DE2326440B2

DE2326440B2 - Spruehmischduese

Info

Publication number: DE2326440B2
Application number: DE19732326440
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7750 Konstanz Ladisch
Original assignee: Individual
Current assignee: Pfrengle Geb Karle Luise 6200 Wiesbaden De
Priority date: 1973-05-24
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1976-02-12
Also published as: IT1010153B; FR2230419B1; FR2230419A1; DE2326440A1

Description

s liegt dann die Druckgasmenge für den Druckgaskanal wesentlich niedriger als für ^äußeren Druckgaskanal.
^HAit steigendem Gasdruck steiijt bis zu einem ge-' sen Grade auch die Feinh.-it der Versprühung und ^ Vollständigkeit der Neutralisation. Aus betriebiäien Gründen kommen im allgemeinen Gasdrücke * Bereich von 4 bis 5 atü in Frage, docn sind auch ^jLirp Gasdrücke mit Vorteil anwendbar, ί * Wenn mit dem Sprühprozeß eine Verdampfung der flüssigkeit angestrebt ist und die durch die Neutralitionswärme gegebene Verdampfung nicht ausreicht, ί «npfiehlt ^ die Vorwärmung des Druckgases. *^Die erfindungsgemäße Sprühmischdüse läßt sich besonders vorteilhaft in Sprühtürmen zur Erzeugung fines pulverförmigen Produktes oder in Sprühmischtfommeln zum Eintragen des Sprühproduktes in ein die Trommel durchlaufendes Substrat einsetzen.

Die Erfindung wird anhand der Figur und der Ausfiibrungsbeispiele beispielsweise und näher erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch die Sprühmischdüse.

Die Sprühmischdüse weist einen zentralen Druckfaskanal 1, zwei konzentrische Ringkanäle 2 und 3 für die basisch und sauer reagierenden Flüssigkeiten und einen äußeren konzentrischen, ringförmigen Druckgaskanal 4 auf und ist für das Vermischen zweier Flüssigkeiten bestimmt. Die Flüssigkeiten werden über die Eintragsstutzen 5 und 6 eingeführt. Das Druckgas wird über die Stutzen 7 und 8 zugeleitet. Die Außenwand des äußeren Druckgaskanals 4 ist kegelförmig ausgestaltet, so daß das Gas in Richtung auf den zentralen Vereinigungspunkt strömt. Der inneic Druckgaskanal 1 ragt über die anderen Kanäle 2, 3 und 4 geringfügig hinaus.

Ausführungsbeispiel 1

Zum Nachweis der Qualität des Sprühniischproduktes und der Leistung der erfindungsgemäßen Sprühmischdüse wurde offen aus einer Entfernung von 120 cm senkrecht nach unten versprüht. Diese Entfernung ist etwa gleich der mittleren Entfernung der Sprühmischdüse vom Substrat in großen Sprühmischanlagen.

Unter dem Sprühstrahl wurde in 120 cm Entfernung von der Sprühmischdüse ein Brett parallel zum Boden durchgeschwungen, so daß der Sprühstrahl nur einen Bruchteil einer Sekunde auftraf. Das Brett war mit einem Bogen Filterpapier einer harten Sorte versehen. Es wurde auf dem Filtrierpapier eine Flüssigkeitsbahn abgezeichnet, bei der man aber an den Rändern sehr gut die einzelnen Tröpfchen erkennen konnte.

Als Testlösung diente eine mit Rhodamin B rotgefärbte Lösung von 250 g Zelluloseglykolat-Relatin in 101 Wasser. Die zweite mit Methylenblau gefärbte Lösung enthielt 50 g Relatin in 10 1 Wasser gelöst.

