DE3818991C1 - Process and apparatus for mixing two fluids - Google Patents

Process and apparatus for mixing two fluids

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Abstract

A process is specified for mixing two fluids, by which the fluids are introduced into a vessel (1) with the use of nozzles (3, 4) from which liquid exits as one of the fluids under pressure. The other fluid, preferably a gas, is fed to the liquid immediately downstream of the outlet orifices of the nozzles (3, 4). At least two nozzles (3, 4) separate from each other are used, by means of which the two fluids to be mixed together are fed separately to the vessel (1). The streams of the two mixed fluids are conducted so that they impact each other in the vessel (1) in an impact zone (PZ). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method according to the Preamble of claim 1 and a device to carry out the procedure.

"Fluide" im Sinne der Erfindung sind Flüssigkeiten und Gase. Das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung können für das Mischen einer Flüssigkeit mit einem Gas oder zum Mischen zweier ineinander nicht löslicher Flüssigkeiten oder zum Mischen bzw. Homogenisieren von zwei ineinander löslichen Flüssigkeiten verwendet werden. Die folgenden Ausführungen gelten, stellvertretend auch für die beiden anderen Möglichkeiten, für das Mischen einer Flüssigkeit mit einem Gas."Fluids" in the sense of the invention are liquids and Gases. The method and the associated device can for mixing a liquid with a gas or for Mix two liquids that are not soluble in each other or for mixing or homogenizing two into each other soluble liquids can be used. The following The explanations also apply to both of them other ways of mixing a liquid with a gas.

Ein solches Verfahren wird beispielsweise für die Abwasserreinigung benötigt, wenn möglichst viel Sauerstoff in das Wasser eingebracht werden soll, der in Wasser schlecht löslich ist. Hierzu ist es ebenso wie bei chemischen Reaktionen sowie bei Absorptions- und Desorptionsvorgängen zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit erforderlich, eine große Stoffaustauschfläche zwischen den beiden Fluiden bei hoher Turbulenz zu erzeugen. Der Stoffaustausch zwischen dem Gas und der Flüssigkeit wird dadurch intensiviert. Das gilt grundsätzlich auch, wenn es sich bei den beiden Fluiden um Flüssigkeiten handelt. Such a method is used, for example, for Waste water treatment is needed if possible Oxygen is to be introduced into the water that is in Water is poorly soluble. It is the same as for chemical reactions as well as absorption and Desorption processes between one gas and one Liquid required, a large mass transfer area between the two fluids at high turbulence produce. The mass transfer between the gas and the This intensifies the liquid. That applies basically also if it is with the two fluids are liquids.  

Aus der US-PS 27 51 335 geht ein Verfahren zum Mischen zweier Flüssigkeiten hervor, die mittels zweier Düsen in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter eingebracht werden. Die beiden Düsen sind miteinander fluchtend so angeordnet, daß ihre Öffnungen einander gegenüberliegen. Die aus den beiden Düsen austretenden Ströme der beiden Flüssigkeiten müssen die gleiche kinetische Energie haben, damit die gewünschte Mischung etwa in der Mitte zwischen beiden Düsen durchgeführt werden kann. Da die im Düsenbereich erzeugte Turbulenz durch den Einfluß der im Behälter befindlichen, nahezu ruhenden Flüssigkeit mit zunehmendem Abstand von den Düsen schnell gedämpft wird, ist die Vermischung der beiden Flüssigkeiten im übrigen, relativ großen Behältervolumen gering, mit entsprechend schwachem Stoffaustausch.From US-PS 27 51 335 is a method for mixing two liquids, which are created by means of two nozzles a container filled with a liquid be introduced. The two nozzles are together aligned so that their openings are aligned opposite. Those emerging from the two nozzles Streams of the two liquids must be the same have kinetic energy so the mix you want performed approximately in the middle between the two nozzles can be. Because the turbulence generated in the nozzle area by the influence of those in the container, almost dormant liquid with increasing distance from the nozzles steaming quickly is the mixing of the two Liquids in the rest, relatively large container volume low, with a correspondingly weak mass transfer.

Mit dem Verfahren nach der DE-OS 29 00 083 werden zwei miteinander zu mischende Flüssigkeiten mittels zweier Propeller und zugehörigen Leitrohren, die an einander gegenüberliegenden Enden eines zylindrischen Gefäßes angebracht sind, in zwei Strahlen aufeinander gerichtet. Die beiden einander entgegengerichteten und rotierenden Flüssigkeits-Strahlen treffen in einer Staustrahlenfläche aufeinander. Mit den Propellern werden bei diesem Verfahren rotierende Teile benötigt, die einen hohen apparativen Aufwand erfordern. Bei hohen Temperaturen und Drücken kann die Verwendung von Propellern als Dispergierorgane mit rotierenden Teilen außerdem zu Schwierigkeiten führen.With the method according to DE-OS 29 00 083 two liquids to be mixed with one another by means of two Propellers and associated guide tubes connected to each other opposite ends of a cylindrical vessel are attached to each other in two beams. The two facing and rotating Liquid jets hit a ram radiation area on each other. With the propellers at this Process rotating parts needed a high require equipment. At high temperatures and Can use propellers as a press Dispersing elements with rotating parts also to Cause difficulties.

