DE1442860C - Drehwalzenkolonne zum innigen Kon taktieren einer flussigen Phase mit ei ner oder mehreren weiteren Phasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehwalzenkolonne ergeben. Es können Schwingungen des Rotors auf-

zum innigen Kontaktieren einer flüssigen Phase mit treten und kostspielige Spezialkonstruktiönen für

einer oder mehreren weiteren Phasen, insbesondere seinen Antrieb nötig werden, und ebenfalls wird die

zum Dispergieren einer Flüssigkeit in einer anderen Zentrierung des Rotors erschwert,

nicht oder nur teilweise mit ihr mischbaren Flüssig- 5 Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,

keit, bestehend aus einem senkrecht stehenden zylin- eine gattungsgemäßc Vorrichtung so zu verbessern,

drischen und mit Zu- und Ableitungen für die zu daß eine Vergrößerung des Statorgehäusedurchmes-

kontaktierenden Phasen ausgestatteten Statorgehäuse, sers und damit des Durchsatzes möglich wird, ohne

in welchem konzentrisch eine rotterbare Zylinder- daß dadurch wie bei den bekannten Vorrichtungen

walze angeordnet ist, wobei der Kontaktraum in io der Wirkungsgrad bzw. die Zahl der theoretischen'

eine Reihe von durchgehenden Stufen eingeteilt ist. Stufen je Längeneinheit abnimmt.

Eine solche Drehwalzenkolonne ist aus der USA.- Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von Patentschrift 2 742 348 bereits bekannt. Dabei ist einer Vorrichtung der eingangs genannten Art aus die Einteilung des Kontaktraums in durchgehende' und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen im Stufen dadurch erreicht, daß die Zylinderwalze mit 15 Kontaktraum durch jeweils horizontal abwechselnd in axialem Abstand zueinander angeordneten Rippen einmal an der Innenwand des Statorgehäuses angeversehen ist, die sich mit geringer radialer Breite ordnete, Radialabstand von der Zylinderwalze aufbis nahe an den Innenumfang des Statorgehäuses weisende Ringflächen und zum anderen nahe von erstrecken. Da die Phasen innerhalb des Kontakt- der rotierbaren Zylinderwalze ausgehende und raums unter der Wirkung der sich drehenden Zylin- 20 Radialabstand von der Innenwand des Statorgehäuderwalze gleichfalls rotieren, besteht das Bestreben, ses aufweisende Ringflächen gebildet werden, wobei daß sich die schwerere. Phase unter der Wirkung der die Ringflächen jeweils etwa gleich groß sind und Zentrifugalkraft am Innenumfang des Statorgehäuses sich etwa über die Hälfte des Querschnittes des sammelt, wo sie im- wesentlichen ungehindert in Kontaktraums erstrecken.

axialer Richtung längs der glatten Innenwand des 25 Es hat sich gezeigt, daß diese Ausbildung eine

Statorgehäuses strömen kann. Das wirkt sich nach- Verbesserung im Sinne der gestellten Aufgabe bringt,

teilig auf die erstrebte gute Durchmischung der bei der eine hervorragende Durchmischung der

Phasen aus. Phasen auftritt und der Strömungsverlauf vom Ab-

Deswegen kann im Interesse einer ausreichenden stand der ringförmigen Statorwände zueinander im

Kontaktierung der Phasen nur mit einem Vergleichs- 3° wesentlichen unabhängig ist, so daß insbesondere

weise geringen Ringspalt zwischen der Zylinderwalze bei großen Statorgehäusedurchmessern eine im Ver-

und dem Statorgehäuse, mit einer geringen Drehge- gleich zu den bekannten Vorrichtungen verbesserte

schwindigkeit der Zylinderwalze und mit einem Kontaktierung der Phasen stattfindet, die sich z. B.

geringen Durchsatz gearbeitet werden. in einem erhöhten Massenübergang zwischen den

Aus der britischen Patentschrift 659 241 ist bereits 35 Phasen bzw. in einer Erhöhung der Wirksamkeit der

eine andere Kontaktvorrichtung bekannt, bei der Vorrichtung je Längeneinheit äußert. Die erfindungs-

sich längs der Achse des aufrechtstdienden zylindri- gemäße Vorrichtung eignet sich wegen des erziel-

schen Statorgehäuses eine Rotorwelle erstreckt, die baren guten Kontaktes zwischen den Phasen ins-

mit axialem Abstand zueinander angeordnete kreis- besondere zum Extrahieren von flüssigen Gemischen

förmige Scheiben trägt. Am Innenumfang des Stator- 4° zur Durchführung von Adsorptionsverfahren sowie

gehäuses sind ringförmige Wände vorgesehen, die in Ionenaustauschprozessen und allgemein für die

Radialebenen in der Mitte zwischen benachbarten Durchführung von chemischen Reaktionen.

