DE202012006932U1

DE202012006932U1 - Radial tubular reactor

Info

Publication number: DE202012006932U1
Application number: DE201220006932
Authority: DE
Original assignee: Infracor GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2012-08-31
Anticipated expiration: 2022-07-19

Abstract

Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid in eine wasserführende Rohrleitung, umfassend eine zylindrische Reaktionskammer und zwei in die Reaktionskammer mündende Eduktleitungen, über welche zwei Edukte separat von außerhalb der Rohrleitung in die Reaktionskammer förderbar sind, wobei die Reaktionskammer mit einer Austrittsbohrung versehen ist, welche den Austritt von in der Reaktionskammer aus den Edukten gebildetem Chlordioxid in das von der Rohrleitung geführte Wasser gestattet, und wobei die Achse der Austrittsbohrung im Gebrauchszustand in Richtung der Längsachse der Rohrleitung ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer am distalen Ende eines zylindrischen Schaftes angeordnet ist, welcher im Gebrauchszustand radial zur Rohrleitung ausgerichtet ist und sich zumindest abschnittsweise in die Rohrleitung hinein erstreckt, dergestalt, dass sich die Reaktionskammer im Gebrauchszustand vollständig innerhalb der Rohrleitung befindet, und dass beide Eduktleitungen sich von außerhalb der Rohrleitung längs durch den Schaft hindurch bis zur Reaktionskammer hin erstrecken.Arrangement for the addition of chlorine dioxide in a water-carrying pipeline, comprising a cylindrical reaction chamber and two reactant lines opening into the reaction chamber, via which two reactants can be conveyed separately from the outside of the pipeline into the reaction chamber, the reaction chamber being provided with an outlet bore which provides the outlet of chlorine dioxide formed in the reaction chamber from the educts into the water carried by the pipeline, and wherein the axis of the outlet bore is oriented in the direction of use in the direction of the longitudinal axis of the pipeline, characterized in that the reaction chamber is arranged at the distal end of a cylindrical shaft, which is oriented radially to the pipeline in the state of use and extends at least in sections into the pipeline, such that the reaction chamber is completely inside the pipeline in the state of use, and that both educts lines extend from outside the pipeline lengthwise through the shaft to the reaction chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid in eine wasserführende Rohrleitung, umfassend eine zylindrische Reaktionskammer und zwei in die Reaktionskammer mündende Eduktleitungen, über welche zwei Edukte separat von außerhalb der Rohrleitung in die Reaktionskammer förderbar sind, wobei die Reaktionskammer mit einer Austrittsbohrung versehen ist, welche den Austritt von in der Reaktionskammer aus den Edukten gebildetem Chlordioxid in das von der Rohrleitung geführte Wasser gestattet, und wobei die Achse der Austrittsbohrung im Gebrauchszustand in Richtung der Längsachse der Rohrleitung ausgerichtet ist.The invention relates to an arrangement for the addition of chlorine dioxide into a water-carrying pipeline, comprising a cylindrical reaction chamber and two educt lines opening into the reaction chamber, via which two educts can be conveyed separately from outside the pipeline into the reaction chamber, wherein the reaction chamber is provided with an outlet bore which permits the discharge of chlorine dioxide formed in the reaction chamber from the educts into the water conducted from the pipeline, and wherein the axis of the outlet bore in use is aligned in the direction of the longitudinal axis of the pipeline.

Bekannt ist eine solche Anordnung aus der US4534952 .Is known such an arrangement of the US4534952 ,

Wasser für industrielle und kommerzielle Zwecke muss so aufbereitet sein, dass eine sorgfältige, sichere und umweltfreundliche Desinfektion des Wassers gegeben ist. Kühl- oder Prozesswässer bieten z. B. ideale Bedingungen für die Vermehrung von Mikroorganismen. Besonders Schleim bildende Bakterien bilden sogenannte Biofilme aus, das sind mikrobiologische Verunreinigungen, die bei Kühlwasserleitungen den Wärmeübergang stark stören und Korrosion verursachen.Industrial and commercial water must be treated in such a way as to provide a careful, safe and environmentally friendly disinfection of the water. Cooling or process waters offer z. B. ideal conditions for the multiplication of microorganisms. Especially mucus-forming bacteria form so-called biofilms, which are microbiological contaminants that severely disturb the heat transfer in cooling water pipes and cause corrosion.

Als besonders effizientes Mittel für die Wasserdesinfektion bietet sich wegen seiner hohen Wirksamkeit gegen Mikroorganismen Chlordioxid (ClO₂) an. Es ist über einen weiten pH-Bereich wirksam und nicht nur die Behandlung von industriellen Wässern wie insbesondere Kühl- oder Prozesswässer, sondern darf – unter Einhaltung entsprechend geringer Konzentration – auch in der Getränke- und Lebensmittelindustrie, in der Landwirtschaft oder in der Medizintechnik eingesetzt werden. Ein weiteres Anwendungsfeld liegt in der Papierindustrie, wo Chlordioxid zum Bleichen der Zellstoff-Pulpe verwendet wird. Schließlich dient Chlordioxid auch zur Desinfektion von Schwimmbad-Wasser.As a particularly efficient means of water disinfection, chlorine dioxide (ClO ₂ ) is highly effective against microorganisms. It is effective over a wide pH range and not only the treatment of industrial waters such as in particular cooling or process waters, but may - in compliance with low concentration - are also used in the food and beverage industry, in agriculture or in medical technology , Another field of application is in the paper industry, where chlorine dioxide is used to bleach the pulp pulp. Finally, chlorine dioxide is also used to disinfect swimming pool water.

Die bisher handelsüblichen Anlagen zur Herstellung von Chlordioxid enthalten erhebliche Mengen Chlordioxid mit allen damit verbundenen Risiken für den Betrieb der Erzeugungsanlagen. Das Risiko rührt daher, dass es sich bei Chlordioxid um hochgiftige, explosive Chemikalie handelt, die sich bereits in geringen Konzentrationen explosionsartig zerfällt und dabei Chlor freisetzt.The hitherto commercial chlorine dioxide production plants contain considerable amounts of chlorine dioxide with all associated risks for the operation of the generation plants. The risk stems from the fact that chlorine dioxide is a highly toxic, explosive chemical that explosively decomposes even at low concentrations, releasing chlorine.

Auf Grund seiner Gefährlichkeit und geringen Stabilität wird ClO₂ ungern transportiert oder gelagert, stattdessen lieber direkt am Verwendungsort, insbesondere in dem zu behandelnden Wasser synthetisiert. Auf diese Weise wird das Problem der Herstellung und Handhabung von giftigem und explosivem Chlordioxid gelöst. So sind aus verschiedenen Patentschriften Chlordioxid-Reaktoren bekannt, welche das ClO₂ in situ erzeugen und sofort dem zu behandelnden Wasser ohne eine weitere Zwischenlagerung zuführen. Derartige Beispiele finden sich unter WO2009/077309 , WO2009/077160A1 , DE 20 2004 005 755 U1 , US2005/0244328A1 , US4534952 .Due to its dangerousness and low stability, ClO _{2 is} not transported or stored with reluctance, instead it is preferably synthesized directly at the place of use, in particular in the water to be treated. This solves the problem of producing and handling toxic and explosive chlorine dioxide. Thus, chlorine dioxide reactors are known from various patents, which generate the ClO ₂ in situ and immediately perform the water to be treated without further intermediate storage. Such examples can be found below WO2009 / 077309 . WO2009 / 077160A1 . DE 20 2004 005 755 U1 . US2005 / 0244328A1 . US4534952 ,

Die in-situ-Erzeugung von Chlordioxid (ClO₂) erfolgt gern durch das Chlorit/Salzsäure-Verfahren, bei dem Salzsäure (HCl) mit Natriumchlorit (NaClO₂) zu ClO₂, Wasser (H₂O) und Kochsalz (NaCl) umgesetzt wird: 5NaClO₂ + 4HCl → 4ClO₂ + 5NaCl + 2H₂O The in-situ generation of chlorine dioxide (ClO ₂ ) is readily carried out by the chlorite / hydrochloric acid method in which hydrochloric acid (HCl) is reacted with sodium chlorite (NaClO ₂ ) to form ClO ₂ , water (H ₂ O) and common salt (NaCl) becomes: 5NaClO ₂ + 4HCl → 4ClO ₂ + 5NaCl + 2H ₂ O

Vorteil dieses Verfahrens ist, dass lediglich zwei Edukte, nämlich Salzsäure (HCl) mit Natriumchlorit (NaClO2) in den Reaktor gefördert werden müssen. Da beide Chemikalien in wässriger Lösung vorliegen, ist dies – von der Korrosivität dieser Medien abgesehen – technisch unproblematisch. In einem Reaktor vermischt reagieren die beiden Edukte sofort und heftig zu dem gewünschten Chlordioxid (ClO₂). Das entstehende Reaktionswasser (H₂O) und die Wasserbestandteile der wässrig zugeführten Edukte schwemmen das Chlordioxid in hochkonzentrierter wässriger Lösung aus dem Reaktor, wo es sich mit dem zu behandelnden Wasser zu ungefährlicher, aber noch biozid wirkenden Konzentrationen verdünnt wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist das zwangsläufig anfallende Kochsalz (NaCl), welches bei überschreiten der Lösungsgrenze kristallin ausfällt und den Reaktor verblockt.Advantage of this method is that only two reactants, namely hydrochloric acid (HCl) with sodium chlorite (NaClO2) must be promoted in the reactor. Since both chemicals are present in aqueous solution, this is technically unproblematic - apart from the corrosiveness of these media. Mixed in a reactor, the two starting materials react immediately and vigorously to the desired chlorine dioxide (ClO ₂ ). The resulting reaction water (H ₂ O) and the water components of the aqueous supplied educts flood the chlorine dioxide in a highly concentrated aqueous solution from the reactor, where it is to be hazardous, but still biocidally active concentrations is diluted with the water to be treated. A disadvantage of this process is the inevitably resulting common salt (NaCl), which precipitates when the solution limit is exceeded in crystalline form and blocks the reactor.

