DE1619830A1

DE1619830A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen einer von einem Gas mitgerissenen Fluessigkeit von diesem Gas

Info

Publication number: DE1619830A1
Application number: DE19671619830
Authority: DE
Inventors: Esterhoy Jun Charles Joseph; Michener Jun Aubrey Westlake
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1966-05-06
Filing date: 1967-04-28
Publication date: 1970-09-24
Also published as: US3538684A; FR1522678A; NL6706309A; ES340218A1; BE698079A; SE333375B; GB1171699A; IL27851A

Description

Polio A/10668

Allied Chemical Corporation, New York, N.Y,, USA Verfahren und Vorrichtimg zum Abtrennen einer

von einem Oas mit gerissenen Flüssigkeit von diesem Qaa

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung einer von einem strömenden Gas mitgerissenen Flüssigkeit von diesem und eignet sich insbesondere zur Abtrennung- großer Mengen an mitgerissener Flüssigkeit, wie beispielsweise in SuIfönierunge- und Sulfatierung»verfahren, die mit strömenden FlÜssigkeitsflinen durchgeführt werden.

Alkyliert« einkernige aromatische Monosulfonste, die In grc«8em Umfang fUr die Herstellung von Detergentiea verwendet

werden, werden durch Umsetzen von alkyliexten einkernigen

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aromatischen Verbindungen/ wie Dodeoyl- oder Tridecylbenzöl, mit Schwefeltrloxyd hergestellt. Die Vorrichtungen, in denen solche SuIfonierangen durchgeführt werden, können auch zum Sulfatieren von Verbindungen wie Lauryl- oder Myristylalkohol verwendet werden. Solche Vorrichtungen können aus einem hohlen Zylinder·und einem konzentrisch zu diesem angeordneten kleineren Zylinder bestehen« An der Außenseite des Xnnenzylinders und an der Innenseite des Auäenzylinders läßt man die zu sulfonicrende oder sulfatierende flüssige organische Verbindung in der Form eines Filme« nach unten strömen, während man gasförmiges Schwefeltrioxyd, vorzugsweise mit einem anderen Gas, wie Luft, verdünnt, durch den ringförmigen Raum zwischen den beiden Zylindern strömen IHSt. unter Umständen kann der Innenzylinder auch fortgelassen werden.

Da in einer solchen Vorrichtung Flüssigkeit und das in innigen Kontakt miteinander kommen und zudem zur Erzielung einer guten Umsetzung ziemlich hohe Oasetrömungsgeschwindigkeit on angewandt werden, wird von dem Oas eine beträchtliche Menge an der sulfonierten flüssigen organischen Verbindung, d.h. dem Verfahrensprodukt, mitgerissen."Bei der Abtrennung dieses flüssigen Produktes von dem Oas soll erstens die Abtrennung möglichst vollständig sein, beispielsweise wenigstens 99 »50 betragen, und zweitens soll die Verweilzeit von Flüssigkeit und das in dem Abscheider «»glichet gering sein, damit Uberaulfonlerungen vermied·» wsrdsn« und um ins-

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besondere die Verweil zeit; der Flüssigkeit gering zu halten, müssen alle mit tier Flüssigkeit in Kontakt stehenden Oberflächen kontinuierlich mit Produkt gespült werden.

FUr andere Zwecke bekannte Trennverfahren haben sich als für eine Abtrennung der von dem Gas mitgerissenen .-Flüssigkeit in mit einem strömenden FlüssigkeitSfilm durchgeführten Verfahren, wie dem oben beschriebenen Sulfonlerungsverfahren, ungeeignet erwiesen, weil sie den obigen Anforderungen niht genügen. Beispiele für solche bekannten Verfahren sind die Anwendung einer Expaneionskammer, bei der das aas durch eine enge Eintrittsöffnung in einen weiteren Raum geführt wird, so daß die Strömungsgeschwindigkeit plötzlich absinkt und als Folge davon die Flüssigkeit sich von dem Gas trennt, sowie die Anordnung einer Anzahl von Prallblechen in einer Kammer, um die das Gas herumströmen muß und an denen dl« Strömungsgeschwindigkeit absinkt, so daß die Flüssigkeit sich an ihnen abscheidet« Die für diese beiden Trennverfahren erforderlichen Vorrichtungen weisen ausgedehnt« Oberflächen auf, die schwer kontinuierlich gespült werden können, so daß an Teilen davon flüssiges Produkt stagnieren und übereulfoniert werden würde.

