DE2324123B2 - Vorrichtung zum Inberührungbringen einer Flüssigkeit mit einem Gas - Google Patents
Vorrichtung zum Inberührungbringen einer Flüssigkeit mit einem GasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inberüh- .?■)
rungsbringen einer Flüssigkeit mit einem Gas, bestehend aus einem Behälter und einem darin fest
angeordneten, mit einem Gaseinlaß versehenen zylindrischen Teil sowie einem mit einem Motor angetriebenen
Rotor, wobei zwischen dem zylindrischen Teil und jo
dem Rotor ein vertikaler oder horizontaler Ringspalt ausgebildet ist.
Um eine Flüssigkeit mit einem Gas zwecks chemischer Reaktion in Berührung zu bringen, werden im
allgemeinen folgende Verfahren angewandt: r>
1.) Die Erzeugung kleinerer Gasbläschen mit Hilfe poröser Scheidewände. Der Energieverbrauch ist
in diesem Falle relativ gering, jedoch ist ein offensichtlicher Mangel insofern vorhanden, als
sich die Scheidewände teilweise oder ganz zusetzen können, wenn Kristalle infolge der Gas-Flüssigkeitsreaktion
präzipitiert werden oder bei einer Suspension die suspendierten Teile sich absetzen.
2.) Die Erzeugung von Gasbläschen mit Hilfe einer in einem engen Abstand zu einem in der Flüssigkeit
rotierenden Flügelrad angeordneten Düse, durch die das Gas eingelassen wird. Bei diesem Verfahren
ist das Verstopfungsproblem nicht gegeben, jedoch können kleinere Gasbläschen nicht erzeugt wer- ■>()
den, und der Energieverbrauch ist relativ groß.
3.) Die Erzeugung von Gasbläschen mit Hilfe horizontaler oder vertikaler in der Flüssigkeit rotierender
Zylinder, wobei das Gas gegen die Oberfläche des Zylinders geblasen wird. Dieses Verfahren hat zwar «
einen geringeren Energieverbrauch zur Folge, jedoch werden große Gasblasen von uneinheitlicher
Größe erzeugt.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus ho
der US-PS 24 33 592 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung, deren Arbeitsweise noch am ehesten mit
dem unter 2.) genannten Verfahren vergleichbar ist, ist der zylindrische Teil hängend im Behälter angeordnet,
wobei der Rotor den Boden des zylindrischen Teils μ bildet. Dabei dringt das aus dem zwischen dem
zylindrischen Teil und dem Rotor gebildeten Ringspalt austretende Gas in Form von Gasbläschen in die
Flüssigkeit ein, ohne daß in der Flüssigkeit weitere, auf
die Größe der Gasbläschen in der Flüssigkeit Einfluß nehmende Maßnahmen ergriffen werden. Die mit dieser
Vorrichtung erzeugten Gasbläschen sind relativ groß und von uneinheitlichem Durchmesser, so daß die für
den chemischen Stoffaustausch maßgebende Gasober-Näche verhältnismäßig klein ist. Ferner steigen die
relativ großen Gasbläschen entsprechend schnell in der Flüssigkeit auf, so daß auch die für den chemischen
Stoffaustausch zur Verfugung stehende Zeit relativ kurz ist. Letzterem wird allerdings durch ein Rührwerk zur
Verteilung der Gasbläschen in der Flüssigkeit entgegengewirkt.
Aus der DD-PS 71 096 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der aus einem zylindrischen, am Boden eines
Behälters angebrachten Teil Gas in die Flüssigkeit des Behälters einströmen kann. Die Öffnung des zylindrischen
Teils wird bei mangelndem Gasdruck durch ein im Behälter angeordnetes und den einströmenden Gasstrom
verteilendes Flügelrad verschlossen, das im zylindrischen Teil axial beweglich gelagert ist und eine
konzentrische, undurchlässige Scheibe mit dem Durchmesser des zylindrischen Teils aufweist. Charakteristisch
für diese Vorrichtung ist also, daß sich der Abstand des Flügelrads vom zylindrischen Teil in
Abhängigkeit vom Druck des in die Flüssigkeit eindringenden Gases ändert. Eine auf die Größe der
Gasbläschen Einfluß nehmende Maßnahme kann somit in dem Flügelrad nicht gesehen werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter
auszubilden, daß bei geringem Energieverbrauch bzw. bei geringer Antriebsleistung sehr kleine Gasbläschen
einheitlichen Durchmessers erzeugt werden, ohne daß die Gefahr einer Verstopfung des Ringspalts besteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß oben an dem an dem Behälterboden angebrachten
zylindrischen Teil ein Stator angeordnet ist und daß über dem zwischen dem Stator und dem Rotor
gebildeten vertikalen Ringspalt oder seitlich des zwischen dem Stator und dem Rotor gebildeten
horizontalen Ringspalt eine Mehrzahl von messerförmigen, vom Rotor her sich radial nach außen erstreckenden
Vorsprüngen lokalisiert ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme, messerförmige
Vorsprünge am Rotor vorzusehen, können kleine Gasbläschen von einheitlichem Durchmesser
erzeugt werden, so daß eine für den Stoffaustausch günstige, große Gasoberfläche in der Flüssigkeit
geschaffen wird. Das unter Druck befindliche, in Form eines Filmes od. dgl. aus dem Ringspalt zwischen dem
Stator und dem Rotor in die Flüssigkeit eintretende Gas wird durch die Vorsprünge in kleine Gasbläschen
einheitlicher Größe zerteilt. Im Gegensatz zu porösen Scheidewänden wird durch die Relativbewegung
zwischen Stator und Rotor ein Verstopfen vermieden. Da bei der feinen Dispergierung der Gasbläschen kein
Rührwerk mehr erforderlich ist, verbraucht die erfindungsgemäße Vorrichtung auch wenig Energie.
