DE1911469A1

DE1911469A1 - Ruehrvorrichtung

Info

Publication number: DE1911469A1
Application number: DE19691911469
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hirotani; Masatami Tanaka
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Current assignee: KH Neochem Co Ltd
Priority date: 1969-03-06
Filing date: 1969-03-06
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DE1911469B2

Description

Rührvorrichtung Zusammenfassung Die Erfindung umfaßt eine Rührvorrichtung, die eine Rührflügel oder -schaufelanordnung mit oberen und unteren Scheiben oder Läufern aufweist, die durch eine Vielzahl radial angeordneter Platten voneinander getrennt sind, wobei die untere Scheibe auch eine Vielzahl radial angeordnete ter an seiner Unterseite befestigter Plügel- ar Schaufelplatten aufweist, und die eine sich durch eine Öffnung in der oberen Scheibe oder dem oberen Läufer erstreckende und an der Oberseite der unteren Scheibe befestigte Rührwelle enthält.
Beachreibung Die Erfindung betrifft eine verbesserte Rührvorrinchtung zur Förderung der Gas-Flüssigkontaktreaktion. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Belüftungsrührvorrichtung, die mit einer Vielzahl von Platten versehene Scheiben oder Läufer aufweist, die eine Gas-Plüssigkontaktreaktion begUnstigen.
Eine Gas-Plttssigreaktionsvorrichtung, bei der Gas in eine flüssige Phase eingeblasen wird oder eine für die Submerskultur aerober Mikroorganismen verwendete Vorrichtung, wie z.B. eine Rührflügelanordnung, eine Turbine mit 4 bis 6 ebenen Schaufeln, eine Turbine mit gekrümmten Schaufeln, eine Läuferturbine mit unteren Schaufeln und dgl. sind bekannt. In dieser Art Vorrichtung wird ein Gas von der Unterseite der Vorrichtung mittels Düsen oder eines Zerstäubers eingeblasen, und die dadurch erzeugten Glasbläschen werden durch eine Schaufel- oder Flügelanordnung verteinert und verteilt. Es wurde Jedoch gefunden, daß dieae Turbinen mit ebenen oder gekrümmten Schaufeln mit vielen Nachteilen behaftet sind einschließlich eines sehr hohen Energieverbrauchs, der zur Erzielung eines grünlichen Konakts der Gas-Flüssigkeitsphase und sur Erzielung einer hohen Gas-Anflösungsgeschwindigkeit erforderlich ist.
Obgleich die Soheibenturbine mit unteren Schaufeln dem Gas-Flüssigkeitsgemisch eine hohe Scherkraft erteilen kann und obgleich unter relativ geringem Energieverbrauch eine hohe Gas-Auflösungsgeschwinigkeit erreicht werden kann, wird nur eine geringe Flüssigkeitsmenge durch die Schaufelanordnung ausgestoßen, und ee kann somit keine gleichmäßige Bewegung im Behälter erreicht werden. Demzufolge wird aufgrund des ungenügenden Mischvorgangs die Ausbeute an Reaktionsprodukt geringer.
Im allgemeinen muß eine Rührblattanordnung iUr einen Be tungsrürtank eine hohe Gaslösungsgeschwindigkeit bei entsprechend geringem Energieverbrauch und eine verkürtze Miscflseit ergeben, während Gleichmäßigkeit oder Einheitlichkeit über den gesamten Tank erreicht wird. Daher ist eine Schaufelanordnung erwünscht, die unter Anwendung eines möglichst geringen Energieverbrauchs den Gasbläschen einen hohen Schereffekt erteilt, wodurch die Bläschen feiner werden und in kurzer Zeit gleichmäßig über den gesamten Reaktionsbehälter verteilt werden. Vorteilhafterweise soll die Schaufelanordnung soviel als möglich ausstoßen, um Gleichmäßigkeit über den gesamen Reaktionsbehälter herzustellen und die Kreislaufströmung im Behälter zu verbessern.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung bisheriger Nachteile hinsichtlich der Rührung von Gas-Plüssigkeitsgemischen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einer verbesserten Rührvorrichtung zur Begünstigung von Gas-Plüssigkontaktreaktionen.
Perner lieiert die Erfindung eine verbesserte Rührvorrichtung, die mit geringem Energieaufwand arbeitet,in kürzerer Mischzeit ein gleichmäßiges Rühren herbeiführt und eine verbesserte jusbeute an Reaktionsprodukt herbeiführt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einer verbesserten Rührvorrichtung, die Glasbläschen eine hohe Soherwirkung erteilt, wodurch die Gasbläschen feiner werden und gleichmäßig über das gesamte Reaktionsgemisch verteilt werden.
