seitlich abzuführen. Bei diesen Ausführungen ist es zweckmäßig,
den Wirbelfinder oder eine ähnliche zentrale Vorrichtung im oberen Teil des Zyklons
zu belassen, um eine Querschnittsverringerung zu bewirken und dadurch eine Geschwindigkeitsminderung
des eintretenden Schaumes zu verhindern.
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Man kann aber auch den Trichter so konstruieren, daß er allein den
unteren Auslaß für die Flüssigkeit bildet. Der eventuelle Restschaum wird alsdann
mit
dem freigesetzten Gas oben aus der Vorrichtung abgeführt. Der
Trichter wird vorzugsweise oben verschlossen und erhält seitliche Öffnungen. zweckmäßig
in Form von Schlitzen, für den Eintritt der Flüssigkeit. Er reicht ja ein Stück
in den Zyklon hinein. Die Flüssigkeit, die an dessen Wandungen bis unterhalb der
Oberkante des Trichters heruntergelaufen ist, tritt dann durch diese seitlichen
Öffnungen in ihn ein. Bei dieser Ausführung der Erfindung ist die Spaltbreite zwischen
Trichteroberkante und Zyklonwandung von besonderer Bedeutung. Beispielsweise betrug
bei einer Vorrichtung, mit der 3,3 m3/h hefehaltige Flüssigkeit entschäumt wurden,
bei einem lichten Durchmesser des Zyklons in Höhe der Trichteroberkante von 45,5
mm und bei einem Durchmesser der Auslaßöffnung des Trichters von 24 mm die optimale
Spaltbreite zwischen Trichteroberkante und Zyklonwandung 0,8 mm. Der Entschäumungsgrad,
also das Verhältnis von entschäumter Flüssigkeit zur zugeführten schäumenden Gesamtflüssigkeit
betrug hierbei 75 °/o. Die in der Flüssigkeit noch verbleibende Restluft lag bei
4 bis 5 % gegenüber 3 bis 4 % bei Anwendung von Entschäumungsschleudern.
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Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn man die Querschnittsverengung
im unteren Teil des Zyklons durch einen Trennteller vornimmt. Dieser kann zweckmäßig
von einem am Boden der Vorrichtung befestigten Arm getragen werden. Sein zweckmäßiger
Abstand von der unteren Abflußöffnung richtet sich nach den Eigenschaften des zu
zerstörenden Schaumes und nach der sonstigen konstruktiven Gestaltung des Zyklons
und ist von Fall zu Fall durch Ausprobieren festzustellen, wofür der den Trennteller
haltende Arm zweckmäßig durch den Boden der Vorrichtung hindurchgeführt und von
außen der Höhe nach verstellbar und in beliebiger gewünschter Höhe feststellbar
gestaltet wird. Die entschäumte Flüssigkeit wird bei dieser Vorrichtung durch eine
oder mehrere Auslaßöffnungen im unteren Teil der Vorrichtung unterhalb des Trenntellers
abgezogen, während das befreite Gas und gegebenenfalls noch verbleibender Restschaum
oben aus der Vorrichtung abgeführt werden. Auch hierbei zeigte es sich, daß der
Spaltbreite zwischen Trennteller und Zyklonwand besondere Bedeutung zukommt. Insbesondere
besteht für einen einwandfreien Betrieb eine Abhängigkeit zwischen dem Querschnitt
der unteren Abflußöffnung und der Spaltbreite. Die Öffnung darf nämlich nicht zu
groß sein, damit der günstigste Betriebsdruck in dem Gerät aufrechterhalten und
das Ansaugen von Luft durch den unteren Auslaß vermieden wird. Macht man den Spalt
zwischen Trennteller und Zyklonwand klein genug, um die gewünschte Wirkung zu erreichen,
so kann der Querschnitt der Abflußöffnung oder mehrerer Abflußöffnungen beliebig
groß sein. Enthält aber die zu entschäumende Flüssigkeit Feststoffteilchen, die
den Spalt zwischen Trennteller und Zyklonwand zusetzen können, so muß der Spaltanteil
entsprechend vergrößert werden. Dann muß der lichte Querschnitt der Abflußöffnung
entsprechend verkleinert werden. So erwies sich z. B. bei einer Vorrichtung, mit
der 3,4 m3/h Hefe und Fasern enthaltende Flüssigkeit entschäumt wurden, bei einer
erforderlichen Spaltbreite von 8 mm ein Abzugsrohr mit einem lichten Durchmesser
von 20 bis 25 mm als optimal.
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Die übrigen Arbeitsbedingungen sind gleichfalls der Art des zu zerstörenden
Schaumes und der jeweiligen Konstruktion des Zyklons anzupassen. Es erwies sich
für viele Fälle als zweckmäßig, einen für den Zyklonbetrieb verhältnismäßig hohen
Einlaßdruck, vorzugsweise von mindestens 2 atü, zu verwenden.
