DE1542343C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kontaktieren und Trennen der flüssigen Phase und der gasförmigen Phase eines Gemisches - Google Patents

Description

Verfahrens gemäß der Erfindung dadurch verhindern, daß das die Feststoffpartikeln enthaltende Abgas mit einer Flüssigkeit wie Wasser oder einem aus Schwarzlaugeneindampfung ^enthaltenen Laugenkonzentrat in der radialen Zentrifugenkammer zusammengebracht und aus dieser als Strahlkranz herausgeschleudert werden, so daß die Feststoffpartikeln aufgrund des innigen Kontaktes der Phasen an die Flüssigkeit abgegeben werden, und daß anschließend in dem äußeren Raum das von den Feststoffpartikeln befreite Gas einerseits und die mit den Feststoffpartikeln angereicherte Flüssigkeit andererseits abgeleitet werden. Durch die so erreichte Verteilung und teilweise Verdampfung der Flüssigkeit werden von dieser auch die kleinsten Feststoffpartikeln befeuchtet und aus dem Gas herausgewaschen, so daß sie zusammen mit der Waschflüssigkeit abgeführt werden können, während das gereinigte Gas in die freie Luft abgeleitet werden kann.

II. Das Laugenkonzentrat aus Eindampfungsanlagen in Sulfatfabriken enthält übelriechende und giftige Schwefelverunreinigungen. Diese lassen sich mit Hilfe \ des Verfahrens gemäß der Erfindung unschädlich ' machen, indem, die die Verunreinigung enthaltende Flüssigkeit und eine gasförmige Phase wie Rauchgas von Sodaöfen und gegebenenfalls vorhandenen Dampfkesselfeuerungen oder Rauchgase aus der Verbrennung von Schwarzlauge (Zelluloseablauge) in der rotierenden Zentrifugenkammer zusammengebracht und aus dieser durch die schmalen öffnungen herausgeschleudert werden, so daß die Verunreinigungen durch chemische Reaktion aufgrund des innigen Kontaktes beseitigt werden. Die verschiedenen Reaktionskomponenten werden auf diese Weise sehr fein verteilt, wodurch äußerst kurze Reaktionszeiten erhalten werden.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4. Von einer bereits bekannten Vorrichtung mit den Merkmalen dieses Oberbegriffs unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 genannten Besonderheiten, durch welche die Durchführung des neuen Verfahrens ermöglicht wird.

/ Möglichkeiten zur weiteren Ausgestaltung einer solchen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 5—8 angegeben.

Ιηι folgenden ist die Vorrichtung nach der Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

F i g. 2 veranschaulicht Abwandlungen der Zentrifugenkammer,

Fig.3 und 4 zeigen im Grundriß und in einer Schnittansicht eine andere Ausführungsform der Zentrifugenkammer,

F i g. 5 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform der Zentrifugenkammer mit einer Austrittsöffnung in Form eines schmalen Ringspaltes,

Fig.6 und 7 zeigen in einer Schnittansicht und im Grundriß nochmals andere Ausführungsmöglichkeiten der Zentrifugenkammer.

Für einander entsprechende Teile sind jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist 1 die Zentrifugenkammer, die an ihrem unteren Ende eine Eintrittsöffnung 2 aufweist. In diese ragen zwei zur Zentrifugenachse 3 konzentrische, die Eintrittsstelle bildende Einführungsrohre 4, 5 hinein, die von dem Boden 6 einer die drehbare Zentrifugenkammer umgebenden Sammelkammer 7 getragen sein können und zur Einführung gas- oder dampfförmiger Medien dienen können, wie dies beispielsweise bei den oben erwähnten Anwendungsbeispielen Γ und II vorgesehen ist. Das Innere der Zentrifugenkammer hat hier etwa konische Form. Dort wo der Umfang am größen ist, ist eine Austrittsöffnung 8 in Form eines schmalen Ringspaltes vorgesehen, durch welche das in der Kammer 1 vorhandene Gemisch unter Einwirkung der Zentrifugalkraft in radialer Richtung etwa in Strahlform austreten kann. Der die Austrittsöffnung 8 bildende Ringspalt ist bei diesem Ausführungsbeispiel in radialer Richtung nach außen hin nach Art einer Lavaldüse 9 erweitert, was die Expansion des Gemischs beim Austreten begünstigt. Die Umfangswandung 10 der kreisrunden Sammelkammer weist auf ihrer Innenseite gegenüber der Austrittsöffnung der Zentrifugenkammer 1 eine Ablenkfläche 11 auf, durch welche die aus der Zentrifugenkammer geschleuderten Medien nach unten gelenkt werden, wo sich ihre flüssigen Bestandteile sammeln. Der Flüssigkeitsspiegel ist mit 12 bezeichnet. Über ein Standrohr 13, dessen oberes Ende 14 zur Begrenzung des Flüssigkeitsspiegels offen ist, kann überschüssige Flüssigkeit abfließen. Zur Ableitung der im oberen Teil der Sammelkammer 7 sich abscheidenden gas- und dampfförmigen Bestandteile des aus der Zentrifugenkammer ausgeschleuderten Gemischs ist ein Abzugsrohr 15 vorgesehen. Das innere Einführungsrohr 5 ragt bis in die Nähe der oberen waagerechten Abschlußwand 16 der Zentrifugenkammer. Sein Ende 17 kann flanschartig verbreitert sein, so daß das durch das Rohr 5 eingeführte Medium durch einen schmalen Spalt in die Zentrifugenkammer eintritt. Ferner können an der Zentrifugenkammer Mitnehmerflächen 18 vorgesehen sein.