Anders aufgaben und der weitere Umfang der inwendbarkeit der Erfindung ergibt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung. Die genaue Beschreibung und die spezifischen Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben, dienen jedoch lediglich der Erläuterung, und es sind sahlreiche Abänderungen und Modifikationen im Rahmen der Erfindung möglich.
Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß die oben erwähnten Nachteile ausgeschaltet werden können und eine erheblich verbesserte Rührvorrichtung zur Begünstigung von Gas-Flüssigkontaktreaktinnen durch eine Schaufelanordnung zum Rühren oder Bewegen der Vorrichtung erhalten werden kann, die den Gaebläschen bei geringstmöglichem Energieaufwand einen hohen Schereffekt erteilt und unter Anwendung des Schereffektes die Gasbläschen feiner macht und sie einheitlich durch das gesamte Reaktionsgemisch verteilt.
Die Erfindung wird dadurch die detaillierte Beschreibung und anhand der Zeichnungen näher erläutert, ohne sie zu begrenzen. In den Zeichnungen ist Pig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Rührvorrichtung, Pig. 2 eine Seitansicht der Rührschaufelanordnung der Erfindung, Fig. 3 eine Draufsicht der Anordnung der gebogenen Platten, die sich zwischen dem oberen und unteren Läufer bzw.
der Scheibe befinden und Pig. 4 eine Draufsicht au2 die Anordnung der an der Unterseite des unteren Läufers befestigten Schaufelplatten.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugs zeichen zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet werden. Die erfindungogemäße Vorrichtung besteht aus einem ebenen Läufer oder einer Scheibe 1, die mit einem oberen Deckel 2 versehen ist, wobei diese Bauteile durch eine Vielzahl sich radial erstreckender gebogener Platten 3 voneinander getrennt sind. Der Läufer 1 kann .benfalls eine Vielzahl sich radial erstreckender an seiner Unterseite befestigter Schaufelplatten 4 enthalten.
Bine Rührwelle 6 erstreckt sich durch eine Öffnung in dem oberen Deckel 2 und ist an der Oberseite des ebenen Läufers 1 mittels einer Verstärkung oder eines Vorsprungs 7 befestigt.
Die ebenen Platten 1 und SChaufelplatten 4 werden gewöhnlich als eine Scheibenturbine mit unteren Schaufeln bezeichnet und werden gewöhnlich in einem Belüftungsrührtank verwendet.
Eine hohe Gas-Lösungsgeschwindigkeit kann bei geringem Energiebedarf unter Anwendung der Schaufelanordnung gemäß der Erfindung erzielt werden. Durch Ausbildung gekrumiter Schaufeln 3 kann bei sehr geringem Kraftverbrauch eine große jusstoßmenge erreicht werden, und die Mischzeit kann verkürzt werden. Durch Rotation der Rührschaufelanordnung zum Belüftungsrühren wird die Flüssigkeit oberhalb der Schaufelrühranordnung durch eine Aussparung oder einen Zwischenraum zwischen dem oberen Abschluß 2 und der Rührwelle 6 hereingezogen und durch die gekrümmten Schaufeln 3 abgeführt. Bläschen, die aus einem Gas erseugt werden, das durch unterhalb der Rührschaufelanordnung vorgesehene Düsen oder einen Zerstaüber abgegeben wird, werden durch die Schaufelplatten 4 feiner zerteilt und dispergiert und mit der durch die gekrümmten Platten 3 abgeführten Flüssigkeit vermischt und gleichmäßig durch das gesamte Reaktionsgemisch verteilt, wodurch das gesamte Reaktionsgemisch des Reaktionsbehälters auf eine einheitliche gelöste Gaskonzentration geregelt werden kann.
Die hier in Betracht gezogenen Schaufelplatten 4 können ebene, gewelteoder gekrümmte Platten oder dgl. sein, je nach der Eigenschaft der durchzurührenden Flüssigkeit.
Eine Rührblatt- bzw. Rührschaufelanordnung unter Verwendung ebener Schaufelplatten 4, wie in Fig. 1, 2, 3 und 4 gezeigt, wurde in einem 4-kl-Tank mit einem Durchmesser von 1400 mm verwendet. Die Mischzeit und die gemessenen Werte an verbrauchter Energie sind in den Tabellen I und II bei 200 bzw.
300 U.p.m. wiedergegeben.
Tabelle I Mischzeit

