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Vorrichtung zur Durchführung von physikalischen und chemischen Reaktionen
Die chemische Technik kennt zhlreiche Vorgänge wechselseitiger Einwirkung von Gasen
und Dämpfen auf Flüssigkeiten, sei es, daß diese Wechselwirkung in rein physikalischen
oder auch in chemischen Vorgängen oder in beiden gleichzeitig beruht. In Fallen,
wo das Reaktionsgefälle groß genug ist und der Zeitfaktor vernachlässigt werden
kann, sind die bekannten Berieselungstürme am Platze. Bei längerer Dauer der Reaktion
werden der Flüssigkeit irgendwelche Zwischenböden, etwa in der Art der Rektiifilçationskolonnen,
in den Weg gestellt, wobei die immer wieder gehemmte Flüssigkeit in innige Berührung
mit dem Gas gebracht wird.
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Anstatt die Flüssigkeit in einem Turm herunterfließen zu lassen,
kann man auch das Gas durch die in einem Gefäß ruhende Flüssigkeit von unten nach
oben hochsteigen lassen, wobei wiederum durch Einführung irgendwelcher Festkörper
(Raschigringe, Platten o. dgl.) eine Verlängerung des Weges, Verlangsamung der Gasgeschwindigkeit
und damit Erhöhung der Reaktionsdauer des Gases erzwungen werden kann. Auch ist
eine Vorrichtung, z. B. zum Eindicken von Kautschukmilch, bekannt geworden, bei
welcher parallel stehende, auf einer Welle in regelmäßigen Abständen aufgereihte,
runde, sich mit der Welle drehende Scheiben mit den unteren Segmenten in die zu
behandelnde Flüssigkeit eintauchen, wobei sich Welle und Scheiben dauernd oberflächlich
mit der Flüssigkeit benetzen.
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Es gibt nun eine Reihe von Vorgängen, deren physikalische oder chemische
oder physikalische und chemische Bedingungen und Begleiterscheinungen sich in dem
Sinne addieren, daß die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen wenig befriedigen.
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Dies ist z. B. dann der Fall, wenn folgende Faktoren zusammentreffen:
I. lange Reaktionszeit, 2. hohe oder niedere Temperaturen, die gegebenenfalls je
nach dem Fortschreiten der Reaktion zu verändern sind, 3. Veränderung der Konsistenz
der Flüssigkeit im Sinne einer Steigerung der inneren Reibung (Eindickung, Viskositätserhöhung),
wobei Gefahr eines teilweisen Festwerdens der Flüssigkeit besteht, 4. die Forderung
fortlaufender Arbeitsweise; 5. Hinzu kommt stets die wirtschaftliche Forderung eines
möglichst geringen Aufwandes an menschlicher und maschineller Kraft und einer möglichst
einfachen und leicht zugänglichen Apparatur zwecks Herabsetzung etwaiger Reparaturkosten.
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In nachfolgend beschriebener Erfindung wird eine Vorrichtung gezeigt,
die zur Durchführung von Vorgängen oben beschriebener Art hervorragend geeignet
ist.
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Ein hierher gehörige typischer physikalisch-chemischer Vorgang ist
z. : B. die Verdickung
trocknender Öle, z. B. Leinöl in der Belagindustrie,
wie überhaupt künstliche Verharzungen von Flüssigkeiten unter der Einwirkung von
Gasen oder Dämpfen.
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Die Herstellung von Linoxyn beruht, wie bekannt, auf zwei mehr oder
weniger voneinander unabhängigen Vorgängen, die in der Technik in verschiedenen
Kombinationen angewendet werden: I. Oxydation. 2. Polymerisation. Die erstere erfordert
innige Berührung mit Luft, die letztere hohe, bis zu 300° steigende Temperaturen.
Je nachdem das eine oder andere Prinzip bevorzugt wird, entstehen recht verschiedene
Unoxyne. Mit der vorliegenden Vorrichtung können die beiden Prinzipien in der mannigfaltigsten
Weise kombiniert werden.
