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Verfahren zum gegenseitigen-Behandeln von Flüssigkeiten unterschiedlicher
Dichte Zum Durchmischen und anschließenden Trennen zweier fließender, nicht miteinander
mischbarer Medien sind in einer bekannten Vorrichtung Böden, z. B. Schikanebleche,
derart abwechselnd an gegenüberliegenden Wandungen des Gefäßes übereinander angebracht
und ausgespart, daß die Medien gezwungen werden, einen Zickzackweg durch den Gefäßraum
zu nehmen, wobei an den Aussparungen die Mischung, zwischen den Böden die Trennung
der Medien erfolgt, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwei Flüssigkeiten
unter Zuhilfenahme eines Gases innig zu vermischen. Bei der bekannten Vorrichtung
konnte eine intensive Durchmischung und Durchwirbelung der beiden Medien noch nicht
in völlig befriedigender Weise erreicht werden. Die Erfindung ermöglicht einen besonders
intensiven Austausch zwischen den flüssigen und den gasförmigen Komponenten.
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Die Erfindung liefert ein Verfahren zum gegenseitigen Behandeln von
Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte unter vorübergehendem Durchdringen und Vermischen
in einem Rohr mit Einbauten, die als Leitorgane für die strömenden Medien wirken,
wobei die Flüssigkeiten gemeinsam oder an getrennten, übereinanderliegenden Stellen
eingeleitet werden, während in den unteren Teil der Vorrichtung ein aufwärts gerichteter,
der Flüssigkeit entgegengeführter Luft- oder Gasstrom eintritt. Es ist dadurch gekennzeichnet,
daß man das - Gas mit einer solchen kinetischen Energie einleitet, daß eine heftige
Durchwirbelung der im Rohr vorhandenen Flüssigkeiten an fest angeordneten, an -ihrer
Oberfläche mit Lein; schaufeln ausgestatteten, im wesentlichen konzentrisch mit
Abstand von der-Rohrwand liegenden Einbaukörpern erfolgt, durch welche dem Gas strom
eine heftige Drehbewegung vermittelt und eine Auflösung der geschlossenen Flüssigkeitsphase
erreicht wird.
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Das gasförmige Medium wird am Kopf des Rohres abgeleitet. Man kann
hierbei die Flüssigkeiten im Gegenstrom zueinander führen.
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Das durchströmende Gas kann im Kreislauf-geführt werden und innerhalb
dieses Kreislaufes Vorrichtungen zum Trocknen, Regenerieren oder Heizen durchlaufen.
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Die zu behandelnden Flüssigkeiten können feste Bestandteile in gelöster,
emulgierter oder suspendierteer form enthalten. Eine der beiden Flüssigkeiten kann
als Reaktionsmittel, Extraktionsmittel oder Lösungsmittel für die andere Flüssigkeit
oder für die in dieser vorhandenen festen Bestandteile dienen. Auch können die Flüssigkeiten
einzeln oder gemeinsam als Kühlmittel oder Heizmittel für das durchströmende gasförmige
Medium benutzt werden.
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Die miteinander zu vermischenden Flüssigkeiten können aus dem gasförmigen
Medium auch einzelne Bestandteile herauslösen oder m anderer Weise mit den flüssigen
Bestandteilen in Austausch treten. Auf diese Weise kann z. B. eine chemische Umsetzung
und/oder gleichzeitig auch ein Wärmeaustausch zwischen dem Gas und den Flüssigkeiten
herbeigeführt werden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise besteht darin, daß
durch die Wechselwirkung zwischen Zentrifugal- und Schubkraft, die durch die Drehbewegung
erreicht wird, die Flüssigkeitsphase im Gesamtquerschnitt des ringförmigen Kontaktraumes
aufgelöst wird.