Mit dem Verfahren nach der DE-OS 15 57 018 werden Gase und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium gemischt. Es wird dazu eine Zweistoffdüse aus zwei konzentrischen Rohren verwendet, mittels derer die beiden zu mischenden Fluide in ein Gefäß eingebracht werden. Zur Verbesserung des Stoffaustausches ist hier in der Verlängerung der Düse ein zylindrischer Impulsaustauschraum angebracht, durch den die Turbulenzzone verlängert wird. Auch bei diesem Verfahren ist trotz des verbesserten Stoffaustauschs immer noch ein sehr hoher Energieeintrag erforderlich.With the method according to DE-OS 15 57 018 gases and liquids mixed with a liquid medium. It a two-component nozzle consisting of two concentric nozzles Tubes used by means of which the two to be mixed Fluids are introduced into a vessel. For improvement of the mass exchange is here in the extension of the Nozzle a cylindrical pulse exchange space attached, through which the turbulence zone is extended. Also at this method is improved despite  Mass transfer is still a very high energy input required.

In der Zeitschrift "Chemie-Ingenieur-Technik" 52 (1980), 12, S. 951-956, sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtung beschrieben, mit denen Gase und Flüssigkeiten gemischt werden können. Auf Seite 953, Fig. 2.2, dieser Zeitschrift ist ein Strahlschlaufenreaktor erwähnt, mit dem bessere Ergebnisse erzielt werden können, als mit wenig effektiven Blasensäulen. Er besteht aus einem zylindrischen Gefäß mit einem konzentrisch zur Wandung desselben angebrachten Strömungsleitrohr. Die zu mischenden Fluide werden mittels einer Düse so in das Gefäß eingebracht, daß sie in das eine Ende des Strömungsleitrohrs eintreten. Vom entgegengesetzten Ende des Strömungsleitrohres aus werden die gemischten Fluide durch den Spalt zwischen dem Strömungsleitrohr und der Wandung des Gefäßes in einem Kreislauf zurück in den Bereich der Düse geführt. Die Vermischung der Fluide wird dadurch intensiviert. Wegen seiner kompakten Bauweise, der hohen Stoffaustauschleistung und des Fehlens von rotierenden Teilen, hat der Strahlschlaufenreaktor in jüngster Zeit große Bedeutung bekommen. Der hohe Stoffaustausch eines Strahlschlaufenreaktors findet jedoch allein im Bereich der zur Umwälzung der Flüssigkeit und zur Dispergierung des Gases eingesetzten Treibdüse statt. Da die Turbulenzen in der Flüssigkeit schnell gedämpft wird, was zu einer Koaleszenz der Blasen führt, nähert sich der Stoffaustausch in den übrigen Teilen eines Strahlschlaufenreaktors den relativ niedrigen Werten einer Blasensäule.In the journal "Chemical Engineering Technology" 52 (1980), 12, pp 951-956, numerous processes are and device with which gases and Liquids can be mixed. On page 953, Fig.2.2, This journal mentions a jet loop reactor where better results can be achieved than with ineffective bubble columns. It consists of one cylindrical vessel with a concentric to the wall the same attached flow guide tube. The too Mixing fluids are so into the Vessel inserted so that it in one end of the Enter the flow guide tube. From the opposite end the mixed fluids from the flow guide tube through the gap between the flow guide tube and the Wall of the vessel in a cycle back into the Area of the nozzle. The mixing of the fluids will thereby intensified. Because of its compact design, the high mass transfer rate and the lack of rotating parts, the jet loop reactor has in have become very important recently. The height Mass exchange of a jet loop reactor takes place however, only in the field of the revolution Liquid and used to disperse the gas Propellant nozzle instead. Because the turbulence in the liquid is damped quickly, resulting in a coalescence of the Leads to bubbles, the mass transfer in the remaining parts of a jet loop reactor the relative low values of a bladder column.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen zwei beliebige Fluide unter Einsatz des Prinzips eines Strahlschlaufenreaktors mit vermindertem Energieeintrag bzw. erhöhten Stoffaustausch miteinander vermischt werden können.The invention has for its object a method and a device specify to use any two fluids using the principle of a jet loop reactor reduced energy input or increased mass transfer can be mixed together.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 11 gelöst. This task is done according to the characteristic Features of claims 1 and 11 solved.  