- AnJahl der

Ihpdrehungen

Bezeichnung der 200 U.p.Z. 300 U.p.m.

S cha ufelanordnung

Rührschaufelanordnung zum Rühren unter Belüften gemäß der Erfindung 20 sec 14 sec Turbine mit 6 ebenen Schaufeln 29 sec 21 sec Turbine mit Unterschaufeln 34 sec 25 sec Tabelle II Energieverbrauch

der 200 der der

Uiadrehungcen 200 'Cf.p,m, 306 U.,n,

Bezeichnung der

Soha ufelanordnung

Rührschaufelnordnung zum Rühren unter Belüften gemäß der Erfindung 5,1 PS 17,0 PS Turbine mit 6 ebenen Schaufeln 7,1 PS 24,4 PS Turbine mit Unterschaufeln 3,9 PS 13,0 P Tabelle I gibt die Situation wieder, bei der 2,3 kl Wasser in einen Tank eingeführt worden waren. 900 1 Luft pro min wurden in das Wasser eingebracht und der Rührvorgang wurde bei 200 U.p.m. bzw. 300 U.p.m. durchgeführt. Ein pH-Meßgerät vom Eintauchtyp wurde in dem Tank angeordnet, und während eine Natriumhydroxydlösung oben inden Tank zugegeben wurde, wurde die Zeit gemessen, die zum Konstantwerden des pH-Wertes erfolich war. Wie leicht ersichtlich, ist.die Mischzeit für die gleiche Anzahl Umdrehungen kürzer, wenn die Rührschaufelanordnung gemäß der Erfindung verwendet wird, im Vergleich zu den bisher bekannten Turbinen mit ebenen Schaufeln und den Turbinen mit Unterschaufelläufer. Tabelle II gibt die mit einem Spannungsmesser gemessene zum Rühren erforderliche Ener-.gie wieder, wenn 900 1 Luft pro min in den Tank eingeführt wurden.
Gemß den Tabellen I und II kann eine Mischzeit von 20 sec mit 5,1 PS erhalten werden, wenn die Hauptrühreinrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird, während bei Verwendung von Turbinen mit ebener Schaufel und einer Turbine mit Unterschaufelläuier die Mischzeiten selbst bei Anwendung von 24 bzw.
13 PS nicht auf 20 sec herabgesetzt werden konnten.
Tabelle III gibt die Ergebnisse einer Messung der Geschwindigkeit der Natriumsulfitoxydation wieder, die durch änliche Maßnahmen wie die in Tabelle I und II gezeigten erhalten wurden.
Tabelle III Oxydationsgeschwindigkeit von Natrimsulfit (kg-Mol/m³ .H . at)

der

Umdrehungen 200 U.p.m. 300 U.p.i.

Bezeichnung der

B chaufe lanordnung

Rührschaufelanordnung zum Rühren unter Belüften gemäß der Erfindung 0,600 1,238 Turbine mit 6 ebenen Schaufeln 0,333 1,143 Turbine mit Unterschaufeln 0,381 0,570 Die Oxydationsgeschwindigkeit von Natriumsulfit ist geringer aber der Energieverbrauch höher, wenn die Turbine mit ebenen Schaufeln anstelle der Rührschaufelanordnung der Erfindung verwendet wird, wobei die entsprechenden Umdrehungszahlen pro Minute verglichen werden. Z.B. werden lediglich 0,570 kg-Mol/m3h at bei einem Energieverbrauch von 13,0 PS im Fall der Unterschaufelläuferturbine erhalten, und somit ist die Energieausnutzung nicht so gut, wie bei der Rührschaufelanordnung gemäß der Erfindung.
Die vorstehend beschriebene Erfindung kann in verschiedener Weise abgeändert werden. Derartige Variationen stellen keine abweichung vom Rahmen der Erfindung dar sondern sind vielmehr von der Erfindung umfaßt.

Claims

Patentansprüche

1. Rührvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Rührschaufelanordnung mit oberen und unteren Läufern oder Scheiben, die durch eine Vielzahl radial angeordneter Platten im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der untere Läufer auch eine Vielzahl radial angeordneter an seiner Unterseite befestigter Schaufelplatten aufweist- ünd durch eine Rührwelle, die sich durch eine Öffnung im oberen Läufer erstreckt und an der Oberseite des unteren Läufers befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die radial angeordneten Platten eben, gewellt oder gekrümmt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ekennzeichnet, daß die radial angeordneten SchauSelplatten ebene, gewellte oder gekrümmte Platten sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührschaufelanordnung an der Rührwelle mittels eines Vorsprungs oder einer Verstärkung befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch l bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Platte mehrere Schaufelplatten vorgesehen sind.

6. Rührvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Rührschaufelanordnung, die obere und untere kreisförmige Scheiben oder Läufer, die durch eine Vielzahl sich radial erstreckender gekrümmter Platten voneinander getrennt sind, wobei der obere Läufer mit einer zentral angeordneten Öffnung versehen ist und eine Vielzahl sich radial erstreckende an der Unterseite des unteren Läufers befestigte ebene Schaufelplatten aufweist, und eine sich durch die zentral angeordnete Öffnung und an der Oberseite des unteren täufers befestigte Rührwelle.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzetchnet, daß für jede Platte mehrere Schaufelplatten vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gekrümmten Platten in die zentral angeordnete Öffnung hinein erstrecken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gekrummten Platten zu einer sich von der Peripherie der Öffnung in die Öffnung hinein erstreckenden Stelle verjungen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gekrümmten Platten von der Peripherie der Lauf er in die zentral angeordnete Öffnung erstrecken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ebenen Platten von der Peripherie des unteren Läufers zu etwa dem Mittelpunkt dieses Läufers erstrecken.

12. Vorrichtung nach Anspruch l bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührvorrichtung in einem Tank drehbar gelagert ist und die Rührwelle mit einer Rotiervorrichtung versehen ist.

L e e r s e i t e