DE1792156C3

DE1792156C3 - Method and reaction device for intensifying the material transfer between different components

Info

Publication number: DE1792156C3
Application number: DE19681792156
Authority: DE
Inventors: Tibor Dr. Budapest; Balla Laszlo Veszprem; Bacs Laszlo Budapest; Blickle (Ungarn)
Original assignee: Magyar Tudomanyos Akademia Müszaki Kemiai Kutato Intezete, Veszprem (Ungarn)
Priority date: 1967-08-01
Filing date: 1968-07-29
Publication date: 1976-10-28

Description

_ Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Intensivieren der Materialübergabe zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Komponenten, von denen mindestens eine flüssig ist und die durch eine fein durchlöcherte Scheidewand getrennt in Form von mindestens zwei Strömen aneinander vorbeifließen, wobei die Durchtrittsöffnungen der Scheidewand dem zu übergebenden Material entsprechend gewählt werden, sowie auf eine Reaktionsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for Intensify the material transfer between at least two different components of which at least one is liquid and separated by a finely perforated septum in the form of at least two streams flow past one another, the passage openings of the septum being the to be transferred material are selected accordingly, as well as on a reaction device for Implementation of the procedure.

Aus Ulimanns Enzyclopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 1, S. 610 und 6il, ist ein Dialyseverfahren bekannt, bei dem eine Kolloidreinigung im Fließbetrieb vorgenommen wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Cellophanschlauch benutzt, durch den eine zu dialysierende Flüssigkeit hindurchgeschickt wird. Der Cellophanschlauch selbst befindet sich in einem Dialysierwasserbad, bei dem vorzugsweise eine in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung der zu dialysierenden Flüssigkeit gerichtete Strömung aufrechterhalten wird. Beim Durchströmen der zu dialysierenden Flüssigkeit durch den Cellophanschlauch diffundieren die in dieser Flüssigkeit enthaltenen diffundierbaren Stoffe in das Dialysierwasser, so daß also die zu dialysierende Flüssigkeit von dem diffundierbaren Bestandteilen gereinigt bzw. diese diffundierbaren Bestandteile durch Aufnahme in das Dialysierwasser gewonnen werden.From Ulimann's Encyclopedia of Technical Chemie, 3rd Edition, Volume 1, pp. 610 and 6il, a dialysis process is known in which a colloid cleaning is carried out in continuous operation. In this known method, a cellophane tube is used used, through which a liquid to be dialyzed is sent. The cellophane tube itself is located in a dialysis water bath, in which one preferably directed in the opposite direction to the flow direction of the liquid to be dialyzed Flow is maintained. When the liquid to be dialyzed flows through the cellophane tube if the diffusible substances contained in this liquid diffuse into the dialysis water, see above So that the liquid to be dialyzed cleaned of the diffusible constituents or these diffusible constituents are obtained by being absorbed into the dialysis water.

Aus U11 m a η η s Enzyclopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 1, 1951, S. 364. ist ein Verfahren zur Gastrennung bzw. Gasreinigung bekannt, bei dem im Gegenstrom längs eines zwei Ströme trennenden feinporigen Siebs ein leicht kondensierbarer Dampf und ein verschiedene Komponenten enthaltendes Gemisch durch eine Reaktionsvorrichtung hindurchgeleitet werden. Die schneller diffundierende Gemischkomponente tritt dabei bevorzugt durch das Sieb hindurch und verläßt mit einem Teil des Dampfes die Reaktionsvorrichtung an einem Ende. Der Rest des Dampfes, der durch das Sieb in den Gegenstrom diffundiert ist, tritt zusammen mit dem mit der langsamer diffundierenden Komponente angereicherten T°il des Gemisches am anderen Ende der Reaktionsvorrichtung aus.From U11 m a η η s Encyclopedia of Technical Chemie, 3rd Edition, Volume 1, 1951, p. 364. A method for gas separation or gas purification is known, in the case of the fine-pored screen that separates two streams in countercurrent, an easily condensable screen Passing steam and a mixture containing various components through a reaction device will. The more rapidly diffusing mixture component preferably passes through the Sieve through and leaves with part of the steam the reaction device at one end. The rest of the Steam, which has diffused through the sieve in the countercurrent, occurs together with that with the slower diffusing component enriched T ° il of the mixture at the other end of the Reaction device off.

Bei diesen beiden bekannten Verfahren findet also ein Stoffaustausch allein durch Diffusion statt, wobei als Trennungswände für die aneinander vorbeiströmenden Medien Membranen mit sehr kleinen Öffnungsgrößen benutzt werden. Bei der Dialyse ist der den Stoffaustausch bewirkende treibende Druck immer durch das Konzentrationsgefälle der diffundierbaren Stoffe innerhalb der beiden Medien gegeben, wodurch sich bei relativ kleinen Konzentrationsunterschieden sehr lange Prozeßzeiten ergeben, wenn nicht dieses Konzentrationsgefälle noch z. B. durch ein elektrisches Feld überlagert wird, was bei den sogenannten Elektrodialyseverfahren der Fall ist. Um den Konzentrationsunterschied zwischen den beiden beim Dialyseverfahren benutzten Medien maximal zu machen, ist es gleichfalls bekannt, das Dialysiergut z. B. durch Umrühren mechanisch zu bewegen und das Dialysierwasser stetig zu erneuern.In these two known methods, there is an exchange of substances solely by diffusion, with as Partition walls for the media flowing past each other, membranes with very small opening sizes to be used. In dialysis, the driving pressure that causes the exchange of substances is always due to the The concentration gradient of the diffusible substances within the two media is given, which results in relatively small differences in concentration result in very long process times, if not this concentration gradient still z. B. is superimposed by an electric field, which is what is known as electrodialysis the case is. About the difference in concentration between the two in the dialysis procedure To make the media used to the maximum, it is also known to use the dialysate z. B. by stirring to move mechanically and to constantly renew the dialysis water.

