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Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrreaktor zur Neutrali-
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sation von alkalischen Flüssigkeiten, insbesondere von aus Bereichen
von Reinigungsmaschinen, wie Flaschenreinigungsmaschinen, entnommenem und evtl.
in die Reinigungsmaschine zurückzuführendem Behandlungswasser, mittels eines Neutralisationsgases,
insbesondere CO, Luft-Gemisches, der eine Mehrzahl von im wesentlichen geraden Rohren
enthält, die mittels Überführungsstücken als Durchströmungsstrecke für die zu neutralisierende
Flüssigkeit hintereinander in einer Reihenanordnung aneinander angeschlossen sind,
die von einer Beschickungsstelle für die Flüssigkeit und das Neutralisationsgas
bis zu einem mit einem Abscheider für das Restgas ausgestatteten Auslaß für die
behandelte Flüssigkeit führt.
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Bei aus DE-OS 23 56 510 und einer Werbeschrift "Wasser-Neutralisation
mit Rauchgas in der Rohrleitung"##########g:I der Firma Göttsche & Schwarzlmüller
bekannten Rohrreaktoren dieser Art sind an den Endbereichen jeweils zweier benachbarter
Reaktorrohre zur Bildung der Reihenanordnung sich quer erstreckende Leitungsstücke
als überführungsstücke angebracht. Selbst wenn diese sich quer erstreckenden Leitungsstücke
am äußeren Ende der Reaktorrohre angeordnet sind, kommt es an diesen Verbindungsstellen
zur Ausbildung von relativ großen Gasblasen, wodurch der Neutralisations-Wirkungsgrad
dieser Rohrreaktoren erheblich herabgesetzt wird. Ferner ist bei diesen Rohrreaktoren
an das Ende zumindest des letzten Reaktorrohres ein Gasabscheider angesetzt, aus
dem das Restgas frei in die Atmosphäre entlassen wird. Bei diesen bekannten Rohrreaktoren
bleiben auch dadurch durchaus beachtliche Mengen von Neutralisationsgas in der Flüssigkeit
ungelöst bzw. nur grob in großen Blasen verteilt. Solange die bekannten Rohrreaktoren
zur Neutralisation von Abwasser herangezogen werden und das Neutralisationsgas ein
billig anfallendes Abgas ist, lassen sich die dort unvermeidlichen Verminderungen
des Neutralisations-Wirkungsgrades und des Ausnutzungsgrades des Neu-tralisationsgases
vertreten.
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Demgegenüber soll erfindungsgemäß ein Rohrreaktor der eingangs angesprochenen
Art dahingehend wesentlich verbessert werden, daß der Neutralisations-Wirkungsgrad
und der Ausnutzungsgrad des Neutralisationsgases beträchtlich erhöht werden, wobei
die den Rohrreaktor verlassende Flüssigkeit für Wiederverwendbarkeit aufbereitet
sein soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im stirnseitigen
Einlaßbereich zumindest derjenigen Reaktorrohre, an deren Ausgang ein Überführungsstück
angeschlossen ist, jeweils eine von dem Flüssigkeits-Gasgemisch durchströmte Mischdüse
angebracht ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß das Neutralisationsgas praktisch über
den gesamten Strömungsweg der Flüssigkeit durch den Rohrreaktor wirksam in der zu
behandelnden Flüssigkeit gelöst bzw.
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fein dispergiert gehalten wird. Sofern sich beim Durchströmen eines
Reaktorrohres größere Gasblasen in der zu behandelnden Flüssigkeit bilden, werden
diese in der am Einlaß zum nächsten Reaktorrohr angebrachten Mischdüse aufgelöst.
Durch die Erfindung wird somit die Entstehung von Gasblasen, d.h. mit Gas gefüllten
Teilräumen im Rohrreaktor wirksam unterdrückt.
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Erst im Gasabscheider kommt die behandelte Flüssigkeit mit dem Restgas
zur Ruhe, so daß sich das Restgas wirksam aus der Flüssigkeit abtrennt.