Zunächst wurde die erfindungsgemäße Sprühmischdüse gemäß Figur geprüft. Bei einer Versprühung von 500 l/h roter Lösung und 100 l/h blauer Lösung bei 4 atü Druckluft wurde eine völlig einwandfreie Verdüsung erhalten, wie die einheitliche violette Mischfarbe der Tröpfchen auf dem Filterpapier zeigte. Auch bei 3 atü war das Ergebnis noch befriedigend. Bei 1000 l/h roter Lösung und 200 l/h blauer Lösung war bei 4 atü das Ergebnis unter Berücksichtigung der Anforderungen in der Praxis durchaus brauchbar. Die Versprühung war ausreichend fein und der größte Teil der Tröpfchen violett gefärbt. Bei einem Luftdruck von 5 atü auf der inneren und der äußeren Druckgasleitung war das Ergebnis jedoch deutlich besser. _ Ein Vergleich mit der Sprühmischdüse gemäß

UB-PS 11 88 582 brachte folgende Ergebnisse. Bei einem Durchsatz von 150 l/h roter Lösung und 30 l/h blauer Lösung und Anwendung eines Luftdruckes von 4 atü wurde noch ein befriedigendes Ergebnis erhalten. Die zu beobachtenden Tropfen waren fein

ίο und zeigten vorwiegend eine violette Mischfarbe. Bei einem Durchsatz von 200 l/h roter Lösung und 40 l/h blauer Lösung war das Ergebnis bereits schlechter. Es waren schon mehrere Tropfen zu erkennen, die rot oder blau gefärbt waren. Bei 300 l/h roter Lösung

und 60 l/h blauer Lösung war die Versprühung völlig unbefriedigend.

Ausführungsbeispiel 2

Es wurde in einen verschlossenen Raum versprüht, und zwar waagerecht von der einen Stirnseite aus in das Innere einer doppelt konischen Sprühtrommil (entsprechend DT-PS 1197 064). Die Sprühmischtrommel hatte eine Länge von 240 cm und einen maximalen Durchmesser von 180 cm. An der anderen Stirnseite befand sich eine Absaugvo^rrichtung mit hoher Leistung.

Die am großen Umfang der Trommel befindliche Füllöffnung enthielt eine Führung für eine Stange, die an ihrem Ende in eine Art rundes Ruderblatt überging, das auf der einen Seite mit hartem Filterpapier überzogen war. Bei Einschub in die Mitte der Sprühmischtrommel betrug die Entfernung etwa 120 cm von der Sprühmischdüse. Das Filtrierpapier wurde vor dem Versuch mit einer alkoholischen Lösung von Naphtholphthalein als Indikator getränkt und getrocknet. Es ließ sich dann an der entstehenden Farbe erkennen, ob die auftreffenden Tröpfchen alkalisch, sauer oder neutral reagierten und damit, wie vollkommen die Durchmischung erfolgt war. Zum Versprühen dienten Alkylbenzolsulfonsaure von 50'C als erste Flüssigkeit und Natronlauge als zweite Flüssigkeit. Zunächst wurde die Stange so eingeführt, daß die Filtrierpapierseite der Sprühmischdüse abgewandt war. Dann wurde die Stange raschmiglichst um 360° gedreht, so daß während der Drehung das Filtrierpapier eine sehr kurze Zeit lang dem Sprühstrahl ausgesetzt war. Anschließend wurde die Stange sofort herausgezogen und die Versprühung beendet. Bei Verwendung der Sprühmischdüsc gemäß Figur ließen sich bei 4 atü Luftdruck im inneren und äußeren Druckgaskanal 500 l/h Alkylbenzolsulfonsaure und 100 l/h Natronlauge fein versprühen. Die Neutralisation war einwandfrei. Bei 1000 l/h Alkylbenzolsulfonsaure und 200 l/h Natronlauge war auch 55 hier das Ergebnis bei 4 atü noch durchaus brauchbar. Aufgrund der Färbung des Filterpapiers war erkennbar, daß nur sehr wenige sehr feine Säuretröpfchen aufgetroffen waren. Bei einer Steigerung dea Luftdruckes auf 5 alü auf beiden Druckgasleitungen konnte 60 das Ergebnis verbessert werden. Die Neutralisation war dann praktisch vollständig und die Tropfenfeinheit befriedigend.

