DE2361298C2 - Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere von Fermentationsflüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere zur intensiven Begasung von stark emulgierenden Fermentationsflüssigkeiten, bestehend aus einem ein- oder mehretagigen Reaktionsbehälter, an dessen unterem Teil eine Saugleitung beginnt, die zu einer entgasenden Fördereinrichtung führt und deren Förderleitung mit einer Begasungseinrichtung verbunden ist, die am oberen Teil des Reaktionsbehälters angeordnet ist

Es sind Anlagen bekannt, in de,- die zu begasende Flüssigkeit aus einem Reaktionsbehälter mittels einer Kreiselpumpe über einen Injektor ein oder mehrmals im Umlauf gefördert wird. Der Injektor saugt das Gas an und verteilt das Gas in der Flüssigkeit

Die durch die Kreiselpumpe geförderte Flüssigkeit insbesonderes bei der intensiven Begasung von stark emulgierenden Fermentationsflüssigkeiten, enthält mehr oder weniger große Mengen an Gasblasen. Dieses Gas ist an der an der Reaktion beteiligten Gaskomponente verarmt und enthält gegebenenfalls bei der Reaktion entstehende Gaskomponenten. Dadurch wird die Aufnahme von Frischgas im Injektor behindert und die Triebkraft für den Stoffübergang im Reaktionsbehälter herabgesetzt. Außerdem setzt das mit der Flüssigkeit mitgeförderte Gas den hydraulischen Wirkungsgrad der Kreiselpumpe herab.

So ist nach AT-PS 2 36 892 eine Anlage bekannt, die aus einem Reaktionsbehälter, einer Zentrifuge und einer Begasungseinrichtung besteht, die in dieser Reihenfolge durch Rohrleitungen miteinander verbunden sind und die zur Durchführung eines Umwälzbegasungsverfahrens Verwendung findet. Hierbei wird die mit den bei der Reaktion entstandenen Gasen beladene Flüssigkeit in der Zentrifuge entgast und die entgaste Flüssigkeit einer Wasserstrahlpumpe zugeführt. Von der Wasserstrahlpumpe wird Frischluft angesaugt und das Flüssigkeits-Gasgemisch in den Reaktionsbehälter gefördert. Die großtechnische Anwendung dieser bekannten Anlage ist jedoch mit großem apparativen Aufwand

verbunden, weil bei 4cm UrnwStebegasungsverfahren große Flössigkeitsmengen von mehreren hundert bis mehreren tausend Kubikmeter je Stunde gefördert werden müssen und bekannte Förderzentrifugen nur geringe Förderleistungen besitzen, Die Zentrifuge s gewährleistet zwar eine gute Entgasung der umgewälzten Flüssigkeit, jedoch ist der Energieaufwand bei der Förderung von Flüssigkeiten im Vergleich zur Zentrifugalpumpe sehr hoch.

Bei einer anderen bekannten Belüftungsvorrichtung, bei welcher die Flüssigkeit mit Hilfe von Zentrifugalpumpen durch einen externen Kühlkreislauf gefördert wird, ist ein Dekandiergefäß im bzw. außerhalb des Reaktors angeordnet Die Zentrifugalpumpen saugen aus dem Dekandiergefäß teilweise entgaste Flüssigkeit ab, wodurch eine Verbesserung des hydraulischen Wirkungsgrades erreicht wird. Diese bekannte technische Lösung ist für ein intensives Begasen jedoch nicht ökonomisch anwendbar, da der Vorteil der hohen Raum-Zeit-Ausbeuten im aktiven Reaktionsraum durch das große Volumen des erforderlichen Dekandiergefäßes aufgehoben wird,

