DE2324401A1 - Liquid aerating tower contg perforated trays - with bottom gas inlet and downward flow between trays and wall - Google Patents

Liquid aerating tower contg perforated trays - with bottom gas inlet and downward flow between trays and wall

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Abstract

A liq. aeration appts. comprises a vessel (tower) with bottom inlet pipe for the aerating gas a number of perforated plates or the like arranged at vertical intervals above the pipe, each (generally horizontal) plate has a downward hanging edge at a little distance from the vessel inner wall, thus forming a circulation passage between plate and wall. All plates may either be mounted on a vertical revolving shaft or suspended fixed from the vessel wall. Typical uses are for culture growth, gas absorption and reaction processes.

Description

Belüftungs- und Rührvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Belüften und Rühren eines flüssigartigen Materials, das sich innerhalb einer von mehreren Arten von Behältern wie z. B. Kulturzuchtbehältern, Gasabsorptionsbehältern und Reaktionsbehältern befindet. Aeration and stirring device The invention relates to a Device for aerating and stirring a liquid-like material that is inside one of several types of containers such as B. culture cultivation containers, gas absorption containers and reaction vessels is located.

Es ist bekannt, daß ein in einem Rührbehälter befindliches flüssigartiges Material häufig mit Luft oder einem anderen geeigneten Gas zwecks Rührung und Vermischung des flüssigartigen Materials mit Gas begast wird. Wenn dieser Behälter z. B. als Kulturzüchtungsanlage verwendet wird, leitet man Luft in den Kessel zwangsläufig von dessen Bodenteil her zwecks Zuführung von Sauerstoff zu einem flüssigartigen Material im Kessel ein. Es ist für einen solchen Behälter erforderlich, daß das flüssigartige Material darin befriedigend Sauerstoff der zugeführten Luft absorbieren und wirksam durch die Luft im Behälter gerührt werden kann, während es durch geeignete Kühlorgane ausreichend gekühlt wird. It is known that a liquid-like in a stirred tank Material often with air or other suitable gas for agitation and mixing the liquid-like material is gassed with gas. When this container z. B. as If the culture plant is used, air is inevitably introduced into the boiler from its bottom part for the purpose of supplying oxygen to a liquid-like one material in the boiler. It is necessary for such a container that the liquid-like Material therein can adequately absorb oxygen from the supplied air and effectively can be stirred through the air in the container while it is through suitable cooling elements is adequately cooled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Belüftungs- und Rührvorrichtung zu schaffen, die den vorstehend erläuterten Anforderungen besonders gut entspricht. The invention is based on the object of a new ventilation and To create stirring device that meets the requirements outlined above in particular corresponds well.