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Die Mischdüsen können in einfacher Ausführungsform als kontinuierliche
Verengung des lichten Rohrquerschnitts und anschließende sprungartige Erweiterung
auf den vollen lichten Rohrquerschnitt ausgebildet sein. Dabei kann man bevorzugt
eine konische Verengung des lichten Rohrquerschnitts in den Mischdüsen vorsehen,
der herstellungstechnisch relativ einfach ist. Je nach gewünschter Beschleunigungs-
und Druckcharakteristik in der Strömung des Flüssigkeits-Gasgemisches durch die
Düse bestehen jedoch auch andere Möglichkeiten für die Ausbildung der Verengung
des lichten Durchlaßquerschnitts
in den Mischdüsen, beispielsweise
in Form einer Rotationsparaboloidfläche, einer Halbkugelfläche oder halben Rotationselipsoidfläche
oder auch in Form von konvex gewölbten Umfangsflächen.
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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Überführungsstücke
als vom stirnseitigen Auslaß zum stirnseitigen Einlaß der jeweils aufeinanderfolgenden
Reaktorrohre führende Rohrkrümmer mit im wesentlichen gleichem lichtem Querschnitt
wie die Reaktorrohre ausgebildet,wobei die Mischdüsen mit Ausnahme der ersten Mischdüse
jeweils zwischen dem Auslaß des Rohrmit einem Rohrkrümmer am Ausgang versehenen
krümmers und dem stirnseitigen Einlaß des nachfolgeden, Reaktorrohres eingesetzt
sind. In dieser Ausführungsform bilden die Reaktorrohre mit den dazwischen angeordneten
Rohrkrümmern praktisch eine fortgesetzte Rohrleitung, in die an den Übergängen von
den Rohrkrümmern zu den geraden Reaktorrohren Mischdüsen eingesetzt sind. Durch
diese Ausbildung wird die Neigung zur Entstehung von gröberen Gasblasen im Flüssigkeits-Gasgemisch
auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Der Rohrreaktor läßt sich in dieser Ausführungsform
besonders kompakt aufbauen.
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Die räumliche Anordnung der Reaktorrohre ist im Hinblick auf die Führung
des Flüssigkeits-Gasgemisches und die Aufrechterhaltung des gelösten bzw. fein dispergierten
Zustandes des Neutralisationsgases in der Flüssigkeit unkritisch. Diese Ausführungsform
eignet sich beispielsweise besonders für vertikale Anordnung der Reaktorrohre.
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Die erste Mischdüse im Rohrreaktor kann bevorzugt zwischen einem Beschickungsstück
für zu behandelnde Flüssigkeit und Neutralisationsgas und dem stirnseitigen Einlaß
des ersten Reaktorrohres eingesetzt sein. Es ist aber auch möglich, die erste Mischdüse
des Rohrreaktors in ein am stirnseitigen Einlaß des ersten Reaktorrohres angebrachtes
Beschickungsstück für zu behandelnde Flüssigkeit und Neutralisationsgas einzubeziehen.
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Im Rahmen der Erfindung kann der Abscheider für das Restgas ein am
Ausgang des letzten Reaktorrohres angebrachtes, - abgesehen vom Flüssigkeitszulauf
und Flüssigkeitsablauf -geschlossenes Entgasungsgefäß sein, auf dem mindestens ein
zeitweilig geöffneter, ggf. automatischer Entlüfter zum Ablassen des Restgases angebracht
ist. Dieses geschlossene Entgasungsgefäß gewährleistet einerseits die wirksame Abscheidung
des Restgases aus der behandelten Flüssigkeit, da das während der Strömung durch
die Reaktorrohre in aktiviertem Zustand gehaltene Flüssigkeits-Gasgemisch in dem
Entlastungsgefäß zur Ruhe kommt. Durch die geschlossene Ausbildung des Entlastungsgefäßes
ist es möglich, der Art der zu behandelnden Flüssigkeit und des Neutralisationsgases
angepaßte Druckverhältnisse einzustellen, die vom Atmosphärendruck verschieden sein
können. Auch hierdurch lassen sich der Neutralisations-Wirkungsgrad und der Ausnutzungsgrad
des Neutralisationsgases noch weiter verbessern. Dabei bietet die Benutzung von
im allgemeinen am höchsten Punkt des Entgasungsgefäßes angebrachten automatischen
Entlüftern den weiteren Vorteil, daß im Rohrreaktor ein konstanter, vorher festgelegter
Druck aufrecht erhalten werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rohrreaktor
in Seitenansicht mit einer Mischdüse im Schnitt; Fig. 2 den Rohrreaktor gemäß Figur
1 in Vorderansicht; Fig. 3 den Rohrreaktor nach Figur 1 und 2 in Draufsicht und
Fig. 4 ein Beschickungsstück für zu behandelnde Flüssigkeit und Neutralisationsgas
mit einbezogener Mischdüse im Schnitt.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel ist ein Rohrreaktor
10 vorgesehen, der fünf vertikal angeordnete Reaktorrohre liga, lib, 11c, lid, und
11e aufweist. Diese Reaktorrohre 11 sind in einem Trag- und Haltegestell 12 befestigt,
das mittels Stützen 13 auf dem Boden abgestützt ist.