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Das Verfahren besteht für das genannte Beispiel darin, daß man das
Öl oder den Firnis der Länge nach durch einen wagerecht oder wenig geneigt liegenden,
zylindrisch oder sonstwie, z. B. konisch, geformten Hohlkörper I fließen läßt durch
welchen sich die heiße, sauerstoffhaltige Luft in gleicher oder entgegengesetzter
Richtung hindurchbewegt.
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Zwecks möglichst gesteigerter Wechselwirkung von Öl und warmer Luft
bewegen sich innerhalb des äußeren Hohlkörpers 1 ober-Bächenbildende Körper 3 in
Form von ineinander angeordneten und entsprechend der Drehung des Außenkörpers abrollenden
Hohlkörpern oder Röhren 3. Diese ineinandergesteckten langen Hohlkörper, deren Wandstärken
an sich gering sein können, haben keinerlei feste Verbindung mit dem äußeren Drehzylinder
1, sondern liegen nur lose ineinander.
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Es wird also jeder dieser Zylinder von dem nächstäußeren bei einer
Drehbewegung des äußersten Hohlkörpers 1 notgedrungen gezwungen, in derselben Drehrichtung
mitzurollen. Ein Herausrollen dieser Bündel ineinandergesteckter Röhren aus dem
äußeren Hohlkörper wird durch einen am unteren Ende des letzteren angeordneten Bund,
also eine kreisförmige Verengerung des Hohlkörpers I, verhindert.
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Durch diese inneren Hohlkörper wird dauernd neue Flüssigkeit auf
großen Oberflächen in dünner Schicht in den Gasraum hochbefördert. Hierdurch werden
dauernd neue Reaktionsilächen geschaffen, undgleichzeitig ist die Sicherheit gegeben,
daß sich nirgends an diesen Flächen durch die Reaktion entstehende zähe oder feste
Ausscheidungen abscheiden oder festsetzen können.
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Solche werden vielmehr dauernd selbsttätig im Entstehen abgequetscht
und losgescheuert und so, sei es mit der Flüssigkeit weiterbefördert oder mit ihr
in gleichmäßiger Mischung erhaIten. Die für die Reaktion erforderlichen Kalorien
können durch Außenbeheizung des Zylinders 4-4 oder durch Erhitzung der hinzugeführten
Luft oder auf beiden Wegen zugeführt werden, sei es, daß man zwei getrennte Heißluftströme
nebeneinander oder daß man ein und denselben Strom hintereinander innen und außen
wirken läßt.
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Die ineinander abrollenden Zylinder werden vorteilhaft gelocht, damit
die Flüssigkeit leicht ins Innere der Zylinder gelangen kann. Im innersten Hohlzylinder
kann eine massive Walze liegen. Die Hohlwalzen bewirken, indem sie ineinander abrollen,
eine dauernde gegenseitige Reinigung. Es ist für den Er-Íindungsgedanken unerheblich,
ob der Zylinder in seiner ganzen Länge und ebenso die Innenzylinder glatt durchgehen
oder ob der Außenzylinder, wie in der abbildung, durch Bunde 5, über die das Öl
terrassenförmig überfließen muß, unterteilt ist. Ebenso können auch mehrere Zylinder
hintereinander getrennt angeordnet und in ihnen die Oberflächenwirkung je nach dem
einzelnen Fall auf den genannten verschiedenen Wegen und unter verschiedenen Temperaturen,
überhaupt Reaktionsbedingungen, herbeigeführt werden.
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Es sei noch erwähnt, daß die Apparatur auch geschlossen zwecks Durchführung
von Reaktionen unter Druck verwendet werden kann.
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Handelt es sich bei dem Beispiel des Linoxyns um einen bei erhöhter
Temperatur verlaufenden Vorgang, so kann die Apparatur ebensogut für Vorgänge, die
starke Kühlung zur Voraussetzung haben, angewendet werden.
