DE1442610A1

DE1442610A1 - Verfahren zur Dispergierung einheitlicher Fluessigkeitstroepfchen in einer zweiten Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1442610A1
Application number: DE19631442610
Authority: DE
Inventors: Geoffroy Graham; Jacques Hure; Saint Geb Schonberg James Rose
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1962-05-09
Filing date: 1963-05-09
Publication date: 1969-04-30
Also published as: CH397719A; LU43675A1; GB1007483A; US3204934A; FR1330251A

Description

Verfahren zur Dispergierung einheitlicher FlEssigkeitströpfchen in einer zweiten Flüssigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dispergierung einheitlicher Flüssigkeitströpfchen in einer zweiten Flüssigkeit.
In den Kolonnen zur Flussig-Flussigbehandlung zweier nicht oder nur teilweise mischbarer Phasen erfolgen Wärmeübergänge, Stoffübergänge und sogar chemische Reaktionen, wobei diese Operationen in gewissen Fällen eine Anderung der Art der zu dispergierenden flüssigen Phase mit sich bringen, z. B. durch Ubergang in den gasförmigen oder festen Zustand unter Anderung des Molekulargewichts. Es ist bekannt, daß die. Stoffaustausch-oder Wärmeaustauschkoeffizienten einerseits von der Tröpfchengrole der dispersen Phase und anderseits von den dynamischen Bedingungen abhängen, unter denen sich die Tröpfchen in bezug auf die kontinuierliche Phase befinden, wobei die Bedingungen durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Tröpfohen und kontinuierlicher Phase gekennzeichnet werden können.
Die Übergänge sind ebenso direkt von der Größe der Tropechen, inabesondere von der Grenzoberfläohe abhEnBig.
Außerdem ist bei den im allgemeinen im Ge~enstrom arbeitenden Behandlungskolonnen der maximale Durchsatz der kontinuierlichen Phase durch die Geschwindigkeit des natürliohen Abainkena oder Aufstiegs des kleinsten Tröpfohens bei der-Relativbewegung in der Kolonne begrenzt. Bei einem größeren Durchsatz tritt ein Aufhalten der kleinsten Trdpfchen in der Kolonne und ein Stillstand der Behandlung oder des Überganges an diesen Tröpfchen ein.
Bei einer heterogenen Partikelgröße (Granulometrie) ist demnach der Durchsatz nach oben durch die Beweglichkeit des kleinsten in der Kolonne befindlichen Tröpfchens bestimmt.
Daraus folgt, daß sich die vorhandenen großen Tröpfchen sehr schnell bewegen und daB ihre Verweilzeit in der Kolonne gering ist.
Ziel der Erfindung ist vor allem, die vorbeschriebenen Nachteile abzuschwächen oder zu beseitigen, indem der Betrieb einer Vorrichtung unter optimalen Behandlungsbedingungen ermöglicht wird, nämlich bei dem maximalen Durchsatz einer Kolonne von gegebenem Durchmesser und der maximalen Ausbeute.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Flüssigkeit homogene Tröpfohen einer zweiten zu dispergierenden FlEssigkeit von bestimmtem Durchmesser herstellt, indem man auf die zweite Flüssigkeit eine Vibration ausübt, wobei das Volumen jedes so erhaltenen Tröpfohens gleich dem Quotienten S urihZ der zweiten Flüssigkeit, die jade Öffnung eines die Dispersion erzeugenden Injektors durchströmt, durch die angewandte Schwingungsfrequenz ist.
Gemäß der Erfindung kann dieses Vibration durch laterale *der lengitudinale Schwingung des Injektors erfolgen oder durch Vibration der zu dispergierenden Flüssigkeit vor dem Injoktor.
Bit Flüssigkeit, in der man die Dispersion erzeugt, kann entweder ruhen oder kontinuierlich durchfließen oder mit einer Frequenz und amplitude pulsiert werden, die die Vibrationsersoheinungtn nichai store.
Das trfindungsgemäae Verfahren ist sehr interessant fEr Behandlungen des Flüssigk-Flüssigkübergangs, z.B. in den Losungsmittelextraküonskolonnen, in denn die disperse Phase wthrend der Behandlung flüssig bleibt. Man kann auf diese Weise den Durchmesser der Tröpfchen (Deren Einheitlichkeit vgewährleistet ist) auf Aen vom Gesichtspunkt der Extraktionsausbeute und der maximalen Extraktionsleistung her gesehenen optimale Sert einstellen.