Viele in der Patentliteratur bekannten Reaktoren zur in situ-Erzeugung von Chlordioxid innerhalb des zu behandelnden Wassers sind innerhalb von Rohrleitungen angeordnet, welche das zu behandelnde Wasser führen. Hier sind zunächst solche Reaktoren zu nennen, welche eine rohrförmige Reaktionskammer aufweisen, die sich im Wesentlichen längs der Rohrleitung mit dem zu behandelndem Wasser erstreckt und von diesem umspült wird. Ein Beispiel für einen solchen Axialreaktor findet sich in DE 20 2004 005 755 O1 . Ein anderes Beispiel ist in DE 10 2010 027 908 A1 gezeigt. Bei diesen Chlordioxid-Reaktoren erstreckt sich dann die rohrförmige Reaktionskammer längs des Rohres und entlässt das synthetisierte Chlordioxid am distalen Ende des Reaktors durch eine Austrittsöffnung, welche in Längsrichtung des Rohres, also in Fließrichtung des zu behandelnden Wassers gerichtet ist. Die Zuführung der Edukte erweist sich bei derartigen Axialrohrreaktoren als schwierig.Many reactors known in the patent literature for the in-situ generation of chlorine dioxide within the water to be treated are disposed within pipelines carrying the water to be treated. Here are first such reactors to call, which have a tubular reaction chamber which extends substantially along the pipeline with the water to be treated and is surrounded by this. An example of such an axial reactor can be found in DE 20 2004 005 755 O1 , Another example is in DE 10 2010 027 908 A1 shown. These chlorine dioxide reactors then extends the tubular reaction chamber along the tube and releases the synthesized chlorine dioxide at the distal end of the reactor through an outlet opening which is directed in the longitudinal direction of the tube, ie in the flow direction of the water to be treated. The feed of the educts turns out to be difficult in such Axialrohrreaktoren.

Aus US4534952 ist ein Rohrreaktor zur Erzeugung von Chlordioxid bekannt, welcher in einem Rohrbogen der Rohrleitung mit dem zu behandelndem Wasser angeordnet wird. Im Bereich des Produktaustritts erstreckt sich die Reaktionskammer ebenfalls axial in Fließrichtung. Da der Schaft zumindest Abschnittsweise im Bereich des Rohrbogens quasi radial verläuft, ist die Zuführung der Edukte in die Reaktionskammer einfacher gestaltet. Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass sich die Reaktionskammer abschnittsweise von dem zu behandeltem Wasser gar nicht umspült ist, sondern von Umgebungsluft, da die Vermischung der beiden Edukte noch außerhalb der Rohrleitung erfolgt. Dies bedeutet, dass im Havariefall giftiges Chlordioxid freigesetzt werden kann. Eine solche Konstruktion ist daher aus Sicherheitsgründen abzulehnen.Out US4534952 a tube reactor for the production of chlorine dioxide is known, which is arranged in a pipe bend of the pipeline with the water to be treated. In the region of the product outlet, the reaction chamber also extends axially in the flow direction. Since the shaft runs quasi radial, at least in sections, in the region of the pipe bend, the feed of the educts into the reaction chamber is made simpler. Disadvantage of this embodiment is that the reaction chamber is not partially surrounded by the water to be treated, but of ambient air, since the mixing of the two reactants is still outside the pipeline. This means that toxic chlorine dioxide can be released in the event of an accident. Such a construction is therefore rejected for safety reasons.

Aus der deutschen Auslegeschrift DE1203691 ist ein Reaktor zur Chlordioxidsynthese bekannt, dessen Reaktionskammer in Gestalt eines toten Armes an der Rohrleitung ausgeführt ist. In den toten Arm hinein reichen zwei freiliegende Eduktleitungen, über welche die Edukte zur Synthese des Chlordioxids in das Totwasser eindosiert werden.From the German Auslegeschrift DE1203691 a reactor for chlorine dioxide synthesis is known, the reaction chamber is designed in the form of a dead arm on the pipeline. In the dead arm into reach two exposed Eduktleitungen, via which the educts are metered into the dead water for the synthesis of chlorine dioxide.

Dort reagieren die Edukte zu Chlordioxid, welches aus dem Totwasserbereich austritt und von dem über die Rohrleitung anströmenden, zu behandelndem Trinkwasser mitgerissen wird. Diese Ausführungsform erscheint strömungstechnisch ungünstig. Darüber hinaus ist zu befürchten, dass der Boden des toten Arms zunehmend versalzt. Schließlich verlaufen die Eduktleitungen ungeschützt radial durch die Rohrleitung.There, the reactants react to chlorine dioxide, which exits the dead water and is entrained by the inflowing over the pipeline to be treated drinking water. This embodiment appears fluidically unfavorable. In addition, it is feared that the bottom of the dead arm increasingly salted. Finally, the educt lines run unprotected radially through the pipeline.

Im Lichte dieses Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zur in situ-Chlordioxid-Synthese innerhalb einer das zu behandelnde Wasser führenden Rohrleitung anzugeben, welche eine hohe Betriebssicherheit und strömungsdynamisch günstige Eigenschaften aufweist.In the light of this prior art, the present invention based on the object to provide an arrangement for in situ chlorine dioxide synthesis within a pipeline leading to the water to be treated, which has a high reliability and flow dynamics favorable properties.

Gelöst wird diese Aufgabe überraschenderweise dadurch, dass die Reaktionskammer am distalen Ende eines zylindrischen Schaftes angeordnet wird, welcher im Gebrauchszustand radial zur Rohrleitung auszurichten ist, sodass er sich zumindest abschnittsweise in die Rohrleitung hinein erstreckt, dergestalt, dass sich die Reaktionskammer im Gebrauchszustand vollständig innerhalb der Rohrleitung befindet, und dass sich beide Eduktleitungen von außerhalb der Rohrleitung längs durch den Schaft hindurch bis zur Reaktionskammer hin erstrecken.Surprisingly, this object is achieved in that the reaction chamber is arranged at the distal end of a cylindrical shaft, which is radially aligned to the pipeline in use, so that it at least partially extends into the pipeline, such that the reaction chamber in use fully within the Piping is located, and that extend both educt ducts from outside the pipeline along the shaft through the shaft to the reaction chamber.

Gegenstand der Erfindung ist mithin eine Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid in eine wasserführende Rohrleitung, umfassend eine zylindrische Reaktionskammer und zwei in die Reaktionskammer mündende Eduktleitungen, über welche zwei Edukte separat von außerhalb der Rohrleitung in die Reaktionskammer förderbar sind, wobei die Reaktionskammer mit einer Austrittsbohrung versehen ist, welche den Austritt von in der Reaktionskammer aus den Edukten gebildetem Chlordioxid in das von der Rohrleitung geführte Wasser gestattet, und wobei die Achse der Austrittsbohrung im Gebrauchszustand in Richtung der Längsachse der Rohrleitung ausgerichtet ist, wobei die Reaktionskammer am distalen Ende eines zylindrischen Schaftes ausgerichtet ist, welcher im Gebrauchszustand radial zur Rohrleitung angeordnet ist und sich zumindest abschnittsweise in die Rohrleitung hinein erstreckt, dergestalt, dass sich die Reaktionskammer im Gebrauchszustand vollständig innerhalb der Rohrleitung befindet, und wobei beide Eduktleitungen sich von außerhalb der Rohrleitung längs durch den Schaft hindurch bis zur Reaktionskammer hin erstrecken.The invention is therefore an arrangement for the addition of chlorine dioxide in a water-carrying pipeline, comprising a cylindrical reaction chamber and two opening into the reaction chamber Eduktleitungen via which two reactants are separately conveyed from outside the pipeline into the reaction chamber, wherein the reaction chamber with an outlet bore is provided, which allows the escape of chlorine dioxide formed in the reaction chamber from the educts in the guided water from the pipeline, and wherein the axis of the outlet bore in use is aligned in the direction of the longitudinal axis of the pipeline, wherein the reaction chamber at the distal end of a cylindrical shaft is aligned, which is arranged in use radially to the pipe and at least partially extends into the pipe, in such a way that the reaction chamber is in use completely within the pipeline, and wherein both feed lines extend from outside the tubing longitudinally through the shaft to the reaction chamber.