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Zur Bildung einer fortgesetzten Rohrleitung sind die die aufeinanderfolgenden
Reaktorrohre 11 verbindenden Überführungsstücke als Rohrkrümmer 14 mit gleichem
lichtem Querschnitt wie die Reaktorrohre 11 ausgebildet.
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Das erste Reaktorrohr 11a und das zweite Reaktorrohr 11b sind an ihren
oberen stirnseitigen Enden durch einen Rohrkrümmer 14a miteinander verbunden. Dieser
Rohrkrümmer 14a ist unmittelbar an den stirnseitigen Ausgang des ersten Reaktorrohres
11a angesetzt, während zwischen dem Rohrkrümmer 14a und dem stirnseitigen Einlaß
des zweiten Reaktorrohres 11b eine Mischdüse 15b eingesetzt ist. Ebenso sind die
unteren Enden des zweiten Reaktorrohres lib und des dritten Reaktorrohres 11c über
einen Rohrkrümmer 14b und eine Mischdüse 15c miteinander verbunden.
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Die entsprechende Verbindung über einen Rohrkrümmer 14c und eine Mischdüse
15d befindet sich an den oberen Enden des dritten Raktorrohres llc und des vierten
Reaktorrohres mild.
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Schließlich ist die Verbindung an den unteren Enden des vierten Reaktorrohres
11d und des fünften Reaktorrohres 11e über einen Rohrkrümmer 14d gebildet. An den
im dargestellten Beispiel unten angeordneten stirnseitigen Einlaß des ersten Reaktorrohres
11a ist eine Mischdüse 15a angesetzt, die mit einem Beschickungsstück 16 verbunden
ist, an dessen unteren Einlaß 16a im Sinne des Pfeiles 17 die Zufuhr für die zu
neutralisierende Flüssigkeit anzuschließen ist, während an den seitlichen Anschluß
16b im Sinne des Pfeiles 18 die Zufuhr für das Neutralisationsgas, beispielsweise
ein C02-Luft-Gemisch, anzusetzen ist.
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Auf das obere Ausgangsende des fünften Reaktorrohres 11e ist ein Abscheider
für das Restgas in Form eines Entgasungsgefäßes 19
aufgesetzt,
das - abgesehen vom Flüssigkeitszulauf und Flüssigkeitsablauf - geschlossen ist
und beispielsweise im wesentlichen zylindrische Form und einen Querschnitt aufweist,
der den der Reaktorrohre 11 um ein Vielfaches übersteig Dieses Entgasungsgefäß 19
weist an der Unterseite den Flüssigkeitszulauf und im unteren Bereich einen seitlichen
Auslaufstutzen 20 für die behandelte Flüssigkeit auf. Es trägt am höchsten Punkt
zwei automatische, nur zeitweilig geöffnete Entlüfter 21 mit angeschlossener Entlüftungsleitung
22.
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Im dargestellten Beispiel sind die Mischdüsen 15 mit einem sich vom
Querschnitt des jeweiligen Rohrkrümmers 14 konisch verjüngenden Durchlaß ausgebildet,
der am Auslaß der Mischdüse 15 sprungartig in den lichten Querschnitt des darauffolgenden
Reaktorrohres 11 übergeht. Dabei ist der lichte Querschnitt der Rohrkrümmer 14 im
dargestellten Beispiel im wesentlichen gleich dem lichten Querschnitt der Reaktorrohre
11. Es kommen jedoch auch - nicht dargestellte - Ausführungsformen für die Mischdüsen
15 in Betracht, bei denen der sich verjüngende Düsendurchlaß je nach gewünschter
Beschleunigungs- und Druckcharakteristik in der Strömung des Flüssigkeits-Gasgemisches
die Form einer Rotationsparaboloidfläche, einer Halbkugelfläche oder halben Rotationselipsoidfläche
haben kann. Es kommen auch Mischdüsen in Betracht, bei denen der sich verjüngende
Düsendurchlaß eine konvex gewölbte Umfangsfläche hat.