Bei einer weiteren bekannten Umwälzbegvsungsvorrichtung werden zur Erzeugung von stark turbulenten Gas enthaltenden Flüssigkeitsstrahlen sogenannte Schachtüberfälle verwendet, die vorteilhaft eine mehretagige Anordnung der Reaktionsräume ermöglichen. Durch die vorgesehene einfache zentrale öffnung für den Gaseintritt am Eintritt in das Schachtrohr sind jedoch nicht die günstigsten Voraussetzungen für das Erreichen eines homogenen Strahles mit feinster Gasdispergierung am Schachtaustritt wie es für einen optimalen Gaseintrag erforderlich ist gegeben. Zum anderen sind bei mehretagiger Anordnung der Reaktionsräume die Strömungsverhältnisse in der untersten Etage anders, als in den darüber befindlichen Reaktionsräumen. In der unteren Etage strömt der Umwälzstrom vom Reaktorboden ab, während in den oberen Etagen das begaste Medium nur von der Oberfläche in die Schachtüberfälle abströmt so daß zur Auftriebsbewegung durch die Gasbläschen noch eine zusätzliche Strömungskomponente kommt die zur Verkürzung der Verweilzeit der Gasbläschen in der Flüssigkeit führt. Dadurch ist die Homogenität und damit die Voraussetzung für einen optimalen Gaseintrag in den oberen Etagen schlechter als in der untersten Etage.

Der Erfindung liegt die Aufg&be zugrunde, eine Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere zur intensiven Begasung von stark emulgierenden Fermentationsflüssigkeiten zu schaffen, welche die so umgewälzte Flüssigkeit ?on der Begasung mit minimalem Energie- und Apparateaufwand weitgehend entgast und damit die Triebkraft für den Stoffübergang optimal steigert, den Wirkungsgrad der Umwälzpumpen bei der Förderung von stark emulgierenden Flüssigkeiten verbessert im gesamten zur Verfugung stehenden Reaktionsraum einen intensiven Stoffaustausch sichert falls erforderlich, eine möglichst hohe Ausnutzung der einzutragenden Gaskomponente aus Gasgemischen bei minimalstem Energieaufwand ermöglicht sowie bessere Voraussetzungen für eine feinblasige und homogene Begasung des gesamten Reaktionsraumes schafft.

Erfindungügemäß wird die Aufgabe bei einer Anlage der eingang« genannten Art dadurch gelöst, daß im unteren Teil des Reaktors, zentral über einer am Boden des Reaktors bßginnenden Saugleitung ein Schwerkraft-Gasabscheider mit einer Schaumabführungsleitung, die mit einer Dro'-'.eleinrichtung versehen ist und über die Flüssigkejtsoberfjäche einer der Etagen des Reaktionsbehälters Führt, angeordnet ist, und daß die über die Ssugleitqng an den Reaktor angeschlossene Fördereinrichtung wenigstens eine entgasende Kreiselpumpe ist, deren Entgssungsleitung zu einem Flüssigkeitsabscheider führt, an dessen unterem Teil ein oder mehrere Flüssigkeitsförderorgane angeordnet sind, die über eine Rückführleitung mit dem Reaktionsbehälter verbunden sind, und daß Gas-Flüssigkeitsstrahlen erzeugende, senkrecht angeordnete .und über der Flüssigkeitsoberfläche im Reaktionsbehälter endende Begasungsvorrichtungen vorgesehen sind.

Im Gasabscheider erfolgt in Bodennähe unter Ausnutzung der Schwerkraft eine Abscheidung der größeren in der umgewälzten Flüssigkeit enthaltenden Gasblasen. Diese wenig ausgenutzten Gasblasen werden durch die Schaumabführungsleitung zurückgeführt Die Drosseleinrichtung in der Schaumabführungsleitung dient zur Einstellung einer optimalen Arbeitsweise des Gasabscheiders.