Mt der Sprühmischdüse gemäß GB-PS 11 88 zeigte sich bei einer Beaufschlagung mit 150 l/h 65 Alkylbenzolsulfonsaure und 30 l/h Natronlauge bei 4 atü Luftdruck ein gutes Ergebnis. Die Versprühung war fein und die Neutralisation befriedigend. Bei 200 l/h Säure und 40 l/h Lauge ließ die Sprühqualität

merklich nach. Bei 300 l/h Säure und 60 l/h Lauge war sowohl die Neutralisation als auch die Versprühung völlig unbefriedigend. Es waren viele große Säuretröpfchen auf dem Filterpapier vorhanden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Sprühmischdüse läßt sich eine Neutralisations-Mischversprühung bis zu einem Durchsatz von 1000 l/h Säure und der zur Neutralisation erforderlichen Menge Base einwandfrei durchführen. Damit ist die hinsichtlich der Durchsatzmengen von der Praxis gestellte Anforderung erfüllt.

Ausführungsbeispiel 3

In einem zylindrischen Sprühturm von 10,5 m Höhe wurden mit der Sprühmischdüse gemäß Figur über den inneren Ringkanal 2 352 kg/h 50%ige Natronlauge und durch den Ringkanal 3 ein Gemisch von 350 kg konzentrierte Alkylbenzolsulfonsäure (»AS 3-Säure«) plus 150 kg konzentrierte Schwefelsäure pro Stunde versprüht. Als Druckgas diente Luft. Ihr Druck war auf beiden Druckgaskanälen 1 und 4 auf je 4,5 atü eingestellt.

Der Sprühturm wurde mit Heißluft von 200° C im Gegenstrom durchströmt.

Es resultierte ein Gemisch von 64% Natriumalkylbenzolsulfonat und 36% Natriumsulfat in Form eines leichten, feinkörnigen, weißen Pulvers. Dieses Gemisch

Gesamtzusammensetzung (in %)

eignet sich als Vorprodukt für die Herstellung von Waschmitteln nach dem Sprühmischverfahren.

Ausführungsbeispiel 4
5

Das Beispiel beschreibt die Anwendung der erfindungsgemäßen Sprühmischdüse in Verbindung mit einem Mischvorgang in einer einseitig konischen, rotierenden Sprühmischtrommel (entsprechend DT-OS ίο 20 06 503, Fig. 3). Es betrugen der große Durchmesser der Aufsprühkammer 1,9 m und deren Länge 2,3 m. Die Rotationsgeschwindigkeit der Sprühmischtrommel lag bei 47 U/Min. Zur Vermischung gelangten zwei VVaschmittelgrundsubstanzen in Mengen von 3,071 und 6,03 t pro Stunde.

Aus einer herkömmlichen Zweistoffd'ise wurden 250 kg/h eines Alkylarylpolyglykoläthers aufgesprüht. Außerdem wurden mit Hilfe der Sprühmischdüse gemäß Figur 299 kg/h Alkylbenzolsulfonsäure (»AS 3-Säure«) und 67,5 kg/h 50%ige Natronlaug; versprüht. In einer der Aufsprühkammer folgenden Nachmischkammer wurden weiterhin kontinuierlich 300 kg/h Magnesiumsilikat zugemischt. Die Gesamtzusammensetzung des Produktes ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle.

Es wurde ein leicht rieselndes, schön granuliertes Produkt mit einer Schüttdichte von 340 g/l erhalten.