Die angestrebte Vorrichtung soll also ein flüssiges oder flüssigartiges Material in einem Behälter durch viele kleine Gasblasen wirkungsvoll belüften, rühren und ausreichend zirkulieren lassen und eine gute Mischung des Gases mit dem flüssigartigen Material ermöglichen.The desired device should therefore be a liquid or liquid-like one Effectively aerate the material in a container through many small gas bubbles, stir and circulate it sufficiently and mix well the gas with the liquid-like Enable material.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Vorrichtung zum Belüften und Rühren eines flüssigartigen Materials, gekennzeichnet durch einen Behälter zur Aufnahme des darin zu belüftenden flüssigartigen Materials, ein Gaseinblasrohr zum Zuführen eines Belüftungsgases in den Behälter von dessen unterem Teil aus, eine Mehrzahl von unter senkrechten Abständen in einem Bereich oberhalb des Gaseinblasrohres im Behäiter angeordneten perforierten Bauteilen, wobei jedes perforierte Bauteil einen sich von dessen Außenumfang nach unten erstrekkenden herabhängenden Teil aufweist, und einen Durchlaßkanal zwischen dem Außenumfang der perforierten Bauteile und der Innenwandoberfläche des Behälters für die Zirkulation des flüssigartigen Materials. The invention, with which this object is achieved, is a Device for aerating and stirring a liquid-like material, characterized through a container to hold the liquid-like material to be ventilated therein, a gas injection pipe for supplying a ventilation gas into the container therefrom lower part, a plurality of at perpendicular intervals in one area perforated components arranged above the gas injection pipe in the container, wherein each perforated component has one extending downward from its outer circumference having depending part, and a passage between the outer periphery of the perforated components and the inner wall surface of the tank for circulation of the liquid-like material.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen: Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt eines Ausführungsbeispiels der Belüftungs- und Rührvorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Aufsicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer perforierten Platte; Fig. 3 einen schematischen Vertikalschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Belüftungs-und Rührvorrichtung; Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 5 und 6 schematische Aufsichten zur Erläuterung anderer Ausführungsformen der perforierten Platten bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung; und Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit der Gasabsorption von dem Verhältnis zwischen der Flüssigkeitsbadtiefe und dem Außendurchmesser der erfindungsgemäß verwendeten perforierten Platte. The invention is illustrated with reference to the in the drawing Embodiments explained in more detail; 1 shows a schematic vertical section of a Embodiment of the ventilation and stirring device according to the invention; Fig. 2 is a schematic plan view of part of the device according to FIG. 1 with a perforated one Plate; 3 shows a schematic vertical section of another embodiment the aeration and stirring device; 4 shows a schematic illustration for explanation the operation of the device according to the invention; Figures 5 and 6 are schematic Top views to explain other embodiments of the perforated plates the device according to the invention; and FIG. 7 is a diagram for explaining the Dependence of the gas absorption on the ratio between the liquid bath depth and the outer diameter of the perforated plate used in the present invention.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist eine Mehrzahl von perforierten Platten 2 in geeigneten Vertikalabständen innerhalb eines Behälters 1 angeordnet, der ein flüssigartiges Material enthält. Jede perforierte Platte 2 weist einen nach unten herabhängenden Teil 3 auf, der von seinem Außenumfang nach unten ragt. Eine Kühlrohrschlange 4 ist im Behälter 1 nahe dessen Innenwand zwecks Kühlung des flüssigartigen Materials angeordnet. Ein Einblasrohr 5 reicht in den Bodenteil des Behälters 1 zum Einführen eines Belüftungsgases wie z. B. Luft oder Sauerstoff in den Behälter 1 hinein. Eine Mehrzahl von Stützstangen oder -profilen 6 ist zum Halten der perforierten Platten 2 in ihrer vertikal versetzten Stellung vorgesehen. 1 and 2, a plurality of perforated plates 2 are in suitable vertical distances within a Container 1 arranged, which contains a liquid-like material. Each perforated plate 2 has one hanging down on part 3, which protrudes from its outer circumference downwards. One Cooling coil 4 is in the container 1 near the inner wall for the purpose of cooling the liquid-like Material arranged. An injection pipe 5 extends into the bottom part of the container 1 for introducing a ventilation gas such as. B. Air or oxygen in the container 1 into it. A plurality of support rods or profiles 6 are for holding the perforated Plates 2 provided in their vertically offset position.

Im Betrieb wird das Belüftungsgas dauernd vom Einblasrohr 5 aus in den Behälter 1 eingeführt, der mit dem flüssigen oder flüssigartigen Material gefüllt ist. Hierbei wird das Gas vorzugsweise in den Behälter 1 in einem vollständigen und gleichmäßigen Blasenzustand eingeführt. During operation, the ventilation gas is continuously fed into from the injection pipe 5 introduced the container 1, which is filled with the liquid or liquid-like material is. Here, the gas is preferably in the container 1 in a complete and introduced uniform bubble state.