Die Erfindung wird nun an Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der
Zeichnung stellt dar
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Vorrichtung zum in Berührung bringen von Gas und Flüssigkeit gemäß der
Erfindung,
Fig. 2 ein Vertikalschnitt und in einer Ansicht A-A
einen Ausschnitt der Vorrichtung der Fig. 1 mit vertikalem Ringspalt und
Fig.3 eine im Vergleich zu Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform mit horizontalem Ringspalt.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Behälter bzw. eine Oxidalionssäule bezeichnet, mit 2 ein Einlaß zum
Einspeisen von Flüssigkeit in den Behälter 1, mit 3 ein -, Flüssigkeitsauslaß, mit 4 ein Gaseinlaß zum Einführen
von unter Druck gesetzter Luft in den liehälter 1, mit 5 ein Gasauslaß, mit 6 ein Motor, mit 7 ein Keilriemen, mit
8 eine Drehwelle eines Rotors und mit 9 eine mechanische Abdichtung. in
Wie in F i g. 2 gezeigt, weist ein blasendispergierender Zylinder, allgemein mit /bezeichnet, einen Flansch
10, einen zylindrischen Teil 11, einen Stator 12, einen Rotor 13 mit Vorsprüngen 14, einen Deflektor 15 sowie
eine Reinigungsöffnung 16 auf. ι -,
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Flüssigkeit, die in dem Behälter 1 einer
Behandlung unterzogen wird, um eine Lösung auf Calciumsulfit, aus der Gips gewonnen werden soll, und
zwar in einem Verfahren, bei dem Gips aus der Entschwefelungskomponente im abgelassenem Dampf
bzw. Rauch hergestellt wird, wobei das Gas Luft ist. Das heißt, die Lösung aus Calciumsulfit wird in den Behälter
1 durch den Einlaß 2 eingespeist und in Gas-Flüssigkeit-Kontakt mit kleinen Luftbläschen gebracht, welche aus 2;
dem blasendispergierenden Zylinder / dispergiert werden, so daß Calciumsulfit CaSOj durch in den
Luftblasen enthaltenen Sauerstoff oxidiert wird und die Gipskristalle präzipitiert werden, wie durch folgende
Gleichung dargestellt: jn
CaSOi + '/2 O2 + 2 H2O - CaSO42 H2O
Die Lösung, welche Gips enthält, wird in Form von Schlamm bzw. Brei durch den Flüssigkeitsauslaß 3 η
hindurch entladen. Es wird auf F i g. 2 verwiesen. Die unter Druck in den blasendispergierenden Zylinder /
über den Einlaß 4 eingeführte Luft prallt gegen den Deflektor 15 und füllt den zylindrischen Teil 11. Ein
äußerst schmaler Ringspalt 17 ist zwischen dem Stator 12 am oberen Teil des Teiles 11 und dem Rotor 13
vorgesehen, der durch den Motor 6 über den den Motor 6 mit der Drehwelle 8 treibend verbindenden Keilriemen
7 in Rotation versetzt wird, und die Luft wird in die Flüssigkeit in dem Behälter 1 in Form eines Luftfilmes 4-,
mit einer hohen Geschwindigkeit von zehn Metern pro Sekunde abgegeben. Der Luftfilm wird durch die
stabförmigen Vorsprünge 14, die gleichwinklig radial nach außen aus dem Rotor 14 herausragen, durchschnitten
bzw. auseinandergerissen, so daß die kleinen Luftbläschen einheitlichen Durchmessers in die Calciumsulfitlösung
in dem Behälter 1 dispergiert werden können. Calciumsulfit wird durch Sauerstoff oxidiert,
der in den kleinen Luftbläschen enthalten ist, so daß die Gipskristalle ausgefällt werden. Auch wenn der
luftblasendispergierende Spalt sehr schmal und eng ist, wird die selbstreinigende Wirkung erzielt, die verhindert,
daß der luftblasendispergierende Ringspalt mit Gipskristallen zusetzt, weil sich der Rotor 13 gegenüber
dem Stator 12 dreht. e><>
Die Konstruktionen bzw. Bauart des Rotors 13 und seiner Vorsprünge 14 ist im einzelnen in Fig.2(B)
dargestellt. Die Vorsprünge 14 sind klein bemessen, so daß der Widerstand, der durch die Calciumsulfitlösung
auftritt, gering ist. Daher kann der Energieverbrauch bi
reduziert werden. Gestalt und Anzahl der Vorsprünge 14 sind nicht beschränkt. Wenn aber messerförmige
Vorsprünge verwendet und Lim Rotor 13 unter einem
geeigneter Angriffswinkel angebracht werden, kann eine sehr geringe Menge von Flüssigkeit oder
Calciumsulfitlösung in den Behälter 1 in den luftblasendispergierenden Zylinder / eingelassen werden, so dall
die Luftblasenbildung erleichtert wird. In diesem Fall
kann sich der Energieverbrauch etwas erhöhen, es ist jedoch der Vorteil vorhanden, daß die axiale Strömung,
die durch die messerförmigen Vorsprüngc 14 erzeugt wird, dazu dient, den Luftfilm auseinanderzureißen,
nachdem er mit der Flüssigkeit gemischt wurde.