Bei einem aus der GB-PS 5 98 993 bekannten Verfahren wird eine Flüssigkeit durch eine Reaktionsvorrichtung hindurchgeleitet, die die Form einer sich in Strömungsrichtüng erstreckenden lärlglichen Kämmer hat, die durch mehrere sich senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckende Leitplatten in mehrere Teilkammern unterteilt ist. An der Unterseite dieser länglichen Kammer ist ein Zwischenraum vorgesehen, der gegenüber dem von der Flüssigkeit durchströmten Teil der Kammer durch eine gasdurchlässige Zwischenschicht abgetrennt ist. Der Zwischenraum der KammerIn a method known from GB-PS 5 98 993, a liquid is passed through a reaction device which is in the form of a Flow direction extending long chambers, which by several baffles extending perpendicular to the flow direction into several sub-chambers is divided. At the bottom of this elongated chamber a space is provided which compared to the part through which the liquid flows the chamber is separated by a gas-permeable intermediate layer. The space between the chamber

wird mit einer gasförmigen Komponente beaufschlagt, |o daß diese durch die gasdurchlässige Zwischenschicht hindurch die die Kammer durchströmende Flüssigkeit |lurch setzen kann und oberhalb dieser Flüssigkeit über "geeignete Auslaßleitungen wieder aus der Kammer herausgeführt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung !durchströmt also das von unten aus dem Zwischenraum heraustretende Gas die in Längsrichtung die Kammer durchströmende Flüssigkeit etwa in vertikaler, d. h gegenüber der Strömungsrichtung der Flüssigkeit senkrechter Richtung. Dabei wird jeweils die gerade in einer der Teilkammern befindliche Flüssigkeitsmenge von jeweils einem neuen und individuell in diese Jeilkammer abgegebenen Gasstrom beaufschlagt. Mit eier bekannten Vorrichtung bzw. dem bekannten Verfahren zum zusammenbringen einer solchen flüssigen und einer gasförmigen Komponente soll erreicht werden, daß auch solche Flüssigkeiten mit Gasen 'reagieren können, die Stoffe enthalten, die bei der Aufnahme des Gases durch die Flüssigkeit ein Zerfailen zo der Flüssigkeit in mehrere Flüssigkeitsphasen bewirken möchten. Bei der bekannten Vorrichtung wird dieses dadurch verhindert, daß der gesamte gleichzeitig mit dem Gas in Berührung gebrachte Flüssigkeitsstrom b/w. die gesamte Flüssigkeitsmenge in mehrere Teilbereiche bzw. Teilmengen durch die Aufteilung der Reaktionsvorrichtung in mehrere in Strömungsrichtung der Flüssigkeit hintereinandergeschaltete Teilkammern unterteilt wird. Da jede einzelne dieser Teilmengen jeweils mit einem neuen und damit die - riginale Zusammensetzung besitzenden Gasstrom innerhalb jeder der einzelnen Teilkammern aus dem Zwischenraum heraus beaufschlagt wird, findet in Strömungsrichtung der Flüssigkeit eine allmähliche Anreicherung der Flüssigkeit mit den aus dem Gas von der Flüssigkeit aufgenommenen Stoffen statt, so daß jeweils benachbarte Teilmengen bzw. Teilbereiche der strömenden Flüssigkeit sich voneinander in ihrer Zusammensetzung, d. h. in der bereits aufgenommenen Menge der von dem Gas abgegebenen Stoffe nur geringfügig unterscheiden, so daß eine Trennung der Flüssigkeit in unterschiedliche Flüssigkeitsphasen unterbunden wird.A gaseous component is applied so that it can pass the liquid flowing through the chamber through the gas-permeable intermediate layer and above this liquid is led out of the chamber again via "suitable outlet lines. In this known device! it flows through from below from the intermediate space the liquid flowing through the chamber in the longitudinal direction approximately in a vertical direction, i.e. perpendicular to the direction of flow of the liquid . with eggs known device and the known method for bringing such a liquid and a gaseous component to be achieved that even such liquids with gases can react 'containing substances which during the recording of the gas through d want to cause Zerfailen zo the liquid into a plurality of liquid phases ie liquid. In the known device this is prevented by the fact that the entire liquid flow b / w which is brought into contact with the gas at the same time. the total amount of liquid is subdivided into several sub-areas or sub-amounts by dividing the reaction device into several sub-chambers connected one behind the other in the direction of flow of the liquid. Since each of these subsets is exposed to a new gas flow with the original composition within each of the individual sub-chambers from the interspace, a gradual enrichment of the liquid takes place in the direction of flow of the liquid with the substances absorbed by the liquid from the gas so that adjacent subsets or subsections of the flowing liquid differ only slightly from one another in their composition, ie in the amount of substances given off by the gas already absorbed, so that a separation of the liquid into different liquid phases is prevented.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen eine sehr viel intensivere Materialübergäbe zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Komponenten kontinuierlich durchgeführt werden kann, ohne daß sich die beiden Medien selbst in Irgendeiner Weise mischen oder beeinflussen.The object of the invention is to provide a method and a device for performing the method, with which a much more intensive transfer of material between at least two different ones Components can be carried out continuously without the two media themselves in Mix or affect in any way.

