DE2345261A1

DE2345261A1 - HIGH PERFORMANCE FITTINGS FOR CHEMICAL APPARATUS

Info

Publication number: DE2345261A1
Application number: DE19732345261
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl-Ing Noack; Wolfgang Dipl-Ing Spaethe; Siegfried Prof Dr-Ing Weiss
Original assignee: MASCH und APPBAU GRIMMA VEB
Current assignee: MASCH und APPBAU GRIMMA VEB
Priority date: 1972-12-15
Filing date: 1973-09-07
Publication date: 1974-06-20
Also published as: SU914074A1; FR2210435B3; CS176467B1; DD101296A1; FR2210435A1

Description

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Hochleietungseinbauten fuer chemische ApparateHigh-performance installations for chemical apparatus

Die Erfindung betrifft Hochleistungseinbauten fuer chemische Apparate, insbesondere zur Dispergierung oder Suspendierung heterogener Gemische bei der Durchfuehrung von Stoffaustauschprozessen oder chemischen Reaktionen.The invention relates to high performance chemical internals Apparatus, especially for dispersing or suspending heterogeneous mixtures when carrying out Mass transfer processes or chemical reactions.

Es sind Extraktionskolonnen fuer Flue ssig-3Tu.es si g-Extraktionen bekannt, die auf einer drehbaren axialen Rotorwelle je nach dem beabsichtigten Extraktionseffekt in bestimmten Abstaenden Quirlsterne besitzen. Der Randabstand zwischen den Quirlenden und der Kolonnenwand ist so minimal, dass die Quirle nahezu" den gesamten Querschnitt des Kolonnengehaeuses bestreichen.There are extraction columns for liquid 3Tu.es si g extractions known that on a rotatable axial rotor shaft depending on the intended extraction effect in certain Have spaced whorls. The edge distance between the whiskers and the column wall is so minimal that the whisk almost "brush the entire cross-section of the column housing.

Waehrend sich die spezifisch leichtere und die schwerere Phase im Gegenstrom durchdringen, werden sie von den Quirlenden aufgespalten und verteilt.While the specifically lighter and the heavier phase penetrate each other in countercurrent, they are released by the whiskers split up and distributed.

Nachteilig bei diesem System ist infolge der Rotation der Quirlsterne das staendige Zurueckreissen der Phasen mit unterschiedlichen Dichten, da geeignete Einbauten, wie Statorscheiben, -segmente usw., in derartigen Apparaten fehlen.A disadvantage of this system is the constant pulling back of the phases due to the rotation of the whiskers different densities, since suitable internals, such as stator disks, stator segments, etc., are missing in such apparatus.

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Die bei solchen Kolonnen zu verzeichnende Rueckverraischung reduziert den Wirkungsgrad des Extrakteurs wesentlich. Bekannt sind weiter. Extraktionskolonnen, die neben dem Rotor mit den radial zugeordneten Rotorscheiben an der Innenwand der Kolonne Statorscheiben oder Sektoren besitzen. Jene. Statorscheiben oder Sektoren sind in vertikalen Abstaenden parallel oder versetzt senkrecht zur Rotorwelle montiert, wobei durch die Anordnung im Kolonneninnenraum Abteilungen definiert werden, die nur durch Oeffnungen in den Mittelpunkten der Statorscheiben bzw. durch freie Plaechen zwischen den Sektoren miteinander in Verbindung stehen.The reversal to be recorded in such columns significantly reduces the efficiency of the extractor. Are known further. Extraction columns next to the rotor with the radially assigned rotor disks on the inner wall of the column have stator disks or sectors. Those. Stator disks or sectors are mounted in vertical distances parallel or offset perpendicular to the rotor shaft, whereby by the arrangement in the column interior departments can only be defined by openings in the centers of the stator disks or by free spaces between the Sectors are related to each other.

Eine andere Loesung sieht vor, Ver- oder Zerteilungsplatten direkt radial an der Rotorwelle zu befestigen, die sich ueber den gesamten Innenquerschnitt des Kolonnengehaeuses erstrekken und neben einem geringfuegigen Spalt an der Kolonnenwand in beliebiger Verteilung noch zusaetzlich kleine Oeffnungen achsparallel zur Rotorwelle aufweisen. Bei beiden erfindungsgemaessen Loesungen sind die Oeffnungen fuer eine axiale und bedingt radiale Stroemung der Phasen geeignet.Another solution provides for distribution or dividing plates to be attached directly radially to the rotor shaft, which extends over the entire inner cross-section of the column housing and in addition to a small gap on the column wall in any distribution, additional small openings have axially parallel to the rotor shaft. In both solutions according to the invention, the openings are for an axial and Conditionally suitable radial flow of the phases.