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Bei der bekannten Vorrichtung wird dagegen durch die Anordnung der
Böden eine Folge von Misch- und Trennräumen geschaffen, so daß sich die Durchmischung,
d. h. die Auflösung der geschlossenen Flüssigkeitsphase, - auf verhältnismäßig eng
begrenzte Bezirke des Kontaktraumes erstreckt.
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Die Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besitzen keine mechanischen Antriebe oder sich bewegendeKonstruktionselemente. Ans
diesem Grunde eignet sich das neue Verfahren besonders vorteilhaft zur Behandlung
von korrodierend wirkenden Gasen oder Flüssigkeiten, für die metallische Werkstoffe
ungeeignet sind. Alle Teile der erforderlichen Apparatur können aus keramischen
Baustoffen oder aus Kunststoffen, insbesondere aus Polyäthylen, bestehen.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann auch derart ausgebildet werden, daß anschließend an die gegenseitige Vermischung
und Durchdringung der beiden Flüssigkeiten Trennabschrßtte für die beiden flüssigen
Phasen
vorhanden sind. Auf diese Weise läßt sich die spezifisch
leichtere Flüssigkeit in unvermischtem Zustand am oberen und die spezifisch schwerere
Flüssigkeit am unteren Ende des Rohres ableiten. Hierbei kann man eine intensive
Gegenstromführung der beiden Flüssigkeiten erreichen, wie sie zur Extraktion von
Flüssigkeiten vorteilhaft ist.
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In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignete Vorrichtung in Form eines schematischen Vertikalschnittes als
Beispiel dargestellt.
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Innerhalb eines senkrechten Rohres 1 ist ein zylinderförmiger, oben
und unten spitz zulaufender Einbaukörper 2 vorhanden, der auf seiner Oberfläche
Leitschaufeln 3 besitzt, die z. B. als Schraubenflächen, unterbrochene Schraubenflächen
oder Paddelflächen ausgebildet sein können. Der Durchmesser des Einbaukörpers 2
wird so bemessen, daß zwischen ihm und der inneren Rohrwandung ein ausreichend großer
ringförmiger Querschnitt für den Durchgang der gasförmigen und flüssigen Medien
vorhanden ist.
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Am unteren Rand des Rohres 2 ist eine Rinne 4 zum Auffangen von Flüssigkeiten
angebracht. Die am oberen Rand des Rohres 2 überlaufenden Flüssigkeiten können sich
in einer Rinne 5 sammeln, die um die Außenfläche des Rohres herumgelegt ist. Oben
und unten ist das Reaktionsrohr 2 durch haubenförmige Kappen 6 und 7 abgeschlossen,
die Rohranschlüsse für die Einführung und Abführung des gasförmigen Mediums besitzen.
Mit Hilfe einer Gebläsevorrichtung 8 werden die Gase durch Leitung 9 zugeführt.
Die am Kopf der Vorrichtung abströmenden Gase gelangen durch Leitung 10 beispielsweise
in eine Absorptions- oder Reinigungsvorrichtung 11, die in üblicher Weise mehrfach
vorhanden sein kann, damit durch Umschaltung eine Trocknung, Regenerierung oder
sonstige Behandlung durch Absorptions-oder Reinigungsmittel möglich ist. Hierfür
können auch kontinuierlich arbeitende Berieselungsvorrichtungen verwendet werden.
Außerdem durchströmen die Gase noch eine Kühl- oder Heizvorrichtung 12, mit deren
Hilfe die erforderliche Gastemperatur eingestellt wird.
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Die spezifisch schwerere Flüssigkeit (z. B. Wasser, Säuren oder Salzlösungen)
wird durch Rohrleitung 13 zugeführt, während die spezifisch leichtere Flüssigkeit
(z. B. Kohlenwasserstoffe, Alkohole oder andere organische Lösungsmittel) durch
Leitung 14 eintritt. Infolge ihrer höheren Dichte versucht die bei 13 eingeleitete
Flüssigkeit nach unten abzufließen, während die bei 14 eingeführte spezifisch leichtere
Flüssigkeit durch hydrostatischen Auftrieb nach oben strömt. Beide Flüssigkeiten
durchdringen sich auf diese Weise, wobei der gleichzeitig vorhandene aufwärts gerichtete
Gasstrom eine Stauung und weitere Durchmischung der beiden Flüssigkeiten bewirkt.