Bei einem Verfahren der genannten Art wird diese Aufgabe nach der erfindungsgemäßen Lehre dadurch gelöst, daß mindestens einer der Ströme durch kontinuierliches Hindurchleiten von Gas aufgeschäumt bzw. fluidisiert wird. Durch dieses Hindurchleiten von Gas findet bei einer Ausführungsform der Erfindung eine dynamische Schaumbildung und bei einer anderen Ausführungsform eine Fluidisation statt, wobei sich die letzte Ausführungsform von der ersten im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die auf diese Weise ,kontinuierlich durchmischte Komponente ein feinteiliaiger^^ Feststoff.^ ist: ,Durch ._vdas. Aufschäumen bzw.In a method of the type mentioned, this object is achieved according to the teaching according to the invention in that at least one of the streams is foamed or fluidized by continuously passing gas through it. Through this passage of gas, dynamic foam formation takes place in one embodiment of the invention and fluidization in another embodiment, the last embodiment essentially differing from the first in that the component continuously mixed in this way is a fine-particle solid . ^ is:, by. _v that. foaming or

^Fluidisieren mindestens eine'rcler beiden Komponenten, zwischen denen eine Materialübergäbe stattfinden soll, ,treten erhebliche Druckschxvankungen innerhalb der " Komponente und däniit eine heftige Pulsation des zu ,übergebenden Materials auf. Die auf das zu übergeberi-^ Fluidize at least one of the two components, between which a material transfer is to take place, there are considerable pressure fluctuations within the "Component and then a violent pulsation of the too , transferred material. The to be transferred

¹ de Material ausgeübte Dürchtriebskraft zum Überwenden der Scheidewand ist jetzt durch die augenblickliche Druckdifferenz an der Scheidewand gegeben, die sich wiederum aus den Druckschwankungen innerhalb dei Komponenten ergibt. Die auf diese Weise hervorgerufenen Durchtriebskräfte sind aber erheblich größer z\< die z. B. bei den herkömmlichen Dialyseverfahren alleir durch die Konzentrations-Differenz gegebene Durchtriebskraft. Dieses Aufschäumen bzw. Fluidisieren dei Komponenten durch Hindurchleiten von Gas ist dabe auch nicht mit der bekannten mechanischen Bewegung der Komponenten bei den herkömmlichen Dialyseverfahren zu vergleichen, da durch einfaches Urnrühren dei Komponenten die durch das Aufschäumen bewirkter Druckschwankungen innerhalb der Komponenten niemals erreicht werden können. Vielmehr wird durch da; bei Dialyseverfahren angewendete mechanische Umwälzen der Komponenten lediglich erreicht, daß eine gleichmäßige Konzentration innerhalb einer der Komponenten sichergestellt wird, d. h., die in unmittelbarei Nachbarschaft der Scheidewand vorhandenen Teilvolumen der Komponente, die bereits das Konzentrationsgefälle gegenüber der jeweils anderen Komponente verringert haben, gegen andere Volumenteile dei Komponente ausgetauscht werden. Es wurde nachgewiesen, daß durch das Aufschäumen bzw. Flüidisierer der Komponenten die Materialübergabe z. B. um der Fakto"· 16 gegenüber einem herkömmlichen Verfahrer gesteigert werden kann, bei dem ein solches Aufschäumen oder Fluidisieren nicht vorgenommen wird. ^The penetrating force exerted by the material to overturn the septum is now given by the instantaneous pressure difference on the septum, which in turn results from the pressure fluctuations within the components. The through-drive forces caused in this way are, however, considerably greater z \ < z. B. In conventional dialysis processes, all the drive force given by the difference in concentration. This foaming or fluidizing of the components by passing gas through cannot be compared with the known mechanical movement of the components in conventional dialysis methods, since the pressure fluctuations within the components caused by the foaming can never be achieved by simply stirring the components. Rather, through there; Mechanical circulation of the components used in dialysis processes only achieves a uniform concentration within one of the components, ie the partial volume of the component in the immediate vicinity of the septum, which has already reduced the concentration gradient with respect to the other component, against other parts of the volume Component to be replaced. It has been proven that the transfer of material z. B. can be increased by the factor "· 16 compared to a conventional process in which such foaming or fluidization is not carried out.

Besondere Ausführungsformen des neuen Verfahren; sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.Special embodiments of the new process; are specified in claims 2 and 3.

Erfindungsgemäß wird auch eine Reaktionsvorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens angegeben, die durch die in Anspruch 4 angegebener Merkmale gekennzeichnet ist.According to the invention, a reaction device for carrying out the new method is also specified, which is characterized by the features specified in claim 4.

Weitere Ausgestaltungen dieser Reaktionsvorrichtung sind in den Patentansprüchen 5 bis 7 angegeben.Further refinements of this reaction device are given in claims 5 to 7.

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Irr einzelnen zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the embodiments shown in the drawing. Mad individual shows

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der neuer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens undF i g. 1 shows a first embodiment of the new device for carrying out the method and

F i g. 2 bis 4 schematisch weitere Ausführungsformer der Reaktionsvorrichtung zur Behandlung unterschied licher Komponenten.F i g. 2 to 4 schematically different embodiments of the reaction device for treatment components.

Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, teilt eine feir durchlöcherte Scheidewand 2 die Reaktionsvorrichtunj; 1 in zwei Kammern 3 und 4. Eine durch Materialüberga be aufzuarbeitende Flüssigkeit tritt durch einer Rohrstutzen 5 in die Kammer 3 und verläßt diese nacl der Aufarbeitung durch einen Rohrstutzen 6. Rohrstut zen 7 und 8 dienen als Zu- und Abfluß für die Kammer 4 Bei Gegenstrom bildet der Rohrstutzen 7 den Zuflul und der Rohrstutzen 8 den Abfluß. Soll jedoch di< Richtung der Strömung in der Kammer 4 dieselbe seil wie in der Kammer 3, so dient der Rohrstutzen 8 al: Zufluß und der Rohrstutzen 7 als Abfluß. Unterhall beider Kammern 3 und 4 befindet sich ein Raum, de von beiden Kammern 3 und 4 mit einer perforierte! Platte 10 abgetrennt ist. Ein Rohrstutzen 11 mündet ii diesen Raum 9 und dient als Zuführung für z. B. eil Inertgas für die Schaumbildung oder um die zi behandelnden Komponenten über der Platte 10 zi fluidisieren. Leitplatten 12 dienen der Strömungsrege lung und der Erhöhung der Turbulenz. Gleichzeitij teilen diese Leitplatten die Kammern in kleinen Kammereinheiten. Eine mit solchen unterteilende! Leitplatten ausgestattete Reaktionsvorrichtung ent spricht dabei einer Serie in Reihe geschalteteAs shown in FIG. 1 can be seen, a fine perforated partition 2 divides the reaction device; 1 in two chambers 3 and 4. A liquid to be processed by material transfer passes through one Pipe socket 5 into the chamber 3 and leaves this after the work-up through a pipe socket 6. Rohrstut zen 7 and 8 serve as inflow and outflow for chamber 4. In the case of counterflow, the pipe socket 7 forms the inflow and the pipe socket 8 the drain. However, if di <direction of flow in chamber 4 is the same rope As in the chamber 3, the pipe socket 8 serves as an inflow and the pipe socket 7 as an outlet. Lower hall Both chambers 3 and 4 there is a room, de of both chambers 3 and 4 with a perforated! Plate 10 is separated. A pipe socket 11 opens ii this space 9 and serves as a feed for z. B. express Inert gas for foam formation or the zi treating components above the plate 10 zi fluidize. Guide plates 12 are used to regulate the flow and to increase turbulence. At the same time these baffles divide the chambers into small chamber units. One with such a subdivision! Reaction device equipped with guide plates corresponds to a series connected in series