Substanz	Waschmittel-	Waschmittel-	Aufspr. b.	Nachmisch-	Gesamt
	Grundsubstanz	Grundsubstanz	Sprühmischen	kammer
	I	II
Na₅P₃Oi₀	4,2	35,4*)			39,6
Na-perborat	—	21,9	—	—	21,9
Na-Sulfat	6,7	—	—	—	6,7
Na-Disilikat	1,5	1,6**)	—	—	3,1
CMC	0,9	1,2	—	—	2,1
Mg-Silikat	—	—	—	3,0	3,0
Wasser	2,1	—	0,3	—	2,4***)
Seife	7,65	—	—	—	7,65
Alkylbenzolsulfonat	7,65	—	3,2	—	10,85
Nonionic	—	—	2,5	—	2,5

Anmerkungen:

*) Schüttdichte 300 g/l.
*·) Schüttdichte 80 g/l.
*·♦) Das Kristall wasser des Perborats ist nicht eingerechnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Übersichtlichkeit der Anlage, denn für jede Düse ist Patentansprüche: eine eigene Dosiereinrichtung, bestehend aus zwei Dosierpumpen, Armaturen, Ventilen und gegebenen-

1. Sprüfcmischdüse zur Vereinigung basisch und falls Durchflußmessern, notwendig.

sauer reagierender Flüssigkeiten mit Kanälen für 5 Aufgabe der Erfindung ist, eine Sprühmischdüse zu das Druckgas und die Flüssigkeiten, j; e k e η η - schaffen, die die bekannten Nachteile nicht aufweist zeichnet durch einen — bezogen auf den und die insbesondere einen hohen Durchsatz bei hoher Düsenausgang — zentralen Druckgiiskanal (1), Produktgleichmäßigkeit gestattet,
mindestens zwei konzentrische Ringkanäle (2, 3) Die Aufgabe wird gelöst, ind :m die Sprühmischdüse für die basisch bzw. sauer reagierend ;n Flüssig- io zur Vereinigung basisch und sauer reagierender Flüssigkeiten und einen äußeren konzentrischen, ring- keiten mit Kanälen für das Druckgas und die Flüssigförmigen Druckgasfcanal (4). keiten entsprechend der Erfindung gekennzeichnet ist

2. Sprühmischdüse nach Anspruch 1, gekenn- durch einen — bezogen auf den Düsenausgang — zenzeichnüt durch Durchflußquerschnitte des zentra- tralen Druckgaskanal 1, mindestens zwei konz^ntrilen Druckgaskanals (1) und des äußeren konzen- 15 sehe Ringkanäle 2. 3 für die basisch bzw. sauer trischen, ringförmigen Druckgaskanals (4) mit reagierenden Flüssigkeiten und einen äußeren konzeneinem Verhältnis von 1: (3 bis 10). trischen, ringförmigen Druckgaskanal 4.

3. Sprühmischdüse nach Anspruch 1 oder 2, Infolge des Zusammenwirkens des zentralen Druckgekennzeichnet durch einen gegenüber den kon- gaskanals mit dem äußeren ringförmigen Druckgaszentrischen Ringkanälen (2, 3 und 4) vorgezogenen ao kanal werden die beiden Flüssigkeiten stark inei lander Ausgang des zentralen Druckgaskanals (1). getrieben, so daß auch bei hoher Flüssigkeitsbelastung

4. Sprühmischdüse nach Anspruch 1, 2 oder 3, eine gründliche Vermischung erzielt wird. Gegenüber gekennzeichnet durch einen mindestens im Mün- der bekannten Sprühmischdüse werden sowohl die dungsbereich kegelförmig sich verjüngenden Ver- Neutralisationsrate als auch die Feinversprühung entlauf der Außenwand des äußeren konzentrischen, »5 scheidend verbessert.

ringförmigen Druckgaskanals (4). Grundsätzlich ist es möglich, einen weiteren kon

zentrischen Ringkanal für eine dritte Flüssigkeit vorzusehen, z. B. für eine zweite Säure oder eine neutrale

Flüssigkeit, so daß um den zentralen Druckgaskanal

30 drei konzentrische Ringkanäle für Flüssigkeiten vorhanden sind. Im Fall des Versprühens dreier Flüssigkeiten kann es vorteilhaft sein, zwischen den Ring-Die Erfindung betrifft eine Sprühmischdüse zur kanälen für die Flüssigkeiten einen weiteren Druckgas-Vereinigung basisch und sauer reagierender Flüssig- kanal anzuordnen, um die Versprühung zu intensikeiten mit Kanälen für das Druckgas und die Flüssig- 35 vieren.

