DE2910074C2 - Vorrichtung zum Inberührungbringen von zwei Phasen - Google Patents

Description

münden. Auch weist das ringförmige Gehäuse eine axiale Ausnehmung auf, in welcher achssymmetrisch die Zuführungsleitung für die Flüssigkeitsströmung angeordnet ist, beispielsweise ein zylindrisches oder kegelstumpfförmiges Rohr, das in den Bereich der stromabwärts gerichteten öffnung des Gehäuses mündet und zwar in einer Entfernung, die dem Radius dieser öffnung mehr oder weniger gleich ist

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Ringraum einen in Strömuiigsrichtung der tangential eingeführten Gasphase abnehmenden Querschnitt auf.

Das ringförmige Gehäuse geht in kegelmantelförmige, einen Ringraum bildende Wände in Form von zwei konvergierenden, konzentrischen und koaxialen kegelstumpfförmige Wände über, welche die Zuführungsleitung für die flüssige Phase umgeben. Der Verteilereinsatz hat meist die Form eines Zylinders, der zumindest eine der beiden Wände durchdringt und herausnehmbar ist

Durch die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht man eine Erhöhung des Anfangsdralls und damit der Umfangsgeschwindigkeit der Gasphase, wobei ein einfaches Kühlen des Gehäuses und der Wände mit einem flüssigen Kühlmedium gegeben ist. Dazu wird das Gehäuse vorzugsweise als Doppelmantel ausgeführt; er umschließt einen Rotationsraum, beispielsweise einen Ringraum, der nach unten hin durch einen Rotationsraum verlängert ist, welcher zum Abströmen der Gasphase dient und von den beiden obenerwähnten Wänden begrenzt wird. Die Küh'ang des Gehäuses im Falle der Ausbildung als Doppelmantel erfolgt beispielsweise mit Wasser als Kühlmedium. Der Verteilereinsatz braucht nicht gekühlt zu werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Einführung einer Phase axial und einer Phase tangential, sondern es können jeweils mehrere Phasen in entsprechender Weise eingeführt werden.

Einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß sich Strömungsverhältnisse einstellen, bei denen der halbe Scheitelwinkel des in Bezug auf das Hyperboloid asymptotischen Kegels zu einer Hüllkurve vergrößert werden kann, welche die Gesamtheit der Strömungsbahnen der rotierenden Gasströmung darstellt. Unter diesen Strömungsverhältnissen wird gewährleistet, daß jedes Teilchen der axial eingeführten Phase(n) von einem bestimmten Volumenelement der rotierenden Gasströmung aufgenommen und mitgeführt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für die verschiedensten Maßnahmen bis zu höchsten Durchsätzen, beispielsweise für die Schnellverdampfung, für die Trocknung zur Gewinnung von Pulvern aus Suspensionen oder Emulsionen, zum Konzentrieren oder Einengen von Lösungen und dergleichen. Wie bereits bei der Diskussion der DE-OS 24 29 291 angedeutet, eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur zur Herstellung von feinen Pulvern oder Kügelchen, sondern auch zur Herstellung von Pulvergemischen, zur Modifizierung der Oberflächenstruktur von Pulvern oder Granulaten, zur Durchführung chemischer Reaktionen, z. B. zur Herstellung von Natriumcarbonat aus Natronlauge und Kohlendioxid als Gasphase. Weiters eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur besonders schonenden Behandlung wärmeempfindlicher Stoffe (DE-PS 28 28 442).

Wie erwähnt, kann es sich bei dem axial zugeführten Material um eine beliebige fließfähige Phase handeln, die flüssig, halbflüssig oder pastenartig sein kann. So lassen sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise auch zwei flüssige oder halbflüssige Ströme durch axiale Zuführung verarbeiten. In diesem Fall kann die Gasströmung aktiv oder inüuiv sein, so daß die Umsetzungen entweder zwischen den flüssigen Phasen oder zwischen flüssigen und gasförmigen Phasen stattfinden. Beispiele dafür sind das gemeinsame Ausfällen eines Latex und von Kieselsäure aus einer Lösung (FR-PS 23 72 192).

Eine besondere Bedeutung hat die erfindungsgemäße Vorrichtung auf dem Gebiete der Abwasseraufbereitung und des Umweltschutzes.
So lassen sich beispielsweise in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Abwasser gleichzeitig zerstäuben und oxidieren (FR-PS 24 06 610). Bei allen diesen Verfahren zur Aufbereitung oder Reinigung von Abwässern, Abgasen und dergleichen muß für ausreichende Wirksamkeit bei sehr hohen Temperaturen gearbeitet werden; dies ermöglicht in einwandfreier Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung, während es bei großen Durchsätzen und hohen Temperaturen in Vorrichtungen entsprechend der DE-OS 24 29 291 zu übermäßigen thermischen Belastungen des Gehäuses und damit verbundenen Störfällen und Betriebsunterbrechungen kommen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch zur Herstellung kristalliner Alkalialuminosilicate (Zeolithe) vom Typ 4 A. In diesem Fall wird die Suspension der Alkalialuminosilicate axial eingeführt und die rotierende Strömung ist Luft von mehreren 100 K, z. B. 500 bis 700⁰C. Die Herstellung der Suspension geschieht nach irgendeinem bekannten Verfahren (FR-PS 23 92 932,23 76 074,23 84 716).

