DE2208226B2

DE2208226B2 - Vorrichtung zum Herbeiführen einer physikalischen oder chemischen Zustandsänderung in einem fließfähigen Stoff

Info

Publication number: DE2208226B2
Application number: DE19722208226
Authority: DE
Inventors: Richard D. Rockport Devellian; Kenneth M. Topsfield Grout
Original assignee: Kenics Corp Danvers Mass (vsta)
Current assignee: Kenics Corp Danvers Mass (vsta)
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1975-11-27
Also published as: DE2208226A1

Description

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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Herbeiführen einer physikalischen oder chemischen Zustandsänderung durch Wechselwirkung zwischen einem fließfähigen Stoff und einem anderen, auf eine Komponente in dem fließfähigen Stoff einwirkenden Material, bestehend aus einer Rohrleitung, enthaltend eine Vielzahl von hintereinander angeordneten blattähnlichen Elementen, die sich in Längsrichtung durch die Rohrleitung erstrecken, wobei jedes der aufeinanderfolgenden Elemente eine Verdrehung in einer Riehtung hat, die der des jeweils vorhergehenden Elements entgegengesetzt ist.

In der US-PS 32 86 992 ist eine Einrichtung zum Mischen von zwei oder mehr fließfähigen Stoffen beschrieben, von denen einer auch ein Gas sein kann. Es ist zwar erwähnt, daß die Komponenten miteinander reagieren können, aber es ist auch gesagt, daß die Vorrichtung besonders wertvoll für das Mischen von viskosen Flüssigkeiten sei, die unter Bildung eines viskosen oder festen Produktes reagieren können.

Es ist denkbar, daß in gewissen Fällen einmal solche Ergebnisse erzielt werden. An sich ist aber die Vorrichtung nach der US-PS 32 86 992 nicht geeignet, mit technischem Erfolg eine einwandfreie und vollständige physikalische oder chemische Zustandsänderung durch Wechselwirkung zwischen einem fließfähigen Stoff und einem anderen, auf eine Komponente in dem fließfähigen Stoff einwirkenden Material herbeizuführen. Es ist vielmehr damit zu rechnen, daß Mischungen von nicht umgesetzten Ausgangskomponenten mit nur zum Teil gebildeten Endstoffen entstehen.

Die Vorrichtung der US-PS 32 86 992 besteht aus einer Rohrleitung, die im Inneren eine Vielzahl von verdrehten blattähnlichen Elementen hat, die sich in Längsrichtung durch die Rohrleitung erstrecken, wobei jedes der aufeinanderfolgenden Elemente eine spiralige Verdrehung in einer Richtung hat, die der des jeweils vorhergehenden Elements entgegengesetzt ist. Diese Elemente erstrecken sich durch den ganzen Durchmesser der Rohrleitung bis zum Kontakt mit der Innenwandung der Rohrleitung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, mit technischem Erfolg eine einwandfreie und vollständige physikalische oder chemische Zustandsänderung durch Wechselwirkung zwischen einem fließfähigen Stoff und einem anderen, auf eine Komponente- in dem fließfähigen Stoff einwirkenden Material herbeizuführen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die im Patentanspruch angegebene Vorrichtung, besie hend aus einer Rohrleitung, die eine Vielzahl von hintereinander angeordneten blattähnlichen Elementen aufweist, die sich in Längsrichtung durch die Rohrleitung erstrecken, wobei jedes der aufeinanderfolgenden Elemente eine Verdrehung in einer Richtung hat, die der des jeweils vorhergehenden Elements entgegengesetzt ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Außenkanten der Elemente in einem Abstand von der Innenwandung der Rohrleitung so angeordnet sind, daß ein ununterbrochener Strömungsweg für den fließfähigen Stoff entlang der Innenwandung der Rohrleitung gebildet wird.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß der Abstand zwischen den Außenkanten der blattähnlichen Elemente und der Innenwandung der Rohrleitung durch ein von Trennstiften gegen die Innenwandung der Rohrleitung gestütztes Sieb gebildet wird.

