DE2261063A1

DE2261063A1 - Degassing of high viscosity liqs. - with expansion through jet into tube and imangement on surface to break foam

Info

Publication number: DE2261063A1
Application number: DE19722261063
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Kuchner; Wolfgang Dr Sliwka; Richard Dr Thoma
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-12-14
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1974-07-04

Abstract

The high viscosity liqds which include plastics and polymer solns., are injected with steam or some other gas up to 5% of their wt. Theny they are passed through a nozzle into an expansion tube, in which a foam is formed due to the low pressure (20-500 Torr). This foam is then impinged in a surface which causes it to disengage. The bubble free liq is drawn off from the base of the vessel. The expansion tube length is 2-20 times it dia. and the nozzle dia to tube dia is 1/2-1/20. The tube should be 0.2-3 tube dias from the impingement surface.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Gasblasen aus hochviskosen Blüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen von Gasblasen aus hochviskosen Flüssigkeiten, insbesondere Kunststoffdispersionen mit Viskositäten von etwa 1 bis 400 Poise.Method and device for separating gas bubbles from highly viscous ones Liquids The invention relates to a method and a device for separating of gas bubbles from highly viscous liquids, especially plastic dispersions with viscosities from about 1 to 400 poise.

Gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 294 350 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen von schaumigen Flüssigkeiten bekannt, wobei der Schaum von der Flüssigkeit durch Zentrifugieren abgetrennt und durch Einwirkung mechanischer Schwingungsenergie- zerstört wird.According to the German Auslegeschrift 1 294 350 is a method and a device for degassing foamy liquids known, wherein the foam separated from the liquid by centrifugation and by action mechanical Vibration energy is destroyed.

Es ist ferner eine Vorrichtung zur Schaumzerstörung bekannt, bei welcher die gashaltige Flüssigkeit über eine Rohrleitung in einen Entspannungsbehålter eingesaugt wird. Durch eine Vakuumpumpe wird in dem Behälter ein Unterdruck aufrecht erhalten. Die zu entschäumende Flüssigkeit kann jedoch nur mit dem Strömungsdruck einer Atmosphäre aus dem düsenähnlich verjüngten und nach oben weisenden Ende der Rohrleitung austreten und auf die Unterseite einer im-wesentlichen als Kugelhohlschale ausgebildeten Prallwand auftreffen. Die sich längs dieser Kugelhohlschale verteilende Flüssigkeit fällt dann von deren Umfangskante in einer dünnen Schicht durch den nahezu luftleeren Behälter nach unten, wobei der Schaum zerstört wird und die Trennung der gasförmigen Bestandteile von der Flüssigkeit erfolgt.There is also a device for foam destruction is known in which the gas-containing liquid is sucked into an expansion vessel via a pipe will. A vacuum is maintained in the container by means of a vacuum pump. The liquid to be defoamed can, however, only with the flow pressure of one atmosphere emerge from the nozzle-like tapered and upwardly pointing end of the pipeline and on the underside of a baffle wall designed essentially as a spherical hollow shell hit. The liquid distributed along this hollow spherical shell falls then from the peripheral edge in a thin layer through the almost evacuated Container down, whereby the foam is destroyed and the separation of the gaseous Components from the liquid takes place.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Trennung von Gasblasen in einem Carrehälter bei geringem Überdruck durchzuführen. Die Prallwand ist dabei-, im Hinblick auf die hohen Strömungsgeschwindigkeiten-der Flüssigkeit, ge-genüber der waagerecht wirkenden Düse in einem Winkel von 30 bis 450 gegen die Horizontale geneigt.It has also been proposed to separate gas bubbles in one Carre tank to be carried out at a slight overpressure. The baffle is there, in view on the high flow velocities of the liquid compared to the horizontal acting nozzle inclined at an angle of 30 to 450 to the horizontal.

Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen befriedigen jedoch nicht in jeder Hinsicht, sei es, daß im Falle hochviskoser, pastöser oder gallertiger Kunststoffdispersionen eine ausreichende Abtrennung einzelner, isolierter Gasblasen nicht gewährleistet ist, oder sei es, daß der apparative Aufwand sehr hoch ist und die Vorrichtungen infolge ihrer bewegten Teile äußerst störanfällig. sind.However, these known methods and devices are unsatisfactory in every respect, be it in the case of highly viscous, pasty or gelatinous Plastic dispersions ensure sufficient separation of individual, isolated gas bubbles is not guaranteed, or it is that the expenditure on equipment is very high and the devices are extremely prone to failure due to their moving parts. are.