Eine so ausgebildete Zentrifugenkammer 1 ergibt bei ihrer schnellen Drehung aufgrund der Zentrifugalwirkung ein Ausströmen der in ihrem Innern vorhandenen Mischung durch den die Austrittsöffnung 8 bildenden engen Ringspalt, der sich gegebenenfalls, wie bei 9 gezeigt, nach außen wie eine Lavaldüse erweitert, so daß ein inniger Kontakt der Medien und ihrer Bestandteile erfolgt. Ragt das untere Ende der Kammer bis unter den Flüssigkeitsspiegel 12, so kann zugleich ein Teil der gesammelten Flüssigkeit in die Zentrifugenkammer nochmals mit eingesaugt werden.

Bei einer besonders bewährten Ausführungsform

^rM hatte die Zentrifugenkammer einen Größtdurchmesser von 600 mm und eine Drehgeschwindigkeit zwischen etwa 1500 und etwa 3 000 U/Min. Der Durchmesser der drehbaren Zentrifugenkammer ist vorzugsweise wesentlich größer als ihre Höhe; er kann etwa das 5- bis lOfache betragen. Die Spalthöhe kann 1 —10 mm, vorzugsweise etwa 2 mm betragen. Im einzelnen sind natürlich die Abmessungen dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend auszuprobieren.

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der drehbaren Zentrifugenkammer 1. Die Zentrifugenkammer besteht hier aus einer im wesentlichen konischen Mantelwandung 21 und einem im wesentlichen flachen Deckel 22; beide können durch Abstandsstücke 23 getrennt sein, so daß ein Kranz von schmalen Austrittsöffnungen in Form sich in Umfangsrichtung erstreckender Schlitze gebildet wird. Mantelwandung 21 und Deckel 22 können mit ihren äußersten Umfangszonen 25, 26 stetig nach außen zunehmende

Erweiterungen der Austrittsöffnungen bilden. Die Mantelwandung 21 kann statt der Form eines konischen Hohlkörpers auch die Form eines zylindrischen Hohlkörpers, wie bei 27 gestrichelt angedeutet, erhalten. 28 ist die Antriebswelle.

Fig.3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Zentrifugenkammer, bei welcher ein koaxiales Einführungsrohr 31 und eine drehbare konusförmige Zentrifugenkammer 32 mit einer Drehachse 33 vorgesehen sind. Die ringförmige Austrittsöffnung 34 der Zentrifugenkammer ist durch einen Kranz von radialen senkrechten Wänden 35, weiche den mittleren Teil der Kammer 32 freilassen, unterteilt.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform der Zentrifugenkammer, die etwa die Form eines Doppelkonus mit zwischen den Konusspitzen liegender gemeinsamer Basisebene hat. In der Basisebene befindet sich als Austrittsöffnung ein Ringspalt 40 zwischen den beiden kegelförmigen Teilen 41, 42, von denen der obere 41 einen geschlossenen Boden 48 hat; 44 ist die Antriebsachse. Die konzentrischen Einführungsrohre 4, 5 entsprechen im Prinzip denjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1.

Bei der Ausführungsform nach Fig.6 und 7 ist ähnlich wie bei Fig.2 die Möglichkeit entweder einer konischen Mantelwandung 21 oder einer zylindrischen Mantelwandung 27 der Zentrifugenkammer in Verbindung mit einem flachen Deckel 22 vorgesehen. 4 und 5

ίο sind wiederum die Einführungsrohre; statt eines in die Kammer hineinragenden Einführungsrohrs 4 kann wahlweise auch ein die Mantelwandung 21 der Zentrifugenkammer umgreifendes Einführungsrohr 41 vorgesehen sein. Als Austrittsöffnungen aus der Zentrifugenkammer sind in diesem Falle auf deren Umfang im Bereich des größten Durchmessers acht Einzelöffnungen 42' vorgesehen, welche sich nach außen erweiternde Ansätze in Form jeweils eines

. Trichters oder einer Lavaldüse 43 haben können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche: Medien nach unten richtende Ablenkfläche (11) aufweist.