Die vorentgaste Flüssigkeit strömt über die Saugleitung der oder den entgasenden Kmselpumpen zu. In diesen Kreiselpumpen erfolgt unter Ausnutzung der in dem Laufrad auftretenden Zentrifugalkräfte eine weitere Entgasung der umgewälzten Flüssigkeit Dabei werden die kleineren schon hoch ausgenutzten Gasbläschen, die den Gasaustauschprozeß behindern, in den Kanälen des Kreiselpumpenlaufrades in Nabennähe abgeschieden. Das Flüssigkeitstropfen enthaltende Gas wird aus den Kanälen des Kreiselpumpenlaufrades über die Entgasungsleitung dem Flüssigkeitsabscheider zugeführt, der mit einer Abgasleitung versehen ist Die sich im Flüssigkeitsabscheider abscheidende Flüssigkeit wird mit den nachgeschalteten Fördereinrichtungen über die Rückführleitung wieder in den Fermentor gefördert Die unter Ausnutzung der Schwerkraft und unter Ausnutzung der Zentrifugalkräfte im Laufrad der Kreiselpumpen weitestgehend entgaste Flüssigkeit wird durch die Kreiselpumpen über die Förderleitung zur Begasung des Reaktorinhaltes den Gas-Flüssigkeitsstrahlen erzeugenden Begasungseinrichtungen zugeführt Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird erreicht daß ohne zusätzlichen Energieaufwand feinverteiltes Gas, das stark verarmt ist an den Gaskomponenten, die z. B. bei Fermentationsprozessen verbraucht werden, und das stark angereichert is; mit dem Gas, welches z. B. bei der Fermentation erzeugt wird, aus der Flüssigkeit weitestgehend entfernt wird, so daß die Partialdruckdifferenz für den Stoffübergang erhöht und die Verhältnisse für die Aufnahme von feinsten Frischgasblasen durch die Flüssigkeit verbessert werden. Außerdem wird bei den entgasenden Kreiselpumpen der hydraulische Wirkungsgrad erheblich verbessert Der Energiebedarf für die im Verhältnis zur Kauptumwälzpumpe sehr kleinen Pumpe für das Zurückfördern der im Flüssigkeitsabscheider anfallenden Flüssigkeit ist gegenüber den Energieeinsparungen auf Grund des höheren hydraulischen Wirkungsgrades der Hauptumwälzpumpe vernachlässigbar gering.

Der Gasabscheider besteht bevorzugt aus im Wechsel angeordneten scheibenförmigen Leiteinrichtungen und mit Löchern oder Schlitzen versehenen kegelförmigen Leiteinrichtungen, die im Wechsel außen und innen durch zylindrische Zwischenstücke verbunden sind. Die im Reaktor begaste Flüssigkeit strömt dabei von außen t\lA innen durch die Zwischenräume der Leiteinrichtungen. Die Strömungsgeschwindigkeit ist dabei so bemessen, daß sich aus der gashaltigen

Flüssigkeit die größeren Gasblasen aufgrund der Schwerkraft nach oben abscheiden. Diese Gasblasen strömen durch die mit Löchern oder Schlitzen versehene kegelförmigen Leiteinrichtungen zu der sich zentral an die Leiteinrichtungen anschließenden s Schaumabführungsleitung. Die vorentgaste Flüssigkeit strömt über die scheibenförmigen Leiteinrichtungen und durch radial angeordnete Sammelkanäle zu einer zentral im Reaktionsbehälter angeordneten Sammelleitung, an welche die Saugleitung der Kreiselpumpe ι ο anschließt.

Eine weitere Ausführungsform des Gasabscheiders besteht bevorzugt aus kegelförmigen und aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten Leiteinrichtungen. Die Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Leiteinrich- is tungen ist ebenfalls so bemessen, daß sich aus der gashaltigen Flüssigkeit die größeren Gasblasen aufgrund der Schwerkraft nach oben abscheiden können, üie aus der gashaltigen Flüssigkeit abgeschiedenen größeren Gasblasen strömen im oberen Teil der durch die Leiteinrichtungen gebildeten Zwischenräume radial nach innen zu der sich zentral an die oberste kegelförmige Leiteinrichtung anschließenden Schaumabführungsleitung. Die vorentgaste Flüssigkeit strömt aufgrund der kegelförmigen Leiteinrichtung und der Schwerkraft entgegen der Eintrittsströmungsrichtung radial von innen nach außen, wird durch Sammeltaschen aufgefangen und gelangt von dort durch öffnungen in durch die einzelnen Segmente der Leiteinrichtungen gebildete Hohlräume. Aus diesen Hohlräumen strömt die vorentgaste Flüssigkeit zwischen der untersten kegelförmigen Leiteinrichtung und dem Behälterboden zu der Saugleitung der entgasenden Kreiselpumpe.