Rotorscheiben angeordnet sind. Dabei weisen die Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die

Roiorscheiben radialen Abstand vom Statorgehäuse rotierbare Walze wenigstens eine sich in Richtung

und die ringförmigen Statorwände radialen Abstand 45 der Walzenachse erstreckende und gegenüber dem

von der Rotorwelle auf. Walzenumfang vorspringende Platte oder Leiste auf.

Durch diese bekannte Ausbildung läßt sich eine Bei dieser Ausbildung, die wesentlich einfacher ist für den innigen Phasenkontakt vorteilhafte Wirbel- als eine Rotorwelle mit mehreren Radialscheiben, bildung in den zwischen den ringförmigen Stator- . beschreibt die Außenkante der Platte oder Leiste wänden und den Rotorscheiben gebildeten Kam- 50 eine zylindrische Rotationsfläche. Dadurch, daß die mern der Vorrichtung erzielen. Es hat sich jedoch "Platte oder Leiste in den Kontaktraum hinein vorgezeigt, daß die Durchwirbeliing in den einzelnen springt, wird eine erhöhte Durchwirbelung der Kammern abnimmt, wenn i;n Interesse eines er- Phasen erreicht, und dementsprechend wurde festhöhten Durchsatzes ein größerer Gehäusedurch- gestellt, daß durch die Ausbildung der Zylinderwalze messer gewählt wird. Dieser Nachteil läßt sich zwar 55 mit einer Leiste oder als Platte eine erhöhte Wirkwüitgehend dadurch ausschalten, daß die ringförmi- samkeit der Vorrichtung je Längeneinheit erzielt wird, gen Statorwände und die Rotorscheiben mit größe- Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Vorrichtung rem Abstand zueinander angeordnet werden, dabei ■ kann man die Ringflächen auf derjenigen Seite, die v/ird jedoch infolge der größeren Kammerhöhe die der Durchlaufrichtung der dispergieren Phase entaxiale Durchmischung der Phasen in unerwünschter 60 gegengekehrt ist, mit einem das Zusammenfließen Weise begünstigt, so daß zur Beibehaltung der der dispergieren Tröpfchen begünstigenden Material gleichen Anzahl theoretischer Stufen ein längeres versehen. Als geeignet haben sich Stahlwolle oder bzw. höheres Statorgehäuse gewählt werden muß. künstliche Fasern, z. B. Fasern aus Polypropylen, Die größere ßauhöhe der Vorrichtung ist von Nach- erwiesen. Bekanntlich ist beispielsweise bei einer Vi\\, wobei insbesondere die mechanischen Schwierig- 65 Extraktion, bei welcher die eine Phase in der keiten ins Gewicht fallen, die sich auf Grund einer anderen dispergiert wird, der Stoflübergang während Verlängerung des Rotors und auch einer Vcrgröße- des Dispersionsvorgangs und unmittelbar danach berung des Außendurchmessers der Rotorscheiben sonders groß. Es wird angenommen, daß die bei der

vorgenannten Ausbildung erzielte vorteilhafte Wir- diesen sind Ringflächen 10 angeordnet, deren innerer kung auf diese Tatsache zurückzuführen ist, weil Rand unter Bildung eines Ringspaltes 11 die Zylindie dispergieren Tröpfchen in stärkerem Maße als derwalze 6 in geringem Abstand umgibt. Der Außenbei den bekannten Vorrichtungen auf die Ringflächen durchmesser der Ringflächen 10 ist so gewählt, daß auftrennen und damit in stärkerem Maße ein Zusam- 5 auch diese etwa die Hälfte des Durchtrittsquerschnitts menfüeßen der dispergierten Phase und eine erneute zwischen der Zylinderwalze 6 und dem Stator-Tröpfchenbildung beim Eintritt in die nächste Kam- gehäuse 1 ausfüllen.