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Wie die Figuren 1 bis 3 zeigen, tragen die Rohrkrümmer 14 an ihrer
höchsten bzw. tiefsten Stelle je ein Be- und Entlüftungsventil 23 bzw. Entleerungsventil
24.
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Wie Figur 4 zeigt, kann an den Einlaß des ersten Reaktorrohres 11a
ein kombiniertes Beschickungs- und Düsenstück 26 angesetzt sein, das an seinem Einlaß
26a im Sinne des Pfeiles 27 mit der zu neutralisierenden Flüssigkeit und am Einlaß
26b mit dem Neutralisationsgas zu beschicken ist. In dieses kombinierte Beschickungs-
und Düsenstück 26 ist eine Mischdüse 25
mit sich konisch verjüngendem
Durchlaßquerschnitt und sprung artiger Erweiterung am Düsenausgang einbezogen. Die
Einführung für das Neutralisationsgas ist in diesem Beispiel mit einem in Strömungsrichtung
der Flüssigkeit (Pfeil 27) umgebogenen Düsenrohr 26c ausgestattet. Mit einem derart
ausgebildeten Beschickungs- und Düsenstück 26 wird erreicht, daß das Neutralisationsgas
bei Eintritt in das erste Reaktorrohr Ila bereits intensiv mit der zu behandelnden
Flüssigkeit vermischt und fein dispers in dieser verteilt ist.
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Der beschriebene Rohrreaktor ist bevorzugt in Verbindung mit Flaschenreinigungsmaschinen
einzusetzen, wobei die zu neutralisierende Flüssigkeit verlaugtes Behandlungswasser
ist, das aus der Warmwasserbehandlungszone der Flaschenreinigungsmaschine entnommen
und mittels einer dieser Behandlungszone zugeordneten Pumpe über den unteren Einlaß
16a bzw. 26a in den Rohrreaktor 10 eingeleitet wird. Das den Rohrreaktor 10 am Auslaßstutzen
20 des Entgasungsgefäßes 19 verlassende neutralisierte Behandlungswasser wird danach
in die Warmwasserbehandlungszone der Flaschenreinigungsmaschine zurückgeführt. Als
Neutralisationsgas ist in diesem Falle zweckmäßigerweise das aus einer Flaschenfüllmaschine
oder aus einer bei der Softgetränke-Herstellung eingesetzten Misch- und Imprägnieranlage
abgeführte Gasgemisch aus Luft und CO2 nutzbar, das über den seitlichen Anschluß
16b bzw. 26b in den Rohrreaktor 10 eingeleitet wird. Reste dieses Gasgemisches,
die sich im Entgasungsgefäß 19 sammeln, werden mittels des Entlüfters 21 über die
Entlüftungsleitung 22 abgeführt.
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R o h r r e a k t o r B e z u g s z e i c h e n l i s t e 10 Rohrreaktor
11 Reaktorrohre 11a Reaktorrohr 11b Reaktorrohr 11c Reaktorrohr 11d Reaktorrohr
ile Reaktorrohr 12 Trag- und Haltegestell 13 Stützen 14 Rohrkrümmer 14a Rohrkrümmer
14b Rohrkrümmer 14c Rohrkrümmer 14d Rohrkrümmer 15 Mischdüse 15a Mischdüse 15b Mischdüse
15c Mischdüse 15d Mischdüse 16 Beschickungsstück 16a unterer Einlaß 16b seitlicher
Anschluß 17 Pfeil 18 Pfeil 19 Entgasungsgefäß 20 seitliche Auslaßstutzen 21 Entlüfter
22
Entlüftungsleitung 23 Be- und Entlüftungsventil 24 Entleerungsventil 25 Mischdüse
26 Beschickungs- und Düsenstück 26a Einlaß 26b Einlaß 26c Düsenrohr 27 Pfeil
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L e e r s e i t e -