DE2031738A1

DE2031738A1 - Horizontal stirred reaction vessel - has horizontal agitator and treats small volume liquid large volume gas

Info

Publication number: DE2031738A1
Application number: DE19702031738
Authority: DE
Inventors: Marko Dr. 5000 Köln Zlokaraik
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1971-12-30

Abstract

A horizontal vessel is used to effect chemical reactions between a predominantly liquid phase and a gaseous phase. The vessel contains a horizontal agitator in the lower part and fixed impact plates in the upper part. The agitator sprays the small quantity of liquid continuously into the gas and produces sufficient stirring effect to maintain a dispersion, e.g., solid/liquid or liquid/liquid.

Description

Liegender Schaufelrad-Reaktor für chemische Umsetzungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines liegenden Behälters mit Ein- und Auslässen für eine vorwiegend flüssige und eine gasförmige Phase, mit liegendem, im unteren Teil des Behälters angeordnetem Rührwerk mit Schaufeln und mit Prallblechen im Gasraum des Behälters, zur kontinuierlichen Durchführung von chemischen Reaktionen, wobei der Behälter nur geringfügig mit flüssiger Phase gefüllt ist, die von den Schaufeln des Rührwerkes in die Gasphase verspritzt wird. Horizontal paddle wheel reactor for chemical reactions The present one Invention relates to the use of a lying container with one and Outlets for a predominantly liquid and a gaseous phase, with a horizontal, in the lower part of the container arranged agitator with blades and baffle plates in the gas space of the container, for the continuous implementation of chemical reactions, wherein the container is only slightly filled with liquid phase, which is from the Blades of the agitator is sprayed into the gas phase.

Diese Vorrichtung eignet- sich daher besonders in den Fällen, in denen große Gasvolumina mit nur kleinen Mengen der flüssigen Phase im Kontakt gebracht werden müssen, in solchen Fällen also, in denen die gasförmige Reaktionskomponente stark verdünnt vorliegt, wie das z.B. bei C02-haltigen Abgasen, Ozon/Luft-Gemischen usw. der Fall ist.This device is therefore particularly suitable in those cases in which brought large volumes of gas with only small amounts of the liquid phase in contact must be, in such cases, in which the gaseous reaction component is very diluted, as is the case, for example, with C02-containing exhaust gases, ozone / air mixtures etc. is the case.

Es ist bereits bekannt, daß zum Waschen von Gasen mit Flüssigkeiten liegende Behälter verwendet werden, bei denen eine Bürstenwalze die Flüssigkeit in dem Gasraum versprüht. Es hat sich Jedoch gezeigt, daß Bürstenwalzen nicht in der Lage sind, gegebenenfalls in der Flüssigkeit vorhandene Feststoffpartikel (z.B. ein festes Reaktionsprodukt oder Katalysatorkörner) in Schwebe zu halten oder im Falle einer heterogenen flUssig/flUssig-gasfdrmig-Reaktion auf die beiden flüssigen Phasen (z.B. eine ölige Reaktionsflüssigkeit in wäßrigem Medium) so starke Scherkräfte auszuüben, daß eine flUssig/flüssig-Dispersionaufrechterhalten würde.It is already known that for washing gases with liquids Horizontal containers are used in which a roller brush removes the liquid sprayed in the gas space. However, it has been shown that brush rollers are not in are able to remove any solid particles that may be present in the liquid (e.g. a solid reaction product or catalyst granules) to keep in suspension or in the Case of a heterogeneous liquid / liquid-gaseous reaction to the two liquids Phases (e.g. an oily Reaction liquid in aqueous medium) exert such strong shear forces that a liquid / liquid dispersion is maintained would.

Es ist weiterhin bekannt (Ullmanns Encyklopädie der techn.It is also known (Ullmanns Encyklopädie der techn.

