DE1517979A1 - Two-phase contact device - Google Patents
Two-phase contact deviceInfo
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Description
München, den 8. Juni 1966 Bol/Sv - A 946Munich, June 8, 1966 Bol / Sv - A 946
. ALLIS-GHALMERS MAMIFACTUHING GOMPANI 1126 South 70th Street, West Allis Wisconsin, USA,. ALLIS-GHALMERS MAMIFACTUHING GOMPANI 1126 South 70th Street, West Allis Wisconsin, usa,
Zweiphasen-KontaktvorrichtungTwo-phase contact device
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die als Zweiphasen-Kontaktvorrichtung bekannt ist. Insbesondere betrifft sie eine neuartige Zweiphasen-Kontaktvorrichtung, die insbesondere als Flüssigkeits-Extraktions-Apparat für zwei nicht mischbare Flüssigkeiten verwendet werden soll.The invention relates to a device that acts as a two-phase contact device is known. In particular, it relates to a novel two-phase contact device, which are used in particular as a liquid extraction device for two immiscible liquids target.
Bei einer Zweiphasen-Kontakteinrichtung werden im allgemeinen mehrere Elemente, wie z.B. Scheiben, verwendet, die in eine Flüssigkeit eingetaucht, einem Gas ausgesetzt und dann wieder in die Flüssigkeit zurückbewegt werden. Diese Art Vorrichtung kann ebenfalls für zwei nicht misch-In a two-phase contact device, several elements, such as discs, are generally used, which are immersed in a liquid, exposed to a gas and then moved back into the liquid. This type of device can also be used for two
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Form 3 3000 10. 65Form 3 3000 10. 65
bare Flüssigkeiten verwendet werden} in diesem Fall gehen die Elemente durch die eine Flüssigkeit hindurch in die andere und kehren dann zur ersten Flüssigkeit zurück. Ein Zweck, die Scheiben alternierend durch die verschiedenen Flüssigkeiten hindurchpasaen zu lassen, ist, aus einer Flüssigkeit eine bestimmte Komponente zu extrahieren und sie in die zweite Flüssigkeit zu überführen. Ein Beispiel dieser Art von Anwendung würde die Überführung einer Säure von Hexan in Wasser oder die Überführung von Penicillin von einem Fermentationsmedium in eine organische Flüssigkeit sein, woraufhin die organische Flüssigkeit verdampft wird und das Penicillinkonzentrat zurückbleibt.bare liquids are used} in this case the elements pass through the one liquid into the others and then return to the first liquid. One purpose, the slices alternating through the different ones Letting liquids pass through is from one Liquid to extract a particular component and transfer it to the second liquid. An example this type of application would be the conversion of an acid from hexane to water or the conversion of penicillin from a fermentation medium into an organic liquid, whereupon the organic liquid is evaporated and the penicillin concentrate remains.
Die HauptSchwierigkeit, die bei der Verwendung einer Zweiphasen- ontaktvorrichtung bei der Behandlung zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten auftritt, besteht darin, ein ausreichendes Volumen der Flüssigkeiten durch die Kontaktvorrichtung strömen zu lassen, und zwar wegen der Beeinflussung oder Störung durch die Scheiben. Es wurden bereits Versuche unternommen, dieses Problem zu überwinden, indem die Scheiben mit Löchern versehen wurden; es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Löcher von einem Film überzogen wurden und eine Wand bildeten, wodurch ein weiterer Fluß der Flüssigkeit durch die öffnungen verhindert wurde.The main difficulty encountered when using a two-phase contact device occurs when treating two immiscible liquids is to use a sufficient Allow volume of liquids to flow through the contact device, because of the interference or interference from the discs. Attempts have been made to overcome this problem by adding the washers have been provided with holes; however, it was found that these holes were covered by a film and formed a wall preventing further flow of the liquid through the openings.