mer auftritt. Wird nun auf den Ringflächen an der Das Lager 8 an der unteren Stirnwand des Statorentsprechenden Seite ein das Zusammenfließen der gehäuses 1 ist durch eine mit der Welle der Zylinderdispergierten Tröpfchen begünstigendes Material an- io walze 6 verbundene Haube 13 abgedeckt, und die auf gebracht, so wird dadurch die Kontaktierwirkung der diese Weise gebildete Lagerstelle mündet eine von Vorrichtung zusätzlich verbessert. der Zuführungsleitung 3 für die leichte Phase aus-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich ins- . gehende Zweigleitung 12, so daß die Lagerstelle durch

besondere zum Extrahieren von aromatischen Ver- die leichtere Phase geschmiert und die schwere Phase

bindungen aus Schmieröl mit Hilfe von Furfurol. 15 von der Lagerstelle ferngehalten ist.

gegebenenfalls bei erhöhtem Druck, oder von Zwischen der Zuführungsleitung 2 und der Ab-

minerälischen oder fetten ölen, eventuell mit Hilfe zugsleitung 4 am oberen Ende des Statorgehäuses 1

mehrerer selektiv wirkender Lösungsmittel, zum Ent- ist ein weitmaschiges Gitter 15 angeordnet, welches

fernen aromatischer Verbindungen aus Kerosin mit sich auf einem mit der Innenwand des Statorgehüu-

Hilfe von Schwefeldioxyd, zum Auswaschen suspen- 20 ses 1 verbundenen Ring 16 abstützt. Durch dieses

dierter Teilchen, beispielsweise in einem Kohlen- Gitter 15 ist ein Absetzraum am oberen Ende des

wasserstoff suspendierter Polypropylenteilchen oder Statorgehäuses 1 gebildet, in dem sich eine unterhalb

zum Entfernen von Katalysatorresten, Salzsäure und/ der Abzugsleitung 4 liegende Trennebene 14 ausbil-

oder Alkohol, wobei eine Waschflüssigkeit verwendet det, oberhalb der sich die leichtere Phase befindet,

wird. Auch ist es möglich, die Vorrichtung gemäß 25 welche sich im Absetzraum von der schweren Phase

der Erfindung zu einer Extraktion mit zwei Lösungs- scheidet. Entsprechend ist auch am unteren Ende des

mitteln zu verwenden, beispielsweise Pentan und Statorgehäuses 1 durch ein auf einem Stützring 18

Alkohol zur Behandlung flüchtiger öle, wobei die liegendes Gitter 17 ein Sammelraum für die schwere

Lösungsmittel an den Enden und das zu zerlegende Phase gebildet, die durch die Abzugsleitung 5 geführt

Gemisch in der Mitte der Vorrichtung zugeführt 30 wird.

wird. Auch kann die Vorrichtung zur Durchführung Versuche haben ergeben, daß die Vorrichtung

chemischer Reaktionen wie der Erzeugung von Iso- zweckmäßigerweise so ausgelegt wird, daß der wirk-

propylalkohol aus/ Propen und Schwefelsäure, zur same Durchmesser der Zylinderwalzc 6 zwischen

Durchführung von Adsorptionsverfahren, beispiels- einem Fünftel und der Hälfte, vorzugsweise nicht

weise der Trennung von Benzol von einem Gemisch 35 mehr als ein Drittel, des Durchmessers des Stator-

von C₆-Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von Silicagel gehäuses 1 beträgt und der Radialspalt 11 zwischen

oder in ähnlicher Weise bei Ionenaustauschprozessen der Zylinderwalze 6 und den Ringflächen 10 mit dem

verwendet werden. kleineren Innendurchmesser zwischen 0.5 und 2°/« des

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer Durchmessers der Zylinderwalze 6 beträgt, wobei die

schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbei- 4° einander benachbarten Ringflächen 9, 10 in einem

spiel erläutert, wobei auf die Verwendung der Vor- Abstand zwischen 3 und 20 cm zueinander angeord-

richtung zur Durchführung einer Flüssig-flüssig-Ex- net sind.

traktion im kontinuierlichen Gegenstromverfahren Wird die beschriebene Vorrichtung beispielsweise