Durch das Scherfeld der Flüssigkeit im unmittelbaren Bereich hinter den Öffnungen der Düsen wird das Gas in sehr kleine Blasen zerteilt. Gleichzeitig saugt jeder aus den Düsen austretende Flüssigkeitsstrahl vom Innern des Gefäßes Flüssigkeit oder ein Gas-Flüssigkeitsgemisch an. Es bilden sich dadurch hinter den Düsen homogene Zweistoffströmungen aus. Die beiden Zweistoffströmungen werden beispielsweise durch gekrümmte Leitrohre so umgelenkt, daß sie innerhalb des Gefäßes zusammenprallen. In der Prallzone werden die Gasblasen weiter zerteilt und die kinetische Energie des strömenden Gas- Flüssigkeitsgemisches dissipiert. Dadurch werden eine hohe Turbulenz und eine große Stoffaustauschfläche in der Prallzone sowie in den übrigen Teilen des Gefäßes oberhalb und unterhalb der Prallzone erzeugt. Die Vermischung von Gas und Flüssigkeit wird durch den Kreislauf der Zweistoffströmung wesentlich intensiviert, da die Geschwindigkeit der in der Prallzone aufeinander prallenden Ströme erhöht wird. Bei gleichem Energieeintrag ist der so erzielte Stoffaustausch wesentlich höher als der Stoffaustausch in einem herkömmlichen Strahlschlaufenreaktor ohne Prallzone.Through the shear field of the liquid in the immediate The area behind the openings of the nozzles is the gas in very small bubbles split up. Everyone sucks at the same time liquid jet emerging from the nozzles from the inside of the Vessel liquid or a gas-liquid mixture. This creates homogeneous behind the nozzles Two-substance flows. The two two-component flows are so, for example, by curved guide tubes deflected that they collide inside the vessel. In the impact zone, the gas bubbles are further broken up and the kinetic energy of the flowing gas Liquid mixture dissipates. This will make one high turbulence and a large mass transfer area in the Impact zone as well as in the other parts of the vessel generated above and below the impact zone. The Mixing of gas and liquid is done by the Circulation of the two-substance flow significantly intensified, because the speed of each other in the impact zone bouncing currents is increased. With the same Energy input is the mass transfer achieved in this way much higher than the mass exchange in one conventional jet loop reactor without impact zone.

Zur weiteren Erhöhung des Flüssigkeitsdurchsatzes und zur Erzielung einer erhöhten Prallgeschwindigkeit, kann Flüssigkeit aus dem Gefäß abgesaugt und mittels einer Pumpe gemeinsam mit der mit dem Gas zu mischenden Flüssigkeit durch die Düsen gedrückt werden. Vorteilhaft wird diese Flüssigkeit von unten aus dem Gefäß abgezogen, während der Ablauf oben am Gefäß angeordnet wird. Beim Abzug der Flüssigkeit von unten bildet sich bei einer Zufuhr des Gases von oben ein abwärts gerichteter Flüssigkeitsstrom innerhalb des Gefäßes unterhalb der Prallzone aus. Bei einer Zufuhr des Gases von unten unterstützt dieser Flüssigkeitsstrom den inneren Umlauf im Gefäß. Der oben angeordnete Ablauf erzeugt innerhalb des Gefäßes gleichzeitig einen aufwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom, der bei der Zufuhr des Gases von oben den inneren Umlauf und bei der Zufuhr des Gases von unten den aufwärts gerichteten Gasstrom im oberen Teil des Gefäßes unterstützt. Durch die von der Prallzone gleichzeitig ausgehenden aufwärts- und abwärts gerichteten Flüssigkeitsströme und die damit verknüpften Zweistoffströme bleibt ein Teil der Gasblasen in der Prallzone in Schwebe, was zu einer erhöhten Dispergierung des Gases und damit zu einem noch höheren Stoffaustausch führt.To further increase the liquid throughput and Achieving an increased impact speed, can Aspirated liquid from the vessel and using a Pump together with the one to be mixed with the gas Liquid is forced through the nozzles. Advantageous this liquid is withdrawn from the bottom of the vessel, while the drain is placed on top of the vessel. At the Withdrawal of the liquid from below forms in one Gas supply from the top downward Liquid flow inside the vessel below the Impact zone. When the gas is supplied from below this fluid flow supports the inner circulation in the vessel. The above sequence creates inside of the vessel at the same time an upward Liquid flow that occurs when the gas is supplied from above  the internal circulation and when the gas is supplied from below the upward gas flow in the upper part of the Supports the vessel. Through the from the impact zone outgoing upwards and downwards simultaneously Liquid flows and the associated ones Partial flows remain in the gas bubbles in the Impact zone in limbo, leading to increased dispersion of the gas and thus to an even higher mass exchange leads.