17 92515617 925156

Reaktionsvörrichiungen.Reaction arrangements.

Gasauslässe 131 und 14 können an. jeder Kammer vorgesehen sein.Gas outlets 131 and 14 can be connected to. each chamber be provided.

An der Scheidewand 2 befinden sich feine Durchtrittsöffnungen. Diese Wand kann auch aus einem Siebrost, einem Netz oder einer perforierten Platte gebildet sein, in der sich öffnungen,/befinden, ,deren Größe dem zu übergebenden Material entsprechend gewählt ist. Nehmen Feststoffe am Verfahren teil, so wird die Größe der öffnungen im. allgemeinen so iq gewählt, daß sich keine festen ι Teilchen ,von?i|einer Kammer in die andere bewegen können, oder aber nur diejenigen, deren Größe unter einem vorher festgesetzten Wert liegen. Im Falle von Schäumen ist die Größe der öffnungen im allgemeinen kleiner, um zu verhindem. daß das schaumbildende Gas durch die Wand dringt. Es ist vorteilhaft, eine Scheidewand mit der möglichst größten »freien Oberfläche« zu verwenden, d. h., das Verhältnis der öffnungen zu den nicht mit öffnungen versehenen Teilen soll möglichst groß sein.There are fine passage openings on the partition 2. This wall can also consist of a Sieve grate, a mesh or a perforated plate, in which there are openings, / are, their Size is selected according to the material to be transferred. If solids take part in the process, see above the size of the openings in the. general so iq chosen that there are no solid ι particles, from? i | one Chamber can move into the other, or only those whose size is below a predetermined one Worth lying. In the case of foams, the size of the openings is generally smaller in order to prevent them. that the foam-forming gas penetrates through the wall. It is beneficial to have a septum with the to use the largest possible »free surface«, d. That is, the ratio of the openings to the parts not provided with openings should be as large as possible.

Die Öffnungen der perforierten Platte 10 weichen von denen der Scheidewand ab. Die öffnungen dieser Plavte dienen nur der Verteilung des Gases bei seinem Einströmen, nicht aber für die eigentliche Materialübergabe, so daß jede für ähnliche Zwecke benutzte perforierte Platte verwendet werden kann.The openings of the perforated plate 10 differ from those of the septum. The openings of this Plavte only serve to distribute the gas as it flows in, but not for the actual material transfer, so that any perforated plate used for similar purposes can be used.

In Fig. 1 sind Abmessungen a.bund cangegeben,um an Hand der Beispiele einige mögliche Zahlen anzugeben.In Fig. 1 dimensions ab and c are given in order to give some possible numbers by way of the examples.

F i g. 2 zeigt die schematische Darstellung in Form eines vertikalen Schnittes einer anderen Ausführungsform. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, verfügt diese über eine geringere Zahl von Zu· und Abflüssen als die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform und ist nicht mit Leitplatten versehen.F i g. 2 shows the schematic representation in the form of a vertical section of another embodiment. As shown in FIG. 2 can be seen, this has a smaller number of inflows and outflows than those in Fig. 1 shown embodiment and is not with Provide guide plates.

In F ι g. 2 ist die Reaktionsvorrichtung 20 durch eine Scheidewand 21 in Kammern 22 und 23 geteilt. Eine Platte 28 bildet Räume 24 und 25. Rohrstutzen 26 und 27 bilden durch die genannten Räume 24 und 25 Zuführungen zu den Kammern 22 und 23 für Gase und — nötigenfalls — auf demselben Weg Abflüsse für Flüssigkeiten. Rohrstutzen 29a und 296 dienen als Auslässe für Gase aus den Kammern 22 und 23, oder als Zuflüsse für Flüssigkeiten in diese Kammern. Wenn nötig, können diese beiden Rohrstutzen zu einem einzigen Rohrstutzen vereinigt werden, der aber in beide Kammern führt. In einigen Fällen kann der Durchmesser des Rohrstutzens so groß sein wie derjenige der Kammern, d. h. die Kammern können oben offen sein. 22a und 23a bezeichnen den in beiden Kammern gebildeten dynamischen Schaum.In FIG. 2 is the reaction device 20 by a Partition 21 divided into chambers 22 and 23. A plate 28 forms spaces 24 and 25. Pipe sockets 26 and 27 form through the said spaces 24 and 25 feeds to the chambers 22 and 23 for gases and - if necessary - drains for liquids in the same way. Pipe sockets 29a and 296 serve as Outlets for gases from chambers 22 and 23, or as inflows for liquids into these chambers. When necessary, these two pipe sockets can be combined into a single pipe socket, which is in leads both chambers. In some cases the pipe socket diameter can be as large as that of the chambers, d. H. the chambers can be open at the top. 22a and 23a denote the in both Chambers formed dynamic foam.

Die in F i g. 2 gezeigte vereinfachte Ausführungsform wird hauptsächlich verwendet, wenn keine Festkörper am Vorgang teilnehmen.The in F i g. The simplified embodiment shown in FIG. 2 is mainly used when there are no solids participate in the process.