Die Erfindung zeichnet sich also besonders durch den Schaft aus, welcher radial zur Rohrleitung angeordnet ist und sich in diese hinein erstreckt. Innerhalb des Schaftes findet keine Synthese von Chlordioxid statt; diese erfolgt ausschließlich innerhalb der Reaktionskammer, die am distalen Ende des Schaftes angeordnet ist. Der Schaft erfüllt somit zunächst die Funktion, die Reaktionskammer innerhalb der Rohrleitung zu positionieren, damit im Havariefall das Chlordioxid von dem in der Rohrleitung geführten Wasser verdünnt abgeführt wird. Des Weiteren umschließt der Schaft die beiden Eduktleitungen, damit die Edukte sauber voneinander getrennt bis in die Reaktionskammer gefördert werden können und sich erst dort vermischen um zu Chlordioxid reagieren. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung entsteht das Chlordioxid also stets innerhalb der Rohrleitung. Dank seiner zylindrischen Form ist der Schaft strömungstechnisch günstig geformt. Schließlich schützt der Schaft die Eduktleitungen vor Beschädigung, was die Sicherheit der Anlage weiter erhöht.The invention is thus characterized in particular by the shaft, which is arranged radially to the pipeline and extends into it. Within the stem there is no synthesis of chlorine dioxide; this takes place exclusively within the reaction chamber, which is arranged at the distal end of the shaft. Thus, the stem initially fulfills the function of positioning the reaction chamber within the pipeline, so that in the event of an accident the chlorine dioxide is carried off diluted by the water conducted in the pipeline. Furthermore, the shaft encloses the two educt ducts so that the starting materials can be conveyed cleanly separated from one another into the reaction chamber and only then mix there to react to chlorine dioxide. In the arrangement according to the invention, the chlorine dioxide thus always arises within the pipeline. Thanks to its cylindrical shape, the shaft is aerodynamically favorable. Finally, the shaft protects the Eduktleitungen from damage, which further increases the safety of the system.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Schaft und Reaktionskammer so bemessen, dass sich die Achse der Austrittsbohrung im Gebrauchszustand koaxial zur Längsachse der Rohrleitung erstreckt. Dies bedeutet, dass Chlordioxid zentral in der Rohrleitung austritt und dadurch eine hervorragende Vermischung mit dem in der Rohrleitung fließenden Wasser ermöglicht.In a preferred embodiment of the invention, the shaft and reaction chamber are dimensioned so that the axis of the outlet bore in the use state is coaxial with the longitudinal axis of the pipeline extends. This means that chlorine dioxide escapes centrally in the pipeline, allowing for excellent mixing with the water flowing in the pipeline.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reaktionskammer lösbar an dem Schaft befestigt, insbesondere mittels einer Verschraubung. Dies erlaubt den einfachen Aufbau einer Baureihe verschiedener Anordnungen unterschiedlicher Leistungsklassen, die später noch näher erläutert werden wird.In a preferred embodiment of the invention, the reaction chamber is releasably secured to the shaft, in particular by means of a screw connection. This allows the simple construction of a series of different arrangements of different power classes, which will be explained later in more detail.

Vorzugsweise besitzt die Reaktionskammer ebenso wie der Schaft eine zylindrische Form, ist zu diesem koaxial angeordnet und weist dessen Außendurchmesser auf, so dass bei aufgesetzter Reaktionskammer sich die zylindrische Form des Schaftes bis zum distalen Ende der Reaktionskammer ohne Querschnittsveränderungen weiter fortsetzt. Diese Ausführungsform führt zu einem geringen hydraulischen Widerstand.Preferably, the reaction chamber as well as the shaft has a cylindrical shape, is arranged coaxially therewith and has its outer diameter, so that when the reaction chamber is mounted, the cylindrical shape of the shaft continues to the distal end of the reaction chamber without cross-sectional changes. This embodiment results in a low hydraulic resistance.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reaktionskammer nicht nur eine zylindrische Außenform auf, sondern umschließt auch ein zylindrisches Reaktionsvolumen, welches ausschließlich über die beiden Eduktleitungen und die Austrittsbohrung mit der Umgebung in Kontakt steht, wobei die beiden Eduktleitungen voneinander beabstandet an der proximalen Stirnseite der Reaktionskammer münden und die Austrittsbohrung in den Mantel der Reaktionskammer eingebracht ist, wobei die Achse der Austrittsbohrung senkrecht zu den Achsen der Mündungen der Eduktleitungen angeordnet ist, diese Achsen aber nicht schneidet.In a preferred embodiment, the reaction chamber not only has a cylindrical outer shape, but also encloses a cylindrical reaction volume which is in contact exclusively with the environment via the two educt conduits and the outlet bore, the two educt conduits opening at a distance from one another at the proximal end face of the reaction chamber and the outlet bore is introduced into the jacket of the reaction chamber, wherein the axis of the outlet bore is arranged perpendicular to the axes of the mouths of the reactant lines, but does not intersect these axes.

Diese Gestaltung der Reaktionskammer führt zu einer hervorragenden Durchmischung der Edukte innerhalb der Reaktionskammer, sodass die Reaktion schnell abläuft. Die damit verbundenen geringen Verweilzeiten erlauben ein geringes Reaktionsvolumen, wodurch der Reaktor preisgünstiger wird und einen geringeren Strömungswiderstand erzeugt.This design of the reaction chamber leads to an excellent mixing of the educts within the reaction chamber, so that the reaction proceeds quickly. The associated low residence times allow a small reaction volume, whereby the reactor is cheaper and generates a lower flow resistance.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Austrittsbohrung möglichst dicht an den Mündungen der Eduktleitungen anzuordnen, zumindest in der proximalen Hälfte des Reaktionsvolumens, wenn man das gesamte von der Reaktionskammer umschlossene Reaktionsvolumen gedanklich quer teilt in eine distale Hälfte und in eine proximale Hälfte.In a particularly preferred embodiment, the outlet bore is to be arranged as close as possible to the mouths of the educt ducts, at least in the proximal half of the reaction volume, when the entire reaction volume enclosed by the reaction chamber is divided transversely into a distal half and into a proximal half.

Wie bereits erwähnt, kommt es bei dem Betrieb eines Chlordioxid-Reaktors nach dem nach dem Salzsäure/Chlorit-Verfahren prinzipbedingt zu einer Nebenproduktion von Kochsalz, welches bei ungünstigen Betriebsbedingungen den Reaktor versalzt. Überraschenderweise zeigt die erfindungsgemäß ausgeführte Anordnung im Betrieb nach dem Salzsäure/Chlorit-Verfahren keinerlei Salzablagerungen, wenn für das Verhältnis der stündlich erzeugten Masse Chlordioxid (M) in Gramm zu dem Querschnitt (Q) der Austrittsbohrung in mm² folgende Beziehung gilt: (30 g/h/mm²) < M/Q < (60 g/h/mm²) As already mentioned, during the operation of a chlorine dioxide reactor after the hydrochloric acid / chlorite process, in principle, there is a secondary production of common salt which, under unfavorable operating conditions, causes the reactor to become salted. Surprisingly, the arrangement according to the invention does not show any salt deposits during operation according to the hydrochloric acid / chlorite method, if the ratio of the hourly mass of chlorine dioxide (M) in grams to the cross section (Q) of the exit bore in mm ^{2 is as} follows: (30 g / h / mm ² ) <M / Q <(60 g / h / mm ² )

Falls der Bohrungsquerschnitt Q in Hinblick auf die Produktionsleistung M zu klein gewählt wird (M/Q > 60 g/h/mm²), setzt sich die Reaktionskammer zu. Bemisst man den Bohrungsquerschnitt indes zu großzügig (M/Q < 30 g/h/mm²), wäscht das durch die Rohrleitung fließende Wasser die Reaktionskammer aus und spült dabei unreagiertes Edukt fort. Der Umsatz der Reaktion und damit die Ressourceneffizienz werden dadurch geschmälert.If the bore cross-section Q is set too small in terms of the production efficiency M (M / Q> 60 g / h / mm ² ), the reaction chamber sets. However, if the bore cross-section is dimensioned too generously (M / Q <30 g / h / mm ² ), the water flowing through the pipeline washes out the reaction chamber and rinses away unreacted educt. The conversion of the reaction and thus the resource efficiency are thereby diminished.