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Durch die Erfindung gelingt es erstmalig, Schaum praktisch beliebiger
Art einfach und billig und daher in wirtschaftlicher Weise, zugleich aber auch technisch
einwandfrei, also mit befriedigendem Entschäumungsgrad und bei sicherem Betrieb,
zu zerstören.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungen der Vorrichtung nach
der Erfindung dargestellt, und zwar geben F i g. 1 und 3 Zyklone mit trichterförmigen
Auslässen für Gas bzw. Schaum wieder, von denen der in F i g. 1 seitlich und der
in F i g. 3 unten aus der Vorrichtung herausgeführt wird. Der Flüssigkeitsablauf
befindet sich in F i g. 1 am unteren Ende des Gerätes, bei F i g. 3 seitlich im
unteren Teil. In F i g. 2 ist ein -'yklon dargestellt, der für den Flüssigkeitsabzug
eben oben geschlossenen Trichter mit seitlichen öffnutgen besitzt, während Gas bzw.
Schaum oben aus dan Gerät abgezogen werden.
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F i g. 4 und 5 zeigen Vorrichtungen, bei denen die erfindungsgemäße
Qerschnittsverengung im unteren Teil (an Stelle von Tichtern wie bei Fi g. 1, 2
und 3) mittels Trenntellern -rfolgt. Der Flüssigkeitsabzug erfolgt in beiden Fällecunten
durch verengte Öffnungen, die sich nach F i g. 5@m Boden der Vorrichtung, nach F
i g. 4 in einem üler dem Ende der Vorrichtung liegenden Zwischenbden befinden. Der
Abzug von Gas bzw. Restscham erfolgt in den beiden letztgenannten Fällen obn.
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In den Zeichnunga ist 1 der tangentiale Einlaß für die schaumhaltige
Flssigkeit, 2 ein dem Wirbelfinder üblicher Hydrozykloe ähnliches Rohr. Bei den
Ausführungen nach F i ; 2, 4 und 5 dient dieses zum Abzug von Gas bzw.testschaum,
die das Gerät durch das Anschlußrohr 3 erlassen. Bei den Ausführungen nach F i g.
1 und 3 cent das Rohr 2, das auch abgeblindet oder durch ene ähnliche Vorrichtung
ersetzt sein kann, nur de Querschnittsverminderung im oberen Teil des Zylons, damit
keine Verringerung der Tangentialgestwindigkeit des eintretenden Schaumes stattfindetMit
4 ist der obere, zweckmäßig zylindrische Teil des?'yklons bezeichnet, der mit dem
anschließenden konchen Teil 5, am besten mittels Flansche, verbunde ist. Nach unten
schließt der dritte Teil 6 an. 7aind Trichter zur Abführung von Gas bzw. Restschaut,
7 6 Trichter zur Ableitung der Flüssigkeit, die durt die Ausflußöffnung 8 abgeleitet
wird. Der Trichtefl b trägt seitliche Öffnungen 9. 10 ist der (an Stelleines Trichters)
die Querschnittsverengung bewirkede Trennteller, der von dem Halter 11 getragen
ird. 12 ist der enge Durchlaß für die Flüssigkeit zwihen Trennteller 10 und
Abflußöffnung B. Beispiel 3 m3/h stark verhäumte verhefte Sulfitablauge mit einem
Flüssigkeitshalt von etwa 30 % werden mit einem Druck von wa 2 atü tangential in
eine Vorrichtung der besclebenen Art eingeführt und dadurch in schnelle otation
versetzt. Durch die Zentrifugalkraft wird ie spezifisch schwere Flüssigkeit an die
Wandung d Zyklons geschleudert und bildet hier eine rotiereie Flüssigkeitsschicht
von etwa 8 mm Stärke. Diepezifisch leichtere Luft bleibt im
inneren
Teil des Wirbels und .neigt dazu, sich mit einem kleineren, nicht nach außen geschleuderten
Rest der Flüssigkeit wieder zu Schaum zu vereinigen.
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Bei den Vorrichtungen nach F i g. 1 und 3 fließt die Flüssigkeit zwischen
Trichter und Zyklonwandung nach unten und läuft bei 8 ab, während der Schaum, der
beispielsweise nur noch einen Flüssigkeitsgehalt von etwa 5 bis 10 % hat, durch
den Trichter 7 a abgeführt wird.
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Bei den Vorrichtungen nach F i g. 2, 4 und 5 werden Gas und Restschaum
durch die Einbauten gleichfalls aus dem Wirbel herausgetrennt. Gleichzeitig wird
der Wirbel nach oben abgelenkt, so daß keine Vermischung von Flüssigkeit und Gas
bzw. Schaum mehr auftritt.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 4 und bei Entschäumung verhefter
Fichtensulfitablauge konnte der Trennteller 10 maximal 90 mm über der Durchlußöffnung
12 stehen. Wurde dieses Maß überschritten, fand keine befriedigende Trennwirkung
mehr statt. Dasselbe war der Fall, wenn die Spaltbreiten zwischen 5 und
10 8 mm überstieg. Bei den Vorrichtungen nach F i g. 1 bis 3 konnte bei Entschäumung
der gleichen Flüssigkeit der Abstand zwischen der Trichteroberkante und der Unterkante
des Rohres 2 maximal 80 mm betragen bei einer Spaltbreite zwischen 5 und
7 a bzw. 7 b von 0,8 mm. Beim Durchsatz von 3 m3/h Sulfitablauge beträgt
die optimale Weite für das untere Abzugsrohr 20 mm. Vergrößert man dieses Maß, so
wird Luft angesaugt, und die Entschäumung ist eich mehr zufriedenstellend. Wird
der Durchmesser des Abzugsrohrs verkleinert, dann geht der Durchsatz des Gerätes
zurück.