Ein Teil der Gasblasen kann auch als sogenanntes Kreisgas im Gefäß zirkulieren. Kreisgas ist beispielsweise bei der Absorption von schwerlöslichen Gasen erwünscht. Die Menge des Kreisgases kann unter anderem bei der Gaszufuhr von oben durch die Höhe der Zweiphasenschicht in einem aufgesetzten Kasten und bei der Gaszufuhr von unten durch die Länge der Zuführwege beeinflußt werden. Wenn die Höhe des Kastens bzw. die Länge der Zuführwege bei der Auslegung des Gefäßes groß gewählt werden, dann tritt bei entsprechender Querschnittsfläche eine Entmischung von Flüssigkeit und Gas auf. Die Trennfläche zwischen der Zweiphasenschicht und der reinen Flüssigkeit liegt dabei oberhalb der Düsenebene. Die Düsen befinden sich dann in klarer Flüssigkeit und können kein Kreisgas mit der Flüssigkeit ansaugen. Werden beide Abmessungen klein gewählt, so befinden sich die Düsen innerhalb der Zweiphasenschicht. Sie können dann ein Gas- Flüssigkeitsgemisch ansaugen.Some of the gas bubbles can also act as so-called cycle gas circulate in the vessel. Recycle gas is, for example, at Absorption of poorly soluble gases is desirable. The amount of the cycle gas can be used, among other things, for the gas supply from above by the height of the two-phase layer in one attached box and with the gas supply from below the length of the feed paths can be influenced. If the height of the box or the length of the feed paths at the Design of the vessel to be chosen large, then occurs corresponding cross-sectional area a segregation of Liquid and gas on. The interface between the There is a two-phase layer and the pure liquid above the nozzle level. The nozzles are then in clear liquid and can not recycle gas with the Aspirate liquid. Both dimensions become small selected, the nozzles are located inside the Two phase layer. You can then use a gas Aspirate the liquid mixture.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further advantageous embodiments of the invention go from the subclaims.

Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigenMethod and device according to the invention are Hand of the drawings explained in exemplary embodiments. Show it

Fig. 1 und 2 in schematischer Darstellung zwei Vorrichtungen mit unterschiedlicher Anordnung der Düsen, Fig. 1 and 2 a schematic representation of two devices with a different arrangement of the nozzles,

Fig. 3 und 4 zwei gegenüber Fig. 1 und 2 ergänzte Vorrichtungen, FIGS. 3 and 4, two in comparison with FIG. 1 and 2 added devices,

Fig. 5 und 6 zwei weitere Ausführungsformen der Vorrichtung ohne Kreisgas mit unterschiedlicher Anordnung der Düsen, FIGS. 5 and 6 two other embodiments of the apparatus without circulating gas with a different arrangement of the nozzles,

Fig. 7 und 8 zwei weitere Ausführungsformen der Vorrichtung mit Kreisgas mit unterschiedlicher Anordnung der Düsen, FIGS. 7 and 8 show two further embodiments of the device with the recycle gas with a different arrangement of the nozzles,

Fig. 9 und 10 zwei unterschiedliche Ausschnitte der Vorrichtung in vergrößerter Darstellung. FIGS. 9 and 10, two different sections of the apparatus in an enlarged view.

In der folgenden Beschreibung werden Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung weiter für das Mischen einer Flüssigkeit mit einem Gas beschrieben. In gleicher Weise können das Verfahren und die Vorrichtung aber auch für das Mischen zweier ineinander nicht löslicher Flüssigkeiten oder für das Homogenisieren zweier ineinander löslicher Flüssigkeiten verwendet werden.In the following description, methods and Device according to the invention further for mixing described a liquid with a gas. In the same However, the method and the device can also not more soluble for mixing two into each other Liquids or for homogenizing two mutually soluble liquids can be used.

In einem Gefäß 1, das vorzugsweise als langgestreckter Zylinder ausgebildet ist, sollen ein Gas GS und eine Flüssigkeit FL miteinander gemischt werden. Dabei soll beispielsweise eine möglichst große Menge Gas in die Flüssigkeit FL eingebracht werden. Das Gefäß 1 mündet mit einem axialen Ende in einen Kasten 2, der in Arbeitsposition des Gefäßes 1 an seinem oberen Ende angebracht ist. Im Kasten 2 sind zwei Düsen 3 und 4 angeordnet, denen einerseits die Flüssigkeit FL und andererseits das Gas GS zugeführt werden. Die Düsen 3 und 4 sind dabei so angeordnet, daß die von ihnen ausgehenden Ströme in Leitrohre 5 und 6 gelangen, die ihrerseits an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen in das Gefäß 1 einmünden.In a vessel 1 , which is preferably designed as an elongated cylinder, a gas GS and a liquid FL are to be mixed with one another. For example, the greatest possible amount of gas should be introduced into the liquid FL . The vessel 1 opens with an axial end into a box 2 which is attached to the upper end of the vessel 1 in the working position. In box 2 , two nozzles 3 and 4 are arranged, to which liquid FL and gas GS are supplied. The nozzles 3 and 4 are arranged so that the flows emanating from them reach guide tubes 5 and 6 , which in turn open into the vessel 1 at two diametrically opposite points.