Wie bereits erwähnt, lässt sicht aus durch Kombination eines Schaftes mit unterschiedlichen aufschraubbaren Reaktionskammern eine Baureihe erfindungsgemäßer Anordnungen aufsetzen, die mit einer geringen Teileanzahl auskommt. Gegenstand der Erfindung ist mithin auch eine Baureihe umfassend zumindest zwei erfindungsgemäße Anordnungen mit verschraubter Reaktionskammer bei welcher beide Anordnungen unterschiedliche Reaktionsvolumina aufweisen und deren die Schäfte identisch sind.As already mentioned, by combining a shaft with different screw-on reaction chambers, it is possible to set up a series of arrangements according to the invention which manages with a small number of parts. The invention is therefore also a series comprising at least two arrangements according to the invention with bolted reaction chamber in which both arrangements have different reaction volumes and whose shafts are identical.

Da innerhalb der Baureihe dann nur das Reaktionsvolumen und gegebenenfalls auch der Querschnitt der Austrittsbohrung variiert werden muss – die Eduktleitungen können konstant gehalten werden – bietet es sich an, die Baureihe auf einem einheitlichen Schaft aufzubauen, der zur Variation der Umsatzleistung mit verschiedenen Reaktionskammern kombiniert wird. Auf diese Weise wird die Teile-Anzahl innerhalb der Baureihe signifikant verringert, was die Produktionskosten deutlich senkt. Des Weiteren ist es möglich, durch Austausch der Reaktionskammer einen bestehenden Reaktor in eine höhere Leistungsklasse zu überführen.Since within the series then only the reaction volume and possibly also the cross section of the outlet bore must be varied - the feed lines can be kept constant - it is advisable to build the series on a common shaft, which is combined to vary the sales performance with different reaction chambers. In this way, the number of parts within the series is significantly reduced, which significantly reduces production costs. Furthermore, it is possible to convert an existing reactor into a higher performance class by replacing the reaction chamber.

Vorzugsweise weist die Baureihe nicht nur zwei Anordnungen in zwei Leistungsklassen auf, sondern mehr Leistungsstufen wie beispielsweise vier oder fünf.Preferably, the series not only has two arrangements in two power classes, but more power levels such as four or five.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist auch die Kombination einer wasserführenden Leitung mit der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die Rohrleitung einen Rohrabschnitt aufweist, innerhalb dessen die Rohrleitung linear verläuft und auf welchen die Rohrleitung mit einem toten Arm versehen ist, welcher sich radial zum Rohrabschnitt erstreckt und in welchen der Schaft der Anordnung koaxial eingeführt ist, dergestalt, dass sich die Austrittsbohrung zentral im Rohrabschnitt befindet und deren Achse koaxial zur Längsachse des Rohrabschnittes gewandt ist. In dieser baulichen Vereinigung von Rohrleitung und Reaktor kommt es zu keiner Salzanlagerung am Produktaustritt und der Strömungswiderstand des in die Rohrleitung einragenden Schaftes mit aufgesetzter Reaktionskammer ist vergleichsweise gering. Another object of the invention is also the combination of a water-carrying line with the inventive arrangement, wherein the pipe has a pipe section within which the pipeline is linear and on which the pipe is provided with a dead arm, which extends radially to the pipe section and in which the shaft of the assembly is inserted coaxially, such that the outlet bore is centrally located in the pipe section and whose axis is turned coaxially to the longitudinal axis of the pipe section. In this structural union of pipeline and reactor there is no salt accumulation at the product outlet and the flow resistance of the projecting into the pipe shaft with attached reaction chamber is relatively low.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der beschriebenen Anordnung zur Behandlung von in der Rohrleitung fließendem Wasser mit Chlordioxid, welches in der Reaktionskammer aus den Edukten synthetisiert wurde. Das Chlordioxid wird insbesondere nach dem Natriumchlorit-Salzsäure-Verfahren synthetisiert. Bei der Behandlung handelt es sich vorzugsweise um eine Biozidbehandlung, also dem Abtöten von im Wasser lebender Mikroorganismen mit ClO₂. Unter Mikroorganismen sind insbesondere Bakterien, Viren, Pilze, Keime, Sporen, Algen oder Kleinlebewesen zu verstehen. Deren Abtötung, also die Desinfektion des Wassers, geschieht aus industrieller Motivation beispielsweise bei der Behandlung von Kühlwässern aber auch aus medizinischen oder veterinärmedizinischen Gründen, etwa bei der Behandlung von Trink- oder Tränkwasser oder Spülwasser bei Eingriffen in den tierischen oder menschlichen Körper.Another object of the invention is the use of the described arrangement for the treatment of water flowing in the pipeline with chlorine dioxide, which was synthesized in the reaction chamber from the educts. The chlorine dioxide is synthesized in particular by the sodium chlorite-hydrochloric acid method. The treatment is preferably a biocide treatment, ie the killing of microorganisms living in water with ClO ₂ . Under microorganisms are especially bacteria, viruses, fungi, germs, spores, algae or microorganisms to understand. Their killing, so the disinfection of water, done for industrial motivation, for example, in the treatment of cooling water but also for medical or veterinary reasons, such as in the treatment of drinking or drinking water or rinse water during surgery in the animal or human body.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Hierfür zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to embodiments. For this show:

1: erste Ausführungsform des Schaftes in Seitenansicht; 1 : first embodiment of the shaft in side view;

2: Reaktionskammer für großes Umsatzvolumen; 2 : Reaction chamber for large volume of sales;

3: Schaft aus 1 in der Draufsicht; 3 : Shank off 1 in the plan view;

4: Reaktionskammer für kleinere Umsätze; 4 : Reaction chamber for smaller sales;

5: zweiter Schaft mit Flansch und aufgeschraubter Reaktionskammer; 5 : second shaft with flange and screwed on reaction chamber;

6: Einbausituation, frontal; 6 : Installation situation, frontal;

7a: Austrittposition 180° relativ zu den Eduktleitungen; 7a : Exit position 180 ° relative to the educt lines;

7b: Austrittposition 90° relativ zu den Eduktleitungen; 7b : Exit position 90 ° relative to the educt lines;

8: Einfluss der Austrittsposition 180° auf den Umsatz; 8th : Influence of the exit position 180 ° on the turnover;

9: Einfluss der Austrittsposition 90° auf den Umsatz; 9 : Influence of the outlet position 90 ° on the turnover;

10: Einfluss der Größe der Austrittsöffnung auf den Umsatz. 10 : Influence of the size of the outlet on sales.

1 zeigt die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Schaftes 1. Bei dem Schaft 1 handelt es sich im Wesentlichen um einen Vollzylinder aus PTFE, in welchem in Längsrichtung zwei Eduktleitungen 2a, 2b eingebracht sind. Die Eduktleitungen 2a, 2b erstrecken sich beinahe über die gesamte Länge des Schaftes 1 von dessen proximalen Ende zu dessen distalem Ende. Der Schaft 1 weist nahezu über seine gesamte Länge eine zylindrische Gestalt mit Außendurchmesser D auf. Lediglich an seinem proximalen Ende ist der Schaft 1 hammerkopfförmig ausgebildet und besitzt dort zwei Anschlussmuffen 3a, 3b in welche jeweils eine der beiden Eduktleitungen 2a, 2b münden. Die Anschlussmuffen 3a und 3b dienen dazu mit nicht dargestellten Dosierpumpen verbunden zu werden, über welche die Edukte zur Synthetisierung des Chlordioxids in die Anordnung eingefördert werden. Sofern die Anordnung nach den Salzsäure-Chlorit-Verfahren betrieben wird, wird beispielsweise über die Anschlussmuffe 3a Salzsäure in den Schaft gefördert, währenddessen über die Anschlussmuffe 3b Natriumchlorit eingeleitet wird. Da bei dem vorliegenden Beispiel sowohl die Anschlussmuffen 3a, 3b, als auch die Eduktleitungen 2a, 2b vollkommen identisch ausgeführt sind, ist es egal, welches Edukt an welchem Anschluss angeschlossen wird. Wichtig ist nur, dass beide Edukte sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht vermischen, sondern separat voneinander durch den Schaft 1 in Richtung seines distalen Endes gefördert werden. Zu diesem Zwecke sind die beiden Eduktleitungen 2a, 2b getrennt voneinander im Schaft 1 angeordnet und erstrecken sich von dem Hammerkopf am proximalen Ende parallel bis zu dem distalen Ende des Schaftes 1, an welchem ein Außengewinde 4 aufgebracht ist. Am Auslauf des Außengewindes 4 münden die Eduktleitungen 2a, 2b aus dem proximalen Ende des Schafts 1. 1 shows the side view of a first embodiment of the shaft 1 , At the shaft 1 it is essentially a solid cylinder made of PTFE, in which in the longitudinal direction of two Eduktleitungen 2a . 2 B are introduced. The educt lines 2a . 2 B extend almost the entire length of the shaft 1 from its proximal end to its distal end. The shaft 1 has a cylindrical shape with outer diameter D almost over its entire length. Only at its proximal end is the shaft 1 hammerhead-shaped and has there two connection sleeves 3a . 3b in each of which one of the two educt lines 2a . 2 B lead. The connection sleeves 3a and 3b serve to be connected to metering pumps, not shown, via which the starting materials are promoted to synthesize the chlorine dioxide in the arrangement. If the arrangement is operated according to the hydrochloric acid-chlorite process, for example, via the connection sleeve 3a Hydrochloric acid is conveyed into the shaft, meanwhile via the connection sleeve 3b Sodium chlorite is introduced. As in the present example, both the connection sleeves 3a . 3b , as well as the educt lines 2a . 2 B are completely identical, it does not matter which educt is connected to which port. The important thing is that both educts do not mix at this time, but separate from each other by the shaft 1 be promoted towards its distal end. For this purpose, the two educt lines 2a . 2 B separated from each other in the shaft 1 arranged and extend from the hammer head at the proximal end in parallel to the distal end of the shaft 1 , on which an external thread 4 is applied. At the outlet of the external thread 4 discharge the educt lines 2a . 2 B from the proximal end of the shaft 1 ,

