DE2324123C3 - Vorrichtung zum Inberührungbringen einer Flüssigkeit mit einem Gas - Google Patents

Vorrichtung zum Inberührungbringen einer Flüssigkeit mit einem Gas

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inberüh- ?■; rungsbringen einer Flüssigkeit mi: 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 «1 dem Rotor ein '"rtikaler oder horizontaler Ringspalt ausgebildet ist.
Um eine Flüssigkeit mit einem Gas zwecks chemischer Reaktion in Berührung zu bangen, werden im allgemeinen folgende Verfahren angewandt: η
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 4η 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 dies.em Verfahren ist das Verstopfungsproblem nicht gegeben, jedoch können kleinere Gasbläschen nicht erzeugt werden, 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 der US-PS 24 33 592 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung, deren Arbeitsweise noch aiii ehesten mit dem unter 2.) genannten Verfahren vergleichbar ist, ist der zylindrische Teil hängend im Behaltest· angeordnet, wobei der Rotor den Boden des zylindrischen Teils bildet. Dabei dringt das aus dem zwischen dem zylindrischen Teil und dem Rotor gebildeten Ringspalt austretende Gas in Form von Gasbläischen 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 Gasoberfläche verhältnismäßig klein ist. Ferner steigen die relativ großen Gasbläschen entsprechend sehne'1 in der Flüssigkeit auf, so daß auch die für den chemischen Stoffaustausch zur Verfügung 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 einströmender. Gasstrom verteilendes Flügelrad verschlossen, das im zylindrischen Teil axiai beweglich gelagert ist und eine konzentrische, undurchlässige Scheibe mit dem Durchmesser des zylindrischen Teils aufweist. Charakteristisch für diese Vorrichtung is* also, daß sich der Abstand des Flügelrads vom zylindrischen Teil in Abhängigkeit vom Druck des in d.e Flüssigkeil 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 Ringspaks 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 Siator 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 StPtor 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 Ringspall.
In Fig. 1 ist mit ! ein Behälter bzw. eine Oxidationssäule bezeichnet, mit 2 ein Einlaß zum Einspeisen von Flüssigkeit in den Behälter 1, mit 3 ein ι Flüssigkeitsauslaß, mit 4 ein Gaseinlaß zum Einführen von unter Druck gesetzter Luft in den Behälter 1, mit 5 ein GasauslaQ, mit 6 ein Motor, mit 7 ein Keilriemen, mit 8 eine Drehwolle 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 r>
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 >o Entschwefelungskomponente im abgelassenem Dampf L zw. 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: in
CaSO, + U2 O. + 2 H2O -* CaSO42 H2O
Die Lösung, welche Gips enthält, wird in Form von Schlamm bzw. Brei durch den Flüssigkeitsauslaß 3 r. hindurch entladen. Es wird auf Fig. 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 ti. 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 r> mit einer hohen Geschwindigkeit von zehn Metern pro Sekjndt abgegeben. Der Luftfilm wird durch die stabförmigen Vorsprünge 14. die gleichwinklig radial nach außen aus dem Rotor 14 herausragen, durchschnitten bzw. auseinandergenssen. so daß die kleinen -,0 Luftbläsrhen einheitlichen Durchmessers in die Calciumsulfitlösung in dem Behälter 1 dispergiert werden können. Calciumsulfit wird durch Sauerstoff oxidiert, der in den kleinen Li'ftbläschen enthalten ist, so daß die Gipskristalle ausgefällt werden. Auch wenn der « luftblasendispergierende Spalt sehr schmal und eng ist, wird die selbsireinigende Wirkung erzielt, die verhindert, daß der luftblasendispergierende Ringspalt mit Gipskristallen zusetzt, weil sich der Rotor 13 gegenüber dem Stator 12 dreht: &q
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 am Rotor 13 unter einem geeigneten Angriffswinkel angebracht werden, kann eine sehr geringe Menge von Flüssigkeil oder Calciumsulfillösung in den Behälter 1 in den luftblasen dispergierenden Zylinder / eingelassen werden, so daß 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 Vorsprünge 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 Iuftblasendispergierenden 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 sicn 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 Dispergiergeräten und Einblasapparaten können so kleine Blasen nicht erzeugt werden, es sei denn, der Purendurchmesser liegt in der Größenordnung von zehn Mikron. Ferner neigen die porösen Dispergiervor-1 ichtungen 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 Luftoder Gasfilm wird durch die Vorsprünge des Rolors 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 Missern versehen ist, kann die D'vc'iwirbelung der Flüssigkeit in dem Behälter vermindert werden, was somit eine Reduzierung in der Antriebsleis ung 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 Inberührungbriiigen 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 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Vorrichtung zum Inberührungbrin|;en einer Flüssigkeit mit einem Gas, bestehend aus einem Behälter und einem darin fest angeordnetem, 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, aiusgebiidet 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 (117) oder seiflich des zwischen dem Stator (12) und dem Rotor (13) gebildeten horizontalen Ringspalt (117) eine Mehrzahl von messerförmigen, vom Rotor (13) her sich radial nach außen erstreckenden Vorsprüngen (14) lokalisiert ist.
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