Dieser optimale Durchmesser soll z. B. so gering sein, daß sine sehr grole Austauschoberfläche der Tröpfchen gewährleistet ist, jedoch auch groß genug, damit Umlaufstroömungen im Innern der Trdptchen auftreten können.
Das Verfahren ist auch in anderen Fällen vorteilhaft, z. B. dort, wo man einheitliche tröpfchen herstellen möchte, um sie durch eine spätere Behandlung entweder in Gasblasen oder in feste Partikel überzuführen.
Dies zist insbesondere der Fall bei der Herstellung von Kunstharzmateriel oder lonenaustauaoherharzen durch Peripolymerisation oder bei der Herstellung oder Behandlung ton Saschmltteln oder DUngemitteln durch Ausfällung, Resktion oder Umhüllen, Gemaß der Erfindung können kugelförmige Körner aus Feststoffen mit einer bestimmten Korngröße erhalten werden.
Im folgenden wird unter Bezug auf die Zeichnung eine den Erfindungsgegenstand nicht begrenzende ausführungsform wiedergegeben. Die schematlache Zeichnung zeigt eine flüssig-Flüssigextraktionskolonne, die erfindungagemäB arbeitet.
Die Extraktionskolonne ist durch 1 wiedergegeben. Die kontinuierliche Phase wird bei 2 eingeführt und bei 3 abgezogen. Die zu dispergierende Phase wird am Boden der Kolonne durch eine Leitung 4 und einen Injektor 5 eingeführt, der eine gewiaee Anzahl von Öffnungen aufweist.
Bei 11 bildet sich eine Grenzfläche wischen der kontinuierlichen Phase und der dispersen Phase.
Die zu dispergierende Phase wird erfindungsgemäß durch ein Redevoir 6 unter Druck eingefuhrt, und die auf die disperse Phase angewendete äußere Vibration zur Bildung einheitlicher Tropfchen erfolgt dadurch, daß man in die Zufuhrleitung 4 der zu dispergierenden Phase einen geschlossenen Behälter 7 einschaltet, der mit einer Membran 8 versehen ist, die mit einem , Itibrator 9 von variabler Frequenz über eine Stange 10 verbunden ist.
Man. lEßt auf diese Weise die Membran 8 mit der gewünschten Frequenz vibrieren, wodurch die Bildung einheitlicher Tropfchen der disperse Phase am Ausgang des Injektors 5 erfolgt, wobei das Volumen jedes Tröpfchens gleich dem Quotienten des Durchsatzes, der jade Öffnung des Injektors durchströmt, durch die Sohwingungafrequenz ist.
Renn man beispielsweise in eine solohe Kolonne Isobutanol mit einem Durcheatz von 2 1/Std. durch den mit 16 DUsen von 0,5 mm Durohmesser versehenen Injektor 5 einfuhrt, um das Isobutanol in der aus Wasser bestehenden kontinuierlichen Phase zu dispergieren, die mit einem Durchsatz von 10 1/Std. durch die Leitung 2 eingeführt und durch die Leitung 3 abgezogen wird, so erhält man, indem man den Vibrato 9 mit einer Frequenz von 53 Hz vibrieren läßt, homogene röpfohen von 1 mm Durchmesser, wobei die Höhe in der Kolonne, auf der ein Übertragungswert 1 erreicht wird, in diesem Fall 98 cm betrug.
Wenn man unter den gleichen Bedingungen, jedoch ohne Vibration der zu dispergierenden Flüssigkeit arbeitet, erhält man fEr die Übertragungseinheit eine Höhe von 173 cm.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf'die beschriebene und dargestellte Ausftihrungsform, sondern umfaßt sämtliche Variante.

Claims

Patentanpsurüche 1. Verfahren zur dispergierung einheitlicher Tröpfchen einer flüssigkeit in einer zweiten Flkssigkeit, dadurch gekennseichet, daß man homogene Tröpfechen der ersten Flüssigkeit von geregeltem Durchmesser durch Anvendung einer Vibration auf diese erste Flüssigkeit herstellt, wobei dar Volumen jedec so erhaltenen Tröpfchens gleichdem Quotienten des Durchentzes der ersten Flüssigkeit, die jede Öffnung eine die Dispersion erzeugenden Injektors durchströmt, durch die engewendete Schwindungsfrequenz ist.
2. Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angewendete Vibration durch die Vibration des Injektors erfolgt.
3. verfahren nach anspruch 1, daldurch gekennseichet, daß die ansevendito Vibration durch die Vibrntfon der zu disperglerchendn Flüssigkeit Tor don Injektor ert
4. Vorfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeicihnet, daß die vibrstion auf die zu dispergierende Flüssigkeit durch eine mit einen Vibrator von variabler Frequenz verbundene membren übertreZgen wird,