Chemie, Verlag Urban und Schwanenburg, München, Berlin, 3. Auflage 1951, S. 752), bei der Sodaherstellung die bei der Filtration von NaHCO3 anfallende NH4Cl-haltige La-uge zur Wiedergewinnung von NH3 mit einer Kalkmilchsuspension zu verrühren. Der dabei verwendete liegende Behälter weist zwar ein liegendes Rührwerk mit Rührleisten auf, ist jedoch stets voll gefüllt, wodurch er sich nur zum Aufwirbeln des Feststoffes in der Flüssigkeit eignet.Chemie, Verlag Urban and Schwanenburg, Munich, Berlin, 3rd edition 1951, p. 752), in the case of soda production the one obtained in the filtration of NaHCO3 Lye containing NH4Cl to recover NH3 with a milk of lime suspension stir. The horizontal container used has a horizontal agitator with stirring bars, but it is always full, which means that it is only used for whirling of the solid in the liquid.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung des liegenden Behälters für die kontinuierliche Durchführung von chemischen Reaktionen zwischen einer vorwiegend flüssigen und einer gasförmigen Phase im Volumenverhältnis in der Grö.3enordnung bis 1 zu 10 000 gearbeitet werden kann, wobei auf die flüssige Phase so starke Rührkräfte ausgeiibt werden, daß auch eine feste oder eine zweite flüssige Phase in der susammenhängenden flüssigen Phase fein dispergiert wird.The advantage of using the horizontal container according to the invention for the continuous implementation of chemical reactions between a predominantly liquid and a gaseous phase in the volume ratio in the order of magnitude up to 1 to 10,000 can be worked, with such strong stirring forces on the liquid phase be output that a solid or a second liquid phase in the coherent liquid phase is finely dispersed.

In einer Zeichnung ist der Reaktionsbehälter rein schematisch in einem Ausfuhrungsbeispiel dargestellt und zwar zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt und Figur 2 einen Querschnitt.In one drawing, the reaction vessel is purely schematic in one Exemplary embodiment shown, namely: Figure 1 shows a longitudinal section and Figure 2 is a cross section.

Der Behälter besteht aus einem zylindrischen Mantel 1 mit Stirnflanschen 2 und 3, an denen Deckel 4 bzw. 5 angeflanscht sind. Die Gasphase tritt durch einen in der Sirnseite 5 angeordneten Gaseinlaß 6 in den oberen Teil des Behälters ein und verläßt ihn durch einen Gasauslaß 7 im Deckel 4. Die homogene oder heterogene, gegebenenfalls feststoffbeladene Flüssigphase wird vorzugsweise im Gegenstrom hierzu geführt, indem sie durch eine im Deckel 4 angeordnete Zuführleitung 8 eintritt und den Behälter durch eine im Deckel 5 vorgesehene Abführleitung 9 verläßt. Diese ist so ausgeführt, daß jeder gewünschte Flüssigkeitsstand im Behälter eingestellt werden kann. Im unteren Behälterteil ist als Rührwerk ein Schaufelrad 12 angeordnet, welches zwecks leichterer Lagerung in einzelne Abschnitte unterteilt ist, die um eine gemeinsame Achse 13 rotieren. Der Antrieb erfolgt über einen Motor 14. Das Schaufelrad 12 ist so tief über dem Boden angeordnet, daß zwischen den Schaufeln 15 in ihrer tiefsten Stellung und der Innenfläche der Behälterwandung 1 nur ein geringer Abstand vorhanden ist. Im Oberteil des Behälters sind Prallbleche 16 radial ausgerichtet angeordnet. Sie können gegebenenfalls als Wärmetauscher ausgerührt sein.The container consists of a cylindrical jacket 1 with end flanges 2 and 3, to which covers 4 and 5 are flanged. The gas phase passes through one in the end face 5 arranged gas inlet 6 in the upper part of the container and leaves it through a gas outlet 7 in the cover 4. The homogeneous or heterogeneous, Any solids-laden liquid phase is preferably countercurrent For this guided by entering through a feed line 8 arranged in the cover 4 and leaves the container through a discharge line 9 provided in the cover 5. This is designed so that any desired liquid level can be set in the container can. In the lower part of the container, a paddle wheel 12 is arranged as an agitator, which for the purpose of easier storage is divided into individual sections around a common Rotate axis 13. It is driven by a motor 14. The paddle wheel 12 is so low above the ground that between the blades 15 in their deepest Position and the inner surface of the container wall 1 only a small distance is. In the upper part of the container baffle plates 16 are arranged radially aligned. They can optionally be designed as a heat exchanger.

Die Flüssigkeit im Behälter wird auf einem solchen Niveau 11 gehalten, daß die Schaufeln 15 der Schaufelräder 12 die Flüssigkeit hochschleudern und verspritzen können, damit sie mit der Gasphase eine möglichst große Berührungsfläche aufweist. An den Prallblechen 16 wird die versprühte Flüssigkeit größtenteils aufgefangen und tropft wieder in den FlUssigkeitssumpf hinab.The liquid in the container is kept at such a level 11, that the blades 15 of the paddle wheels 12 throw up the liquid and splash it so that it has the largest possible contact area with the gas phase. Most of the sprayed liquid is caught on the baffle plates 16 and drips down again into the liquid sump.