Die im Flüssigkeitsabscheider anfallende Flüssigkeit wird vorzugsweise mit einer Wasserstrahlpumpe, deren Treibstromanschluß über eine Verbindungsleitung mit der Förderleitung der entgasenden Kreiselpumpe verbunden ist, zurück in den Reaktionsbehälter gefördert Dadurch wird für die erfindungsgemäße Lösung kein zusätzlicher Antrieb mit sich bewegenden Teilen benötigt

Zweckmäßigerweise kann nach der entgasenden Kreiselpumpe in der Förderleitung eine Vorbegasungseinrichtung angeordnet sein. Durch diese Begasung wird das Kreislaufvolumen wieder für einen intensiven Gasaustauschprozeß aufbereitet Der gesamten Flüssigkeit wird so im Reaktionsbehälter und im Umwälzstrom ständig frisches Gas zugeführt, wodurch ein maximaler Gasübergang gesichert wird. Das Zuführen von Gas nach der entgasenden Kreiselpumpe senkt auf Grund der Dichteverringerung des Umwälzstromes außerdem den erforderlichen Förderdruck der entgasenden Kreiselpumpe. Dadurch wird der Energiebedarf für die Umwälzung einer bestimmten Flüssigkeitsmenge geringer. Vorzugsweise kann vor der Vorbegasungseinrich- tung ein Strahlapparat angeordnet sein, an dessen Treibstromanschluß eine Treibgasleitung und an dessen Saugstutzen eine Gaszuführungsleitung angeschlossen sind und dessen Druckstutzen mit der Vorbegasungseinrichtung verbunden ist, so daß die Energie eines unter hohem Druck stehenden Gases genutzt werden kanu. Als Begasungseinrichtungen werden vorzugsweise Schachtüberfälle verwendet Die Schachtüberfälle bestehen aus einem senkrechten Schachtrohr und einem Schachtkopf. Am Einlauf des Schachtrohres ist eine ss Gasvorverteilungsvorrichtung in Form von mehreren kreis-, oval-, tropfen- oder dreiecksförmigen Gaszuführungskanälen angeordnet Diese Gaszuführungskanäle sind über den gesamten Einlaufquerschnitt des Schachtrohres gleichmäßig verteilt. Dadurch kann die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem angesaugten Gas am Einlauf des Schachtrohres beliebig vergrößert werden. Es steht somit die gesamte Länge des Schachtrohres über den gesamten Querschnitt zur Dispergierung des Gases in der Flüssigkeit zur Verfügung und am Austritt des Schachtrohres liegt ein vollkommen homogener Gas-Flüssigkeits-Strahl vor.