0«gen«tand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abtrennung der Flüssigkeit, die von einem durch das Inner« eines von einem strömenden Flüeelgkeitsfilm gebildeten Zylinder strömenden Gas mitgerissen wird, wobei das Qas mit der mitge-

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rlGsenen Flüssigkeit ih einen erweiterten Raum geführt wird. Das Verfahren 1st dadurch gekennzeichnet, daß man das aas und.die mitgerissene Flüssigkeit derart nach außen und unten gegen die Wand des erweiterten Raumes schleudert, daß sie etwa tangential auf diese Wand auftreffen, daß man •praktisch die gesamte.in dem Film strömende Flüssigkeit von tiem Gas auf seinem spiralenförmigen Weg durch den erweiterten Raum mitreissen läßt, praktisch die gesamte mitgerissene Flüssigkeit an dieser Wand abscheidet und die so abgeschiedene Flüssigkeit an dieser Wand entlang nach unten in einen" Flüssigfceitsspeioher und das Oas von diesem Speicher nach oben zu einem Auslaß führt«

Gegenstand der Erfindung ist Weiterhin eine Verrichtung zur Abtrennung einer von elnea st rottenden O&e mitgerissenen Flüssigkeit, die einen vertikalen hohlen Zylinder, Mittel zur Zuführung einer Flüssigkeit an die Innenfläche dieses Zylinders derart, daß sich an dieser ein atrtfmendsr Flüssigkeit sfi Im ausbildet, Mittel zur Zuführung «ines Oases in den Zylinder derart, daß es in diesem nach unten strömt, ein unter diesem hohlen Zylinder und in offener Verbindung mit diesem angeordnetes zylindrisches Oefaß, dessen Durchmesser größer ist als der des Zylinders, ein in diese« erweiterten zylindrischen Gfifäil unter der Stelle seiner Verbindung mit den hohlen Zy linde 2' angeordnetes Prallblech ff it darauf angeordneten gebogenen Behäufeln, wobei Prallblech und Schaufeln so ausgebildet sind, daß sie das darauf auftreffende Oas alt der

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mitgerissenen Flüssigkeit naoh außen und unten tangential gegen die Innenwand de3 erweiterten zylindrischen Gefäße« schleudern, einen FlUssigkeitsauslaß im Boden des erweiterten zylindrischen Gefäßes und einen GasausIaQ im oberen Teil des erweiterten zylindrischen Gefäßes, der durch das Prallblech gegen die Flüssigkeit abgeschirmt ist, aufweist.

In dem Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung wird die Zentrifugalkraft so genützt» daß bis zu 99,5$ oder mehr der von dem Gas mitgerissenen Flüssigkeit abgetrennt werden und den oben im einzelnen angeführten Anforderungen genügt wird. Die in der SuIfonierungsvorrichtung in der Form eines Filmes nach unten strömende Flüssigkeit wird praktisch vollständig von dem strömenden Gas mitgerissen, und das dabei gebildete Gemisch von Gas und Flüssigkeit wird tangential gegen die Innenfläche eines Gefäßes geschleudert, so daß sich die Flüssigkeit auf dieser Fläche abscheidet und dadurch von den: Gas getrennt wird. Ss ist überraschend, daß in einem solohen Verfahreη, in dem absiehtlieh praktisch das gesamte flüssige Produkt von dem strömenden Gas mitgerissen wird, eine derart weitgehende Trennung von Flüssigkeit und Gas erzielt werfen kann«

Öle Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen n&har veranschaulicht werden.

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Figur! iat eine Seitenansicht einer AusfUhrungafo«n eines Abscheiders gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt.

Figur 2 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung von Figur 1 längs einer Linie H-II von Figur 1.