Durch diese Oeffnungen ist jedoch wegen des starken verminderten freien Querschnitts im Kolonneninnenraum nur ein eingeschraenkter Fluessigkeitsdurchtritt moeglich, so dass lediglich eine begrenzte Durchsatzleistung mit derartigen Apparaten erreicht werden kann. Ausserdem schliessen die Zonen verminderter Stroemungsgeschwindigkeit unmittelbar am Apparategehaeuse Totraeume nicht aus, was den Wirkungsgrad des Apparates erheblich verringert. Des weiteren kommt es auch bei diesen Loesungen infolge der nichtausreichenden Beruhigung der Phasen zu einer Rueckvermischung, die nur ueber eine Verlaengerung der Kolonne abgebaut werden kann. Erweiterungen der Bauhoehe von Apparaten ziehen jedoch Schwierigkeiten mechanischer und betriebstechnischer Natur, welche von der groesseren Laenge des Rotors einschliesslich der quantitativen Zunahme seiner Einrichtungen wie Ver- oder Zerteilungsplatten, Quirle, Rotorstege usw. herruehren, nach eich, da eine groessere Masse angetrieben werden muss.However, due to the greatly reduced free cross-section in the interior of the column, there is only a restricted one through these openings Liquid passage possible, so that only a limited throughput rate with such devices can be reached. In addition, the zones close less Flow speed directly at the apparatus housing dead spaces do not affect the efficiency of the apparatus considerably reduced. Furthermore, with these solutions, too, it comes about as a result of insufficient calming down of the phases to a backmixing, which can only be broken down by lengthening the column. Extensions However, the height of the apparatus attracts mechanical difficulties and operational nature, which of the larger length of the rotor including the quantitative Increase in its facilities such as distribution or dividing plates, whiskers, rotor bars, etc., after calibration, there a larger mass has to be driven.

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An Stelle der bereits geschilderten Statorscheiben, Sektoren oder Zerteilungsplatten koennen auch Drahtnetzpackungen im Kolonnengehaeuse eingesetzt werden, die den Kolonneninnenraum in Beruhigungszonen mit reduzierter und in Mischzonen mit erhoehter Stroemungsgeschwindigkeit unterteilen. Der Rotor ist zentriech im Kolonneninnenraum angebracht und verfuegt in den Mischzonen ueber Scheiben, Stege o'der Streifen.Instead of the stator disks, sectors or dividing plates already described, wire mesh packings can also be used in the column housing, which form the column interior Subdivide into calming zones with reduced and mixed zones with increased flow velocity. The rotor is mounted centrally in the column interior and has disks, bars or in the mixed zones Stripes.

Apparate dieser Ausfuehrungen schliessen zwar durch die Beruhigungszonen eine Rueckvermischung der Phasen aus, sie sind jedoch nur fuer kleinere Querschnitte fertigungstechnisch geeignet und haben durch den stark herabgesetzten freien Querschnitt eine geminderte Durchsatzleistung, Llontagetechnisch unguenstig ist bei diesen Loesungen auch der Einbau von Draht netzpackung und Rotor, weil jeder montierten Packung einzeln die entsprechende Rotorscheibe zugeordnet werden muss.Apparatus of these designs close through the calming zones backmixing of the phases, however, they are only suitable for production technology for smaller cross-sections and have a reduced throughput due to the greatly reduced free cross-section, in terms of installation The installation of wire mesh packing is also unfavorable with these solutions and rotor, because the corresponding rotor disk has to be assigned individually to each assembled pack.

Der Zweck der Erfindung bezieht sich auf HocTileistungseinbauten in chemischen Apparaten, die die Durchsatzleistung der Kolonne unter Reduzierung der Material- und Investitionskosten erhoehen, Leistungsverluste moeglichst ausschliessen und optimale Montage- oder Demontagebedingungen fuer den Ein- und Ausbau des Rotors gewaehrleisten.The purpose of the invention relates to high performance internals in chemical apparatus that increase the throughput of the Increase column while reducing material and investment costs, exclude performance losses as far as possible and ensure optimal assembly or disassembly conditions for the installation and removal of the rotor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die zweckentsprechende Ausgestaltung und Anordnung der Apparateeiribauten den freien Flaechenquerschnitt der Apparate zu erhoehen und durch geeignete Einrichtungen die axiale Rueckvermischung der Phasen sowie die Bildung von Totraeumen auszuschliessen.The invention is based on the object by appropriate Design and arrangement of the equipment to increase the free cross-section of the surface area of the apparatus and to increase the axial backmixing by means of suitable devices of the phases as well as the formation of dead spaces.

Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass im Apparateinnenraum Schikanen mit kreisfoermigem Querschnitt radial zur Stroemung der Phasen befestigt sind. Die Schikanen setzen sich aus Trennwaenden zusammen, die durch ihre axiale oder radiale Anordnung zur Rotorwelle und parallel zur Stroemungsrichtung, unterschiedliche geometrische Formen aufwei- : sen, so dass die Schikanen in eine Vielzahl von SektionenAccording to the invention, this is achieved in that in the interior of the apparatus Radial baffles with circular cross-section are attached to the flow of the phases. The baffles are made up of dividing walls, which by their axial or radial arrangement to the rotor shaft and parallel to the direction of flow, different geometric shapes: sen so that the harassment in a variety of sections

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aufgegliedert werden. Da die Schikanen auf ihren kreisfoermi-' •gen Querschnitten in Stroemungsrichtung offen sind, koennen sich die Phasen ungehindert hindurchbewegen.be broken down. Since the harassment on their circular form- ' • are open to cross-sections in the direction of flow the phases move through unhindered.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuehrungsbeispiel naeher erlaeutert werdenjThe invention is intended below using an exemplary embodiment to be explained in more detailj

In der Figur ist ein Extrakteur in Vorderansicht und Draufsicht mit einer Ausfuehrungsform der Schikane dargestellt. Die Hochleistungseinbauten oder Schikanen mit angepassten Ruehrern 5 sind in einer Vielzahl im Kolonneninnenraum radial zur Rotorwelle 1 entsprechend des beabsichtigten Beruhigungseffektes angebracht. Die Schikanen werden durch Trennwaende 2 gebildet, die unterschiedliche geometrische Formen, wie Sternforraen, Vielecke anderer Art usw., aufweisen koennen. Durch die spezifische Anordnung der Trennwaende 2 axial oder radial zur Rotorwelle 1 werden die Schikanen in verschiedene Sektionen unterteilt. Hierbei v/erden die Trennwaende 2 beispielsweise zusammengeschweisst, geloetet oder genietet. Zur Gewäehrleistung eines kontinuierlichen Flusses der Phasen sind die Schikanen auf ihren kreisfoermigen Querschnitten in Stroemungsrichtung offen. Um eine bessere Vermischung der Phasen zu erreichen, hat es sich als zweckmaessig erwiesen, verschiedene Trennwaende 2, wie aus der Figur ersichtlich ist, innerhalb der Hoehe der Schikane zu unterteilen, wodurch die Stroemung der Medien zusaetzlich beeinflusst und umgelenkt wird.In the figure is an extractor in front and plan views shown with one embodiment of the chicane. The high-performance internals or chicanes with customized Agitators 5 are in a large number in the column interior radial to the rotor shaft 1 according to the intended calming effect appropriate. The baffles are formed by partition walls 2, the different geometric Shapes such as star shapes, polygons of other types, etc., can have. Due to the specific arrangement of the dividing walls 2 axially or radially to the rotor shaft 1, the baffles are divided into different sections. Here the dividing walls are grounded 2, for example, welded, soldered or riveted together. To ensure a continuous flow of the phases, the baffles are open on their circular cross-sections in the direction of the flow. To better mix To achieve the phases, it has proven to be expedient to use different dividing walls 2, as shown in the figure can be seen to subdivide within the height of the chicane, which adds to the flow of the media is influenced and diverted.

V/aehrend die Beruhigung der Phasen in den Beruhigungszonen 4, gebildet durch die Trennwaende 2 der Schikanen erfolgt, sind denselben beidseitig parallel Mischzonen 3 zugeordnet, in denen sich die Ruehrer 5 der Rotorwelle 1, welche zentrisch saemtliche Zonen des Apparates durchdringt, befinden. Die Anzahl der Ruehrstege oder -scheiben kann entsprechend der Ausfuehrungsform der Schikanen variieren, wobei es in Jedem Fall durch die Anpassung der Ruehrer 5 an die Geometrie der Schikanen moeglich ist, in einer bestimmten Stellung die komplette Rotorwelle 1 durch die eingebauten Schikanen des Apparates hindurchzuschieben oder auch axial aus dem Apparat zu entfernen. Als vorteilhaft hat sich bei denEspecially the calming of the phases in calming zones 4, formed by the partition walls 2 of the baffles, mixing zones 3 are assigned to them in parallel on both sides, in FIG which are the agitators 5 of the rotor shaft 1, which centrally penetrates all zones of the apparatus. The number of agitator bars or disks can vary according to the design of the baffles In any case, by adapting the agitator 5 to the geometry of the baffles, it is possible in a certain position push the complete rotor shaft 1 through the built-in baffles of the apparatus or axially remove from the device. Has proven to be advantageous for the

