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Anlage zum stetigen Extrahieren von in einer Flüssigkeit enthaltenen
Stoffen durch eine andere Flüssigkeit Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum stetigen
Extrahieren von in einer Flüssigkeit enthaltenen Stoffen durch eine andere Flüssigkeit
die beiden Flüssigkeiten im Gegenstrom zueinander durch eine Batterie hindurchzubewegen,
deren einzelne Elemente aus je einem Mischgefäß und einem Scheidegefäß bestehen.
Die gegenseitige Bewegung der Flüssigkeiten sollte dabei allein durch die Verschiedenheit
der spez. Gewichte der Flüssigkeiten unterhalten werden.
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Hat man aber mit zwei Flüssigkeiten von nur wenig verschiedenem spez.
Gewicht zu tun, wie es in der Regel der Fall sein wird, so sind sehr bedeutende
Niveauunterschiede erforderlich, um die aus der Bewegung und der natürlichen Viskosität
der Flüssigkeiten entstehenden Druckverluste auszugleichen, zumal auch noch durch
die Drehbewegung der Rührschaufeln in den Mischgefäßen eine Fliehkraftwirkung entsteht,
welche dem Eintritt der Flüssigkeiten in die Mischgefäße entgegenwirkt.
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Deshalb und besonders unter Berücksichtigung der Tatsache, daß bei
technischer Durchführung ein schneller Durchsatz notwendig ist, soll nach vorliegender
Erfindung die Bewegung der Flüssigkeiten auf eine andere Weise, als durch die Verschiedenheit
der spez. Gewichte bewirkt werden. Auch sonst werden hier eine Anzahl von Verbesserungen
angegeben, die das Verfahren der kontinuierlichen Gegenstromextraktion dieser Art
erst industriell anwendbar machen.
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Es ist schon bei einem Verfahren zur Raffination von schweren Mineralölen
mit Hilfe von schwefliger Säure vorgeschlagen worden, jedem Aggregat eine Pumpe
zuzuordnen. Durch diesen Vorschlag jedoch werden die Schwierigkeiten beim stetigen
Extrahieren von in einer Flüssigkeit enthaltenen Stoffen durch eine andere Flüssigkeit
im Gegenstrom nicht behoben, da die Anwendung von Pumpen für viele Extraktionsverfahren
wegen der Angreifbarkeit des Pumpenmaterials und der Verunreinigung der Flüssigkeiten
nicht in Frage kommt und die Regelung der Pumpen, die ja gleichlaufen müssen, Schwierigkeiten
bereitet, besonders bei Anlagen mit einer großen Anzahl von
Aggregaten,
die in den meisten Fällen notwendig ist.
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Gemäß der Erfindung nun werden diese überstände beseitigt, und zwar
dadurch, daß die Hindurchführung mindestens einer der beiden einander entgegengeführten
Flüssigkeiten durch das System, das aus einer Batterie besteht, deren einzelne Elemente
je aus einem Mischgefäß und einem Scheidegefäß bestehen, bewerkstelligt wird durch
Emulgieren mit inertem Gas, z. B. Stickstoff.
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Durch das Emulgieren mit inertem Gas wird außerdem noch der Vorteil
einer Schonung der Apparatur dadurch erreicht, daß gleichzeitig eine Entlüftung
der Flüssigkeiten stattfindet. Es ist dies von Bedeutung bei dem Extrahieren von
korrodierenden Flüssigkeiten, z. B. Essigsäure, deren korrodierende Wirkung auf
Metalle, wie Kupfer, durch den Sauerstoff der Luft begünstigt wird.
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Das in jedem Mischgefäß vorhandene Rührwerk ist zweckmäßig so ausgebildet,
daß es zugleich als Fördervorrichtung für die Flüssigkeiten dienen kann. Ferner
werden in zweckentsprechender Weise Auslaufgefäße zwischen die einzelnen Elemente
eingeschaltet.
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Vorteilhaft wird, um Verluste durch Mitreißen flüchtiger Flüssigkeiten
zu vermeiden, im geschlossenen Kreislauf gearbeitet.
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Steht die Batterie auf einer geneigten Ebene, so braucht nur die
eine Flüssigkeit gehoben zu werden, da die andere infolge ihrer Schwere umläuft.
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Die Batterie kann sich aus einer Anzahl von Elementen zusammensetzen,
die in einer oder mehreren Reihen oder kreisförmig oder übereinander angeordnet
sind. Man kann übrigens auch, ohne von der Erfindungsgrundlage abzuweichen, die
Elemente in Kolonnen übereinander anordnen, indem man entweder in einer I Kolonne
die Mischvorrichtungen und in einer anderen die Abscheidevorrichtungen unterbringt
oder in einer einzigen Kolonne die Gesamtanordnung der Elemente anordnet.
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Die Zeichnung dient zur beispielsweisen Erläuterung der physikalischen
Wirkungsweise einer solchen Anlage.
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Selbstverständlich sind hinsichtlich der Anordnung der Apparatur
in vielfacher Weise Abänderungen möglich.