Für den Fall, dass die Anordnung mit einer anderen Chemie betrieben wird, kann es auch vorteilhaft sein, unterschiedliche Leitungsquerschnitte vorzusehen, welche wiederum eine genaue Anschlussbelegung erfordern. Um fehlerhafte Anschlussbelegung zu vermeiden, ist es vorteilhaft beide Leitungen identisch auszuführen und eine einfache Chemie zu wählen.In the event that the arrangement is operated with a different chemistry, it may also be advantageous to provide different cable cross-sections, which in turn require an accurate pin assignment. To avoid faulty pin assignment, it is advantageous to perform both lines identically and to choose a simple chemistry.

Das Außengewinde 4 ist dafür bestimmt, den Schaft 1 mit der in 2 dargestellten zylindrischen Reaktionskammer 5 zu verschrauben. Zu diesem Zwecke weist die Reaktionskammer 5 ein Innengewinde 6 auf, mit welchem sie auf das Außengewinde 4 des Schaftes 1 aufgeschraubt wird. Da der Außendurchmesser D der Reaktionskammer dem Schaftdurchmesser D entspricht, kommt es an dem Übergang zwischen Schaft und Reaktionskammer zu keiner äußeren Querschnittsänderungen, welche Wirbel in der Rohrleitung auslösen würde.The external thread 4 is intended for the shaft 1 with the in 2 illustrated cylindrical reaction chamber 5 to screw. For this purpose, the reaction chamber 5 an internal thread 6 on, with which they on the external thread 4 of the shaft 1 is screwed on. Since the outer diameter D of the reaction chamber corresponds to the shaft diameter D, there is no outer cross-sectional changes at the transition between the shaft and the reaction chamber, which would trigger vortices in the pipeline.

Im aufgeschraubten Zustand umschließt die Reaktionskammer 5 einen in der Zeichnung 2 gestrichelt dargestellten Reaktionsraum mit dem Reaktionsvolumen V. Unmittelbar hinter dem Auslauf des Innengewindes 6 ist in dem Mantel der Reaktionskammer 5 eine Austrittsbohrung 7 mit dem Querschnitt Q eingebracht. Im aufgeschraubten Zustand steht das Reaktionsvolumen V ausschließlich über die Austrittsbohrung 7 und über die distalen Mündungen der beiden Eduktleitungen 2a und 2b mit der Umwelt in Kontakt. Im Betrieb werden die beiden Edukte über die Anschlussmuffen 3a, 3b entlang der Eduktleitungen 2a und 2b in die Reaktionskammer 5 geleitet und vermischen sich erst dort. Innerhalb des Reaktionsvolumens V findet somit die Reaktion der Produkte zu Chlordioxid statt. Das ausreagierte Chlordioxid wird von den nachgeförderten Edukten aus dem Reaktionsvolumen V verdrängt und verlässt die Reaktionskammer durch die Bohrung 7. Das Reaktionsvolumen V ist so bemessen, dass die Verweilzeit der Edukte innerhalb der Reaktionskammer etwa fünf Sekunden beträgt.When screwed on, the reaction chamber encloses 5 a dashed line in the drawing 2 reaction chamber with the reaction volume V. Immediately behind the outlet of the internal thread 6 is in the jacket of the reaction chamber 5 an exit hole 7 introduced with the cross section Q. In the screwed-on state, the reaction volume V is exclusively via the outlet bore 7 and via the distal mouths of the two educt lines 2a and 2 B in contact with the environment. During operation, the two educts are connected via the connection sleeves 3a . 3b along the educt lines 2a and 2 B in the reaction chamber 5 guided and mingle only there. Within the reaction volume V thus takes place the reaction of the products to chlorine dioxide. The reacted chlorine dioxide is displaced by the nachgeförderten educts from the reaction volume V and leaves the reaction chamber through the hole 7 , The reaction volume V is such that the residence time of the starting materials within the reaction chamber is about five seconds.

In 4 ist eine alternative Ausführungsform der Reaktionskammer 5 dargestellt, welche sich durch ihr Reaktionsvolumen V von der in 2 dargestellten Reaktionskammer unterscheidet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Länge des Reaktionsraumes geringer ist und auch der Innendurchmesser der Reaktionskammer etwas kleiner. Der Querschnitt Q der Bohrung 7 ist größer als bei der Ausführungsform in 2. Da aber der Durchmesser des Innengewindes 6 der in 4 gezeigten Reaktionskammer 5 auch das Außengewinde 4 des in 1 gezeigten Schaft 1 passt, ist es möglich, die Reaktionskammer in 4 auf den Schaft der 1 ohne Durchmessersprung aufzuschrauben. Durch Herabsetzen der Volumenströme der eingeförderten Edukte wird wieder eine Verweilzeit von fünf Sekunden eingestellt, es gilt hier die Formel T = V/W, bei der T für die Verweilzeit steht, V für das Reaktionsvolumen und W für den Volumenstrom der beiden Edukte in die Kammer. Da das Reaktionsvolumen verkleinert wurde, müssen zur Aufrechterhaltung derselben Verweildauer entsprechend die Volumenströme der Edukte herabgesetzt werden.In 4 is an alternative embodiment of the reaction chamber 5 represented by their reaction volume V of the in 2 distinguished reaction chamber. This is achieved by the fact that the length of the reaction space is smaller and also the inner diameter of the reaction chamber is slightly smaller. The cross section Q of the bore 7 is larger than in the embodiment in FIG 2 , But since the diameter of the internal thread 6 the in 4 shown reaction chamber 5 also the external thread 4 of in 1 shown shaft 1 it is possible to move the reaction chamber in 4 on the shaft of the 1 unscrew without diameter jump. By reducing the volume flows of the fed educts a residence time of five seconds is again set, it applies here the formula T = V / W, where T stands for the residence time, V for the reaction volume and W for the volume flow of the two starting materials in the chamber , Since the reaction volume has been reduced, the volume flows of the reactants must be reduced accordingly to maintain the same residence time.

Im Ergebnis erreicht man durch Kombination der in 4 gezeigten Reaktionskammer mit dem in 1 gezeigten Schaft einen Reaktor, der eine deutlich geringere Syntheseleistung aufweist als die Kombination des Schaftes aus 1 mit der Kammer aus 2. Die Kombination aus 1 und 2 ist für einen Umsatz von 2000 g Chlordioxid pro Stunde ausgelegt, währenddessen die Kombination aus 1 und 4 lediglich für eine Chlordioxid-Produktion von 200 g pro Stunde ausgelegt ist.The result is achieved by combining the in 4 shown reaction chamber with the in 1 Shaft shown a reactor that has a much lower synthesis performance than the combination of the shaft 1 out with the chamber 2 , The combination of 1 and 2 is designed for a turnover of 2000 g of chlorine dioxide per hour, while the combination of 1 and 4 only designed for a chlorine dioxide production of 200 g per hour.

Es ist leicht ersichtlich, dass es dank der Verschraubung 4, 6 zwischen Reaktionskammer 5 und Schaft 1 möglich ist, mit einer geringen Anzahl von Teilen eine Baureihe von Reaktoren aufzubauen, die unterschiedliche Leistungsbereiche abdecken. Dabei wird man in der Praxis mehrere Leistungsstufen vorsehen, als die in den Beispielen gezeigten zwei Nenngrößen.It is easy to see that thanks to the screw connection 4 . 6 between the reaction chamber 5 and shaft 1 it is possible to build a series of reactors with a small number of parts covering different power ranges. In practice, several levels of performance will be provided than the two sizes shown in the examples.