F i g. 3 zeigt schematisch einen vertikalen Schnitt einer anderen Ausführungsform der in F i g. 1 dargestellten Reaktionsvorrichtung. Diese ist vorteilhaft wenn fein verteilte Feststoffe zugegen sind.F i g. 3 shows schematically a vertical section of another embodiment of the in FIG. 1 shown Reaction device. This is advantageous when finely divided solids are present.

Die Reakiionsvorrichtung 30 ist durch eine Scheidewand 31 in Kammern 32 und 33 unterteilt und die perforierte Platte 36 bildet die Räume 34 und 35. Jede Kammer hat mehrere Zu- und Abflüsse.The reaction device 30 is through a septum 31 divided into chambers 32 and 33 and the perforated plate 36 forms the spaces 34 and 35. Each Chamber has several inlets and outlets.

Der Zufluß 37 dient der Zufuhr von Feststoffen, z. B. mit Hilfe einer Schnecke in die Kammer 32 Ein Rohrstutzen 38 ist ein Zufluß für Flüssigkeiten in dieselbe Kammer. Rohrstutzen 39 und 41 dienen zur Einleitung von Gas in die Kammern 32 und 33 durch den Raum 34 bzw. 35. Ein Rohrstutzen 43 dient zur Einleitung von Flüssigkeiten jn die _vKamrner ,33 Rohrstutzen 40 und 42 sind Ableitungen aus der [Kammern. 32 und .33 für feste Substanzen bzw. fui flüssigfeste Suspensionen. Diese sollen ^möglichst mi' einem Hahn verschließbar sein.. .Rohrstutzen 44a unc 44b sind Gasauslässe, aus den Kammern 32,und 33. Sie ,können in„ einen einzigen Rohrstutzen, für beide Kammern vereinigt werden. 32a und 33a Bezeichnen den gebildeten Schaum.The inflow 37 is used to supply solids, e.g. B. with the help of a screw in the chamber 32 A pipe socket 38 is an inlet for liquids in the same chamber. Pipe sockets 39 and 41 are used to introduce gas into chambers 32 and 33 through space 34 and 35, respectively. A pipe socket 43 is used to introduce liquids into the _v chambers, 33 pipe sockets 40 and 42 are discharges from the [chambers. 32 and .33 for solid substances or for liquid-solid suspensions. These should be able to be closed with a tap as far as possible. Pipe sockets 44a and 44b are gas outlets from chambers 32 and 33. They can be combined in “a single pipe socket for both chambers. 32a and 33a indicate the foam formed.

/j Die in Fig.4 gezeigte schematische^pärstelluing.,in yerfikalem Schnitt gibt eine^Reaktipnsyprrjclitung'mii drei Kammern an, die oben offen ist. Scheidewände 51 und 52 bilden in der Reaktionsvorrichtung 50 Kammern 53, 54 und 55. Rohrstutzen 56 und 58 bilden Zu- und/oder Abflüsse zur Kammer 53 und Rohrstutzen 57 und 59 zur Kammer 54. Von einer Platte 64 sind die Räume 62 und 63 abgetrennt, die eine gemeinsame Gaszuführung 60 haben. Ferner ist ein Abfluß 61 für Festkörper aus der Kammer 55 vorgesehen. 53a und 54a bezeichnen den dynamischen Schaum in den äußeren Kammern und 55a die Festkörper-Komponente in der mittleren Kammer. Die Reaktionsvorrichtung ist oben offen, wodurch das Gas dort entweichen kann Die Funktion der Reaktionsvorrichtung wird im einzelnen an Hand von Beispielen erläutert./ j The schematic ^ pärstelluing shown in Fig. 4, in yerfical cut gives a ^ Reaktipnsyprrjclitung'mii three chambers, which is open at the top. Partitions 51 and 52 form chambers in the reaction device 50 53, 54 and 55. Pipe sockets 56 and 58 form inflows and / or outflows to the chamber 53 and pipe sockets 57 and 59 to the chamber 54. The spaces 62 and 63 are separated by a plate 64, which are one common Have gas supply 60. Furthermore, a drain 61 for solids from the chamber 55 is provided. 53a and 54a denote the dynamic foam in the outer chambers and 55a the solid-state component in the middle chamber. The reaction device is open at the top, so that the gas can escape there The function of the reaction device is explained in detail by means of examples.

example 1

Der Fig. 1 entsprechend wird eine Reaktionsvorrichtung mit einer Gesamtlänge b von 330 cm. einer Höhe a von 50 cm und einer Breite c von 4 cm verwendet. Die Reaktionsvorrichtung hat 32 Paar Leitplatten, wodurch sich 33 in Reihe geschaltete Kammereinheiten bilden, jede mit einer Länge von 10 cm. Die Scheidewand ist ein feines Siebnetz mit Löchern von 5 μ. Der obere Teil dieser Wand muß nicht perforiert sein, z.B. etwa 15 bis 20cm der Höhe a können oben durch eine nicht perforierte Platte gebildet sein.According to FIG. 1, a reaction device with a total length b of 330 cm. a height a of 50 cm and a width c of 4 cm are used. The reaction device has 32 pairs of guide plates, thereby forming 33 series-connected chamber units, each with a length of 10 cm. The septum is a fine mesh with holes of 5 μ. The upper part of this wall does not have to be perforated, for example about 15 to 20 cm of height a can be formed at the top by a non-perforated plate.

In diese Einrichtung wird mit 1 mVStunde eine 200 g/Liter Gips enthaltende, aus der Auflösung von Phosphatgesteinen mit Schwefelsäure stammende 30°/oige Phosphorsäurelösung durch den Rohrstutzen 5 In kontinuierlichem Strom eingespeist. Die Korngröße des Gipses beträgt z. B. 6 bis 100 μ. In die Kammer 4 wird durch den Rohrstutzen 7 im kontinuierlichen Strom von 1 mVStunde Waschwasser zugeführt. Zur Bildung des dynamischen Schaumes wird durch den Rohrstutzen 11 Luft mit 240 mVStunde eingeleitet. Dieser Gasstrom hat einen Druck von 410 mm Wassersäule.A 200 g / liter of plaster of paris from the dissolution of Phosphate rock with sulfuric acid containing 30% phosphoric acid solution through the pipe socket 5 Fed in continuous stream. The grain size of the plaster is z. B. 6 to 100 µ. In the chamber 4 is through the pipe socket 7 in the continuous Current of 1 mV hour wash water supplied. To form the dynamic foam, the Pipe socket 11 air introduced at 240 mVhour. This gas flow has a pressure of 410 mm Water column.