Beispiel A: Zur Herstellung von Soda aus C02-haltigem Abgas mit einem Volumenteil von 9,3 % C02 und einer 50 zeigen Natronlauge werden bei einer Temperatur von 760C stündlich 22 700 Abgas, welches mit einem Überdruck von 500 mm WS zur VerfUgung steht, mit 6,4 m3 einer 50%igen Natronlauge in dem liegenden Behälter in Verbindung gebracht. Das Volumendurchsatzverhältnis beider Phasen beträgt hierbei 1 : 3550.Example A: For the production of soda from C02-containing exhaust gas with a Part by volume of 9.3% C02 and a 50 show caustic soda are at a temperature from 760C hourly 22 700 exhaust gas, which is available with an overpressure of 500 mm water column is in connection with 6.4 m3 of a 50% sodium hydroxide solution in the horizontal container brought. The volume throughput ratio of the two phases is 1: 3550.

Der dazu geeignete Schaufelrad-Reaktor ist 20 m lang, sein Durchmesser beträgt 2 m. Die mittlere Verweilzeit des Gases im Behälter beträgt etwa 10 sec. seine Strömungsgeschwindigkeit 2 m/sec. Der Flüssigkeitsinhalt des Reaktors beträgt 3,3 m3. Er wird im Kreislauf über Feststoffausscheider geführt, damit das anfallende feste Soda ausgeschieden werden kann. Das Rührwerk besteht aus an gleicher Welle hintereinander angeordneten Schaufelrädern mit einem Durchmesser von lm. Die 6 Schaufeln (Breite 0,15 m) rotieren mit einer Drehzahl von 30 U/min und sind um 450 zur Rotationsrichtung angebracht.The paddle wheel reactor suitable for this is 20 m long, its diameter is 2 m. The mean residence time of the gas in the container is about 10 seconds. its flow velocity 2 m / sec. The liquid content of the reactor is 3.3 m3. It is circulated through solids separators, so that the accumulating solid soda can be excreted. The agitator consists of the same shaft paddle wheels arranged one behind the other with a diameter of 1 m. The 6 shovels (Width 0.15 m) rotate at a speed of 30 rpm and are 450 to the direction of rotation appropriate.

Beispiel B: Zur Darstellung von Aldehyden aus organischen Verbindungen, welche eine Doppelbindung >C = C< enthalten, wird als selektives Oxydationsmittel Ozon verwendet, welches in Form eines 1,5%eigen 03/Luft-Gemisches vorliegt. Die organische Verbindung muß dabei in einer wäßrigen Lösung dispergiert sein. Die Volumenverhältnisse der Flüssig- zur Gasphase liegen je nach Verbindung zwischen 1 : 1500 und 1 : 5000.Example B: For the preparation of aldehydes from organic compounds, which contain a double bond> C = C <is used as a selective oxidizing agent Ozone is used, which is present in the form of a 1.5% own 03 / air mixture. the The organic compound must be dispersed in an aqueous solution. The volume ratios the liquid to the gas phase are between 1: 1500 and 1: 5000, depending on the connection.

Eine technische Anlage zur quantitativen Umsetzung von 7,5 kg O3/h (= 250 m3 O3/Luft-Gemisch) besteht aus einem Schaufelrad (Durchmesser 300 mm) bei 100 U/min eine Wellenleistung von 0,5 kW aufweist. Die mittlere Verweilzeit der Gasphase beträgt 10 sek, die der Flüssigkeit eine Stunde.A technical system for the quantitative conversion of 7.5 kg O3 / h (= 250 m3 O3 / air mixture) consists of a paddle wheel (diameter 300 mm) 100 rpm has a shaft power of 0.5 kW. The mean residence time of the The gas phase is 10 seconds, that of the liquid one hour.

Claims

Claim:

Use of a lying container for continuous implementation of chemical reactions with inlets and outlets for a predominantly liquid and a gaseous phase with a lying, arranged in the lower part of the container Agitator and baffle plates in the upper part of the tank, the tank only slightly is filled with the predominantly liquid phase that comes from the blades of the agitator is sprayed into the gas phase, in addition to the predominantly liquid phase such a stirring effect is exerted that, if necessary, a dispersion liquid / solid or liquid / liquid can be maintained. Blank page