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen weiter erläutert.

F i g. 1 zeigt die rechte Hälfte eines Querschnitts durch eine Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig.2 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nach Fig. 1 ist das ringförmige Gehäuse 5 ein Doppelmantel 1 und 2, der stromabwärts in einen Doppelkegel, von dem nur der obere Teil 4 gezeigt ist, übergeht. Das Gehäuse weist im weitest stromaufwärts gelegenen Teil einen ringförmigen Raum mit großem Querschnitt auf, der in einen Ringraum übergeht, welcher von zwei in Strömungsrichtung konvergierenden kegelstumpfförmigen Wänden 6 und 7 begrenzt wird.

In den oberen Raum mündet eine tangentiale Zuführung 8 für die Gasphase. Die symmetrische schraubenförmige Gasströmung wird durch Übertritt der rotierenden Gasströmung in den oberen Raum durch den perforierten Verteilereinsatz 3, der vom Gehäuse mechanisch unabhängig und herausnehmbar ist, gewährleistet.

Die fließfähige Phase wird axial durch die Flüssigkeits-Zuführungsleitung 9, in der sich ein Schaft 10 befindet, zugeführt. An den oberen nicht gekühlten Bereichen des ringförmigen Gehäuses 5 und der Wand 7 befinden sich zwei Kühlschächte 11 bzw. 12, wobei letzterer außer die Wand 7 auch die Flüssigkeits-Zuführungsleitung 9 kühlt.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 hat einen Durchmesser über alles von etwa 1,21 m. Der perforierte Verteilereinsatz weist fünf Reihen zu je 36 Löchern mit einem Durchmesser von 20 mm auf.

Bei einer Luftzufuhr von 10 bis 11 t/h von 800 bis 900°C betrug die Strömungsgeschwindigkeit im Vertei-

lereinsatz 100 bis 120 m/s.

Die F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der das Gehäuse 13 eine ununterbrochene Krümmung mit Ausnahme des Durchtritts des perforierten Verteilereinsatzes 15 hat und sich in den Doppelkegel über den Auslaß 14 öffnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

1 2 lung oder Dispersion der Flüssigkeitsteilchen durch die Patentansprüche: Gasströmung derart statt, daß die Flüssigkeitströpfchen von einem bestimmten Gasvolumeu umhüllt mitgenom-

1. Vorrichtung zum Inberührungbringen von zwei men werden über eine gewisse Bahnstrecke und in die-Phasen mit einer axial angeordneten Flüssigkeit- 5 ser Zeit die chemische und/oder physikalische Behand-Zuführungsleitung zur Erzeugung einer geradlini- lung stattfindet

gen unzerstäubten Flüssigkeitsströmung, wobei fer- Das bekannte Verfahren erschöpft sich somit nicht in ner eine oder mehrere tangentiale Gaszuleitungen einer Zerstäubung oder in einer Mischung zweier Phazur Erzeugung einer diese Flüssigkeitsströmung sen, sondern gestattet darüber hinaus gleichzeitig auch gleichachsig und symmetrisch umgebenden, sich spi- io die Behandlung einer der Phasen,
ralenförmig verengenden Gasströmung hoher Tem- Bei der großtechnischen Durchführung des bekannperatur vorgesehen sind, deren Austrittsöffnung(en) ten Verfahrens in der dafür beschriebenen Vorrichtung, in die Vorrichtung im verengten Auslaß einer Um- insbesondere wenn mit hohen Temperaturen der Gasmantelung liegt bzw. liegen, und wobei zwischen der strömung und großen Durchsatzleistungen gearbeitet bzw. den tangentialen Gaszuleitung(en) und der axi- 15 wird, ergab sich, daß in der Vorrichtung nach diesem al angeordneten Flüssigkeits-Zuführungsleitung ein Stand der Technik innerhalb des zylindrischen Gehäuperforierter Verteiler-Einsatz konzentrisch zur Flüs- ses und des darin eingesetzten zylindrischen perforiersigkeits-Zuführungsleitung angeordnet ist, da- ten Einsatzes es zu Wärmeschock, ungleichmäßigen durch gekennzeichnet, daß die Ummante- Wärmedehnungen und damit Wärmespannungen des lung als ringförmiges Gehäuse (5,13) ausgeführt ist, 20 Materials dieser Bauteile kommt, wodurch die Funkweiches in kegelmantelförmige einen Ringraum bil- tionsweise der Vorrichtung, nämlich die Gewährleidende Wände (6, 7), die sich bis etwa zum Ende der stung der symmetrischen Gasströmung in Frage gestellt Flüssigkeits-Zuführungsleitung (9) erstrecken, über- ist

geht und der Verteiler-Einsatz (3,15) zwischen dem Ausgehend von dieser bekannten Vorrichtung und