Der Abscheider 1 von Figur 1 ist mit dem unteren Ende einer Sulfonierungevorrichtung 2, die einen Innenzylinder 3 und einen Außenzylinder 4 aufweist, verbunden. An den Innenseite des Innenzylinders > und an der Außenseite des AuSenzylInders K Bind nicht gezeigte Kühlmäntel angeordnet,' durch die die bei der Sulfonierung freiwerdende Wärme abgeleitet wird. Der Außenzylinder 4 erweitert eich unter dem Punkt 6 zu einem Kegelstumpf 5* der bei 7 mit der Deokwand 8 des Gefäßes 9 verbunden ist und sich unter Bildung eines Flansches 10 durch diese hindurch erstreckt. Bei 11* ist an de» Boden des Innenzylinders 3 ein nach außen und unten verlaufendes kegelstumpffurmiges Prallblech il unter und konzentrisch zu dem kegelstumpfföraiigen TsIl 5 des Außenzylinders 4 befestigt.

Senkrecht von der Außenfläche des kegelstumpffunaigen Prall· bleche 11 und praktisch quer durch den von de« kegelstumpffunnlgen Teil des AuSenzylInders 4 und dem kegelstumpffuxmlgen Prallblech Ii begrenzten ringfunnlgesi Rau» verlaufen Schaufeln 12 fcia dicht an die Innenwand dee kegelstumpffönnigen Teiles 5, ohne 4ittse Jedoch zu berühren, so daß auch bei thermischer

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Ausdehnung ein Kontakt ausgeschlossen ist. Die Schaufeln verlaufen auf dem Prallblech 11 bogenförmig von seinem oberen bis zu seinem unteren Ende.

An einer Seite des Bodens 14 des zylindrischen QefäSes 9 1st eine Rohrleitung 15 zum Abziehen von flüssigen* Produkt vorgesehen. Ein hohler Gasauslaß zylinder 17 verläuft von seinem oberen Ende 19 unter dem kegelstumpfförmlgen Prallblech

11 konzentrisch zu diesem und dem zylindriaohen OefKd 9 durch dessen Boden nach außen und ist mit seinem unteren Ende 21 mit einem Abzugsrohr 20 verbunden«

Im Betrieb strömt das die mitgerissene Flüssigkeit enthalt ende, aas durch den ringförmigen Raum zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder 4 der Sulfonierungsvorrlchtung 2, triff: dann auf die Schaufeln 12 auf dem kegelstumpfföraigen Prallblech 11 auf und wird spiralenfönnig nach außen und unten gegen die Innenwand 13 des Gefäßes 9 geschleudert. Der strömende PlUesigir.eitefilm auf dem Innenzylinder■> strömt über die Oberfläche des Prallbleches,.trifft auf die Sohaufelr

12 und wird.dabei praktisch vollständig von dem strömenden Oas mitgerissen und mit diesem gegen die Innenwand 13 geschleudert. Während die Flüssigkeit über das Prallblech und die Schaufeln 12 etrömt, spült es diese kontinuierlich und gründlich.

Der an der Innenseite des Außenzylinders K strömende

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FlUesigkeitsfilm fließt zu einem größeren Teil auf das kegelstumpfförmige Prallblech 11, und dieser Teil wird ebenfalls praktisch vollständig von dem strömenden Oma mitgerissen. Eine ausreichende Menge an Flüssigkeit fließt jedoch auoh an der Innenfläche des kegelstumpf funiigen Teiles 5 des Außenzylinders entlang, um diese Innenfläche kontinuierlich abzuspulen und tropft dann von dem Plansch IO ab, von wo er praktisch vollständig von dem von den Schaufeln 12 gegen die Innenwand IJJ des Gefäßes 9 geschleuderten turbulenten Gas aufgenommen wird. Die Schaufeln 12 sind so ausgebildet, daß sie die Flüssigkeit derart nach außen schleudern« daß 4ie tangential auf die Innenwand 1? des OefäQes 9 auftrifft und auf einem etwa schraubenförmigen Weg nach unten zum Boden 14 des Gefäßes 9 strömt, von wo sie durch die Rohrleitung 15 abgezogen wird. Das von der Flüssigkeit befreite Gas strömt auf einem schraubenförmigen Weg durch den Raum 16 nach unten* bis es sein Drehmoment verloren hat. Da in dem Abzugsrohr 20 ein etwas verringerter Druck herrscht, strömt das Gas dann an der nioht benetzten oberfläche des hohlen Auelaßzylindera entlang nach oben bis unter den Boden 18 des kegelstumpfformigen Prallbleohes 11, von dort in das offene obere Ende 19 den Auslaßzylinders 17 und durch das Abzugsrohr 20, von wo es entweder an die Atmosphäre abgelassen oder gewünaoht^nffelle wieder in die SuIfonierungeVorrichtung zurUokgeleltet wird.