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Ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Zweiphasen-^-ontaktvorrichtung, die insbesondere geeignet ist als Extraktionsapparat in Verbindung mit zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, und die die erwähnten Probleme überwindet, indem eine Scheibe mit einer neuartigen Gestaltung vorgesehen ist j die in wirksamer Weise eine Komponente einer Lösung in die zweite Lösung überträgt, wobei sie jedoch den Flüssigkeiten gestattet, durch die Kon-/ taktvorrichtung zu fließen.It is an object of the invention to provide an improved one Two-phase - ^ - contact device, the particular is suitable as an extraction device in connection with two immiscible liquids, and those mentioned Overcomes problems by providing a disc with a novel design that is effective transfers a component of one solution to the second solution, but allows the liquids to pass through the con / clock device to flow.
Das Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Vorrichtung zur Kontaktbehandlung zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten, mit einem länglichen Tank, einer Welle, die sich in Längsrichjfttung in dem Tank erstreckt und drehbar in diesem angebracht ist, Antriebsmitteln zur Drehung der Welle, mehreren Scheiben, die axial im Abstand entlang der.Welle an dieser angebracht und innerhalb des Tanks angeordnet sind, und Mitteln, um eine erste Lösung durch den unteren Teil des Tanks zu leiten und eine zweite Lösung, die mit der ersten Lösung nicht mischbar ist, durch den oberen Teil des Tanks zu leiten, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jede dieser Scheiben eine Nabe und mehrere bogenförmig im Abstand angeordnete Teile aufweist, die sich radial von dieser erstrecken und daß die Breite der Abstände zwischen diesen Teilen ausreichend groß ist, um beim Betrieb zu verhindern, daß die _ösu:i£en ei.uer PiIm zwischen benachbarten Teilen bilden.The aim is achieved according to the invention by a device for the contact treatment of two immiscible liquids, with an elongated tank, a shaft which extends in the longitudinal direction in the tank and rotatable in this mounted, drive means for rotating the shaft, several discs axially spaced along the.shaft on this mounted and located within the tank, and means to pass a first solution through the lower part of the Tanks and a second solution, immiscible with the first solution, through the top of the tank to conduct, which is characterized in that each of these disks has a hub and several arcuate spaced apart Has parts which extend radially from this and that the width of the distances between these parts is sufficient is great in order to prevent the _ösu: i £ en ei.uer PiIm form between neighboring parts.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede · Scheibe mit V-förmigen Abständen oder Zwischenräumen zwischen ihren sich radial erstreckenden Teilen versehen.In a preferred embodiment of the invention, each Disc provided with V-shaped spaces or spaces between their radially extending parts.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede Scheibe mit Schlitzen von im wesentlichen gleichförmiger Breite zwischen ihren sich radial erstreckenden Teilen versehen.In another preferred embodiment of the invention, each slotted disc is substantially more uniform Width provided between their radially extending parts.
Es ist zu ersehen, daß durch die Erfindung weiterhin verbesserte Formen von Scheiben zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschaffen sind.It will be seen that the invention further improves the shapes of discs for use in the present invention Device are created.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der schematischen,Zeichnung im einzelnen beschrieben} in dieser zeigen:The invention is illustrated in the following, for example, with reference to FIG schematic, drawing described in detail} in this demonstrate:
Figur 1 eine isometrische Ansicht einer Zweiphasen-Kontaktvorrichtung gemäß der Erfindung,Figure 1 is an isometric view of a two-phase contact device according to the invention,
Figur 2 eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Scheibe zur Verwendung bei der erfindungsgemäßenFigure 2 is a front view of a preferred embodiment of a washer for use in the invention
Zweiphäsen-Kontaktvorrichtung, undTwo-phase contact device, and
Figur 3 eine Vorderansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Scheibe zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Zweiphasen-Kontaktvorrichtung. 009811/1116 FIG. 3 shows a front view of a further preferred embodiment of a disk for use in the two-phase contact device according to the invention. 009811/1116