Wie in Fig. 4 erkennbar ist, wird das in den Behälter 1 eingeführte Gas durch den herabhängenden Teil 3 der untersten perforierten Platte 2 festgehalten und tritt dann durch die Perforationen dieser perforierten Platte 2 hindurch, um in Form vieler kleiner Gasbläschen 8 nach oben zu steigen. Die aufsteigenden Gasblasen 8 werden dann durch die perforierte Platte 2 in der nächsthöheren Lage festgehalten, um durch diese perforierte Platte 2 wie im Fall der untersten perforierten Platte 2 erneut in den feinen Blasenzustand verteilt zu werden, und steigen danach zu den perforierten Platten 2 in den höheren Lagen auf.As can be seen in Fig. 4, the introduced into the container 1 is Gas held by the depending part 3 of the lowermost perforated plate 2 and then passes through the perforations of this perforated plate 2 to in the form of many small gas bubbles 8 to rise upwards. The rising gas bubbles 8 are then held by the perforated plate 2 in the next higher position, to pass through this perforated plate 2 as in the case of the lowermost perforated plate 2 to be distributed again in the fine bubble state, and then rise to the perforated plates 2 in the higher layers.

Es ist gemeinhin bekannt, daß, wenn viele Gasblasen gleichzeitig in einer Flüssigkeit freigesetzt werden, die benachbarten nach oben steigenden Gasblasen sich untereinander unter Bildung von Blasen größeren Durchmessers als dem der ursprünglichen Blasen vereinigen. Es ist klar, daß eine solche Erscheinung zu einer unerwünschten Verringerung der Berührungsfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Gas führt, woraus sich eine Verschlechterung des Flüssig-Gas-Kontakteffekts ergibt. Erfindungsgemäß tritt jedoch eine solche unerwünschte ungünstige Wirkung nicht auf. Dies kommt daher, daß, obwohl viele kleine Gaabläschen, die von der unteren perforierten Platte aus aufsteigen, sich unter Bildung größerer Blasen vereinigen können, diese größeren Blasen wieder in kleine Bläschen zerteilt werden, während das Gas durch die Perforationen der nächstoberen perforierten Platte strömt. So läßt sich eine unerwünschte Verringerung der Berührungsfläche zwischen dem flüssigartigen Material und dem Gas und damit der Kontaktwirkung zwischen diesen beiden vermeiden, und außerdem wird die Grenzfläche zwischen dem flüssigartigen Material und dem Gas erneuert, wenn die Bläschen durch die Perforationen der aufeinanderfolgenden perforierten Platten treten, so daß auch der Materialtransporteffekt verbessert werden kann. It is commonly known that when there are many gas bubbles at the same time be released in a liquid that neighboring up rising gas bubbles intermingle with the formation of bubbles of larger diameter unite than that of the original bubbles. It is clear that such a phenomenon an undesirable reduction in the contact area between the liquid and the gas, resulting in deterioration of the liquid-gas contact effect results. According to the invention, however, such an undesirable adverse effect occurs not on. This is because, although there are many small gas vesicles, those of the lower rise from the perforated plate, combine to form larger bubbles These larger bubbles can be broken up into small vesicles again while the gas flows through the perforations of the next upper perforated plate. So can be an undesirable reduction in the contact area between the liquid-like Avoid the material and the gas and thus the contact between these two, and also becomes the interface between the liquid-like material and the gas renewed when the vesicles perforated through the perforations of the successive Tread plates so that the material transport effect can also be improved.