Das Sieb wird vorteilhaft so angeordnet, daß die Außenkanten der blattähnlichen Elemente das Sieb berühren.

Der nach der Erfindung vorgesehene Strömungsweg entlang der Innenwandung des Rohres schafft beim Betrieb der Vorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen andersartige Strömungsverhältnisse, die vor allem bei der Wechselwirkung mit einem zweiten fließfähigen Stoff, der die Oberfläche der Vorrichtung überzieht, chemische Reaktionen zwischen beiden Stoffen erleichtert. Wenn das zweite, auf den fließfähigen Stoff einwirkende Material sich auf den Oberflächen der Vorrichtung als aktiver Feststoff befindet, wird ebenfalls die Intensität der Wechselwirkung erhöht.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen und die folgende Beschreibung näher erläutert:

F i g. 1 ist ein vereinfachter Querschnitt einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;

F i g. 2 stellt einen Teil von F i g. 1 dar, so wie er in ihrem eingeklammerten Teil 2 gezeigt wird. Er ist teilweise aufgeschnitten, um eine perspektivische Ansicht des Inneren der bekannten Vorrichtung zu geben.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Außenkanten der blattähnlichen Elemente 12 in einem gewissen Abstand von der Innenwandung der Rohrleitung 10 so angeordnet sind, daß ein ununterbrochener Strömungsweg 18 für den fließfähigen Stoff entlang der Innenwandung der Innenflächen der Rohrleitungen 10 gebildet wird. Auf diese Weise können größere Mengen fließfähiger Stoffe, z. B. Wasser, entlang dieser Innenflächen strömen. Um diese

Strömung noch genauer einzugrenzen, kann ein Sieb 19 durch Trennstifte 20 gestützt werden, um es in einem stetigen Abstand von den Innenwänden der Rohrleitung 10 zu halten. Dadurch können die Kanten der verdrehten Elemente 12 das Sieb i9 berühren, ohne das Strömen des fließfähigen Stoffes entlang der Innenwandung der Rohrleitung 10 zu beeinträchtigen, während sie gieichzeitig die Neigung der verdrehten Elemente, sich völlig z. B. mit strömendem Wasser zu überziehen, erhöhen. Das Sieb 19 ermöglicht einen schnellen Zwischenphasenkontakt z. B. zwischen am Sieb vorbeifließendem Wasser und Luft, die an den verdrehten Elementen 12 vorbeiströmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in F i g. 3 im Querschnitt eines Teilstückes gezeigt wird, tritt an die Stelle der im Inneren der Rohrleitung 10 der F i g. 1 und 2 angeordneten Vielzahl serienmäßig angebrachter verdrehter Elemente 12 mit der Abänderung, daß die Kanten der Elemente 12 sich nur bis zum Sieb 19 erstrecken. In F i g. I wird nur ein Teil der Rohrleitung 10 gezeigt. Ein Zwischenabschnitt ist ausgelassen, um zu zeigen, daß jede gewünschte Menge von Elementen 12 vorhanden sein kann. Jedes dieser Elemente ist aus einem flachen Blatt aus Blech angefertigt, dessen Breite gleich dem Durchmesser des Siebes 19 sein kann und dessen Länge vorzugsweise bis zu einem Mehrfachen seiner Breite entspricht. Jedes Element ist verdreht, so daß sich seine Ober- und Unterkanten in einem beträchtlichen Winkel zueinander befinden. Dieser Winkel kann zwischen 60 und 210° betragen. Ferner ist jedes nachfolgende Element in bezug auf sein vorhergehendes Element in die entgegengesetzte Richtung verdreht, so daß die Rotationsrichtung z. B. der Luft, die die Elemente passiert, für jedes folgende Element umgekehrt wird.