Nach J?igur 1 ist eine Zweiphasen-Kontaktvorrichtung 10 als Flüssigkeits-Flüssigkeits-Extraktions-Apparat mit einem Tank 11 dargestellt, "bei dem eine erste Lösung 12 in dem unterenAccording to Jigur 1, a two-phase contact device 10 is as Liquid-liquid extraction apparatus with a tank 11 shown, "in which a first solution 12 in the lower
Lösung Teil des Tanks fließt und eine zweite g-rb 13 in dem oberen Teil des Tanks fließt. Eine horizontal angeordneteSolution part of the tank flows and a second g-rb 13 in the upper part of the tank flows. One arranged horizontally
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Welle/1st drehbar in einem Paar im Abstand voneinander angeordneten Lagern 15 gelagert und eine Anzahl Scheiben 16 sind auf der Welle 14- zwischen den Lagern 15 zur Drehung in einer im wesentlichen vertikalen Ebene oder Stelle angebracht. Die Scheiben sind so angeordnet, daß etwa die eine Hälfte einer jeden Scheibe in Kontakt mit jeder der beiden Lösungen in dem Tank steht. Eine geeignete Energiequelle, wie beispielsweise ein Elektromotor, ist zur Drehung der Welle vorgesehen. Vorzugsweise wird die Welle mit einer verhältnismäßig niedrigen Drehzahl gedreht, um die Erzeugung einer übermäßigen Turbulenz in dem Kontaktvorrichtungstank zu vermeiden.Shaft / 1st rotatable in a pair spaced apart Bearings 15 are mounted and a number of disks 16 are mounted on the shaft 14 between the bearings 15 for rotation in attached to a substantially vertical plane or location. The discs are arranged so that about one Half of each disk is in contact with each of the two solutions in the tank. A suitable source of energy such as an electric motor, is provided to rotate the shaft. Preferably the shaft is with a rotated relatively low speed to create excessive turbulence in the contactor tank to avoid.
Der Tank 11 ist mit geeigneten Einlassen und Auslassen versehen, um die Strömung der verschiedenen Lösungen durch den Tank zu steuern. Wie dargestellt, ist insbesondere ein Einlaß 18 in dem oberen Teil des Tanks an dessen einem Ende vorgesehen und ein Auslaß 19 ist an dem anderen Ende des Tanks in dem oberen Teil vorgesehen. In dem unteren Teil des Tanks ist ein Einlaß 20 an dem einen Ende und ein Auslaß 21 an dem anderen Ende vorgesehen. Vorzugsweise fließtThe tank 11 is provided with suitable inlets and outlets, to control the flow of the various solutions through the tank. In particular, as shown is an inlet 18 is provided in the upper part of the tank at one end thereof and an outlet 19 is at the other end of the Tanks are provided in the upper part. In the lower part of the tank is an inlet 20 at one end and an outlet 21 provided at the other end. Preferably flows
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die Lösung in dem unteren Teil des Tanks im Gegenstrom zu der Lösung in dem oberen Teil des Tanks. Es sind daher geeignete Pumpeneinrichtungen, wie z.B. die Pumpen 23 und 24, vorgesehen, um den Fluß der Lösungen in den erwünschten Richtungen zu erzeugen.the solution in the lower part of the tank in countercurrent to the solution in the upper part of the tank. They are therefore suitable Pump means such as pumps 23 and 24 are provided to control the flow of solutions in the desired Generate directions.
Die in Figur 2 gezeigte Scheibe 16 ist grundsätzlich ein flaches kreisförmiges Teil, bei der mehrere V-förmige Ausschnitte entfernt sind. Die Scheibe weist folglich mehrere ziemlich breite bogenförmig im Abstand angeordnete speichenartige Teile 1? auf, die sich radial nach außen von einer Nabe 25 erstrecken. Der Zweck dieser Art Scheibengestaltung besteht darin, einen ausreichenden Abstand oder Zwischenraum zwischen den speichenartigen Teilen 17 zu schaffen, um es der Flüssigkeit zu gestatten, in Längsrichtung durch den Tank zu fließen, wenn die in Figur 1 gezeigte Scheibenlinie oder -reihe gedreht wird. Es ist wichtig, daß die Breite des Abstandes oder der Zwischenräume zwischen den speichenartigen Teilen ausreicht, eine Erzeugung eines Films durch die Flüssigkeiten oder Lösungen zu verhindern.The disk 16 shown in Figure 2 is basically a flat circular part with several V-shaped cutouts are away. The disc consequently has several rather broad, arcuate, spoke-like spaced apart Part 1? which extend radially outward from a hub 25. The purpose of this type of disc design consists in creating a sufficient distance or space between the spoke-like parts 17, to allow the liquid to flow longitudinally through the tank when the disk line shown in FIG or row is rotated. It is important that the width of the space or spaces between the spoke-like parts is sufficient to prevent a film from being created by the liquids or solutions.