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Apparaten fuer die Hoehe der Beruhigungszonen 4 zu denen der Mischzonen 3 ein Verhaeltnis von 1 j 2 bis 4 : 1 erwiesen. Da bei Apparaten mit solchen Einbauten ein freier Kolonnenquerschnitt von mindestens 0,9 erreicht wird, laesst sich iiierdurch der Durchmesser derselben wesentlich reduzieren. Der freie Kolonnenquerschnitt ergibt sich aus den Einflussgroessenj Apparatus for the height of the calming zones 4 to those of the Mixing zones 3 have a ratio of 1 to 2 to 4: 1. Since in apparatus with such internals a free column cross-section of at least 0.9 is achieved, the diameter of the same can be reduced significantly. The free column cross-section results from the influencing variables

Kolonnenquerschnitt - Wellenquerschnitt - QuerschnittColumn cross-section - shaft cross-section - cross-section

der Einbautenthe internals

q Kolonnenquerschnittq column cross-section

Wird nun am Kopf des Apparates bei Fluessig-Fluessig-Extraktionen die schwere Phase, kontraer die leichte Phase zugefuehrt, dann entsteht ohne die erfindungsgemaessen Schikanen durch die Dichteunterschiede der Phasen eine Axial- und durch die wirkende Zentrifugalkraft, resultierend aus der Rotation von Rotorwellen 1 und Ruehrer 5, eine Radialbewegung. Insbesondere die Radialbewegung wird jedoch durch die von den Trennwaenden 2 gebildeten Sektionen in den Schikanen abgebaut, so dass in diesen Zonen der Prozess der Beruhigung unter verringerten Stroemungsgeschwindigkeiten stattfindet, sich beide Phasen nur im Gegenstrom durch die Beruhigungszonen bewegen und damit die neigung zu einer Rueckvermischung abbauen« Gelangen anschliessend die Phasen aus diesem Bereich der Beruhigung wieder in den der zugeordneten Mischzonen 3_f dann werden sie erneut in eine heftige Turbulenz versetzt. Diese Vorgaenge wiederholen sich entsprechend der Vielzahl der Hochleistungseinbauten, sie sichern durch eine guenstige Verweilzeit in den einzelnen Zonen eine innige Beruehrung der Phasen bei geringer Rueckvermischung und garantieren damit einen hohen Extraktionserfolg.If the heavy phase, in contrast to the light phase, is fed to the head of the apparatus during liquid-liquid extractions, then, without the baffles according to the invention, the differences in density between the phases result in an axial force and the acting centrifugal force, resulting from the rotation of rotor shafts 1 and Stirrer 5, a radial movement. In particular, the radial movement is reduced by the sections formed by the dividing walls 2 in the baffles, so that the process of calming takes place in these zones with reduced flow velocities, both phases only move in countercurrent through the calming zones and thus reduce the tendency to backmixing “If the phases from this calming area then return to the assigned mixing zones 3 _f, then they are once again set into violent turbulence. These processes are repeated according to the large number of high-performance internals, they ensure intimate contact of the phases with low backmixing through a favorable dwell time in the individual zones and thus guarantee a high extraction success.

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Claims

1. High-performance components for chemical apparatus for Dispersion or suspension of heterogeneous mixtures in mass transfer processes or chemical reactions, characterized in that baffles with a circular cross-section on the inside of the apparatus housing (6) are attached, which are parallel to the flow direction of the phases and axially or radially to the rotor shaft (1) have partitions (2) arranged with agitators (5) and the baffles due to the arrangement of the partitions (2) on their circular cross-sections open on both sides, different geometric shapes, such as star shape or polygons of another kind.

2. High-performance internals according to claim 1, characterized in that the baffles are arranged one above the other and subdivide the apparatus housing (6) into 3 calming and mixing zones (4; 3), the ratio of the height of the calming zone (4) to the height of the mixing zone (3 ) varies from 1 j 2 to 4 i 1.

3. High-performance internals according to claim 1, characterized in that that the cross section of the invention Harassment in connection with that of the assigned Ruehrer (5) a free column cross-section of at least D, 9 secures.

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