In 5 ist eine alternative Ausführungsform des Schaftes 1 dargestellt, welche durch einen unterhalb der Anschlussmuffen 3a, 3b angeordneten Flansch 8 gekennzeichnet ist. Der Flansch 8 dient zur Befestigung des Schaftes an einem toten Arm an der Rohrleitung, in welcher das zu behandelnde Wasser fließt. Dies wird noch im Detail anhand der 6 erläutert werden. Der übrige konstruktive Aufbau des in 5 gezeigten Schaftes 1 entspricht dem aus 1. Das Außengewinde 4 weist die selbe Größe auf wie von dem Schaft in 1, so dass es möglich ist, beide Reaktionskammern aus 2 und 4 mit dem Schaft in 5 zu kombinieren. Ein Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform in 1 besteht darin, dass die Schaftlänge etwas geringer ist. Unterschiedliche Schaftlängen sind jedoch erforderlich, die Anordnung an unterschiedliche Leitungsquerschnitte der Wasser führenden Rohrleitungen anzupassen.In 5 is an alternative embodiment of the shaft 1 represented by one below the connecting sleeves 3a . 3b arranged flange 8th is marked. The flange 8th used to attach the stem to a dead arm on the pipeline, in which the water to be treated flows. This will be explained in more detail on the basis of 6 be explained. The remaining construction of the in 5 shown shaft 1 corresponds to that 1 , The external thread 4 has the same size as the shaft in 1 so that it is possible to have both reaction chambers out 2 and 4 with the shaft in 5 to combine. A difference from the first embodiment in 1 is that the shaft length is slightly lower. Different shaft lengths are required, however, to adapt the arrangement to different cable cross-sections of the water-carrying pipelines.

In 6 ist nun die Einbausituation der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Eine Rohrleitung 9 verläuft auf dem dargestellten Abschnitt linear, das heißt ohne Krümmung. Die Fließrichtung des zu behandelnden Wassers ist also aus der Zeichenebene der 6 hinaus, dem Betrachter entgegen gerichtet. Auf dem gezeigten linearen Abschnitt weist die Rohrleitung 9 einen toten Arm 10 auf, welcher sich radial von der Rohrleitung 9 fort erstreckt. Der tote Arm 10 hat einen deutlich geringeren Durchmesser als der Durchmesser der Rohrleitung 9. Mit aufgeschraubter Reaktionskammer 5 wird der Schaft 1 in den toten Arm 10 eingesteckt. Die Befestigung erfolgt über den am Schaft befindlichen Flansch 8 an einem entsprechenden Gegenflansch 11 am toten Arm 10. Die hierfür erforderliche Flanschverschraubung ist nicht gezeichnet. Zwischen totem Arm 10 und Schaft 1 wird ein Dichtelement eingelegt (ebenfalls nicht dargestellt), welches ein Entweichen von Fluiden aus der Rohrleitung 9 oder dem toten Arm 10 über die Flanschverbindung 8, 11 verhindert. Bei eingestecktem Schaft erstreckt sich der Schaft 1 ebenso wie der tote Arm 10 radial zur Längsachse der Rohrleitung 9. Die Schaftlänge und die Reaktionskammer sind dabei so bemessen, dass sich die Austrittsbohrung 7 auf Höhe der Längsachse der Rohrleitung 9 befindet. Das Chlordioxid tritt in Fließrichtung des zu behandelnden Wassers aus der Reaktionskammer 5 aus. Die erfindungsgemäße Ausrichtung der Achse der Austrittsbohrung 7 koaxial zur Längsachse der Rohrleitung 9 stromabwärts hat sich als ideal herausgestellt. Die dagegen um 90° verdrehte, radiale Ausrichtung des Schaftes 1 zur Längsachse der Rohrleitung und seine zylindrische Form, welche sich über die Reaktionskammer 5 weiter fortsetzt, ist strömungsdynamisch günstig. In 6 now the installation situation of the arrangement according to the invention is shown. A pipeline 9 runs on the section shown linear, that is without curvature. The flow direction of the water to be treated is thus from the plane of the 6 out, facing the viewer. On the linear section shown points the pipeline 9 a dead arm 10 on which extends radially from the pipeline 9 extends. The dead arm 10 has a much smaller diameter than the diameter of the pipeline 9 , With screwed reaction chamber 5 becomes the shaft 1 in the dead arm 10 plugged in. The attachment is made via the flange located on the shaft 8th on a corresponding flange 11 on the dead arm 10 , The required Flanschverschraubung is not drawn. Between dead arm 10 and shaft 1 a sealing element is inserted (also not shown), which is an escape of fluids from the pipeline 9 or the dead arm 10 over the flange connection 8th . 11 prevented. When the shaft is inserted, the shaft extends 1 as well as the dead arm 10 radial to the longitudinal axis of the pipeline 9 , The shaft length and the reaction chamber are dimensioned so that the outlet bore 7 at the level of the longitudinal axis of the pipeline 9 located. The chlorine dioxide enters the reaction chamber in the flow direction of the water to be treated 5 out. The inventive alignment of the axis of the outlet bore 7 coaxial with the longitudinal axis of the pipeline 9 Downstream has proven to be ideal. The other hand, rotated by 90 °, radial alignment of the shaft 1 to the longitudinal axis of the pipeline and its cylindrical shape, which extends across the reaction chamber 5 continues, is flow dynamic favorable.

Im Betrieb wird über jede Muffe (3a dargestellt, 3b in dem Schnitt der 6 von Betrachter abgewandt und daher nicht ersichtlich) separat ein Edukt in den Schaft gefördert und strömt durch die Eduktleitungen 2a, 2b bis hinein in die Reaktionskammer 5. Innerhalb des Reaktionsvolumens V reagieren die Edukte zu Chlordioxid und verlassen nach vorzugsweise fünf Sekunden Verweilzeit die Reaktionskammer 5 durch die Austrittsöffnung 7. Das hochkonzentrierte Chlordioxid vermischt sich sodann schlagartig mit dem in großen Mengen anströmenden Wasser H₂O, welches durch die Rohrleitung 9 gefördert wird. Stromabwärts weist das mit Chlordioxid behandelte Wasser eine gewisse Konzentration an ClO₂ auf, die Mikroorganismen in dem Wasser H₂O zuverlässig abtötet.In operation, over each sleeve ( 3a shown, 3b in the cut the 6 turned away from the viewer and therefore not visible) separately fed a reactant into the shaft and flows through the Eduktleitungen 2a . 2 B into the reaction chamber 5 , Within the reaction volume V, the reactants react to chlorine dioxide and leave after preferably five seconds residence time, the reaction chamber 5 through the outlet 7 , The highly concentrated chlorine dioxide then mixes abruptly with the incoming H ₂ O in large quantities, which flows through the pipeline 9 is encouraged. Downstream, the chlorine dioxide-treated water has a certain concentration of ClO ₂ , which reliably kills microorganisms in the water H ₂ O.

Der gesamte Schaft 1 und die Reaktionskammer 5 sind voll umfänglich aus PTFE gefertigt. Beide Teile sind aus dem vollen Material gedreht, bzw. gefräst.The entire shaft 1 and the reaction chamber 5 are made entirely from PTFE. Both parts are turned or machined from the full material.

Tabelle 1 zeigt technische Daten von drei Ausführungsformen der Anordnung in unterschiedlichen Leistungsklassen einschließlich der für die Einhaltung der kurzen Verweildauer notwendigen Betriebsparameter und konstruktiver Maße. Baugröße I II III maximale Erzeugungskapazität ClO2 M (g/h) 400 900 2000 Volumenstrom HCl (I/h) 2,24 5 11,2 Volumenstrom NaClO₂ (I/h) 2,24 5 11,2 Konzentration HCl (%) 30 30 30 Konzentration NaClO₂ (%) 25 25 25 molares Verhältnis HCl:NaClO₂ (–) 2,4 bis 3,4 2,4 bis 3,4 2,4 bis 3,4 Differenz Reaktordruck/ Wasserdruck (bar) 6 6 6 Maximaldruck System (bar) 9 9 9 Wassertemperatur (°C) 5 bis 40 5 bis 40 5 bis 40 Durchmesser Eduktleitungen (mm) 4,5 4,5 4,5 Innendurchmesser Reaktionskammer (mm) 20 27 26 Länge Reaktionskammer L (mm) 31 36 65 Reaktionsvolumen V (mm³) 9739 20611 34509 Verweilzeit (s) 7,83 7,42 5,55 Durchmesser Austrittsbohrung (mm) 4 4,5 7,5 Querschnitt Bohrung Produktaustritt Q (mm²) 12,57 15,90 44,18 Verhältnis M/Q (g/h/mm²) 32 57 45 Außendurchmesser Reaktionskammer K (mm) 25 32 32 Tabelle 1: Baugrößen und Betriebsdaten innerhalb einer Baureihe Table 1 shows technical data of three embodiments of the arrangement in different power classes including the necessary for the maintenance of the short residence time operating parameters and constructive dimensions. size I II III maximum generation capacity ClO2 M (G / h) 400 900 2000 Volume flow of HCl (I / h) 2.24 5 11.2 Volume flow NaClO ₂ (I / h) 2.24 5 11.2 Concentration HCl (%) 30 30 30 Concentration NaClO ₂ (%) 25 25 25 molar ratio of HCl: NaClO ₂ (-) 2.4 to 3.4 2.4 to 3.4 2.4 to 3.4 Difference reactor pressure / water pressure (bar) 6 6 6 Maximum pressure system (bar) 9 9 9 water temperature (° C) 5 to 40 5 to 40 5 to 40 Diameter of educt lines (Mm) 4.5 4.5 4.5 Inner diameter reaction chamber (Mm) 20 27 26 Length of reaction chamber L (Mm) 31 36 65 Reaction volume V (mm ³ ) 9739 20611 34509 dwell (S) 7.83 7.42 5.55 Diameter exit hole (Mm) 4 4.5 7.5 Cross section hole Product exit Q (mm ² ) 12.57 15.90 44.18 Ratio M / Q (g / h / mm ² ) 32 57 45 Outer diameter reaction chamber K (Mm) 25 32 32 Table 1: Sizes and operating data within a series