Die in Figur 3 gezeigte alternative Scheibenform 30 ^ mehrere bogenförmig im Abstand angeordnete Teile 31 aufT die sich radial nach außen von einer Nabe 32 erstrecken, so daß zwischen ihnen radiale Schlitze 33 gebildet werden. Gegenüber der Scheibe 16 hat diese Scheibe 30 den VorteilThe alternative disc shape shown in Figure 3 ^ a plurality of arcuately spaced parts 31 on T which extend radially outward from a hub 32, so that radial slots 33 are formed between them. Compared to the disk 16, this disk 30 has the advantage
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einer gleichmäßigeren Breite des Spaltes oder Zwischenraumes zwischen benachbarten* Teilen 31 (die von den Schlitzen 33 gebildet werden) über die gesamte radiale Länge bzw. das radiale Ausmaß der Scheibenteile J1j dieses gestattet den Fluß einer größeren Flüssigkeitsmenge an dem radial inneren Teil der Schlitze 33 und somit der Scheibenteile 31 verglichen mit der Scheibe 16, während außerdem ein größeres Flächengebiet an der Scheibe zur Verwendung als Übertragungs- oder Beförderungsmittel geschaffen wird. Die Scheibe 16 neigt jedoch dazu, einen Filmüberzug der Lösungen schneller zu unterbrechen als die Scheibe 30 und wird daher bevorzugt zur Verwendung bei viskoseren Lösungen.a more uniform width of the gap or space between adjacent * parts 31 (formed by the slots 33 are) over the entire radial length or the radial extent of the disc parts J1j this allows the flow of a larger amount of liquid on the radially inner part of the Slots 33 and thus the disc parts 31 compared to of the disc 16 while also creating a larger surface area on the disc for use as a means of transmission or conveyance. The disc 16, however, tends to to break a film coating of the solutions faster than disk 30 and is therefore preferred for use in more viscous solutions.
Beim Betrieb werden die beiden nicht mischbaren Flüssigkeiten oder Lösungen durch den Zweiphasen-Kontaktvorrichtungstank 11 in ihren unterschiedlichen Schichten oder Lagen,gepumpt. Venn sich die Welle 14 dreht, werden die Scheiben 16 von der Lösung benetzt, die die zu übertragende Kompd^ente enthält. Wenn sich die benetzte Scheibe durch die zweite Lösung dreht, wird die Komponente in die zweite Lösung übertragen oder befördert, in der sie leichter lösbar ist aLs in der ersten Lösung. Die zweite Lösung wird dann aus dem Tank durch den Auslaß entfernt und die Komponente wird aus ihr getrennt.In operation, the two immiscible liquids or solutions are passed through the two-phase contactor tank 11 in their different layers or layers, pumped. Venn If the shaft 14 rotates, the disks 16 are wetted by the solution which contains the components to be transferred. If As the wetted disk rotates through the second solution, the component is transferred or conveyed into the second solution which it is easier to solve than in the first solution. The second solution is then removed from the tank through the outlet and the component is separated from it.