Die am Vorgang teilnehmenden, in den Kammern im Gegenstrom strömenden Komponenten gelangen an der Scheidewand 2 miteinander in Berührung. In beiden Kammern liegen diese Komponenten in Form eines dynamischen Schaumes vor. Sämtliche Komponenten des Vorganges befinden sich auf Zimmertemperatur.The components taking part in the process and flowing in countercurrent in the chambers arrive the partition 2 in contact with each other. These components are in the form of one in both chambers dynamic foam. All components of the process are at room temperature.

Infolge des intensiven Materialaustausches zwischen den genannten Komponenten gelangt die Phosphorsäure durch die Scheidewand 2 aus der Kammer 3 in die Kammer 4. Diese Phosphorsäure verläßt die Kammer 4 durch den Abfluß 8, auf eine Konzentration von 28,5% verdünnt, mit 1 mVStunde Geschwindigkeit, während der aus der Phosphorsäure ausgewaschene Gips die Kammer 3 durch den Abfluß 6 verläßt. Der Phosphorsäuregehalt des abfließenden Gipsschlammes beträgt etwa 1,5%.As a result of the intensive exchange of materials between the components mentioned, the phosphoric acid gets through the partition 2 from the chamber 3 into the chamber 4. This phosphoric acid leaves the chamber 4 through drain 8, diluted to a concentration of 28.5%, at a rate of 1 mVhour while the plaster of paris washed out of the phosphoric acid leaves the chamber 3 through the drain 6. The phosphoric acid content of the draining gypsum sludge is about 1.5%.

Das schaumbildende Gas verläßt die Kammer durch die Gasauslässe 13.14.The foam-forming gas leaves the chamber through the gas outlets 13.14.

Ein noch niedrigerer Phosphorsäuregehalt des Gipsschlammes ist bei Verwendung einer längeren Reaktionsvorrichtung mit z. B. 50 Kammereinheiten zu erzielen, wenn vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit ein so niedriger Gehalt noch sinnvoll ist.An even lower phosphoric acid content of the gypsum sludge is when using a longer one Reaction device with z. B. to achieve 50 chamber units if from the standpoint of economy such a low salary still makes sense.

Example 2

In derselben Reaktionsvorrichtung wie im Beispiel 1, ^äber mit einer Länge b von 400 cm, d. h. 40 Kammereinheiten, wird mit 1 m³/Stunde Geschwindigkeit eine 150 g/Liter grünes Chromoxid-Pigment, Korngröße 6 bis 100 μ, enthaltende Suspension in 50%iger Kaliumsulfatlösung durch den Zufluß 5 zugeführt. In die andere Kammer wird gleichzeitig durch den Rohrstutzen 7 im Gegenstrom Waschwasser mit 1 mVStunde geleitet. Beide Komponenten haben Zimmertemperatur. Wie im Beispiel 1 erfolgt die Schaumbildung mit Hilfe des Hindurchleitens von Luft mit 288 mVStunde bei 440 mm Wassersäule Druck. 1 mVStunde Suspension mit einem Gehalt von 150 g/Liter grünem Chromoxid-Pigment und nur 2% Kaliumsulfat verläßt die Kammer 3 durch den Abfluß 6; die abgetrennte Kaliumsulfatlösung ist 48%ig und fließt durch den Abfluß 8 ab. Das Gas entweicht durch die Auslässe 13 und 14.In the same reaction apparatus as in Example 1, ^ Aeber with a length b of 400 cm, that is 40-chamber units, is mixed with 1 m ³ / hour rate, a 150 g / liter of green chromium oxide pigment, particle size 6 to 100 μ, containing suspension in 50 % potassium sulfate solution fed through the inlet 5. At the same time, washing water at 1 mV hour is passed into the other chamber through the pipe socket 7 in countercurrent. Both components are at room temperature. As in Example 1, the foam is formed by passing air through it at 288 mV hours at 440 mm water column pressure. 1 mV hour suspension with a content of 150 g / liter of green chromium oxide pigment and only 2% potassium sulfate leaves chamber 3 through drain 6; the separated potassium sulfate solution is 48% and flows through the drain 8. The gas escapes through outlets 13 and 14.

Example 3

Eine Reaktionsvorrichtung mit folgenden Abmessungen wird benutzt: a = 50 cm, b = 300 cm, c = 150 cm, die mit Zu- und Abflüssen versehen ist, wie dieses in F i g. 3 gezeigt ist. Die Scheidewand 31 soll an einer Oberfläche von 1 m² öffnungen von 10 μ haben und in der Weise montiert sein, daß die Kammer 32 kleiner als die Kammer 33 ist, wobei von der Gesamtlänge von c 70 cm auf die Kammer 32 und 80 cm auf die Kammer 33 entfallen.A reaction device with the following dimensions is used: a = 50 cm, b = 300 cm, c = 150 cm, which is provided with inflows and outflows, as shown in FIG. 3 is shown. The partition 31 should have openings of 10 μ on a surface of 1 m ² and be mounted in such a way that the chamber 32 is smaller than the chamber 33, with the total length of c 70 cm on the chamber 32 and 80 cm the chamber 33 is omitted.