Experiment 1: Einfluss der Position des Produktaustritts auf dem UmsatzExperiment 1: Influence of the position of the product leakage on the sales

In einer Versuchsreihe wurde bei einer in 6 gezeigten Kombination aus Rohrleitung und Reaktor der Einfluss der Position der Bohrung (180° und 90°) hinsichtlich des Umsatzes bei einem Bohrungsdurchmesser von 2 mm bzw. 3 mm untersucht. Bei der in 7a gezeigten Position 180° weist die Bohrungsachse in Richtung der Längsachse der Rohrleitung, bei der in 7b Position 90° ist sie quer zur Rohrachse angeordnet. Durch Verdrehen der Reaktionskammer war es somit einfach möglich, die Stellung der Austrittsöffnung auf 180° (7a) mit einem erfindungsgemäßen Reaktor (90°, 7b) zu vergleichen. Die Ergebnisse sind in den 8 und 9 dargestellt. Versuch molares Verhältnis (HCl:NaClO₂) Verweilzeit ⌀ Austrittsbohrung Fläche Austrittsöffnung Position Austrittsöffnung Ausbeute 06.12.2011-2 3:1 5 sek. 2x 2 mm 6,3 mm² 180° 97% 06.12.2011-3 3,1:1 5 sek. 2x 3 mm 14,1 mm² 180° 86% Tabelle 2: Versuchsparameter der in Figur 8 abgebildet Versuche In a series of experiments was at an in 6 The influence of the position of the bore (180 ° and 90 °) with regard to the conversion at a bore diameter of 2 mm or 3 mm was examined in the combination of pipe and reactor shown. At the in 7a shown position 180 °, the bore axis in the direction of the longitudinal axis of the pipeline, in the in 7b Position 90 °, it is arranged transversely to the tube axis. By rotating the reaction chamber, it was thus easily possible, the position of the outlet opening to 180 ° ( 7a ) with a reactor according to the invention (90 °, 7b ) to compare. The results are in the 8th and 9 shown. attempt molar ratio (HCl: NaClO ₂ ) dwell ⌀ Outlet bore Area outlet opening Position outlet opening yield 06.12.2011-2 3: 1 5 sec. 2x 2 mm 6.3 mm ² 180 ° 97% 06.12.2011-3 3.1: 1 5 sec. 2x 3 mm 14.1 mm ² 180 ° 86% Table 2: Experimental parameters of the experiments shown in FIG

Versuch 06.12.2011-2 wurde mit 2 mm Bohrungen durchgeführt. Die Ausbeute betrug ca. 100% bevor der Umsatz komplett einknickte und auch unter 20% absank. Das ist wahrscheinlich auf Salzklumpen zurück zu führen, die, die beiden Löcher verstopft haben.Trial 06.12.2011-2 was carried out with 2 mm holes. The yield was about 100% before the turnover completely collapsed and also dropped below 20%. This is probably due to salt lumps that have clogged the two holes.

Versuch 06.12.2011-3 wurde mit 3 mm Bohrungen durchgeführt. Die Ausbeute des Umsatzes schwankt zwischen ca. 75%–ca. 90% Versuch molares Verhältnis (HCl:NaClO₂) Verweilzeit ⌀ Austrittsbohrung Fläche Austrittsöffnung Position Austrittsöffnung Ausbeute 06.12.2011-1 3,1:1 5 sek. 2x 2 mm 6,3 mm² 90° 91% 06.12.2011-4 3,1:1 5 sek. 2x 3 mm 14,1 mm² 90° 77% Tabelle 3: Versuchsparameter der in Figur 9 abgebildet Versuche Trial 06.12.2011-3 was carried out with 3 mm holes. The yield of the conversion varies between about 75% -ca. 90% attempt molar ratio (HCl: NaClO ₂ ) dwell ⌀ Outlet bore Area outlet opening Position outlet opening yield 06.12.2011-1 3.1: 1 5 sec. 2x 2 mm 6.3 mm ² 90 ° 91% 06.12.2011-4 3.1: 1 5 sec. 2x 3 mm 14.1 mm ² 90 ° 77% Table 3: Experimental parameters of the experiments shown in FIG

Versuch 06.12.2011-1 wurde mit 2 mm Bohrungen durchgeführt. Die Ausbeute schwankte zwischen ca. 80% bis 100%.Experiment 06.12.2011-1 was carried out with 2 mm holes. The yield varied between about 80% to 100%.

Versuch 06.12.2011-4 wurde mit 3 mm Bohrungen durchgeführt. Die Ausbeute steigt schwankend von ca. 40% auf ca. 90%.Trial 06.12.2011-4 was carried out with 3 mm holes. The yield increases from about 40% to about 90%.

Aus den Ergebnissen kann gefolgert werden, dass nach Möglichkeit die Position der Austrittsöffnung in 90°, also quer zur Längsachse der Rohrleitung anzubringen ist, da mit stabileren, höhere Umsätze zu rechnen ist.From the results it can be concluded that, if possible, the position of the outlet opening in 90 °, ie transverse to the longitudinal axis of the pipeline is to be attached, since stable, higher conversions can be expected.

Experiment 2: Einfluss des Bohrungsdurchmesser auf dem UmsatzExperiment 2: Influence of the bore diameter on the turnover

Es sollte untersucht werden, ob die Größe des Durchmessers der Bohrung des Produktaustritts bei der in 6 dargestellten Anordnung einen Einfluss auf dem Umsatz hat. Hintergrund ist der, dass, je größer der Lochdurchmesser ist, ein möglicher Druckanstieg im Reaktorinnenraum besser abgeführt werden kann bzw. wenn sich Salz bildet, dieses leichter aus dem Reaktorinnenraum rausgespült werden kann. Der Eingesetze Reaktor hatte eine Produktionskapazität von 2000 g/h. Versuch molares Verhältnis (HCl:NaClO₂) Verweilzeit ⌀ Austrittsbohrung Fläche Austrittsöffnung Position Austrittsöffnung Ausbeut 11.01.2012-1 3,1:1 5 sek. 1x 4,5 mm 15,9 mm² 90° 96% 11.01.2012-2 2,9:1 5 sek. 1x 5,5 mm 23,7 mm² 90° 97% 12.01.2012-1 2,7:1 5 sek. 1x 7 mm 38,5 mm² 90° 96% Tabelle 4: Versuchsparameter der in Figur 10 abgebildet Versuche It should be investigated whether the size of the diameter of the hole of the product outlet at the in 6 arrangement has an impact on sales. The background is that, the larger the hole diameter, a possible pressure increase in the reactor interior can be better dissipated or if salt forms, it can be flushed out of the reactor interior more easily. The reactor used had a production capacity of 2000 g / h. attempt molar ratio (HCl: NaClO ₂ ) dwell ⌀ Outlet bore Area outlet opening Position outlet opening Ausbeut 11.01.2012-1 3.1: 1 5 sec. 1x 4.5 mm 15.9 mm ² 90 ° 96% 11.01.2012-2 2.9: 1 5 sec. 1x 5.5 mm 23.7 mm ² 90 ° 97% 12.01.2012-1 2.7: 1 5 sec. 1x 7 mm 38.5 mm ² 90 ° 96% Table 4: Experimental parameters of the experiments shown in FIG

Bei Versuch 11.01.2012-1 schwankt die Ausbeute zwischen ca. 90% und ca. 100%In trial 11.01.2012-1 the yield varies between about 90% and about 100%

Bei Versuch 11.01.2012-2 schwankt die Ausbeute zwischen ca. 90% und ca. 100%In trial 11.01.2012-2 the yield varies between about 90% and about 100%

Bei Versuch 12.01.2012-1 schwankt die Ausbeute zwischen ca. 90% und ca. 100%In trial 12.01.2012-1 the yield varies between about 90% and about 100%

Bei diesem Versuch sind die Schwankungen weniger stark ausgeprägt als bei den beiden anderen Versuchen.In this experiment, the fluctuations are less pronounced than in the other two experiments.