1. Verfahren zum Kontaktieren einer flüssigen Phase mit einer gasförmigen Phase, bei dem man diese Phasen in Drehung versetzt, durch Fliehkrafteinwirkung gegen mit ihnen umlaufende starre Wände preßt und dadurch in innigen Kontakt miteinander bringt, das Gemisch fortlaufend durch die Fliehkrafteinwirkung in einem umgebenden Raum niedrigeren Druckes schleudert, in welchem die Phasen sich voneinander trennen und aus welchem man die gasförmige Phase abzieht und das flüssige Medium abfließen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Medien in einer Zentrifugenkammer (1) zusammenführt und durch eine oder mehrere schmale öffnungen (8) am Umfang der Zentrifugenkammer herausschleudert.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus einer gasförmigen Phase.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Beseitigung übelriechender und giftiger Schwefelverunreinigungen aus einer Flüssigkeit.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer mit senkrechter Achse angeordneten Zentrifugenkammer mit mindestens einer zur Achse konzentrischen Eintrittsöffnung, die von einer Sammelkammer umgeben ist, weiche ein Abzugsrohr für die gasförmigen Medien aufweist, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen geschlossene Zentrifugenkammer (1) mit einer ringförmigen oder einem Kranz von vielen Austrittsöffnungen engen Querschnitts (8; 40,42') in einer schmalen Zone im Bereich ihres größten Durchmessers und einem vorzugsweise als Standrohr in der Sammelkammer (7) ausgebildeten Abfluß für flüssige Medien.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugenkammer als Trommel ausgebildet ist, die eine kegelstumpfförmige Mantelwandung (21), an deren schmalem Ende sich die Eintrittsstelle (V) für die Medien befindet und einen an dem breiten Ende der Mantelwandung angebrachten Deckel (22) aufweist, und daß sich die Austrittsöffnungen zwischen der Unterseite des Deckels und dem oberen Rand der Mantelwandung befinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwandung der trommeiförmigen Zentrifugenkammer aus zwei mit ihren so breiten Enden einander benachbarten kegelförmigen Teilen (41, 42) zusammengesetzt ist und die Eintrittsstelle (4,5) an dem schmalen Ende des einen (42) dieser Teile angeordnet ist, während die Austrittsöffnungen (40) zwischen den einander zugewandten Rändern der beiden Teile (41, 42) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen der trommeiförmigen Zentrifugenkammer als Laval- eo Düsen (43) ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4—7, dadurch gekennzeichnet, daß der die trommeiförmige Zentrifugenkammer (1) als Sammelkammer (7) umgebende Raum auf dem ganzen Umfang der Innenseite seiner Wandung (10) gegenüber den Austrittsöffnungen (8) der Kammer (1) eine die radiale Strömung der aus der Kammer austretenden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, Anwendungen dieses Verfahrens und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Bei einem bereits bekannten Verfahren dieser Art, das hauptsächlich zur Teerabscheidung in Gaswerken verwendet wird, werden die innig miteinander zu mischenden und danach zu trennenden Phasen durch Fliehkrafteinwirkung in die Räume zwischen auf einer horizontalen Welle dicht nebeneinander angeordnete dünne, wellig geformte Blechscheiben geführt, um sie möglichst innig miteinander zu mischen, und danach mittels einer besonderen Vorrichtung voneinander getrennt (Tellerwäscher nach Theisen, Ulimanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, S. 406). Es ist ferner eine Zerstäuberscheibe für Trockentürme bekannt, der eine zu zerstäubende Flüssigkeit drucklos zuläuft, worauf sie, von den Wirbeln der umgebenden Luft zerrissen, vom Scheibenrand absprüht und um so feiner zerstäubt wird, je größer der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Luft und der Flüssigkeit ist und je dünner der Film am Scheibenumfang ankommt (Krause-Zerstäuberscheibe für Trockentürme, a.a.O. S. 730). Weiterhin ist ein Zentrifugalemulgator bekannt, bei der die flüssige Voremulsion zweier flüssiger Phasen durch eine senkrechte Welle in eine Zentrifugenkammer eintritt und durch einen engen ringförmigen Spalt als feiner Nebel nach außen geschleudert wird, um eine Emulsion herzustellen (H englein, Grundriß der ehem. Technik, 8. Aufl., Verlag Chemie, S. 42).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem sich ein besonders inniger Kontakt zwischen Phasen unterschiedlichen Aggregatzustandes, insbesondere einer flüssigen Phase und einer gasförmigen Phase, herstellen läßt, wie er für verschiedene technische Zwecke, beispielsweise für die Mischung oder Entmischung solcher Phasen, für das Auswaschen von Bestandteilen der einen Phase aus der anderen oder auch zur Ermöglichung oder Förderung chemischer Reaktionen gebraucht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichnete Maßnahme gelöst.

Es wurde gefunden, daß sich auf diesem verhältnismäßig einfachen Wege in überraschender Weise schon seit langem bestehende Bedürfnisse wie beispielsweise die Behandlung von industriellem Abwasser mit großer Schaumbildung mit verhältnismäßig geringem Aufwand voll befriedigen lassen.

Das neue Verfahren ist vorzugsweise anwendbar zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus einer gasförmigen Phase. Eine weitere bevorzugte Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens liegt in der Beseitigung übelriechender und giftiger Schwefelverunreinigungen aus einer Flüssigkeit.

Einige Beispiele für diese Anwendungsmöglichkeiten sind folgende:

I. Die Rauchgase von Kalköfen enthalten große Mengen Feststoffpartikeln, welche die Umgebung bei mehr oder minder großer Reichweite in eine weiße Wüste verwandeln können. Dies läßt sich mit Hilfe des