Es wurde nun unter Umgehung dieser Nachteile ein Verfahren zum Abtrennen von Gasblasen aus hochviskosen Flüssigkeiten gefunden, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch durch Entspannen in einer Trennzone bei 10 bis 500 Torr in einen Schaum übergeführt wird und aus diesem die gasförmigen Anteile durch Anströmen au#f eine Prall fläche ausgetrieben werden, wobei das schaumförmige Gemisch bis unmittelbar an die Prallfläche geführt wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dem Flüssigkeits-Gas-Gemisch vor der Trennzone zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit Fremdgas zugeführt.A method of separation has now been found by circumventing these disadvantages of gas bubbles found from highly viscous liquids, characterized according to the invention, that the liquid-gas mixture by releasing the pressure in a separation zone at 10 to 500 Torr is converted into a foam and from this the gaseous components be driven out by flow onto a baffle surface, whereby the foam-shaped Mixture is fed directly to the impact surface. According to another feature the invention is the liquid-gas mixture before the separation zone to increase the Foreign gas flow rate supplied.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung einer Düse ein Leitrohr vorgesehen ist, dessen Länge das 2- bis 20-fache und dessen Abstand zur Prallfläche das 0,2- bis 3-fache seines Durchmessers beträgt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beträgt das Verhältnis D/d zwischen Durchmesser D des Leitrohres und Durchmesser d der Düse 2 bis 29.The invention also relates to a device for implementation of the method, according to the invention characterized in that an extension of one Nozzle a guide tube is provided, the length of which is 2 to 20 times and its distance to the impact surface is 0.2 to 3 times its diameter. In a special one In an advantageous embodiment, the ratio D / d between diameter D is of the guide tube and diameter d of the nozzle 2 to 29.

Flüssigkeits-Gas-Systeme, die durch das erfindungsgemäße Verfahren getrennt werden können, sind beispielsweise Polymerisat-oder Polykondensatlösungen, wie konzentrierte Lackharzlösungen, Klebstoffe oder Verdickungsmittellösungen, Pigmentsuspensionen, thixotrope Farbanreibungen, hochviskose bis pastöse Kunststoffdispersionen, wobei es gleichgültig ist, ob diese durch Dispergieren eines kompakten Polymerisates oder Polykondensates in der Flüssigkeit und Zugabe von Verdickungsmitteln oder durch Emulsionspolymerisation in Gegenwart von in der Flüssigkeit löslichen hochmolekularen Substanzen erhalten werden. Alle diese Systeme können Gasblasen - dur#ch Herstellung, Konfektionierung oder Aufarbeitung bedingt - enthalten. Besonders vorteilhaft können gasblasenhaltige Flüssigkeiten mit einer Viskosität von etwa 1 bis 400 Poise verarbeitet werden. Das Verfahren ist sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchführbar.Liquid-gas systems produced by the method according to the invention can be separated are, for example, polymer or polycondensate solutions, such as concentrated lacquer resin solutions, adhesives or thickener solutions, pigment suspensions, thixotropic color grinds, highly viscous to pasty plastic dispersions, whereby it does not matter whether this is achieved by dispersing a compact polymer or Polycondensates in the liquid and adding or thickening agents Emulsion polymerization in the presence of in the liquid soluble high molecular weight substances can be obtained. All of these systems can have gas bubbles - due to manufacturing, packaging or processing to a limited extent - included. Particularly Liquids containing gas bubbles with a viscosity of about 1 to 400 poise can be processed. The process is both continuous and can also be carried out discontinuously.

Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch wird bei Strömungsgeschwindigkeiten von zweckmäßig 0,5 bis 10, vorteilhaft 1 bis 5 m/s in einen Behälter gefördert bzw. angesaugt. Gegebenenfalls können die Strömungsgeschwindigkeiten durch Zuführung von Fremdgas erhöht werden. Die Verwendung von bis zu etwa 5 % Wasserdampf, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, hat sich dabei insgesamt als zweckmäßig erwiesen. Durch einen raschen Druckabfall auf im allgemeinen 20 bis 100 Torr im Behälter wird das Gemisch entspannt und nimmt dabei schaumartigen Charakter an.The liquid-gas mixture is at flow rates of expediently 0.5 to 10, advantageously 1 to 5 m / s conveyed or sucked in. If necessary, the flow velocities can be increased by feeding be increased by foreign gas. The use of up to about 5% water vapor, based on the total weight of the mixture has proven to be useful overall. By a rapid pressure drop to generally 20 to 100 Torr in the container the mixture relaxes and takes on a foam-like character.

Dieser Schaum wird im folgenden bis unmittelbar an die Prallfläche geführt und in an sich bekannter Weise -zerstört, Das Verfahren kann vorteilhaft mit technisch üblichen Verfahren kombiniert werden.This foam is in the following right up to the impact surface guided and destroyed in a manner known per se, the method can be advantageous can be combined with technically customary processes.

Eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the drawing and explained in more detail below.

Gemäß Figur 1 besteht die Vorrichtung aus einem zylinderförmigen Behälter (2), dem über eine Rohrleitung (3) die mit Gasblasen beladene Flüssigkeit von einem Vorratsbehälter (1) zugeführt wird. Die Rohrleitung (3) hat eine Einrichtung (4) zur Einleitung von Fremdgas, z.B. Wasserdampf und mündet in einer Düse (5). In Verlängerung der Duse (5) ist ein Leitrohr (6) angeordnet, dessen Länge das 2- bis 20-fache seines Durchmessers D und dessen Abstand zum Behältermantel zweckmäßig das 0,2- bis 3-fache des Leitrohrlurchmessers D, vorteilhaft das Ö,3- bis 2-fache, beträ#gt. Das Verhältnis D/d zwischen Durchmesser D des Leitrohres (6) und Durchmesser d der Düse (5) beträgt im allgemeinen 2 bis 20. Am Behälter (2) sind außerdem eine Ablauföffnung (8) sowie eine Entlüftungsöffnung (7), die mit einer Vakuumpumpe in Beziehung steht, vorgesehen.According to Figure 1, the device consists of a cylindrical container (2), the liquid laden with gas bubbles from a pipe (3) Storage container (1) is supplied. The pipeline (3) has a device (4) for introducing foreign gas, e.g. water vapor, and flows into a nozzle (5). In extension the nozzle (5) has a guide tube (6), the length of which is 2 to 20 times its length The diameter D and its distance from the container jacket is expediently 0.2 to 3 times of the guide scope diameter D, advantageously the Ö, 3 to 2 times, amounts to. The relationship D / d between diameter D of the guide tube (6) and diameter d of the nozzle (5) generally 2 to 20. There are also on container (2) a drain opening (8) and a vent (7) which is related to a vacuum pump, intended.

Beispiel 1 Eine Copolymerisatdispersion mit 50 Gew. ffi Vinylpropionat und 50 Gew. % Vinylchlorid im Polymeren, Feststoffgehalt 49,4 %, enthält von der Herstellung her etwa 10 Vol. ffi Inertgasblasen gleichmäßig verteilt, die sich durch Stehenlassen nicht sammeln und abtrennen lassen.Example 1 A copolymer dispersion with 50% by weight of vinyl propionate and 50% by weight vinyl chloride in the polymer, solids content 49.4%, contains of the Manufacture ago about 10 vol. Ffi inert gas bubbles distributed evenly, which spread through Do not leave to collect and separate.