Ss wurde gefunden, daß der Abscheider der Erfindung am besten

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arbeitet» wenn bestimmte Verhältnisse der Abmessungen eingehalten werden· Der Durchmesser des hohlen Auslaßzylinders soll derart sein, daß um den Innenzylinder 3 herum ein ausreichender Spielraum bleibt« das das Gas ungehindert in das offene obere Ende 19 de« hohlen Auslaß Zylinders 17 Strumen kann. Der Durchmesser des zylindrischen OefKSes 9 soll etwa zwei- bis dreimal So gro8 sein wie der Durchmesser des hohlen AuelaSzyllnders 17. Das kegelstunpfförmige Prallblech 11 soll sich weit genug über den hohlen Auslaszylinder 17 erstrecken, um dessen oberes offenes Ende 19 abzuschirmen, soll sieh andererseits aber nicht bis in zu große Nähe der Innenwand 1> des Gefäßes 9 erstrecken. Wenn sich das kegelstumpfföxmige Prallblech 11 Über das etwa 0,3-bis o,6faohe und vorzugsweise das 0,5faohe des Abstandes von dem hohlen Auelaßzylinder 17 zur Innenwand 13 des Qef&Ses erstreckt, so wird die gewünschte Strömung von oas und Flüssigkeit erzielt. Vorteilheft ist das Prallblech 11 um einen Winkel zwischen 40 und 50° gegen die Horizontale geneigt. Dieser Winke.l kann Jedoch variiert werden« um die Vorrlohtung der Viskosität der Flüssigkeit anzupassen. Beispielsweise keim er umso kleiner sein, je viskoser die Flüssigkeit 1st. Das untere Ende des Prallbleohes 11 liegt vorzugsweise etwa in dier Höhe des offenen Endes 19 des hohlen AuslaSzyllntiers 17· kann sich Jedoch auch bis über dieses offen« £z!ide 19 des hohlen AuslaSzylinders 17 erstrecken, sofern Sieves offene 3nde 19 der Unterseite des Prallbleohes Il

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nicht so naht kommt, daS die Strömung des Gates in den Zylinder-17 behindert wird. Unter Umetänden kann et auoh erwünschteein> den Boden 18 des Prallbleohes 11 mit einem kurzen, nach unten und ein Stück über das obere Ende det hohlen Aualaßzylindera 1? verlauftndtn Plansch zu versehen. Wenn ein solcher Flansch vorgesehen ist, kann es erwünscht etin, daa obere Ende det hohlen AuelaSzjlindtrt 1? ttwat zu verkürzen, damit die Strömung det Qatet nloht behindert wird.

Die oben im Zusammenhang mit einer SuIfonlerungsvorriohtung betohriebent Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeit und Oat kann natürlich auch für jede andere Trennung von Flüssigkeit und Ott verwendet werden.