Die Leitrohre 5 und 6 können - wie aus den Zeichnungen ersichtlich - im wesentlichen parallel zum Gefäß 1 verlaufen und nach Durchlaufen einer Krümmung von 90° das Gefäß 1 angeschlossen sein. Die beiden in den Leitrohren 5 und 6 getrennt geführten Ströme aus Flüssigkeit und Gas treffen im Gefäß 1 in einer gestrichelt umrandeten Prallzone PZ aufeinander. Die Flüssigkeit kann nach Entmischung entsprechend den Pfeilen 7 und 8 entweder unten aus dem Gefäß 1 oder aus dem Kasten 2 ablaufen. Wenn die Flüssigkeit bei der Vorrichtung nach Fig. 1 entsprechend Pfeil 8 nur nach oben abläuft, führt von der Prallzone PZ nur eine Zweistoffströmung 12 weiter. Analog das gleiche gilt für die Vor­ richtung nach Fig. 2, wenn die Flüssigkeit nur in Richtung des Pfeils 7 nach unten abläuft. Dann entsteht ebenfalls nur eine Zwei­ stoffströmung 11 nach der Prallzone. Das überschüssige Gas kann gemäß dem gestrichelten Pfeil 9 aus dem Kasten 2 als Abgas entweichen. Im Kasten 2 ist ein Wehr 100 angebracht, durch dessen veränderbare Höhe die für den getrennten Ablauf bzw. Abzug von Flüssigkeit und Abgas erforderliche Entmischung erreicht wird.As can be seen from the drawings, the guide tubes 5 and 6 can run essentially parallel to the vessel 1 and, after passing through a bend of 90 °, the vessel 1 can be connected. The two streams of liquid and gas, which are conducted separately in the guide tubes 5 and 6 , meet in the baffle 1 in a baffle zone PZ with a dashed border. After separation according to arrows 7 and 8, the liquid can either run out of the bottom of the vessel 1 or out of the box 2 . If the liquid in the device according to FIG. 1 only runs upwards according to arrow 8 , only a two-substance flow 12 continues from the impact zone PZ . Analogously, the same applies to the device according to Fig. 2, if the liquid only runs down in the direction of arrow 7 . Then there is also only a two material flow 11 after the impact zone. The excess gas can escape from the box 2 as exhaust gas according to the dashed arrow 9 . A weir 100 is installed in box 2 , the height of which can be changed to achieve the separation required for the separate drainage or removal of liquid and exhaust gas.

In den Zeichnungen sind jeweils zwei Düsen 3 und 4 dargestellt. Es können aber auch mehr als zwei jeweils voneinander getrennte Düsen eingesetzt werden. Die Düsen 3 und 4 sind vorzugsweise als Zweistoffdüsen aus zwei konzentrischen Rohren ausgeführt. Sie sind bezüglich Geometrie und Abmessungen vorzugsweise identisch ausgeführt, so daß dem Gefäß 1 zwei oder mehr gleichmäßige Ströme aus Flüssigkeit und Gas zugeführt werden.In the drawings, two nozzles 3 and 4 are shown. However, more than two separate nozzles can also be used. The nozzles 3 and 4 are preferably designed as two-substance nozzles from two concentric tubes. They are preferably identical in terms of geometry and dimensions, so that the vessel 1 is supplied with two or more uniform streams of liquid and gas.

Die Anordnung der Leitrohre 5 und 6 mit im wesentlichen parallelem Verlauf zum Gefäß 1 ist nicht zwingend. Sie könnten auch schräg zum Gefäß 1 hin verlaufen. Die Leitrohre 5 und 6 müssen auch nicht so in das Gefäß 1 einmünden, daß die austretenden Ströme in der Prallzone PZ frontal aufeinander treffen. Die Ströme können vielmehr auch unter einem von 180° abweichenden Winkel aufeinander prallen. In bevorzugter Ausführungsform prallen die Ströme jedoch frontal, also unter einem Winkel von 180°, aufeinander.The arrangement of the guide tubes 5 and 6 with an essentially parallel course to the vessel 1 is not mandatory. You could also run obliquely to the vessel 1 . The guide tubes 5 and 6 also do not have to open into the vessel 1 in such a way that the emerging currents meet head-on in the impact zone PZ . Rather, the currents can also collide at an angle other than 180 °. In a preferred embodiment, however, the currents collide head-on, ie at an angle of 180 °.

Wenn mehr als zwei Düsen verwendet werden; dann werden die Einmündungsstellen der entsprechenden Leitrohre zweckmäßig gleichmäßig am Umfang des Gefäßes 1 versetzt angeordnet. Bei drei Düsen liegt zwischen den Einmündungsstellen also beispielsweise jeweils ein Winkel von 120° vor. If more than two nozzles are used; then the junction points of the corresponding guide tubes are expediently evenly offset on the circumference of the vessel 1 . With three nozzles there is, for example, an angle of 120 ° between the confluence points.

Verfahren und Vorrichtung nach Fig. 1 arbeiten beispielsweise wie folgt:The method and device according to FIG. 1 operate, for example, as follows:

Dem Gefäß 1 werden über die Düsen 3 und 4 Flüssigkeit FL und Gas GS zugeführt. Infolge des Scherfeldes der Flüssigkeit FL an den Austrittsöffnungen der Düsen 3 und 4 wird das Gas GS dispergiert. Die Gasblasen werden von der Flüssigkeit mitgenommen und das so entstandene Zweistoffgemisch prallt in zwei Strömen in der Prallzone PZ aufeinander. Die Gasblasen werden dadurch weiter dispergiert, so daß ein erhöhter Stoffaustausch stattfindet. Von der Prallzone PZ ausgehend führen bei Abzug der Flüssigkeit von unten, zwei Zweistoffströmungen entsprechend den Pfeilen 11 und 12 innerhalb des Gefäßes 1 in entgegengesetzter Richtung. Dadurch wird erreicht, daß ein großer Teil der Gasblasen in der Prallzone PZ in der Schwebe bleibt und ständig weiter dispergiert wird. Das führt zu einer weiteren Erhöhung des Stoffaustausches. Die Prallzone PZ wird aus diesem Grunde möglichst zentral, also etwa in der Mitte, im Gefäß 1 erzeugt.Liquid FL and gas GS are supplied to the vessel 1 via the nozzles 3 and 4 . As a result of the shear field of the liquid FL at the outlet openings of the nozzles 3 and 4 , the gas GS is dispersed. The gas bubbles are carried away by the liquid and the resulting two-substance mixture collides in two flows in the impact zone PZ . The gas bubbles are thereby further dispersed, so that an increased mass transfer takes place. Starting from the impact zone PZ , when the liquid is drawn off from below, two two-substance flows according to the arrows 11 and 12 lead inside the vessel 1 in the opposite direction. This ensures that a large part of the gas bubbles in the impact zone PZ remains in suspension and is continuously dispersed. This leads to a further increase in mass exchange. For this reason, the impact zone PZ is generated as centrally as possible, that is to say approximately in the middle, in the vessel 1 .

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 2 sind die Düsen 3 und 4 bezogen auf das Gefäß 1 unten angeordnet. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist die gleiche wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1. Auf das Wehr 10 im Kasten 2 kann hier verzichtet werden, wenn das Gefäß 1 weit genug in den Kasten 2 hineinragt.In the embodiment of the device according to FIG. 2, the nozzles 3 and 4 are arranged at the bottom in relation to the vessel 1 . The operation of this device is the same as that of the device according to FIG. 1. The weir 10 in the box 2 can be omitted here if the vessel 1 protrudes far enough into the box 2 .

Die Ausführungsformen der Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4 entsprechen in ihrem wesentlichen Aufbau und in ihrer Wirkungsweise denen der Fig. 1 und 2. Es ist hier ein zusätzlicher Flüssigkeitsumlauf mit einer Pumpe 13 vorgesehen, welche über eine Leitung 14 einen Teil der Flüssigkeit aus dem Gefäß 1 absaugt und gemeinsam mit der zu mischenden Flüssigkeit FL den Düsen 3 und 4 zuführt. The embodiments of the device according to FIGS. 3 and 4 correspond in their essential structure and in their mode of operation to those of FIGS. 1 and 2. Here, an additional liquid circulation with a pump 13 is provided, which extracts part of the liquid via a line 14 aspirates the vessel 1 and supplies the nozzles 3 and 4 together with the liquid FL to be mixed.

Die Intensität des Stoffaustausches in der Prallzone PZ kann dadurch erhöht werden.This can increase the intensity of the material exchange in the impact zone PZ .

Die Ausführungsformen der Vorrichtungen nach den Fig. 5 und 6 haben ebenfalls im Prinzip den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie die Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2. Neben dem zusätzlichen Flüssigkeitsumlauf über die Pumpe 13 ist bei der Vorrichtung nach Fig. 5 die Höhe h durch die Höhe des Wehres 10 so bemessen, daß im Kasten 2 auf jeden Fall eine Entmischung stattfindet. Die Düsen 3 und 4 saugen im internen Kreislauf dann nur Flüssigkeit ohne Gasanteile an. Die Vorrichtung nach Fig. 5 arbeitet also ohne Kreisgas. Das gilt auch für die Vorrichtung nach Fig. 6, bei welcher Flüssigkeit FL und Gas GS von unten zugeführt werden. Bei dieser Vorrichtung wird die Entmischung durch richtige Wahl der Höhe H der Leitrohre 5 und 6 erreicht.The embodiments of the devices according to FIGS. 5 and 6 also have in principle the same structure and the same mode of operation as the devices according to FIGS. 1 and 2. In addition to the additional liquid circulation via the pump 13 , the device according to FIG Height h measured by the height of the weir 10 so that separation takes place in box 2 in any case. The nozzles 3 and 4 then only suck in liquid without gas in the internal circuit. Thus, the apparatus of FIG. 5 operates without cycle gas. This also applies to the device according to FIG. 6, in which liquid FL and gas GS are supplied from below. In this device, segregation is achieved by correctly selecting the height H of the guide tubes 5 and 6 .

Die Vorrichtungen nach den Fig. 7 und 8 arbeiten im Gegensatz zu den Vorrichtungen nach den Fig. 5 und 6 mit Kreisgas. Die Höhe h ist hier wesentlich geringer und der Kasten 2 weist eine nach unten ragende Erweiterung 15 auf, so daß im Kasten 2 selbst keine Entmischung stattfindet. Bei der Vorrichtung nach Fig. 8 sind die Leitrohre 5 und 6 wesentlich verkürzt, so daß die Höhe H sehr viel kleiner als bei der Vorrichtung nach Fig. 6 ist. Auch so wird eine Entmischung verhindert.The devices according to FIGS. 7 and 8 operate in contrast to the devices of FIGS. 5 and 6 with the circulating gas. The height h is much lower here and the box 2 has a downward extension 15 so that no separation takes place in the box 2 itself. In the apparatus of FIG. 8, the guide tubes 5 and 6 are substantially shortened, so that the height H is far smaller than in the apparatus of Fig. 6. This also prevents segregation.

Die Düsen 3 und 4 sind nur in bevorzugter Ausführungsform als Zweistoffdüsen ausgeführt. Es können nach den Fig. 9 und 10 auch einfache Düsen eingesetzt werden, durch welche nur die Flüssigkeit FL hindurchtritt. Diese Düsen 3 und 4 reißen aus der Umgebung das in die Flüssigkeit einzumischende Gas mit, so wie es prinzipiell aus Fig. 9 zu ersehen ist, in welcher nur der obere Teil der Vorrichtung mit Kasten 2 dargestellt ist. Ein Teil des dem Kasten 2 unter geringem Überdruck zugeführten Gases und auch das Abgas können bei der Ausführungsform nach Fig. 9 über die Öffnung 16 des Kastens 2 entweichen.The nozzles 3 and 4 are designed as two-substance nozzles only in a preferred embodiment. It can of FIGS. 9 and 10 also simple nozzles are used, through which only the liquid FL passes. These nozzles 3 and 4 entrain the gas to be mixed into the liquid from the surroundings, as can be seen in principle from FIG. 9, in which only the upper part of the device is shown with box 2 . Part of the gas supplied to the box 2 under slight overpressure and also the exhaust gas can escape through the opening 16 of the box 2 in the embodiment according to FIG. 9.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind zwischen den beiden Düsen 3 und 4 zusätzliche Trennwände 17 und 18 angebracht, welche verhindern, daß das Abgas von den Düsen 3 und 4 angesaugt und in die Leitrohre 5 und 6 geführt wird. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung entweicht aus der Öffnung 16 nur das Abgas des Gefäßes 1.In the embodiment according to FIG. 10, additional partition walls 17 and 18 are arranged between the two nozzles 3 and 4 , which prevent the exhaust gas from being sucked in by the nozzles 3 and 4 and being guided into the guide tubes 5 and 6 . In this embodiment of the device, only the exhaust gas from the vessel 1 escapes from the opening 16 .

Claims (17)