Bei mehretagiger Anordnung der Reaktionsräume sind die unteren Schachtüberfälle mit einem zylindrischen Mantel zur Zuführung des überwiegenden Teiles der umgewälzten Flüssigkeit vom Boden des Reaktionsbehälters und mit einem Einlauftrichter zum Abströmen von Schaum sowie mit Verstellmöglichkeiten für die Größe der Einlaufquerschnitte ausgerüstet Durch die Zuführung des überwiegenden Teiles der umgewälzten Flüssigkeit vom Boden des Reaktionsbehälters sind die Stromungsverhäitnisse in den oberen Etagen den Strömungsverhältnissen in der unteren Etage, wo durch die entgasende Kreiselpumpe die Flüssigkeit vom Beckenboden abgesaugt wird, angeglichen. Es wird damit sowohl eine bessere Homogenität im Reaktionsbehälter gewährleistet, als auch die Verweilzeit der Gasbläschen in der Flüssigkeit verlängert Der Einlauftrichter gewährleistet, daß entstehender Schaum in die darunterliegende Etage abgeleitet werden kann. Mit der Verstertmöglichkeit für die Größe der Einlaufquerschnitte am Einlauftrichter kann einmal die abströmende Schaummenge reguliert werden und zum anderen ist dadurch gewährleistet, daß kein verbrauchtes Gas, was sich über der begasten Flüssigkeit befindet, angesaugt wird, sondern nur Gas über die Frischgaszuführung vom Schachtüberfall in die darunterliegende Etage eingetragen wird.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage ist es möglich, den mittleren Partialdruck der in die Flüssigkeit einzutragenden Gaskomponente und damit die Triebkraft für den Gasübergang gegenüber bekannten Anlagen entscheidend zu steigern. Außerdem wird der hydraulische Wirkungsgrad der Kreiselpumpen wesentlich erhöht Des weiteren ermöglicht die gefundene Lösung durch eine Vorbegasung des Umwälzstromes die intensive Nutzung des Kreislaufvolumens. Da das Volumen des Umwälzkreislaufes bis zu 25% des Volumens des Reaktionsbehälters betragen kann, ergibt sich daraus eine wesentliche Erhöhung des Gesamtgaseintrages. Zum anderen werden durch die bevorzugten Schachtüberfälle die Bedingunqen für eine feine Dispergierung des Gases im Austrittsstrahl und für die Homogenität im gesamten Arbeitsvolumen mehretagiger Reaktoren erheblich verbessert und damit das gesamte Reaktionsvolumen am intensiven Stoffaustausch beteiligt Die erfindungsgemäße Anlage realisiert insgesamt gegenüber dem Stand der Technik wesentlich höhere spezifische Gasübergangsgeschwindigkeiten bei geringeren spezifischen Energie- und Investkosten und ermöglicht eine vielseitige Applikation hinsichtlich Anwendungsgebiet und Ausführung. Schließlich ist hervorzuheben, daß ständige Wartungskosten lediglich für die Kreiselpumpen anfallen, die aber gegenüber dem Wartungsaufwand für z.B., Entgasungszentrifugen geringfügig sind.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispieler! näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 Seitenansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F i g. 2 Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F i g. 3 Schnitt A-A nach F i g. 2.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung strömt die stark emulgierte Flüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter 1 einem im unteren Teil zentral über den Boden angeordneten Gasscheider 2 zu, wobei sie von außen nach innen durch die Zwischenräume von mehreren übereinander angeordneten kegelförmigen und scheibenförmigen Leiteinrichtungen 3 und 4, die durch zylindrische Zwischenstücke 5 und 6 verbunden sind, geführt wird. Es erfolgt eine Trennung dieser stark emulgierten Flüssigkeit in eine Emulsion mit hohem Gasanteil und in eine vorentgaste Flüssigkeit. Die Emulsion mit hohem Gasanteil strömt durch die mit Öffnungen versehenen kegelförmigen Leiteinrichtungen 4 der Schaumabführungsleitung 7 zu, welche an ihrem oberen Ende mit einer Drosseleinrichtung 8 versehen ist. Die Drosseleinrichtung 8 kann mit einer Verstelleinrichtung zur Änderung des Austrittsquerschnittes versehen sein. Die unter Überdruck, bedingt durch die Dichteunterschiede im Reaktionsbehälter 1 und in der Schaumabführungsleitung 7, aus der Drosseleinrichtung 8 austretende Emulsion mit hohem Gasanteil trifft schräg auf die Oberfläche der begasten Flüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 auf. Die so an der Oberfläche zusätzlich erzeugte Turbulenz führt gemeinsam mit den auftretenden Prallkräften zu einer Schaumzerstörung an der Oberfläche der begasten Flüssigkeit Die vorentgaste Flüssigkeit strömt über radial angeordnete Sammelkanäle 9, einer zentral im Reaktionsbehälter 1 angebrachten Sammelleitung 10 und über die Saugleitung 11 der entgasenden Kreiselpumpe 12 zu. Die Kreiselpumpe 12 fördert die Flüssigkeit über die Förderleitung 13 und den Wärmeaustauscher 14 zum Flüssigkeits-Gas-Strahler 15. Gleichzeitig erfolgt in der Kreiselpumpe 12 unter Ausnutzung der in ihrem Laufrad auftretenden Zentrifugalkräfte die weitere Entgasung der umgewälzten Flüssigkeit Das Flüssigkeitstropfen enthaltende Gas, welches sich im Laufrad der Kreiselpumpe 12 abscheidet, wird über die Entgasungsleitung 16, die im Kanal des Kreiselpumpenlaufrades in Nabennähe beginnt, einem Flüssigkeitsabscheider 17 zugeführt