Das flüssigartige Material in der Nähe der perforierte ten Platten 2 wird zu einem Strom in einer durch die Pfeile in Fig. 4 angedeuteten Richtung gebracht, da die Aufwärtabewegung der Gasblasen vorliegt, die aus den aufeinanderfolgenden perforierten Platten 2 austreten, so daß das flüssigartige Material durch das Gas in den entsprechenden Zonen mit den perforierten Platten 2 gerührt und mit diesem vermischt wird. Weiter tritt aufgrund des Unterschiedes zwischen der anscheinenden Dichte des flüssigartigen Materials in den die perforierten Platten 2 enthaltenden Zonen und der anscheinenden Dichte des flüssigartigen Materials in den Zonen um den Außenumfang der perforierten Platten 2 herum ein zirkulierender Strom der Flüssigkeit im Behälter 1 auf, so daß das flüssigartige Material in den Zonen um den Außenumfang der perforierten Platten 2 herum abwärts und in den die perforierten Platten 2 enthaltenden Zonen aufwärts strömt. So läßt sich das flüssigartige Material wirkungsvoll mit dem Gas überall im Inneren des Behälters 1 mischen, und die Strömung um die Kühlrohrschlange 4, die in einem Abstand von den perforierten Platten 2 angeordnet ist, verbessert die Wirkung des Wärmeüberganges. The liquid-like material near the perforated plates 2 becomes a stream in a direction indicated by the arrows in FIG brought because the upward movement of the gas bubbles is present from the successive perforated plates 2 emerge, so that the liquid-like material through the gas stirred in the corresponding zones with the perforated plates 2 and with this is mixed. Further occurs due to the difference between the apparent Density of the liquid-like Material in which the perforated plates 2 containing zones and the apparent density of the liquid-like material in the zones around the outer periphery of the perforated plates 2 around a circulating Stream of the liquid in the container 1, so that the liquid-like material in the Zones around the outer periphery of the perforated plates 2 downwards and into which the perforated plates 2 containing zones flows upwards. So the liquid-like Effectively mix material with the gas throughout the interior of the container 1, and the flow around the cooling coil 4, which is at a distance from the perforated Plates 2 is arranged, improves the effect of the heat transfer.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse eines Versuchs darstellt, der ausgeführt wurde, um zu finden, wie das Verhältnis der Badtiefe des flüssigartigen Materials zum Außendurchmesser der perforierten Platten 2 in Beziehung zum Gasabsorptionsdurchsatz steht. Man entnimmt Fig. 7, daß die Badtiefe des flüssigartigen Materials im Behälter 1 vorzugsweise so gering wie möglich ist, um den Gasabsorptionsdurchsatz zu verbessern. Es ist daher erwünscht, daß der Vertikalabstand zwischen den perforierten Platten 2 geringer als das Zweifache des Außendurchmessers der perforierten Platten 2 ist. Fig. 7 is a diagram showing the results of an experiment which was carried out to find how the ratio of the bath depth of the liquid-like Material to the outer diameter of the perforated plates 2 in relation to the gas absorption throughput stands. It can be seen from Fig. 7 that the bath depth of the liquid-like material in the container 1 is preferably as small as possible in order to improve the gas absorption throughput. It is therefore desirable that the vertical distance between the perforated plates 2 is less than twice the outer diameter of the perforated plates 2.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 3 ist eine Mehrzahl von perforierten Platten 2, die den in Fig. 1 gezeigten ähnlich sind, an einer drehbaren Welle 7 befestigt, so daß sie sich innerhalb eines Behälters 1 drehen können. Die Drehung der perforierten Platten 2 wirkt sich in einer zwangsläufigen Strömung eines flüssigartigen Materials im Behälter 1 aus, so daß die Mischwirkung und die Wärmeübergangswirkung verbessert werden. In a further exemplary embodiment of the invention according to FIG. 3 FIG. 1 is a plurality of perforated plates 2 similar to those shown in FIG are attached to a rotatable shaft 7 so that they are within a container 1 can turn. The rotation of the perforated plates 2 has an inevitable Flow one liquid-like material in the container 1, so that the mixing effect and the heat transfer effect can be improved.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Varianten, wonach die perforierten Platten 2 anders gestaltet und direkt am Behalter 1 montiert sind. Nach Fig. 5 ist vorgesehen, daß die perforierte Platte 2 an zwei gegenüberliegenden Umfangsbereichen eines zylindrischen Behälters 1 befestigt ist, so daß nicht wie in Fig. 2 ein ringförmiger Querschnittsbereich, sondern zwei im Querschnitt segmentförmige Bereiche des Behälters 1 freibleiben. Nach Fig. 6 ist der Behälter von viereckigem Querschnitt, und eine ebenfalls viereckige perforierte Platte 2 kürzerer Seitenlängen ist an einer Behälterwand so befestigt, daß ein im Querschnitt etwa U-förmiger Bereich des Behälters freibleibt. 5 and 6 show variants, according to which the perforated plates 2 are designed differently and mounted directly on the container 1. According to Fig. 5 it is provided that the perforated plate 2 on two opposite peripheral regions of a cylindrical Container 1 is attached so that not, as in Fig. 2, an annular cross-sectional area, Instead, two areas of the container 1 which are segment-shaped in cross-section remain free. According to Fig. 6, the container is of square cross-section, and one is also square perforated plate 2 of shorter side lengths is attached to a container wall in such a way that that an approximately U-shaped cross-section of the container remains free.