Als ein Ausführungsbeispiel für die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann z. B. das Entfernen von SO2 aus der Luft dienen:

Am oberen Ende der Rohrleitung 10 wird durch ein Rohr 13 Wasser eingeleitet und durch einen Sprühkopf 14 gesprüht, so daß das hinunterfließende Wasser die Innenflächen der Rohrleitung 10 und die Oberflächen der Elemente 12 überzieht, bis es in eine Kammer 15 am Boden dnr Rohrleitung tropft und durch ein Rohr 16 abgesaugt wird. Die SOj enthaltende Luft, die durch ein Einlaßrohr 11 nahe am Boden der Rohrleitung 10 eingeleitet wird, steigt empor und wird der Einwirkung der Elemente 12 unterworfen. Sie wird, befreit vom SO2, durch das Rohr 17 in der Nähe des oberen Endes der Rohrleitung abgelassen.

Andere Beispiele für den Einsatz der vorliegenden Vorrichtung, in denen eine Zustandsänderung durch den Kontakt eines strömenden fließfähigen Stoffes mit wirksamen Oberflächenüberzügen herbeigeführt wird, sind die Umwandlung von Kohlenmonoxyd aus Abgasen und öfen in Kohlendioxyd oder die Reduktion von Stockstoffoxyden, wie Stickstoffdioxyd (NO2), in Stickstoff. Das wird z. B. erreicht, wenn die aktiven Oberflächen der erfindungsgemäßen Konstruktion aus schwarzem Kupferoxyd (CuO) zur Bildung eines Katalysators bestehen, wodurch eine Reaktion zwischen dem Wasserdampf in diesen Abgasen und dem Kohlenmonoxyd bzw. den Stickstoffoxyden herbeigeführt wird, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Hierbei ist es zweckmäßig, die Vorrichtung bei hohen Temperaturen, vorzugsweise bei etwa 540⁰C oder höher arbeiten zu lassen.

Die neue Vorrichtung bewirkt in besonderem Maße, daß die Innenflächen der Rohrleitung 10 und/oder die Oberflächen der blattähnlichen Elemente mit einem Stoff überzogen werden, der mit einem Bestandteil des fließfähigen Stoffes in Wechselwirkung tritt. Der Oberflächenüberzug über die Innenflächen der Rohrleitung 10 und die Oberflächen der blattähnlichen Elemente 12 kann aus Wasser oder einem anderen Lösungsmittel, aus Katalysatoren, Enzymen oder anderen biologisch oder chemisch aktiven Stoffen gebildet sein, während der fließfähige Stoff Bestandteile enthält, die in den Lösungsmitteln des Oberflächenüberzugs löslich sind, wie z. B. aufgelöste oder dispergierte Stoffe, chemische Substanzen oder organische Stoffe oder auch ein Gas, z. B. SO? enthaltende Luft, oder die auf die Katalysatoren, Enzyme oder biologisch aktiven Stoffe einwirken und so die gewünschte Zustandsänderung herbeiführen. Eine interessante Anwendungsweise der Vorrichtung ist die Verringerung der Viskosität von gekochter Stärke dadurch, daß diese Stärke der Einwirkung eines Enzyms unterworfen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herbeiführen einer physikalischen oder chemischen Zustandsänderung durch Wechselwirkung zwischen einem fließfähigen Stoff und einem anderen, auf eine Komponente in dem fließfähigen Stoff einwirkenden Material, bestehend aus einer Rohrleitung, enthaltend eine Vielzahl von hintereinander angeordneten blattähnlichen EIementcn, die sich in Längsrichtung durch die Rohrleitung erstrecken, wobei jedes der aufeinanderfolgenden Elemente eine Verdrehung in einer Richtung hat, die der des jeweils vorhergehenden Elements entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Elemente (12) in einem Abstand von der Innenwandung der Rohrleitung (10) so angeordnet sind, daß ein ununterbrochener Strömungsweg für den fließfähigen Stoff entlang der Innenwandung der Rohrleitung (10) ge- m bildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwishen den Außenkanten der Elemente (12) und der Innenwandung der Rohrleitung (10) durch ein durch Trennstifte (20) gegen die Innenwandung der Rohrleitung (10) gestütztes Sieb (19) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (19) so angeordnet ist, daß die Außenkanten der Elemente (12) das Sieb (19) berühren.