Die im Flüssigkeitsabscheider 17 anfallende Flüssigkeit fördert die Wasserstrahlpumpe 18, welche mit Flüssigkeit aus der Förderleitung 13 über die Verbindungsleitung 19 betrieben wird, über die Rückführleitung 20 zurück in den Reaktionsbehälter 1. Das im Flüssigkeitsabscheider 17 anfallende Gas wird über die Abgasleitung 21 in die freie Atmosphäre oder über die Verbindungsleitung 22 in die zentrale Abgasleitung 23 abgeleitet Die Flüssigkeit im Umwälzkreislauf wird in der Vorbegasungseinrichtung 24 zwischen der Kreiselpumpe 12 und dem Wärmeaustauscher 14 begast Dies erfolgt mit Hilfe des Strahlapparates 25, der mit einem Treibgas hohen Druckes über die Treibgasleitung 26 betrieben wird und der über die Gaszuführungsleitung 27 Gas, welches unter einem geringen Druck anliegt, ansaugt

Die Begasung der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 erfolgt mit Hilfe des Flüssigkeits-Gas-Strahlers 15, der am oberen Teil des Reaktionsbehälters 1 senkrecht angeordnet ist und über der Flüssigkeitsoberfläche im Reaktionsbehälter 1 endet Dieser Flüssigkeits-Gas-Strahler 15 wird mit Hilfe der umgewälzten Flüssigkeit betrieben und saugt Gas über die Frischgaszuführungsleitung 28 oder teilweise bzw. vollständig über die Verbindungsleitung 29 aus der zentralen Abgasleitung 23 an. Das Gas und die umgewälzte Flüssigkeit werden im Flüssigkeits-Gas-Strahler 15 innig vermischt und mit einem großen Impuls als homogener Flüssigkeits-Gas-Strahl in die im Reaktionsbehälter zu begasende Flüssigkeit eingetragen. Dabei werden die in dem Flüssigkeitsstrahl enthaltenen Gasbläschen tief in die Flüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 eingetragen und müssen im durch den Strahl hervorgerufenen Turbu lenzgebiet durch die gesamte FlUssigkeitshöhe zur Oberfläche aufsteigen. Das führt zu günstigen Verhältnissen für den Stoffübergang Gas-Flüssigkeit.

Das an der Flüssigkeitsoberfläche des Reaktionsbehälters 1 und das aus dem Gasabscheider 2 über die Schaumabführungsleitung 7 entweichende Gas wird über die zentrale Abgasleitung 23 in die Atmosphäre abgeführt. Dieses Gas kann aber auch teilweise oder vollständig über die Verbindungsleitung 29 von dem Flüssigkeits-Gas-Strahler 15 angesaugt und erneut zur Begasung der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter i verwendet werden.

Die zu begasende Flüssigkeit kann dem Reaktionsbehälter 1 kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt werden. Außerdem ist es möglich, die Begasung der Flüssigkeit unter Überdruck im Reaktionsbehälter 1 durchzuführen.