Bezug genommen wird. dazu verwendet, aromatische Verbindungen aus

In das aufrechtstehende zylindrische Statorge- 45 Schmieröl mit Hilfe von Furfurol zu extrahieren, so häuse 1 mündet im Abstand zum oberen Ende eine wird über die Zuführungsleitung 2 das die schwerere Zuführungsleitung 2 für die schwerere Phase, während Phase bildende Furfurol zugeführt, während über die im Abstand vom unteren Ende des Statorgehäuses 1 Zuführungsleitung 3 das die leichtere Phase bildende eine Zuführungsleitung 3 für die leichtere Phase ein- Schmieröl, das aromatische Verbindungen enthält, mündet. Am oberen Ende des Statorgehäuses 1 ist 50 eingeleitet wird. Ein kleiner Teil des Schmieröls wird eine Abzugsleitung 4 für die leichtere Phase und am dabei über die Zweigleitung 12 dem Lager 8 zugeunteren Ende des Statorgehäuses 1 eine Abzugslei- führt, das auf diese Weise geschmiert wird. Auf tung 5 für die schwerere Phase vorgesehen. Im Stator- · Grund der unterschiedlichen spezifischen Gewichte gehäuse 1 ist eine Zylinderwalze 6 angeordnet, die steigt das Schmieröl mit den aromatischen Verbinsich über den durch die Mündungsöffnungen der Zu- 55 düngen im Statorgehäuse I auf, wobei es die zwiführungsleitungen 2 und 3 festgelegten mittleren sehen den Ringflächen 9 und 10 gebildeten Kammern Statorgehäuseabschnitt erstreckt und in Lagern 7,8 durchläuft, während sich das Furfurol im Gcgenan der oberen und unteren Stirnwand des Stator- strom dazu durch, die Kammern in Richtung zum gehäuses 1 drehbar gelagert ist. unteren Ende des Statorgehäuses 1 bewegt. Unter der

In sich rechtwinklig zur Achse der Zylinderwalze 6 60 Wirkung der Zylinderwalze 6 werden das Schmieröl

erstreckenden und gleichen Abstand zueinander auf- und das Furfurol in den Kammern unter Dispersion

weisenden Ebenen sind Ringflächen 9 angeordnet, die der einen Phase innig vermischt, wobei die aronia-

mit ihrem Außeinimfang an der Innenwand des Sta- tischen Verbindungen vom Schmieröl in das Furfurol torgehäuses 1 anliegen, wobei der Innendurchmesser übertreten. Bei richtiger Einstellung der Zulaufmenge

der Ringflächen 9 so gewählt ist, daß diese etwa den 65 von Furfurol und Schmieröl sowie der durch die halben Durchtrittsquerschnitt zwischen der Zylinder- Abzugsleitung 4 entnommenen Menge an von aromawalze 6 und dem Statorgehäuse 1 ausfüllen. In der tischen Verbindungen befreitem Schmieröl einerseits

Mitte zwischen den Ringflächen 9 und parallel zu und der durch die Abzugsleitung 5 entnommenen

Menge an aromatische Verbindungen enthaltendem Furfurol andererseits ist zu erreichen, daß sich im Statorgehäusc 1 gleichbleibende Verhältnisse einstellen, so daß sich die Trennfläche 14 nicht verschiebt und ein 'kontinuierliches Arbeiten der Vorrichtung ohne Störungen gewährleistet ist. .

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drelnvalzcnkolonne zum innigen Kontakttieren einer flüssigen Phase mit einer oder mehreren weiteren Phasen, insbesondere zum Dispergieren einer Flüssigkeit in einer anderen nicht . oder nur teilweise mit ihr mischbaren Flüssigkeit, bestehend aus einem senkrecht stehenden zylindrischen und mit Zu- und Ableitungen für die zu kontaktierenden Phasen ausgestatteten Stator-. gehäuse, in welchem konzentrisch eine rotierbare Zylindcrwalzc angeordnet ist, wobei der Kontaktraum in eine Reihe von durchgehenden Stufen eingeteilt ist. dadurch gekenn zeich-, net, daß die Stufen im Kontaktraum durch jeweils horizontal abwechselnd einmal an der Innenwand des Statorgehäuses (1) angeordnete, Radialabstand von der Zylinderwalze (6) aufweisende Ringflächen (9) und zum anderen nahe von der rotierbaren Zylinderwalze^ ausgehende und Radialabstand von der Innenwand des Statorgehäuses aufweisende Ringflächen (10) gebildet werden, wobei die Ringflächen jeweils etwa gleich groß sind und sich etwa über die Hälfte des Querschnittes des Kontaktraumes erstrecken.
'

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierbare Walze (6) wenigstens eine sich in Richtung der Walzenachse erstreckende und gegenüber dem Walzenumfang vorspringende Platte oder Leiste aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflächen (9,10) auf derjenigen Seite, die der Durchlaufrichtung der dispergierten Phase entgegengekehrt ist, mit einem das Zusammenfließen der dispergierten Tröpfchen begünstigenden ■ Material versehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen