DE3605507C2 - Vorrichtung zum Gas-Flüssigkeits-Stoffaustausch im Gegenstromkontaktverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gas-Flüssigkeits-Stoffaus­ tausch im Gegenstromkontaktverfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 24 46 089 ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der in radialen Abständen konzentrisch angeordnete Siebflächen bei Rotation radial von innen nach außen mit Flüssigkeit, die mit festen Stoffen beladen sein kann, durchströmt werden, wobei die Flüssigkeit beim Übergang von einer Siebfläche zur anderen von einem Gas durchströmt wird. Hierbei ist nicht auszuschließen, daß sich bei mit Feststoffen beladener Flüssigkeit die Öffnungen in den Siebflächen mit den Fest­ stoffteilchen verstopfen, wenn diese zusammen mit der Flüssigkeit durch die Öffnungen der Siebflächen fließen.

Die gleichen Nachteile sind bei der Vorrichtung nach der US-PS 3,486,743 gegeben, bei der ebenfalls eine Flüssigkeit in radialen Abständen konzentrisch angeordnete Siebflächen bei Rotation radial von innen nach außen durchströmt, wobei die Siebflächen im Gegenstrom zur Flüssigkeit von Dampf durchströmt werden. Auch hier ist die Gefahr nicht auszu­ schließen, daß die Öffnungen der Siebflächen durch in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffteile verstopft werden.

Aus der US-PS 2,619,280 ist ferner eine Vorrichtung mit in radialen Abständen konzentrisch angeordneten Siebflächen bekannt, bei der sich bei Rotation zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte im Gegenstrom durchströmen, wobei im Falle einer mit Feststoffen beladenen Flüssigkeit eine Verstopfung der Öffnungen der Siebflächen nicht ausgeschlossen werden kann.

Im weiteren ist aus der EP 0 048 088 B1 eine Vorrichtung für die Kon­ taktbeaufschlagung von Flüssigkeit mit Gas bekannt, bei der die Flüssig­ keit einen Zentrifugenrotor radial von innen nach außen durchströmt und dabei zunächst eine Füllung mit poröser Struktur und anschließend eine gelochte Siebfläche durchdringt, wobei das Gas im Gegenstrom zur Flüs­ sigkeit strömt. Auch bei dieser Gas- Flüssigkeitskontaktierung ist nicht auszuschließen, daß in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe die Poren der Füllung und die Öffnungen der Siebfläche verstopfen können, wodurch die Effektivität der Gas- Flüssigkeitskontaktierung beeinträchtigt werden kann.

Aus der DE-OS 33 46 861 ist darüberhinaus eine Vorrichtung bekannt, bei der ein mit Gas beladenes flüssiges Medium eine Siebfläche radial von außen nach innen durchströmt und im Gasgegenstromkontaktverfahren mit einem in das Innere der Zentrifugentrommel eingeleiteten weiteren flüssigen Medium zusammentrifft. Bezogen auf das Bauvolumen einer derartigen Zentrifuge ist bei verhältnismäßig geringer Siebfläche ein großes Flüssigkeitsvolumen gegeben, wodurch nicht gewährleistet werden kann, daß sämtliche Partikel der gasförmigen und flüssigen und gegebe­ nenfalls festen Reaktionspartner die für eine ausreichende Reaktion erforderliche Zeit im Reaktionsraum verbringen. Es besteht die Gefahr, daß nicht unbedeutende Massenanteile der Reaktionspartner nach zu kurzer Zeit bereits wieder ausgetragen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der vorgenannten Art eine Vergleichmäßigung der Aufenthaltszeit sämtli­ cher gasförmiger, flüssiger und fester Reaktionspartner durch Vermeidung von Verstopfungen der Siebflächen sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Danach wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen bei gegebenem Volumen auch eine beträchtliche Erweiterung der Siebflächen erreicht, wodurch sich einerseits eine Durchsatzvergrößerung für Gas bewerkstelligen läßt und darüberhinaus eine bessere Zerteilung des eingeleiteten Gasvolumens in eine größere Menge von Gasbläschen mit geringem Durchmesser erzielbar ist.

In der Ausführungsform, in der jede Siebfläche über einem gesonderten Kanal mit Gas versorgt wird, wird eine besonders intensive Beaufschla­ gung des Flüssigkeitsvolumens bzw. des Suspensionsvolumens mit frischem Gas erreicht.

Vorzugsweise sind bei mit Suspension betriebenen Zentrifugen an der Zentrifugentrommel nicht begaste mitrotierende Dekantiergefäße angeord­ net, um die Feststoffpartikel entweder in der Zentrifugentrommel anzu­ reichern und/oder getrennt abzuführen.

Diese Einrichtung ist besonders zur Aufbereitung von Abwässern geeignet, da in den Dekantiergefäßen Mikroorganismen angereichert werden können.

In einer vorteilhaften Ausführungsform schließt sich an den radial äußersten Siebteil eine Ringtasse an, in der der Flüssigkeitspegel mittels eines radial verstellbaren Schälrohres einstellbar ist. Damit kann diese Anordnung unter Ausnützung des Druckgradienten zur gleichzei­ tigen Ab- und Desorption von Gas verwendet werden. Die Flüssigkeit strömt dabei im begasten Absorptionsteil über die an den Rändern der Siebflächen angeordneten Ringwehre stufenweise radial von innen nach außen und gelangt im Bereich des höchsten Drucks in den von der Ringtas­ se gebildeten Desorptionsteil, wo sie radial von außen nach innen strömt. Hierbei perlt das Gas mit abnehmendem Druck aus und steigt nach innen auf, wo es abgezogen wird. Die Flüssigkeit wird mittels des Schälrohres abgezogen und kann unter Bildung eines Kreislaufs wieder dem begasten Absorptionsteil zugeführt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläu­ tert.

Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Siebtrommel mit konzentrischen Sieb­ flächen und Flüssigkeitsaustrag über ein Schälrohr,

Fig. 2 den Längsschnitt durch eine Siebtrommel mit konzentrischen Sieb­ flächen und Flüssigkeitsaustrag über ein Ringüberlaufwehr.

Die Fig. 1 und 2 zeigen je eine Siebtrommel 1 mit konzentrischen, in radialem Abstand angeordneten zylindrischen Siebflächen 2, 3, 4 und 5. Die Siebflächen 3, 4 und 5 weisen je ein Ringüberlaufwehr 6, 7 und 8 auf und die radial äußerste Siebfläche 2 schließt an den Gaskanal 9 an, der radial nach innen geführt ist und sich in der als Hohlwelle 10 ausgebil­ deten Achse für die Siebtrommel 1 fortsetzt. Die Siebtrommel 1 ist an einer Stirnseite 11 geschlossen und weist auf der gegenüberliegenden Stirnseite 12 eine innere Öffnung 13 auf, durch die das Flüssigkeitszu­ führrohr 14 in den Innenraum der Siebtrommel 1 geführt ist. An der Stirnseite 12 ist ferner eine Ringtasse 15 angeordnet, deren Flüssig­ keitsspiegel mittels eines Schälrohrs 16 oder, wie in Fig. 2 zu ersehen, mittels eines Überlaufwehres 16′ einstellbar ist. Die über das Flüssig­ keitsfüllrohr 14 in die Siebtrommel 1 eingeleitete reine Flüssigkeit L oder Suspension gelangt auf die radial innerste Siebfläche 5 und strömt bei weiterer Flüssigkeitszufuhr über das Ringüberlaufwehr 8 und gelangt durch den Überströmkanal 8′ auf die nächste Seibfläche 4. Im weiteren strömt die Flüssigkeit L über das Ringüberlaufwehr 7 und den zugehörigen Überlaufkanal 7′ auf die Siebfläche 3 und von dort über das Ringüber­ laufwehr 6 und den Überlaufkanal 6′ auf die radial äußerste Siebfläche 2. Der Flüssigkeitsraum über dieser Siebfläche 2 ist über einen Durch­ gang 17 zur Ringtasse 15 geöffnet.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 werden die Siebflächen 2, 3, 4 und 5 und die darauf befindlichen Flüssigkeitsschichten von dem vom Gaskanal 9 zugeführten Gas G radial von außen nach innen durchströmt. Das Gas G reagiert dabei in jeder Stufe mit den auf den Siebflächen 2, 3, 4 und 5 befindlichen Flüssigkeitsschichten, wobei das Restgas G nach Verlassen der radial innersten Flüssigkeitsschicht über die Öffnung 13 aus der Siebtrommel gelangt.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 wird jeder Siebfläche 2, 3, 4 und 5 frisches Gas G zugeführt, wobei die Siebflächen 3, 4 und 5 das frische Gas G über zum Gaskanal 9 geführte Stichleitungen 9′, 9′′ und 9′′′ erhalten.

Die über das Flüssigkeitsfüllrohr 14 in die Siebtrommel 1 eingeleitete Flüssigkeit L wird über die einzelnen Siebflächen 2, 3, 4 und 5 und die Ringüberlaufwehre 6, 7 und 8 sowie die Überlaufkanäle 6′, 7′ und 8′ in Richtung der Pfeile SL gefördert und wird dabei von unten von dem Gas G in Richtung der mit unterbrochenen Linien dargestellten Pfeile SG durchströmt, das in den Siebflächen 2, 3, 4 und 5 in Bläschen mit geringem Durchmesser und somit vergrößerten Phasen-Grenzflächen zerteilt wird. Das Gas G wird dabei gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 stufen­ weise in den einzelnen Flüssigkeitsschichten absorbiert. Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 wird den Flüssigkeitsschichten über jede Siebfläche frisches Gas G zugeführt, das über Stichleitungen 9′ , 9′′ und 9′′′ aus dem Gaskanal 9 eingeleitet wird.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Gas-Flüssigkeits-Stoffaustausch im Gegenstromkon­ taktverfahren, bei dem

• - eine gasförmige Phase eine mit Feststoffteilchen beladene flüssige Phase im Zentrifugalfeld einer Siebtrommel radial von außen nach innen durchströmt, wobei
• - die Siebtrommel mehrere zylindrische, in radialen Abständen konzen­ trisch angeordnete Siebflächen aufweist,
• - das Gas über einen geschlossenen Gaskanal durch die radial äußerste Siebfläche eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die zylindrischen Siebflächen (2, 3, 4, 5) in abwechselnder Abfolge an einer Stirnseite der Siebtrommel (1) geschlossen und die zylindrischen Siebflächen (3, 4, 5) mit dem jeweils gegenüberliegenden Stirnwandteil der Siebtrommel (1) unter Ausbildung je eines Überströmkanals (6′, 7′, 8′) mit einem Ringüberlaufwehr (6, 7, 8) versehen sind
• - die auf der radial äußersten Siebfläche (2) befindliche Flüssigkeit L in ein mit der Siebtrommel (1) mitrotierendes, unbegastes Ringtassen­ gefäß (15) überleitbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit L aus dem Ringtassengefäß (15) mittels eines radial ein­ stellbaren Schälrohres (16) austragbar ist.