Man ersieht aus der vorstehenden Beschreibung, daß die Erfindung eine Belüftungs- und Rührvorrichtung zur Verfügung stellt, die den Gasabsorptionsdurchsatz, die Mischwirkung und die Wärmeaustauschwirkung verbessert. It can be seen from the foregoing description that the invention provides an aeration and agitation device that controls the gas absorption throughput, the mixing effect and the heat exchange effect are improved.

Claims (5)

Patentansprüche Claims Vorrichtung zum Belüften und Rühren eines flüssigartigen Materials, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Behälter (1) zur Aufnahme des darin zu belüftenden flüssigartigen Materials, ein Gaseinblasrohr (5) zur Einführung eines Belüftungsgases in den Behälter von dessen unterem Teil aus, eine Mehrzahl von unter senkrechten Abständen in einem Bereich oberhalb des Gaseinblasrohres im Behälter angeordneten perforierten Bauteilen (Platten 2), wobei jedes perforierte Bauteil (2) einen sich von dessen Außenumfang nach unten erstreckenden herabhängenden Teil (3) aufweist, und einen Durchlaßkanal zwischen dem Außenumfang der perforierten Bauteile und der Innenwandoberfläche des Behälters für die Zirkulation des flüssigartigen Materials. Device for aerating and stirring a liquid-like material, e k e k e n n n z e i c h n e t by a container (1) for receiving the inside to be ventilated liquid-like material, a gas injection pipe (5) for introducing a ventilation gas into the container from the lower part thereof, a plurality of sub-verticals Distances arranged in an area above the gas injection pipe in the container perforated components (plates 2), each perforated component (2) having a from the outer circumference of the downwardly extending part (3), and a passage between the outer periphery of the perforated members and the Inner wall surface of the container for the circulation of the liquid-like material. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Bauteile (2) an einer drehbaren Welle (7) befestigt sind, die sich vertikal im Behälter (1) erstreckt, so daß das flüssigartige Material im Behälter zwangsläufig durch Drehung der drehbaren Welle (7) rührbar ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the perforated Components (2) are attached to a rotatable shaft (7) which is vertical in the container (1) extends so that the liquid-like material in the container inevitably through Rotation of the rotatable shaft (7) can be stirred. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Bauteile (2) konzentrisch im Behälter (1), der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, angeordnet sind. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the perforated Components (2) concentrically in the container (1), which has a circular cross-section, are arranged. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Bauteile (2) an der Innenwand des Behälters (1) befestigt sind. 4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the perforated Components (2) are attached to the inner wall of the container (1). 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlrohrschlange (4) zum Kühlen des flüssigartigen Materials längs der Innenwandoberfläche des Behälters (1) im Zirkulationskanal des flüssigartigen Materials angeordnet ist. 5. Apparatus according to claim 1, characterized in that a Cooling coil (4) for cooling the liquid-like material along the inner wall surface of the container (1) is arranged in the circulation channel of the liquid-like material.
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