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In dem nachfolgenden Beispiel ist angenommen, daß man mit Hilfe von
Amylacetat Essigsäure aus einer Io°lOigen wäßrigen Lösung ! extrahieren will und
daß 250 l Flüssigkeit je Stunde verarbeitet werden, d. h. 251 als Eisessigsäure
gerechnet.
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Bei den nachstehenden Erläuterungen wird von dem dritten Element
in der Zeichnung ausgegangen.
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Der Mischvorrichtung M3 von 21 Fassungsvermögen wird durch die Leitung
10 Amylacetat zugeführt, welches schon Essigsäure aufgenommen hat und von der AbscheidevorrichtungD2
herkommt; andererseits wird durch die Leitung 20 die wäßrige Säurelösung zugeführt,
die schon einen Teil der Essigsäure abgegeben. hat und von der Abscheidevorrichtung
D4 durch Vermittelung des Auslaufgefäß es H4 herkommt. Eine beliebige Rührvorrichtung
R9 dient zur innigen Vermischung der beiden durchfließenden Flüssigkeiten, deren
Gemisch durch die Leitung 2I nach der Abscheidevorrichtung D3 fließt; letztere besitzt
ein Fassungsvermögen von 10 1; in ihr trennen sich die beiden Schichten voneinander.
Die obere Schicht, die aus Amylacetat besteht, welches etwas Essigsäure enthält,
fließt durch die Leitung 22 in das rechts befindliche benachbarte Element. Die untere
Schicht, die aus Wasser besteht, dem etwas Essigsäure entzogen ist; fließt nach
dem- Gefäß G3. Von hier aus wird sie in das Gefäß H3 gehoben, wobei sie durch die
Rohrleitung 23 und 24 fließt, und zwar infolge des Einblasens von Luft oder Gas
durch die Rohrleitung 25. Das mit Säure beladene Wasser fließt vom Gefäß H3 durch
das Rohr 27 nach dem Mischbehälter M2 des links befindlichen nächsten Elementes.
Die Luft oder das Gas, welches zum Heben der Flüssigkeit gedient hat, entweicht
durch die Rohrleitungen 28 und 29 nach einem Windkessel 30 mit entsprechenden Armaturen.
Von diesem aus wird das Druckmittel mit Hilfe einer Pumpe 3I in dem Druckbehälter
26 komprimiert, von wo es durch die Leitung 32 wieder von neuem zum Hochheben der
Flüssigkeit benutzt wird.
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Es ist zu bemerken, daß der Druckbehälter 26 sich oberhalb der hydrostatischen
Ebene der Flüssigkeit befinden muß, damit er sich nicht beim Stillstand mit Flüssigkeit
füllen kann.
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In Wirklichkeit muß also der Behälter 26 in bezug auf die Batterie
höher stehen, als dies in der Zeichnung dargestellt ist.
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In dieser Weise durchfließt das frische Amylacetat, welches durch
die Leitung 36 in die Batterie eingeführt wird, diese von links nach rechts und
verläßt sie durch die Leitung 33, beladen mit Essigsäure. DDe frische, wäßrige Säure
gelangt von rechts in die Batterie, und zwar durch die Leitung 34, und durchfließt
diese infolge der aneil1anderfolgenden Hebungsvorgänge durch Emulgierung; sie verläßt
die Batterie durch die Leitung 35, nachdem sie die Säure vollkommen abgegeben hat.
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Die FlüssigkeitB + C kann auch solche Körper in Lösung enthalten,
die das Bestreben haben, sich abzuscheiden, in dem Maße, wie die Flüssigkeit B +-C
ihren Gehalt an Flüssigkeit
B vermindert. Das ist z. B. der Fall,
wenn man Essigsäure aus einer sauren, wäßrigen Lösung, die von der Fabrikation von
Celluloseacetat herstammt, extrahieren will. Das in Lösung befindliche Celluloseaoetat
hat das Bestreben, sich auszuscheiden, wenn die wäßrige Lösung einen geringeren
Gehalt an Essigsäure aufweist. In der Praxis befindet sich das Celluloseacetat als
schwimmende Schicht an der Trennungsebene der beiden Schichten in der Abscheidevorrichtung
vor, und es ist nicht schwierig, sich von seiner unbequemen Gegenwart zu befreien,
indem man entweder von Zeit zu Zeit eine Reinigung durch Spülung oder Filtration
vornimmt oder sonst geeignete physikalische Mittel anwendet.
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Selbstverständlich handelt es sich hier nur um eine beispielsweise
Ausführungsform, da je nach der Dichte des Körpers, der das Bestreben hat, sich
abzuscheiden, er sich entweder in dem Gemisch oder an der Trennungsstelle der beiden
Schichten oder auf der oberen schwimmend oder als Niedersclilag in der unteren Schicht
der Abscheidevorrichtungen vorfindet.
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Es sei noch bemerkt, daß eine Batterie oder eine Kolonne sich aus
so vielen Elementen zusammensetzen wird, als les mit Rücksicht auf den Grad der
Extraktion, den man zu erreichen wünscht, sich im einzelnen Fall notwendig erweist.