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Claims

AbAQEdO

P a t e η t a η a ρ r Ü ο h e

1. Verfahren zur Abtrennung der Flüssigkeit, die von einem duroh das Innere eine« von einen etrodenden Flüseigkeitsfilm gebildeten Zylinder strömenden Oae roitgerieeen wird, wobei das öas mit der mitgerissenen Flüssigkeit in einen erweiterten Raun geführt wird, dadurch gekenn ze ionnet, daQ nan das Oae und die mitgerissene Flüssigkeit derart naoh auBen und unten gegen die Wand des erweiterten Raumes sohleudert, daß sie etwa tangential auf diese Wand auftreffen, daQ nan praktisch die gesamte in dem Film strömende Flüssigkeit von dem Oae auf seinem spiralenfurmlgen Weg duroh den erweiterten Raum mitrelesen läßt, praktisch die gesamte mitgerissene Flüssigkeit an dieser Wand abscheidet und die abgeschiedene Flüssigkeit an dieser Wand entlang nach unten in einen Flüssigkeitsspeicher und das Gas von diesen Speicher naoh oben zu einem Auslas führt«

2. verfahren naoh Anspruch 1, wobei man den Flüssigkeiten im so ander Innenwand eines ZyIirrere und der Außenwand eines konzentrisch in diesem fügeordneten zweiten Zylinders ent langströmen IKBt, das er einen ringförmigen Raum begrenzt, und das aas durch diesen ringförmigen Raum strömen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß auch der

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■η dem Innenzylinder entlangströmende Film absichtlich praktisch vollständig von dem stimmenden Oas auf seinen spiralenfönnigen Weg mitgenommen wird.

?* Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gslcen&zelohnet, dafl Oas und mitgerissene Flüssigkeit dadurch nach außen und unten geschleudert werden, dafi man 81· über die Oberfläche eines Prallhleohes mit darauf angeordneten und von ihn vor» springenden Sohaufeln führt und das Oas von einer Stelle in der Mühe und unter der Oberfläche dee Prellbleohes, die von diesem gegen mitgerissene Flüssigkeit abgeschirmt ist, aus der Vorrichtung ausströmen läßt.

4. Vorrichtung zur Abtrennung einer von einem strömenden Oae mitgerissenen Flüssigkeit mit einem vertikalen hohlen Zylinder, Mitteln zur Zuführung einer Flüssigkeit an die Innenfläche dieses Zylinders derart, dall sich an dieser ein strömender FlUssigkeitsfllm ausbildet, Mitteln zur Zuführung eines Oases in dem Zylinder derart, dafi es in dem von dem Flüsslgkeitsfllm umgrenzten zylindrischen Raum nach unten strömt und einem unter dem hohlen Zylinder und in offener Verbindung mit diesem angeordneten zylindrischen OefKi, dessen Durchmesser größer 1st als der des hohlen Zylinders, gekennzeichnet durch ein in diesem zylindrischen OefÄö (9) unter der Stelle seiner Verbindung mit dem hohlen Zylinder (2) angeordnetes Prallblech (11) mit darauf

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angeordneten Schaufeln (12), die so ausgebildet sind, daS sie das darauf auftreffende Gas mit der mitgerissenen Flüssigkeit nach außen und unten tangential gegen die Innenwand (13) des erweiterten zylindrischen Gefäßes schleudern, einen FlUssigkeitsauslaß (15) im Boden des erweiterten zylindrischen Gefäßβa und einen Oasauslaß (19) am oberen End· dee erweiterten zylindrischen Gefäßes, der durch dan Prallblech gegen die Flüssigkeit abgeschirmt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet j daß da« Prallblech (11) an einem sich innerhalb des hohlen Zylinders (2) und coaxial zu diesem erstreckenden Innenzylinder (3) befestigt ist,

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß (19) das offene obere Ende eines Auslaß-Zylinders (17), der sich durch den Boden (l4) des zylindrischen Gefäßes (9)i erstreckt^,ist, und daß dieses off ene Ende (19) an und unter dem Prallblech (11) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet _t daß das Prallblech (11) kegelstumpfformigist, daß der untere Rand des Prallbleches (11) sich Über das 0,2- bis 0,6fache des Abstandes zwischen der Außenwand des GaaaualaS- .,.:■. zylinders (17) und der innenwand (13) des «ylindrischen Ba

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Gefäßes (9) erstreckt und daß der Durchmasser dieses

etwa .

zylindrischen Gefäßes (9)/gleich dem 2- bis >faohen des

Durchmessers des GasauBlaßzylinders ist.'

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