Experiment 2 zeigt, dass kleine Löcher durch Salz verstopft werden können, dass größere Löcher die Gasabfuhr und damit den Umsatz verbessern, und dass Wasser durch zu große Löcher den Reaktorinhalt ausschwemmen und/oder verdünnen kann und dass den Umsatz einknicken lässt.Experiment 2 shows that small holes can be clogged by salt, that larger holes improve the gas removal and thus the turnover, and that water can wash out and / or dilute the contents of the reactor due to holes that are too large and that causes the conversion to collapse.

Experiment 3Experiment 3

Es sollte untersucht werden, wie sich der Einfluss des Verhältnisses der Querschnittsfläche Q der Austrittsöffnung zu der Produktionsleistung M des Reaktors verhält und ob sich dieses Verhältnis als Auslegungsgröße für eine Baureihe mit unterschiedlichen Reaktorleistungsklassen eignet. Hierzu wurden Umsatzversuche mit verschiedenen Bohrungsquerschnitten und verschiedenen Erzeugungsleistungen vorgenommen; das molare Verhältnis der Edukte und die Verweilzeit wurden nicht variiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgetragen. Versuch-Nr Erzeugungsleistung M molares Verhältnis (HCl/NaClO2) Verweilzeit Anzahl Bohrungen Durchmesser Bohrung Austrittsfläche Q Verhältnis Q/M Ausbeute [–] g/h [–] s [–] mm mm² [%] 11.07.2012-2 2000 2,8:1 5 1 9 63,6 31 92 11.07.2012-1 900 2,7:1 5 1 6 28,3 32 100 10.07.2012-1 400 2,7:1 5 1 4,5 15,9 25 89 21.12.2011-3 900 2,7:1 5 1 4,5 15,9 57 97 11.01.2012-2 2000 2,9:1 5 1 5,5 23,8 84 97 12.01.2012-1 2000 2,7:1 5 1 7 38,5 52 96 25.01.2012-1 2000 2,6:1 5 1 5 19,6 102 88 25.01.2012-2 2000 2,6:1 5 1 5 19,6 102 52 20.01.2012-1 2000 2,7:1 5 1 5 19,6 102 81 20.01.2012-2 2000 2,6:1 5 1 5 19,6 102 73 20.01.2012-3 2000 2,6:1 5 1 5 19,6 102 66 20.01.2012-4 2000 2,6:1 5 1 5 19,6 102 69 20.04.2012-1 2000 2,7:1 6 1 8 50,3 40 98 Tabelle 5: Versuchsergebnisse Variation des Verhältnisses Q/M It should be examined how the influence of the ratio of the cross-sectional area Q of the outlet opening to the production output M of the reactor behaves and whether this ratio is suitable as a design variable for a series with different reactor power classes. For this purpose, sales experiments were carried out with different bore cross sections and different production capacities; the molar ratio of the educts and the residence time were not varied. The results are shown in Table 5. Test No. Generation power M molar ratio (HCl / NaClO2) dwell Amount of drillings Diameter bore Exit surface Q Ratio Q / M yield [-] g / h [-] s [-] mm mm ² [%] 11.07.2012-2 2000 2.8: 1 5 1 9 63.6 31 92 11.07.2012-1 900 2.7: 1 5 1 6 28.3 32 100 10.07.2012-1 400 2.7: 1 5 1 4.5 15.9 25 89 21.12.2011-3 900 2.7: 1 5 1 4.5 15.9 57 97 11.01.2012-2 2000 2.9: 1 5 1 5.5 23.8 84 97 12.01.2012-1 2000 2.7: 1 5 1 7 38.5 52 96 25.01.2012-1 2000 2.6: 1 5 1 5 19.6 102 88 25.01.2012-2 2000 2.6: 1 5 1 5 19.6 102 52 20.01.2012-1 2000 2.7: 1 5 1 5 19.6 102 81 20.01.2012-2 2000 2.6: 1 5 1 5 19.6 102 73 20.01.2012-3 2000 2.6: 1 5 1 5 19.6 102 66 20.01.2012-4 2000 2.6: 1 5 1 5 19.6 102 69 20.04.2012-1 2000 2.7: 1 6 1 8th 50.3 40 98 Table 5: Test results Variation of the ratio Q / M

Aus den in Tabelle 5 dargestellten Versuchen lässt sich ablesen, dass bei einem Verhältnis von Q/M zwischen 30 und 60 eher hohe Umsätze über 90% erreicht werden als außerhalb dieses Bereiches.From the experiments shown in Table 5 it can be seen that with a ratio of Q / M between 30 and 60 rather high conversions over 90% are achieved than outside this range.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schaftshaft
2a2a: erste Eduktleitungfirst educt line
2b2 B: zweite Eduktleitungsecond educt line
3a3a: erste Anschlussmuffe (HCL)first connection sleeve (HCL)
3b3b: zweite Anschlussmuffe (NaCl)second connection sleeve (NaCl)
44: Außengewindeexternal thread
55: Reaktionskammerreaction chamber
66: Innengewindeinner thread
77: Austrittsbohrungoutlet bore
88th: Flanschflange
99: Rohrleitungpipeline
1010: toter Armdead arm
1111: Gegenflanschcounterflange
DD: Außendurchmesser Reaktionskammer und SchaftOuter diameter reaction chamber and shaft
MM: Stündlich erzeugte Masse ChlordioxidHourly mass of chlorine dioxide
QQ: Querschnitt AustrittsbohrungCross section outlet bore
VV: Reaktionsvolumenreaction volume

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4534952 [0002, 0006, 0010]
WO 2009/077309 [0006]
WO 2009 / 077160A1 [0006]
DE 202004005755 U1 [0006]
US 2005/0244328 A1 [0006]
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DE 102010027908 A1 [0009]
DE 1203691 [0011]

Claims

Arrangement for the addition of chlorine dioxide into a water-carrying pipeline, comprising a cylindrical reaction chamber and two educt lines opening into the reaction chamber, via which two educts can be conveyed separately from outside the pipeline into the reaction chamber, wherein the reaction chamber is provided with an outlet bore, which discharges permitted from within the reaction chamber from the educts formed chlorine dioxide in the run of the pipe water, and wherein the axis of the outlet bore, in use, is aligned in the direction of the longitudinal axis of the pipe, characterized in that the reaction chamber at the distal end of a cylindrical shaft is arranged, which is aligned in use radially to the pipeline and at least partially extends into the pipeline, such that the reaction chamber is in use completely within the pipeline, and that both Eduktl From the outside of the pipeline extend longitudinally through the shaft to the reaction chamber.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the axis of the outlet bore in the use state is arranged coaxially to the longitudinal axis of the pipeline.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the reaction chamber is releasably secured to the shaft, in particular by means of a screw connection.

Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that reaction chamber and shaft are aligned coaxially with each other, and that the outer diameter of the reaction chamber ( 5 ) the outer diameter of the shaft ( 1 ) corresponds.

Arrangement according to Claim 4, characterized in that the reaction chamber encloses a cylindrical reaction volume which is in contact exclusively with the environment via the two educt ducts and the outlet bore, wherein the two educt ducts open at a distance from one another at the proximal end side of the reaction chamber and the outlet bore into the Shell of the reaction chamber is introduced, wherein the axis of the outlet bore is arranged perpendicular to the axes of the mouths of educt lines, these axes but does not intersect.

The assembly of claim 5, wherein the reaction volume is conceptually divided transversely into a distal half and into a proximal half, characterized in that the exit bore is in the proximal half of the reaction volume.

Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the ratio of the hourly mass of chlorine dioxide (M) in grams to the cross-sectional area (Q) of the outlet bore in mm ^{2, the} following relationship applies:

(30 g / h / mm ² ) <M / Q <(60 g / h / mm ² )

Series comprising at least two arrangements according to one of claims 3 to 7, characterized in that both arrangements have different reaction volumes and that the shafts of the two arrangements are identical.

Combination of a water-carrying pipeline and an arrangement according to one of claims 1 to 8, wherein the pipeline has a pipe section within which the pipeline runs linearly and on which the pipeline is provided with a dead arm which extends radially to the pipe section and in which Shaft of the arrangement is introduced coaxially, such that the outlet bore is centrally located in the pipe section and its axis is arranged coaxially to the longitudinal axis of the pipe on the pipe section.

Use of an arrangement according to one of claims 1 to 7 for the treatment of water flowing in the pipeline with chlorine dioxide synthesized in the reaction chamber.

Use according to claim 10, wherein the treatment of the water is a killing of aquatic microorganisms.

Use according to claim 11, in which the microorganisms are killed due to medical or veterinary indications.