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Dies ist z. B. beim Auskristallisieren der Fall oder ganz allgemein
bei Ausscheidungen von festen Stoffen aus -Lösungen, insbesondere wasserhaltigen
Lösungen, durch Kälte. Es ist bekannt, daß Vorgänge dieser Art, wenn sie in gekühlten
Rührgefäßen vorgenommen werden, dadurch erschwert werden2 daß sich eine Schicht
des ausgeschiedenen Stoffes an den Kühliächen absetzt, wodurch der Kalorienaustausch
erschwert wird.
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Man hat vorgeschlagen, diesem Übelstand dadurch abzuhelfen, daß man
eine der Lösung gegenüber lyophob e Flüssigkeit als Kälteüb erträger zwischen erstere
und die Kühlflächen einschaltet. Es gibt zahlreiche Fälle, wo dieser Ausweg Nachteile
bringt oder ganz unmöglich ist.
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Mitvorliegendem Verfahren bzw. vorliegender Vorrichtung ist nun ein
einfacher anderer Weg aufgezeigt, um im fortlaufenden Arbeitsgang mittels Kähe feste
Stoffe aus Lösungen, vorzugsweise wasserhaltigen, abzuscheiden. Unter Benutzung
des beschriebenen Verfahrens und Gerätes kann mit großem Vorteil eine, wenn nötig,
im Kreislauf strömende Gas- (z. B.
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Luft-) Menge anstatt einer andersgearteten Flüssigkeit als Wärme-
bzw. Kälteüberträger
angewendet werden. Als Innenflächen werden
die ineinander sich abrollenden Zylinder benutzt; diese reinigen sich dauernd gegenseitig
von etwa an ihnen ausgeschiedenen festen Ausscheidungen (z. B. Kristallen). Bei
schiefliegendem, rotierendem Zylinder oder konisch geformtem Hohlkörper spülen sich
diese von selbst nach dem tiefliegenden Ende zusammen und können dort durch eine
Schöpfvorrichtung laufend entfernt werden.
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Kältetechnisch zeigt die Einrichtung den Vorteil, daß man den Gasstrom
unmittelbar mittels des Refrigerators abkühlen kann ohne Sole dazwischenzuschaken,
und der Re frigerator kann dicht um den Zylinder herum angeordnet sein. Es scheidet
sich an ihm der im Gas strom enthaltene Wasserdampf aus und die kalte, trockene
Luft besorgt nicht nur durch die Eigenkälte, sondern auch durch die mit der wäßrigen
Lösung erzeugte Verdunstungskälte die Herabkühlung der Lösung.
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Es liegt auf der Hand, daß zu einer derartigen Verwendung nur ein
gekühlter Gasstrom geeignet ist, der bei seinem Rundlauf keinem wesentlichen Widerstand,
also auch keiner Kompression unterliegt. Letztere würde schädliche Wärme erzeugen.
Schon aus diesem Gesichtspunkte erhellt die besondere Eignung des Erfindungsgegenstandes.
für dieses zweite Anwendungsbeispiel und Anwendungsgebiet.
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Ebenso wie Kälte kann auch Wärme, z. B. zu ; Verdampfungszwecken,
nach der Erfindung auf Flüssigkeiten übertragen werden.
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Will man pastöse Massen mit dieser Vorrichtung mit oder ohne Druck
zur Reaktion mit Gasen mit oder ohne deren Zirkulation bringen, so ist natürlich
Voraussetzung hierfür, daß sich das zurückbleibende; nicht verdampfbare Reaktionsprodukt
durch Auflösung oder durch Herausschmelzen oder durch Herausschwemmen, nachdem es
im erstarrten Zustand von den rollenden Zylindern zermahlen ist, periodisch leicht
aus dem Zylinder entfernen läßt.