F i g. 2 und 3 zeigen einen zweietagigen Reaktionsbehälter 1 mit Schachtüberfällen 34 und 39 als Begasungseinrichtung in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung. Die stark emulgierte Flüssigkeit strömt aus der unteren Etage des Reaktionsbehälters 1 einem wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 angeordneten Gasabscheider 2 von außen radial zu. Es erfolgt eine Trennung dieser stark emulgierten Flüssigkeit in eine Emulsion mit hohem Gasanteil und in eine vorentgaste Flüssigkeit. Die Emulsion mit hohem Gasanteil strömt von außen nach innen durch die Zwischenräume der aus einzelnen Segmenten bestehenden kegelförmigen Leiteinrichtungen 30 der zentral im Reaktionsbehälter 1 angeordneten Schaumabführungsleitung 7 zu, die über der Flüssigkeitsoberfläche einer der Etagen de.·= Reaktionsbehälters 1 endet und mit einer Drosseleinrichtung 8 versehen ist Die vorentgaste Flüssigkeit strömt entgegen der Eintrittsrichtung auf den kegelför migen Leiteinrichtungen 30 außen angeordneten kra- genförmigen Sammeltaschen 31 zu und von dort weiter durch die Öffnungen 32 in die zwischen den einzelnen Segmenten der kegelförmigen Leiteinrichtungen 30 vorgesehenen Hohlräume 33. Aus den Hohlräumen 33 läuft die vorentgaste Flüssigkeit unter der untersten kegelförmigen Leiteinrichtung 30 über die Saugleitung 11 der entgasenden Kreiselpumpe 12 zu. Die Kreiselpumpe 12 fördert die Flüssigkeit über die Förderleitung 13 und den Wärmeaustauscher 14 zum oberen Schachtüberfall 34. Gleichzeitig erfolgt in der Kreiselpumpe 12 unter Ausnutzung der in ihrem Laufrad auftretenden Zentrifugalkräfte die weitere Entgasung der Flüssigkeit Das Flüssigkeitstropfen enthaltende Gas, welches sich im Laufrad der Kreiselpumpe 12

ω abscheidet wird über die Entgasungsleitung 16 einem Flüssigkeitsabscheider 17 zugeführt Die im Flüssigkeitsabscheider 17 anfallende Flüssigkeit wird mit der volumetrisch kleinen Pumpe 35 über die Rückführleitung 20 wieder in den Reaktionsbehälter 1 gefördert.

Das im Flüssigkeitsabscheider 17 anfallende Gas wird über die Abgasleitung 21 in die zentrale Abgasleitung 23 abgeleitet Das in den beiden Etagen des Reaktionsbehälters 1 anfallende Abgas wird ebenfalls über die

zentrale Abgasleitung 23 in die Atmosphäre abgeleitet Die Begasung der Flüssigkeit in der oberen Etage des Reaktionsbehälters 1 erfolgt durch den oberen Schachtüberfall 34. Die umgewälzte Flüssigkeit tritt über die Förderleitung 13 in den Schachtkopf 36 des oberen Schachtüberfalles 34 ein. Von dort stürzt die Flüssigkeit im freien Fall drallfrei in das Schachtrohr 37 hinein nimmt dabei das am Schachtkopf 36 unter Atmosphärendruck oder anter Überdruck stehende Gas über die Gaszuführungskanäle 38 mit Das angesaugte Gas und die umgewälzte Flüssigkeit werden im Schachtrohr 37 innig vermischt und mit einem großen Impuls als homogener Flüssigkeits-Gas-Strahl in die Flüssigkeit der oberen Etage des Reaktionsbehälters 1 eingetragen. Die Begasung der Flüssigkeit in der unteren Etage des Reaktionsbehälters 1 erfolgt durch den unteren