1. Verfahren zum Mischen zweier Fluide, von denen mindestens eines eine Flüssigkeit ist, bei dem die Flüssigkeit als eines der Fluide einem Gefäß mittels einer Düse zugeführt wird, bei dem das andere Fluid auf beliebige Weise in das Gefäß einge­ bracht wird, bei dem in dem Gefäß ausgehend von der Düse ein Strom aus den gemischten Fluiden gebildet wird und bei dem die Fluide nach Durchführung des Mischvorganges aus dem Gefäß abge­ leitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei voneinander getrennte Düsen (3, 4) verwendet und damit zwei voneinander getrennte Ströme aus gemischten Flui­ den gebildet werden, daß die beiden Ströme so geführt werden, daß sie im Gefäß (1) in einer Prallzone (PZ) aufeinanderprallen, von der aus mindestens eine Zweistoffströmung weiterführt und daß diese (erste) weitergeführte Zweistoffströmung in Teilströme geteilt wird, von denen jeweils einer mit einem der von den Dü­ sen ausgehenden Ströme aus den gemischten Fluiden im Kreislauf zu­ rück zur Prallzone geführt wird.1. A method for mixing two fluids, at least one of which is a liquid, in which the liquid as one of the fluids is fed to a vessel by means of a nozzle, in which the other fluid is introduced into the vessel in any way, in which the vessel starting from the nozzle, a stream is formed from the mixed fluids and in which the fluids are discharged from the vessel after carrying out the mixing process, characterized in that at least two separate nozzles ( 3, 4 ) are used and thus two separate ones Streams of mixed fluids are formed so that the two streams are guided so that they collide in the vessel ( 1 ) in a baffle zone (PZ) , from which at least one two-substance flow continues and that this (first) continued two-substance flow is divided into partial flows , of which one with one of the outgoing flows from the nozzles from the mixed fluids in the circuit back to the Pral lzone is performed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdurchsatz auf die beiden Düsen (3, 4) gleichmäßig aufgeteilt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid throughput on the two nozzles ( 3, 4 ) is divided evenly. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ströme der beiden gemischten Fluide so geführt werden, daß sie im Gefäß (1) frontal aufeinander prallen. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the two streams of the two mixed fluids are guided so that they collide head-on in the vessel ( 1 ). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischten Fluide dem Gefäß (1) über Leitrohre (5, 6) zugeführt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the mixed fluids are supplied to the vessel ( 1 ) via guide tubes ( 5, 6 ). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ströme innerhalb des Gefäßes (1) in einer Prallzone (PZ) aufeinander prallen, von der aus zwei entgegengesetzte Zweistoffströmungen weiterführen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the two streams within the vessel ( 1 ) collide with each other in a baffle zone (PZ) , from which two opposite two-substance flows continue. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Düsen (3, 4) Zweistoffdüsen mit zwei konzentrischen Rohren verwendet werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that two-substance nozzles with two concentric tubes are used as nozzles ( 3, 4 ). 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fluid von der aus den Düsen (3, 4) austretenden Flüssigkeit angesaugt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the second fluid is sucked in by the liquid emerging from the nozzles ( 3, 4 ). 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluide von oben zugeführt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the fluids of be fed above. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluide von unten zugeführt werden.9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the fluids of be fed below. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit teilweise aus dem Gefäß (1) herausgenommen und demselben in einem Kreislauf erneut zugeführt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the liquid is partially removed from the vessel ( 1 ) and the same is fed again in a circuit. 11. Vorrichtung zum Mischen zweier Fluide, von denen mindestens eines eine Flüssigkeit ist, gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1, mit einem länglichen, im wesentlichen vertikal stehenden Gefäß, mit einem Kasten, in den das Gefäß mit seinem oberen Ende mündet, mit Zuführungen für die Fluide und mit mindestens einem Auslaß für die Fluide nach Durchführung des Mischvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung der Flüssigkeit als eines der Fluide mindestens zwei Düsen (3, 4) vorgesehen sind, daß zwei Leitrohre (5, 6) vor­ gesehen sind, in die an ihrem ersten Ende jeweils eine der Düsen hineinragt und die mit ihrem zweiten Ende etwa auf gleicher Höhe in das Gefäß münden, wobei die aus den Leitrohren in das Gefäß eintretenden Ströme im Gefäß in einer Prallzone aufeinanderpral­ len, und daß eine Rückführung für die von der Prallzone ausgehen­ de Zweistoffströmung zu den ersten Enden der Leitrohre vorgese­ hen ist. 11. Device for mixing two fluids, at least one of which is a liquid, according to a method according to claim 1, with an elongated, substantially vertical vessel, with a box into which the vessel opens at its upper end, with feeds for the fluids and with at least one outlet for the fluids after the mixing process has been carried out, characterized in that at least two nozzles ( 3, 4 ) are provided for supplying the liquid as one of the fluids, in that two guide tubes ( 5, 6 ) are provided, into which one of the nozzles protrudes at its first end and which opens into the vessel at approximately the same height with its second end, the currents entering the vessel from the guide tubes colliding in a baffle zone in the vessel, and that a return for the from the impact zone, the two-substance flow is provided to the first ends of the guide tubes. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kasten (2) mindestens ein in Gebrauchslage der Vorrichtung vertikal verlaufendes Wehr (10) angebracht ist.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that in the box ( 2 ) at least one vertically extending weir ( 10 ) is mounted in the position of use of the device. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) so lang bemessen ist, daß in seinem unteren Bereich eine Entmischung zweier Fluide unterschiedlicher Dichte stattfindet.13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the vessel ( 1 ) is dimensioned so long that a separation of two fluids of different density takes place in its lower region. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Geometrie und Abmessungen der Düsen (3, 4) identisch sind.14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the geometry and dimensions of the nozzles ( 3, 4 ) are identical. 15. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Mischen einer Flüssigkeit und eines Gases.15. Use of the method according to one of claims 1 to 10 for mixing a liquid and one Gas. 16. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Mischen zweier nicht ineinander löslicher Flüssigkeiten. 16. Use of the method according to one of claims 1 to 10 for mixing two non-soluble in each other Liquids.   17. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Homogenisieren zweier ineinander löslicher Flüssigkeiten.17. Use of the method according to one of claims 1 to 10 for homogenizing two into each other soluble liquids.
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