keiten. Das ". hälinis der Durchflußquerschnitte für das

Es ist bekannt, zur Herstellung eines aus Säuren Druckgas im inneren zentralen Druckgaskanal und Und Basen gebildeten Sprühproduktes die fraglichen im äußeren konzentrischen, ringförmigen Druckgas-Lösungen miteinander zu vermischen und die Mi- kanal soll vorteilhafter Weise 1: 3 bis 1:10 betragen. ichung alsdann zu verdüsen. Bei dieser Arbeitsweise 40 Bei einer vorgesehenen Sprühleistung von etwa 1000 l/h Ist eine hohe Verdünnung erforderlich, damit die werden besonders gUnsitige Ergebnisse erzielt, wenn 'Wärmetönung beherrscht bzw. eine explosionsartige der zentrale Druckgaskanal einen Querschnitt von Reaktion vermieden wird. 0,067 cm² und der äußere Ringgaskanal einen solchen

In Weiterbildung dieses Standes der Technik ist von 0,4 cm² aufweist.

•ine Spriihmischdüse entwickelt worden, die ein Ver- 45 Der Ausgang des zentralen Druckgaskanab wird !mischen der basischen und sauren Flüssigkeiten un- zweckmäßigerweise einige Millimeter vor den Düsenmittelbar nach dem Versprühen bewirkt. Hierbei ausgang vorgezogen, so daß er etwa im Versprühungslliefert dann die Neutralisationswärme mindestens punkt der Flüssigkeiten endet. Hierdurch wird die «inen Teil der Energie, die zum Verdampfen des Wirkung der inneren Gaszuführung verstärkt. Bei Lösungs- oder Dispersionsmittels erforderlich ist. 50 einer Düse, bei der der äußere konzentrische Druck-Diese Sprühmischdüse besitzt einen mittleren Kanal gaskanal 18 mm Durchmesser aufweist, ragt der und zwei konzentrische Ringkanäle. Die inneren innere zentrale Druckgaskanal etwa 6 mm vor die Kanäle sind für die Flüssigkeiten, der äußere Kanal Ebene der anderen Gas- und Flüssigkeitsaustritte vor. für das Druckgas bestimmt (GB-PS 11 88 582). In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin-

Obgleich die Sprühmischdüse der bekannten Bauart 55 dung verjüngt sich die Außenwand des äußersten erhebliche Vorteile mit sich bringt und Nachteile der ringförmigen Druckgaskanals zumindestens im Mün-Vorvermischung der Komponenten vermeidet, hat dungsbereich kegelförmig gegen den Ausgang der sie einen entscheidenden Mangel, nämlich die ver- Düse und bildet so eine Führung für das Druckgas gleichsweise geringe Durchsatzleistung. Auch bei in Richtung auf den zentralen Vereinigungspunkt.
Steigerung der Düsengröße und des Luftdurchsatzes 60 Für den Betrieb der Sprühmischdüse können beauf ein noch praktikables Maß zeigte sich, daß bei liebige unter Druck stehende Gase zur Anwendung Durchsatzleistungen von mehr als insgesamt 150 bis kommen. Neben Luft sind z. B. Stickstoff und Kohlen-200 l/h sowohl die Feinheit der Verdüsung wie auch säure, aber auch Ammoniak oder Wasserdampf geder Grad der Neutralisation rapide absanken. Ein eignet.

Durchsatz von etwa 300 l/h war bereits nicht mehr 65 Es ist zweckmäßig, für den zentralen Druckgaskanal möglich. Die Verwendung mehrerer Düsen ist oft aus denselben Gasdruck einzustellen wie für den äußeren Platzgründen begrenzt. Noch nachteiliger sind die konzentrischen, ringförmigen Druckgaskanal. Infolge hohen Kosten mehrerer Düsen und die verringerte des bevorzugten unterschiedlichen Durchflußquer-