10

Schachtüberfall 39. Der Hauptteil der Flüssigkeit strömt vom Beckenborten der oberen Etage des Reaktionsbehälters 1 zwischen dem Schachtrohr 37 und dem zylindrischen Mantel 40 dem Einlauf des Schachtrohres 37 zu. Von dort stürzt die Flüssigkeit im freien Fall drallfrei in das Schachtrohr 37 hinein und nimmt dabei einmal über die Frischgaszuführungsleitung 28 und die Gaszuführungskanäle 38 Frischgas und zum anderen Schaum über den Einlauftrichter 41 mit Der Einlauftrichter 41 kann mit Verstellmöglichkeiten für die Größe des Einlaufquerschnittes versehen sein. Im Schachtrohr 37 werden das angesaugte Gas und die Flüssigkeit innig vermischt und mit einem großen Impuls als homogener Flüssigkeits-Gas-Strahl in die Flüssigkeit der unteren Etage des Reaktionsbehälters 1 eingetragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, bestellend aus einem ein- oder mehretagigen Reaktionsbehälter, an dessen unterem Teil eine Saugleitung beginnt, die zu einer entgasenden Fördereinrichtung führt und deren Förderleitung mit einer Begasungseinrichtung verbunden ist, die am oberen Teil des Reaktionsbehälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil zentral Ober der am Boden des Reaktionsbehälters (1) beginnenden Saugleitung (11) ein Schwerkraft-Gasabscheider (2) mit einer Schaumabführungsleitung (7), die mit einer Drosseleinrichtung (8) versehen ist und über die Flüssig- keitsoberfläche einer der Etagen des Reaktionsbehälters (1) führt, angeordnet ist, daß die entgasende Fördereinrichtung eine entgasende Kreiselpumpe (12) ist, die eine Entgasungsleitung (16), beginnend in den Kanatin des Kreiselpumpenlaufrades, besitzt, die zu einem Flüssigkeitsabscheider (17) führt, der an seinem oberen Teil mit einer Abgasleitung (21) versehen ist und an dessen unterem Teil eine oder mehrere Flüssigkeitsförderorgane (18,35) angeordnet sind, die über eine Rückführleitung (20) mit dem Reaktionsbehälter (1) verbunden sind und daß als Begasungseinrichtungen Gas-Flüssigkeitsstrahlen erzeugende, senkrecht angeordnete und über der Flüssigkeitsoberfläche im Reaktionsbehälter (1) endende Vorrichtungen vorgesehen sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabscheider (2) aus im Wechsel angeordneten scheibenförmigen Leiteinrichtungen (3) und mit Löchern oder Schlitzen versehenen kegelförmigen Leiteinrichtungen (4) besteht, die durch innere und äußere zylindrische Zwischenstükke (5,6) verbunden sind, und daß radial angeordnete Sammelkanäle (9) von den inneren zylindrischen Zwischenstücken (5) zu einer zentral im Reaktionsbehälter (1) angeordneten Sammelleitung (10) führen, an die sich die Saugleitung (11) anschließt, und daß an die oberste scheibenförmige Leitung (3) zentral die Schaumabführungsleitung (7) angeschlossen ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabscheider (2) aus kegelförmigen und aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten Leiteinrichtungen (30) besteht, wobei zwischen den einzelnen Segmenten Hohlräume (33) vorgesehen sind, die durch Öffnungen (32) mit kragenförmigen Sammeltaschen (31), die außen auf den kegelförmigen Leiteinrichtungen (30) angebracht sind, und mit der Saugleitung (11) unter der untersten kegelförmigen Leiteinrichtung (30) verbunden sind und daß zentral über der obersten kegelförmigen Leiteinfichtung (JO) die Schaumabführungsleitung (7) angeordnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung am Flüssigkeitsabscheider (17) eine Wasserstrahlpumpe (18) ist, deren Treibstromanschluß über eine Verbindungsleitung (19) mit der Förderleitung (13) der entgasenden Kreiselpumpe (12) verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der entgasenden Kreiselpumpe (12) in der Förderleitung (13) eine Vorbegasungseinrichtung (24) angeordnet ist.

6. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß vor der Vorbegasungseinrichtung (24) ein Strahlapparat (25) angeordnet ist, an dessen Treibstromansehluß eine Treibgasleitung (26) und an dessen Saugstutzen eine Gaszuführungsleitung (27) angeschlossen sind und dessen Druckstutzen mit der Vorbegasungseinrichtung (24) verbunden ist,

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Begasungseinrichtung Schachtüberfälle (34,39) verwendet werden, die aus einem senkrechten Schachtrohr (37) und einem Schachtkopf (36) bestehen und am Einlauf des Schachtrohres (37) mit einer Gasverteilungseinrichtung in Form von mehreren kreis-, oval-, tropfen- oder dreiecksförmigen Gaszuführungskanälen (38), die über den gesamten Einlaufquerschnitt des Schachtrohres (37) gleichmäßigverteilt sind, versehen sind.

8. Anlage nach den Ansprüchen 1 und '/, dadurch gekennzeichnet, daß die bei mehretagiger Anordnung der Reaktionsräume als Begasungseinrichtung zur Anwendung kommenden unteren Schachtüberfälle (39) mit einem zylindrischen Mantel (40), mit einem Einlauftrichter (41) sowie mit Verstellmöglichkeiten für die Größe der Einlaufquerschnitte versehen sind.