Aus dem unter Atmosphärendruck stehenden Vorratsbehälter (1) wird die gasblasenhaltige Kunststoffdispersion (Temperatur 3000) durch die Rohrleitungen (3) und (4) und mit einer Geschwindigkeit von 2,2 m/sec durch die Düse (5) in das Sammelgefäß (2) (100 Torr) gesaugt. Dabei wird der entstehende Schaum durch das Leitrohr (6) D = 5 Länge 1= 8 D) bis auf 0,8 D an die (nicht speziell geformte) Gefäßwand herangeführt und dort zerstört. Die blasenfreie Dispersion kann nach Belüften dem Auslaß (8) entnommen werden. Sie hat einen Feststoffgehalt von 49,5 % und eine (jetzt erst meßbare) Viskosität von 19,5 Poise, gemessen bei einem Schergefälle von 100 sec 1 und einer Temperatur von 2200.From the storage container (1) which is under atmospheric pressure the plastic dispersion containing gas bubbles (temperature 3000) through the pipelines (3) and (4) and at a speed of 2.2 m / sec through the nozzle (5) into the Collection vessel (2) (100 Torr) sucked. The resulting foam is then absorbed by the Guide tube (6) D = 5 length 1 = 8 D) up to 0.8 D on the (not specially shaped) Vessel wall brought up and destroyed there. The bubble-free dispersion can after aerating can be taken from the outlet (8). It has a solids content of 49.5% and a (only now measurable) viscosity of 19.5 poise, measured at a shear gradient of 100 sec 1 and a temperature of 2200.

Beispiel 2 Eine Copolymerisatdispersion mit 80 Gew. ffi Vinylacetat und 20 Gew. % Äthy#len im Polymeren, Feststoffgehalt 50,5 P, enthält von der Herstellung her etwa 5 Vol. % Äthylenblasen gleichmäßig verteilt, die sich durch Stehenlassen nicht sammeln und abtrennen lassen.Example 2 A copolymer dispersion with 80 wt. Ffi vinyl acetate and 20% by weight of ethylene in the polymer, solids content 50.5 P, contains from manufacture ago about 5% by volume of ethylene bubbles distributed evenly, which are released by standing do not collect and separate.

Aus dem Behälter (1) wird die gasblasenhaltige Kunststoffdispersion (Temperatur 450C) durch die Rohrleitung (3) und, nachdem sie mit weniger als 1 Gew. ffi Naßdampf in der Mischstrecke (4) durchmischt wurde, durch die Düse (5) mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,5 m/sec in das Sammelgefäß (2) gesaugt. (Hier wird ein Druck von 75 Torr und damit eine Temperatur von ca.The plastic dispersion containing gas bubbles is produced from the container (1) (Temperature 450C) through the pipe (3) and, after it has been reduced to less than 1 wt. ffi wet steam in the mixing section (4) was mixed through the nozzle (5) with a Sucked into the collecting vessel (2) at a speed of about 5.5 m / sec. (Here is a Pressure of 75 Torr and thus a temperature of approx.

4500 aufrechterhalten.) Dabei wird der entstehende Schaum durch das Leitrohr (6) (Länge 1 = 15 D, # = 10) bis auf 1,1 D an die Gefäßwand herangeführt und dort zerstört. Die blasenfreie lispersion kann kontinuierlich durch eine barometrische Austragvorrichtung über den Auslaß (8) entnommen werden. Sie hat jetzt einen Feststoffgehalt von 50,2 ffi und eine Viskosität von 28 Poise, gemessen bei einem Schergefälle von 100 sec 1 und einer Temperatur von 2200.4500 maintained.) The resulting foam is through the Guide tube (6) (length 1 = 15 D, # = 10) brought up to 1.1 D to the vessel wall and destroyed there. The bubble-free dispersion can be achieved continuously by a barometric Discharge device can be removed via the outlet (8). It now has a solid content of 50.2 ffi and a viscosity of 28 poise measured at a shear rate of 100 sec 1 and a temperature of 2200.

Claims

1. Process for separating gas bubbles from highly viscous liquids, in particular plastic dispersions with viscosities of about 1 to 400 poise, thereby characterized in that the liquid # gas mixture by letting down in a separation zone at 10 to 500 Torr is converted into a foam and from this the gaseous Portions are driven out by the flow onto a baffle, the foam-like one Mixture is fed directly to the impact surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid # gas mixture foreign gas is supplied in front of the separation zone to increase the flow rate.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that a guide tube (6) is provided as an extension of a nozzle (5), its length 2 to 20 times and its distance to the impact surface 0.2 to 3 times its diameter.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the ratio D / d between diameter D of the guide tube (6) and diameter d of the nozzle (5) 2 to 20 is.

Sign.