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Durch geeignete Ausbildung der auf dem zweckmäßig zylinderförmigen
Einbaukörper 2 angeordneten Leitorgane 3 und durch geeignete Bemessung ihres Neigungswinkels
kann man erreichen, daß die durch Leitung 13 eingeführte schwere Flüssigkeit sich
nur langsam nach unten bewegt. Die leichtere, durch Leitung 14 zulaufende Flüssigkeit
steigt dabei nach oben. Während der mittlere Rohrabschnitt für die intensive Durchmischung
der Reaktionsteilnehmer bestimmt ist, soll in den oberhalb der Leitung 13 und unterhalb
der Leitung 14 liegenden Abschnitten des Rohres 2 eine Entmischung eintreten, damit
die
getrennten Flüssigkeiten in möglichst reiner Form mit Hilfe der Auffangorgane
4 und 5 abfließen. Hierzu kann man den oberen und unteren Abschnitt des Einbaukörpers
2 auch ohne Leitorgane lassen oder ihn dort mit einem geringeren Durchmesser oder
vvrminderter Schaufelbesetzung oder -neigung ausführen.
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In besonderen Fällen kann die spezifisch leichtere Flüssigkeit auch
durch Leitung 13 und die schwerere Flüssigkeit durch Leitung 14 eintreten. Der Gasstrom
verursacht in diesem Fall nur eine teilweise Vermischung der beiden Flüssigkeiten.
Diese Arbeitsweise ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine aufeinanderfolgende
Auswaschung und Behandlung von Gasen mit verschiedenen Flüssigkeiten durchgeführt
werden muß.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zu seiner Durchführung
bestimmten Vorrichtung lassen sich in besonders vorteilhafter Weise Alkohole auswaschen,
die neben freier Salzsäure noch gelöste Salze enthalten. Derartige Alkohollösungen
entstehen z. B. bei der Reinigung von pulverförmigem, in Kohlenwasserstoffen suspendiertem
Polyäthylen, insbesondere Niederdruck-Polyäthylen. Polyäthylen-Kohlenwasserstoff-Suspensionen,
die neben Alkohol noch Salzsäure enthalten, hat man bisher durch eine langsam abfließende
Wasserschicht tropfenförmig aufsteigen lassen. Der vorhandene Alkohol, Salzsäure
und gelÖste Salze werden dabei vom Wasser extrahiert. Dieser Extraktionsvorgang
erfolgt jedoch nur sehr langsam und unvollkommen, weil die flüssigen Medien sich
in relativ großen Tropfen mit nur geringer Geschwindigkeit gegeneinander bewegen.
Bei dem bisherigen Verfahren sind daher verhältnismäßig große Einrichtungen erforderlich,
um eine einigermaßen befriedigende Auswaschung zu erreichen. Mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung werden diese Nachteile vermieden, weil das pulverförmige Polyäthylen
und auch die Suspensionsflüssigkeiten auf wesentlich kleinerem Raum in erheblich
stärkerem Ausmaß von unerwünschten Bestandteilen befreit werden. Eine weitere Reinigung
des pulverförmigen Polyäthylens ist dann im allgemeinen nicht mehr - erforderlich.
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Man kann die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
auch in mehreren Stufen hintereinanderschalten, wobei nach der jeweils erforderlichen
Trennung der flüssigen und gegebenenfalls vorhandenen pulverförmigen Bestandteile
eine wiederholte, gegebenenfalls mehrfach wiederholte Gegenstromführung der in Frage
kommenden Medien vorgenommen wird.