Um den Übertrag oder die Beförderung einer Komponente oder eines Anteils aus einer Lösung in die zweite Lösung wirksamTo effectively transfer or transport a component or a portion from one solution to the second solution
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durchzuführen, muß das Material der Scheibe sorgfältig gewählt werden, so daß sie nur von der Lösung benetzbar ist, welche die zu übertragende Komponente enthält. Weiterhin ist die zweite Lösung nicht nur nicht lösbar in der ersten Lösung, sondern weist außerdem eine wesentlich verschiedene Dichte auf, so daß sie leicht von der ersten Lösung getrennt werden kann. Außerdem nniß die Komponente oder der Bestandteil besser in der zweiten Lösung lösbar sein als in der ersten Lösung, so daß die Komponente oder der Bestandteil aus der ersten Lösung in die zweite übertragen oder befördert wird, wenn sich die Scheiben durch die zweite Lösung drehen. Die Scheiben werden mit relativ niedrigen Geschwindigkeiten gedreht, um die Erzeugung übermäßiger Turbulenz zu vermeiden, wodurch stabile Emulsionen erzeugt werden, die wiederum eine völlige Trennung der Lösungen nach dem Befördern der Komponente oder des Bestandteils verhindern.carry out, the material of the disc must be carefully chosen so that it is only wettable by the solution which contains the component to be transferred. Furthermore, the second solution is not only not soluble in the first solution, but also has a substantially different density so that it can be easily separated from the first solution. In addition, the component or ingredient must be more soluble in the second solution than in the first solution, so that the component or ingredient is transferred or conveyed from the first solution to the second as the disks rotate through the second solution. The disks are rotated at relatively low speeds to avoid creating excessive turbulence, thereby creating stable emulsions which in turn prevent complete separation of the solutions after the component or ingredient has been conveyed.
Versuche haben gezeigt, daß Materialien, wie z.B. polymerisierter Fluorkohlenstoff und polymerisierte Acrylsubstanzen, einzigartige Eigenschaften haben, die sie benetzbar durch die eine Lösung und nicht durch die andere machen. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Rauhigkeit der Oberfläche dieser Materialien die Flüssigkeitsmenge beeinflußt, die sie in jeder der Phasen aufnehmen. Beispielsweise wird bei einer Kontaktvorrichtung, die als Extraktionsapparat zwischen einer wässerigen Lösung und einer organischen Lösung,Experiments have shown that materials such as polymerized fluorocarbons and polymerized acrylics have unique properties that make them wettable by one solution and not the other. It was further found that the roughness of the surface of these materials affects the amount of liquid that record them in each of the phases. For example, in a contact device that is used as an extraction apparatus between an aqueous solution and an organic solution,
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wie z.B. Hexan, verwendet wird, eine polymerisierte Acryl-Scheibe von der wässerigen Lösung benetzt und wird einen Bestandteil oder eine Komponente dieser Lösung zur organischen Lösung befördern oder übertragen. Folglich muß für jede besondere Anwendung das Material der Scheiben gewählt werden gemäß den zu behandelnden Materialien, der Übertragungs- oder Beförderungsrichtung und der zu übertragenden oder befördernden Komponente bzw. des Bestandteils.such as hexane, a polymerized acrylic sheet is used wetted by the aqueous solution and a constituent or a component of this solution becomes organic Promote or transfer solution. Consequently, the material of the discs must be selected for each particular application will be according to the materials to be treated, the direction of transfer or conveyance and the one to be transferred or conveying component or component.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Zweiphasen-Kontaktvorrichtung in Verbindung mit zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten betrifft die Verwendung als Wärmeübertragungseinrichtung. Dieses wird durchgeführt von den Scheiben, wenn sie sich durch eine Lösung drehen, um die hißere Flüssigkeit aufzunehmen und sie durch die kältere Flüssigkeit hindurchzuführen, wobei die kühlere Flüssigkeit die Wärme aus der heißeren Flüssigkeit aufnimmt. Die heißere Flüssigkeit verbleibt von der kühleren Flüssigkeit getrennt aufgrund der Unterschiede in den Dichten und der Lösbarkeit zwischen den Lösungen. Natürlich kann der Vorgang umgekehrt werden, so daß die kühlere Flüssigkeit benetzbarer ist als die heißere Flüssigkeit und somit von der Scheibe aufgenommen und durch die heißere Flüssigkeit geführt wird, um diese abzukühlen.Another possible application of the two-phase contact device in conjunction with two immiscible liquids relates to use as a heat transfer device. This is done by the discs, as they spin through a solution to pick up the higher liquid and they spin through the colder liquid pass through, the cooler liquid absorbing the heat from the hotter liquid. The hotter one Liquid remains separate from the cooler liquid due to differences in densities and solubility between the solutions. Of course, the process can be reversed so that the cooler liquid is more wettable than the hotter liquid and thus taken up by the disc and guided through the hotter liquid to these to cool down.
- Patentansprüche 00981 1/1116 - Claims 00981 1/1116
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