In die Kammer 32 wird der Rückstand aus einem sogenannten sulfatisierenden Röstungsverfahren von 10 Tonnen/Stunde Erz, das 5% Kupfer enthält, durch den ZuP.uß 37 zugeführt. Dieser Schlamm wird mit durch den Rohrstutzen 3 mit 10 mVStunde eingeleiteter Luft von 130⁰C aufgeschäumt. In dieser Kammer wird das Kupfer(II)-sulfat aus dem Schlamm ausgelöst. Der inaktive Rückstand der Behandlung wird durch den Rohrstutzen 40 mit einer Konzentration von 500 g/Liter abgelassen.The residue from a so-called sulfating roasting process of 10 tons / hour of ore containing 5% copper is fed into the chamber 32 through the feed 37. This slurry is foamed with initiated by the pipe stub 3 with 10 mVStunde air of 130 ⁰ C. The copper (II) sulphate is released from the sludge in this chamber. The inactive residue from the treatment is drained through the pipe socket 40 at a concentration of 500 g / liter.

Das aufgelöste G1SO4 gelangt in die Kammer 33, wo mit Hilfe eines trockenen Luftstromes bei 15°C ein dynamischer Schaum gebildet wird. Infolge der Abkühlung und des Verdampfens bilden sich CuSO4 ■ 5 H2O-KristaIle. Diese verlassen die Kammer 33 durch den Rohrstutzen 42 mit einer Konzentration von 500 g/Liter.The dissolved G1SO4 enters the chamber 33, where a dynamic foam is formed with the aid of a stream of dry air at 15 ° C. As a result of During cooling and evaporation, CuSO4 ■ 5 H2O crystals are formed. These leave the chamber 33 through the pipe socket 42 with a concentration of 500 g / liter.

Die Kristalle werden filtriert, getrocknet und die Flüssigkeit wird in die Reaktionsvorrichtung z. B. durch den Stutzen 43 zurückgeleitet Die Rohrstutzen 44a und 44fesind Luftauslässe.The crystals are filtered, dried and the Liquid is fed into the reaction device e.g. B. returned through the nozzle 43 The pipe socket 44a and 44 are air outlets.

Der durch den Rohrstutzen 40 abgelassene Rückstand kann· z. B. mit der im Beispiel 2 beschriebenen Methode gewaschen werden, indem dieses Waschwasser durch den Rohrstutzen 38 in die Kammer 32 eingeleitet wird.The residue drained through the pipe socket 40 can, for. B. with that described in Example 2 Method can be washed by this washing water through the pipe socket 38 into the chamber 32 is initiated.

Die Ausbeute des beschriebenen Verfahrens in dieser Reaktionsvorrichtung beträgt 1250 kg wasserfreies Kupfersulfat.The yield of the process described in this reaction apparatus is 1250 kg of anhydrous Copper sulfate.

Example 4

Ein 2% Kupfer enthaltender gerösteter Pyritrückstand wird nach dem sogenannten sulfatisierendenA roasted pyrite residue containing 2% copper is after what is known as sulfating

Röstungsverfahren von" ^:neu'em "geröstet;⁵ 50kg des Endproduktes^!dieses Verfahrens%erdeh in die Kammer 32 der in Fig:3 gezeigten "ReaktiöWvorric^turig'inR den Abmessungen a ■•m'SO'cm,· b ='60^!cmy c? = '20'crh gegeben, wobei die Scheidewand 31 aus einem Siebnetz mit öffnungen von 20 μ gebildet ist.-Wasser wird fortlaufend nachgefülitt Λη deri Kammer. 32 wird der Kupfergehalt ausgelöst; die Kupferkonzentration der Lösung beträgt 30%.Roasting process of " ^: neu'em"roasted; ⁵ 50kg of the end product ^! this procedure% erdeh into the chamber 32 in FIG: "ReaktiöWvorric ^ turig'inR shown three dimensions a ■ • m'SO'cm, * b = c = '60 cmy given '20'crh, the ^septum? 31 is formed from a sieve mesh with openings of 20 μ. - Water is continuously refilled Λη the chamber. 32 the copper content is released; the copper concentration of the solution is 30%.

ίο In die Kammer 33 wird ein 200 g/Liter Eisenfeilspäne enthaltender Schlamm geführt, der zum Zementieren des Kupfergehaltes der Lösung dient. Zur Kompensation der Eisenverluste werden 900 bis 950 g Eisenfeilspäne zugefügt und in beiden Kammern wird mit einem Luftstrom von 0,7 m/sec ein dynamischer Schaum gebildet. Durch den Rohrstutzen 42 kann 1 kg/Stunde zementiertes Kupfer in Form eines Schlammes von 500 g/Liter entnommen werden, während der inaktive Schlamm mit der gleichen Konzentration durch den Stutzen 40 entfernt wird. Der den Rohrstutzen verlassende Schlamm wird filtriert, gewaschen und getrocknet, während der aus dem Stutzen 40 stammende Schlamm filtriert wird. Der Flüssigkeitsrückstand beider Filtriervorgänge kann in der Kammer 32 als Waschwasser verwendet werden.ίο In the chamber 33 is a 200 g / liter iron filings Out containing sludge, which is used to cement the copper content of the solution. For compensation 900 to 950 g of iron filings are added to the iron losses and a Air flow of 0.7 m / sec formed a dynamic foam. The pipe socket 42 allows 1 kg / hour cemented copper can be taken in the form of a slurry of 500 g / liter, while the inactive Sludge at the same concentration is removed through the nozzle 40. The pipe socket leaving sludge is filtered, washed and dried, while that coming from the nozzle 40 Sludge is filtered. The liquid residue from both filtration processes can be stored in the chamber 32 as Wash water can be used.

Example 5

Einer in Fig.2 gezeigten Reaktionsvorrichtung mit den Abmessungen a = 50 cm, b - 6 cm, c = 4 cm und mit einer Scheidewand 21 von 25 cm² Siebnetzoberfläche und öffnungen von 45 μ werden 100 ml Wasser zugeführt. In der Kammer 22 wird mit Hilfe eines Rückstandgases der Schwefelsäureherstellung, das 3% SO2 enthält, ein dynamischer Schaum hergestellt. Dieses Gas wird durch den Rohrstutzen 26 mit 2 mVStunde eingeleitet und verläßt -die Kammer 22 über den Rohrstutzen 296 mit einem SO2-Gehalt von 1,7%.100 ml of water are fed to a reaction device shown in FIG. 2 with dimensions a = 50 cm, b - 6 cm, c = 4 cm and with a partition 21 of 25 cm ^{2 mesh surface and openings of 45 μ.} A dynamic foam is produced in the chamber 22 with the aid of a residue gas from sulfuric acid production which contains 3% SO2. This gas is introduced through the pipe socket 26 at 2 mV hours and leaves the chamber 22 via the pipe socket 296 with an SO2 content of 1.7%.