Gehäuse und dem Ringraum herausnehmbar und 25 den dort auftretenden Schwierigkeiten bei hohen

mechanisch unabhängig von dem Gehäuse ausgebil- Durchsatzleistungen unter Anwendung von Gasströ-

det ist men hoher Temperatur ist es Aufgabe vorliegender Er-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- findung, die Machteile der bekannten Vorrichtung hinzeichnet, daß die Ummantelung als ringförmiges sichtlich der verbundenen mit Wärmeschock, Wärme-Doppelmantel-Gehäuse (1, 2) für eine Kühlflüssig- 30 dehnung und/oder Wärmespannungen in den Werkstofkeit ausgebildet ist. fen an den entsprechenden Stellen zu eliminieren.

Diese Aufgabe wird nun durch die in vorstehenden

Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen und Konstruktionsdetails gelöst.
35 Es gelingt somit nach der Erfindung eine übermäßige

Die FR-PS 22 57 326 und die ihr entsprechende DE- und gefährliche thermische Belastung der bekannten OS 24 29 291 betrifft ein Verfahren zur chemischen und/ Vorrichtung dadurch sicher zu vermeiden, daß die Um- oder physikalischen Behandlung eines fließfähigen Me- mantelung als ringförmiges Gehäuse ausgeführt ist weldiums, insbesondere zur Herstellung eines Pulvers, wo- ches in kegelmantelförmige, einen Ringraum bildende bei eine geradlinige, gegebenenfalls mit Feststoffen be- 40 Wände, die sich bis etwa zum Ende der Speiseleitung für ladene Flüssigkeitsströmung in eine sie gleichachsig und das flüssige axial zugeführte Medium erstrecken, übersymmetrisch umgebende, sich spiralenförmig verengen- geht und ein Verteilereinsatz zwischen dem Gehäuse de, gegebenenfalls Feststoffe enthaltene Gasströmung und dem Ringraum vorgesehen ist, der von dem Gehäuin den Bereich des kleinsten Durchmessers der Gasströ- se mechanisch unabhängig und herausnehmbar ist. Damung austritt, und zwar tritt die Flüssigkeitsströmung 45 mit ist aber auch der Einsatz hinsichtlich der Wärmebeunversprüht in die eingeschnürte Gasströmung in der wegung von dem Gehäuse unabhängig. Schließlich ist Ebene der engsten Gasströmung bzw. maximal um den zu beachten, daß in der bekannten Vorrichtung der VerRadius der Verengung entfernt davon ein. Die Ge- teiler für die symmetrische Strömung eine mechanische schwindigkeit der Gasströmung beträgt 0,03 bis 3 m/s. Funktion zu erfüllen hat; er hat nämlich zur Steifigkeit Die Bewegungsgröße der Gasströmung ist bei diesem 50 oder Starrheit des Ganzen beizutragen,
bekannten Verfahren mindestens das 100-fache der Be- Infolgedessen kann er auch nur schwer auf einfache wegungsgröße der Flüssigkeitsströmung, vorzugsweise und wirksame Weise gekühlt werden,
das 1000- bis 10 000-fache. Die zur Durchführung dieses Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Rotabekannten Verfahrens geeignete Vorrichtung weist ei- tionskörper mit verengtem Durchtritt ein starres ununnen perforierten Einsatz in einer Ummantelung auf, die 55 terbrochenes Gehäuse mit axialer Symmetrie, das einen an einem Ende durch eine Stirnwand abgeschlossen mit Ausnahme seines stromabwärts gelegenen Teils gewird. Am anderen Ende befindet sich eine kurze Ein- schlossenen Rotationsraum begrenzt. Durch den perfoschnürung. Weiters sind eine oder mehrere tangentiale rierten Verteilereinsatz wird dieses starre Gehäuse in Gaszuführungen sowie eine achsparallele Zuführung zwei Bereiche unterteilt. Der Verteilereinsatz selbst ist für die flüssige Phase vorgesehen; diese durchdringt die 60 von dem ringförmigen Gehäuse mechanisch unabhän-Stirnwand der Ummantelung, erstreckt sich durch die gig.

Ummantelung und endet nicht mehr als einen Rohr- Vorteilhafterweise durchdringt der Verteilereinsatz

durchmesser von der Ebene der engsten Stelle bzw. das ringförmige Gehäuse an seiner der Rotationssym-

maximal in einer Entfernung entsprechend dem Radius metrieachse des Systems am nächsten liegenden Wand,

der Entfernung, wobei der Einsatz öffnungen oder Boh- 65 Das ringförmige Gehäuse in der erfindungsgemäßen

rungen hat, die im Verhältnis zu seiner Wandstärke groß Vorrichtung stellte einen solchen rotationssymmetri-

sind. sehen Körper dar, daß er einen Ringraum einschließt, in

Durch dieses bekannte Verfahren findet eine Zertei- dem die tangentialen Zuführungen für die Gasphase