Die Vorsprünge 14 können nach unten gebogen sein, wie es durch die gestrichelten Linien 14' in Fig.2(A)
angedeutet ist, wobei eine geänderte Ausführungsform eines luftblasendispergierenden Zylinders, wie sie in
F i g. 3 dargestellt ist, ebenfalls verwendet werden kann.
Die Vorteile und Vorzüge der Vorrichtung zum Inberührungbringen einer Flüssigkeit mit Gas gemäß
der vorliegenden Erfindung können folgendermaßen zusammengefaßt werden:
1. Es kann verhindert werden, daß sich eine luft- oder
gasblasendispergierende Öffnung zusetzt, auch wenn eine Kristalle abschneidende Suspension
oder Lösung verwendet wird. Das heißt, solange sich der Rotor dreht, wird eine selbstreinigende
Wirkung in dem sehr engen Ringspalt zwischen dem Rotor und dem Stator hervorgerufen, so daß
ein Verstopfen oder Verschlammen des Ringspalts mit den präzipitierten Kristallen verhindert wird.
Selbst wenn der luftblasendispergierende Ringspalt bei angehaltenem Rotor verstopft, kann die
Verstopfung sehr rasch beseitigt werden, sobald der Rotor wieder in Drehung versetzt wird.
2. Es können kleinere Luftblasen einheitlicher Größe erzeugt und in der Flüssigkeit dispergiert werden.
Mit den herkömmlichen, porösen Dispergiergeraten und Einblasapparaten können so kleine Blasen
nicht erzeugt werden, es sei denn, der Porendurchmesser liegt in der Größenordnung von zehn
Mikron. Ferner neigen die porösen Dispergiervorrichtungen zum Verstopfen, wenn sie für eine
Suspension oder Lösung, aus der Kristalle präzipitiert werden, verwendet werden. Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann Luft oder Gas in die Flüssigkeit in Form eines Filmes durch den
Ringspalt hindurch injiziert werden, und der Luftuder Gasfilm wird durch die Vorsprünge des
Rotors auseinandergerissen, so daß kleine Bläschen mit einheitlichen Durchmesser erzeugt werden
können und ein Verstopfen verhindert wird.
3. Da der Rotor nicht mit groß bemessenen Vorsprüngen oder Messern versehen ist, kann die
Durchwirbelung der Flüssigkeit in dem Behälter vermindert werden, was somit eine Reduzierung in
der Antriebsleistung zur Folge hat. Ferner können kleinere Luftblasen erzeugt werden, auch wenn
Gipskristalle entstehen, wie vorstehend erörtert wurde. Wenn ein nicht mit Vorsprüngen oder
Messern versehener Rotor verwendet wird, werden die kleineren Blasen nicht erzeugt, und der
Durchmesser der Blasen ist nicht einheitlich.
4. Die Vorrichtung zum Inberührungbringen einer Flüssigkeit mit einem Gas gemäß der vorliegenden
Erfindung ist sowohl einfach in der Konstruktion als auch leicht und einfach herzustellen. Es kann
eine Mehrzahl von blasendispergierenden Zylindern /verwendet werden, wenn der Behälter groß
ausgelegt wird.
Hierzu 3 BUiU Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Vorrichtung zum lnberührungbringen einer Flüssigkeit mit einem Gas, bestehend aus einem Behälter ι und einem darin fest angeordneten, mit einem Gaseinlaß versehenen zylindrischen Teil sowie einem mit einem Motor angetriebenen Rotor, wobei zwischen dem zylindrischen Teil und dem Rotor ein vertikaler oder horizontaler Ringspalt ausgebildet in ist, dadurch gekennzeichnet, daß oben an dem an dem Behälterboden angebrachten zylindrischen Teil (11) ein Stator (12) angeordnet ist und daß über dem zwischen dem Stator (12) und dem Rotor (13) gebildeten vertikalen Ringspalt (17) oder seitlich r> des zwischen dem Stator (12) und dem Rotor (13) gebildeten horizontalen Ringspalt (17) eine Mehrzahl von messerförmigen, vom Rotor (13) her sich radial nach außen erstreckenden Vorsprüngen (14) lokalisiert ist. >o
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