Das Wasser transportiert den absorbierten SO2-Ge halt in die Kammer 23. In dieser Kammer wird mit einem durch den Rohrstutzen 27 mit 2000 Liter/Stunde eingeleiteten Luftstrom ein Schaum gebildet. Die aus der Kammer 23 durch den Rohrstutzen 29a austretende Luft enthält 1,3% SO2. Die Drucksenkung des Rückstandgases beträgt 95 bis 100 mm Wassersäule.The water transports the absorbed SO2 content into chamber 23. This chamber is also used an air flow introduced through the pipe socket 27 at 2000 liters / hour formed a foam. From The air exiting the chamber 23 through the pipe socket 29a contains 1.3% SO2. The pressure reduction of the Residual gas is 95 to 100 mm water column.

Example 6

In einer im Beispiel 1 beschriebenen Reaktionsvorrichtung, die aber statt 5 μ großer öffnungen 20 μ große hat, wird folgendes Verfahren durchgeführt:In a reaction device described in Example 1, but which has openings of 20 μ in size instead of 5 μ the following procedure is carried out:

I η die Kammer 3 \.ird mit 1 mVStunde ein 200 g/Liter Sand und Ton enthaltender Schlamm mit einem Sand-Ton-Verhältnis 10:1 oder größer eingeleitet. Durch die Kammer 4 strömt im Gegenstrom Wasser mit 1 mVStunde. Die Schaumbildung erfolgt wie im Beispiel 1. Die Korngröße des Sandes betrug etwa 100 μ, diejenige des Tones unter 20 μ.I η the chamber 3 \ .will with 1 mV hour a 200 g / liter Sludge containing sand and clay with a sand to clay ratio of 10: 1 or greater. Water flows through the chamber 4 in countercurrent at 1 mV hour. The foam formation takes place as in Example 1. The grain size of the sand was about 100 μ, that of the clay below 20 μ.

Im Laufe des Verfahrens sinkt der Tongehalt des Schlammes in der Kammer 3 auf 2% des ursprünglichen Tongehalts, und 1 mVStunde dieses wenig Ton enthaltenden Schlammes verläßt diese Kammer. Der Ton wird in der Kammer 4 angereichert und das Ton, aber keinen Sand enthaltende Wasser verläßt die Kammer 4.In the course of the process, the clay content of the sludge in chamber 3 drops to 2% of the original Clay content, and 1 mV hour of this little clay-containing sludge leaves this chamber. The sound will enriched in the chamber 4 and the clay but no sand containing water leaves the chamber 4.

Selbstverständlich können neben den angegebenen Beispielen auch andere durchgeführt werden. So kannOf course, in addition to the examples given, others can also be carried out. So can

z. B. in einer in F i g. 4 gezeigten Reaktionsvorrichtung "Bleichromat hergestellt werden, indem Bleinitrat in die Kammer 53, Kaliumchromat in die Kammer 54 und durch den Rohrstutzen 60 ein inertes Gas eingeleitetz. B. in one in F i g. 4 shown reaction device "Lead chromate can be prepared by adding lead nitrate to chamber 53, potassium chromate to chamber 54 and an inert gas is introduced through the pipe socket 60

609 644/72609 644/72

iwerd.cn. Das Bleichromat selbst wird in der Kammer 55 !gebildet und es verläßt diese Kammer durch den ^Rohrstutzen 61. Mit Hilfe der Luft können nicht nur {Schäume, sondern auch fluidisierte feste Bette gebildet tWerden.iwerd.cn. The lead chromate itself is in the chamber 55 ! and it leaves this chamber through the ^ Pipe sockets 61. With the help of the air, not only foams but also fluidized fixed beds can be formed become T.

Hierzu 2 Blalt ZeicluiungenFor this 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

l 1st traverse, to intensify the material transfer

... between at least two different components, at least one of which is liquid and separated by a finely perforated septum in the form of at least two streams flow past each other, the passage openings of the septum to be handed over Material are selected accordingly, characterized in that at least one of the Currents is foamed or fluidized by the continuous passage of gas.

/ ^ 2. The method according to claim 1, characterized in that the gas through the stream or streams is approximately perpendicular to its direction of flow

, is passed through.

* ^{: j} 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one of the streams contains finely divided solids and is fluidized with the aid of the gas passed through.

4. Reaction device for material transfer between at least two different components, at least one of which is liquid, and with at least two elongated, parallel mutually extending chambers, each separated from each other by a finely perforated partition are separated, the passage openings of which are selected according to the material to be transferred are, and each of the chambers has an inlet and an outlet for the components, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the chambers (3, 4) has an arrangement for supplying gas (9, 10, 11), which consists of a is formed over the length of the chamber extending, perforated plate (10) which over the floor of at least one chamber is arranged, and with one in the space (9) between the floor and horizontal plate opening gas inlet (11) is provided and that above at least this a chamber a gas outlet (13,14) is provided.

5. Reaction device according to claim 4, characterized in that several of the chambers (3, 4) are connected in series.

6. Reaction device according to claim 4 or 5, characterized in that the chambers (3, 4) by perforated guide plates (12) arranged perpendicular to the partition or walls (2) in sub-chambers are divided.

7. Reaction device according to one of claims 4 to 6, characterized in that two parallel chambers (53, 54) and two perforated partition walls (51, 52) are provided, with an intermediate chamber (55) of smaller size than the first two Chambers is formed, which has a separate pipe socket (61).

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