DE69308802T2

DE69308802T2 - Reaktor

Info

Publication number: DE69308802T2
Application number: DE69308802T
Authority: DE
Inventors: Robin Batterham; David Conochie; Warwick Hoffmann
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Current assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2013-07-10
Also published as: CA2116248A1; DE69308802D1; EP0606432A4; FI941080A0; NZ253976A; KR100301612B1; JPH06510235A; WO1994001210A1; BR9305579A; EP0606432B1; CA2116248C; EP0606432A1; FI104470B; JP3204978B2; RU2139132C1; US5512217A; ATE149876T1; FI941080A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Reaktor für ein System mit zwei Phasen oder drei Phasen.
Die Erfindung wird besonders verwendet, um ein Fluid, das eine Aufschlämmung von Mineralpartikeln umfaßt, mit einem Gas zu belüften, das Luft oder ein anderes geeignetes sauerstoffhaltiges Gas umfaßt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung begrenzt und erstreckt sich auf die Belüftung jedes gasförmigen/flüssigen, gasförmigen/flüssigen/festen oder gasförmigen/flüssigen/festen mikrobiellen Systems.
Der Begriff "Belüften" soll hier das Einsprühen von Gas oder Gasen in ein Fluid betreffen.

Allgemeiner Stand der Technik

Die internationale Anmeldung PCT/AU92/00645 mit dem Titel "Reaktor", die am 2. Dezember 1992 im Namen dieses Anmelders eingereicht wurde, offenbart einen Reaktor zum Belüften eines Fluids mit einem Gas.
Der Reaktor umfaßt einen Mischbehälter für das Fluid, ein mittig angeordnetes Saugrohr, das den Mischbehälter in eine mittlere Kammer und eine ringförmige Kammer trennt, die am oberen und am unteren Bereich des Mischbehälters in Fluidverbindung stehen, und eine Pumpe mit Axialströmung, die im Saugrohr angeordnet ist, damit das Fluid im Saugrohr nach unten und in der ringförmigen Kammer nach oben strömt. Der Reaktor umfaßt auch einen externen Kreis, der einen Seitenstrom des Fluids aus dem Mischbehälter ableitet, dieses Fluid belüftet, und das belüftete Fluid in den Mischbehälter zurückführt. Dieser externe Kreis umfaßt einen Belüfter in Form eines Venturibelüfters mit kegelstumpfförmiger Gestalt und Löchern oder einer porösen Membran im Bereich der Verengung des Venturibelüfters, wodurch Gas in das Fluid eingeführt wird. Der Belüfter nutzt die Tatsache aus, daß der Druck des Fluids im verengeten Bereich des Venturibelüfters geringer als stromaufwärts und stromabwärts des verengeten Bereichs ist und dadurch erlaubt, daß die Luft durch natürliches Ansaugen oder bei geringem Druck in die Flüssigkeit eingeführt wird. Der externe Kreis umfaßt außerdem eine Zentrifugenpumpe, damit das Fluid entlang des externen Kreises gepumpt wird.
Der in dieser internationalen Anmeldung offenbarte Reaktor stellt eine wirksame Maßnahme zum Belüften eines Fluids dar. Dies wird durch die Versuchsergebnisse in dieser internationalen Anmeldung wiedergegeben, die eine Abnahme des Energiebedarfs des Reaktors im Vergleich mit einem herkömmlichen, mit Luft gerührten Reaktor zeigen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Reaktors für die Einführung eines Gases in ein Fluid, der eine weitere deutliche Abnahme des Energiebedarfs im Vergleich mit dem Reaktor erlaubt, der in der internationalen Anmeldung PCT/AU92/00645 offenbart ist.
Es wird auch auf EP-A-0 071 767 verwiesen, die eine Belüftungsvorrichtung beschreibt, die der hier beschriebenen ähnlich ist. Diese Vorrichtung verwendet anstelle des Venturibelüfters ein poröses Element zum Belüften.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Reaktor zum Einführen eines Gases in ein Fluid bereitgestellt, das ein flüssiges, flüssiges/festes oder flüssiges/festes/mikrobielles System ist, der einen Mischbehälter für das Fluid, eine Trenneinrichtung zur Unterteilung des Behälters in zwei Kammern, so daß eine erste Pumpeinrichtung, die in einer der Kammern angeordnet ist, das Fluid in einer Kammer nach unten und dann in der anderen Kammer nach oben zirkulieren kann, einen Belüfteraufbau zum Belüften eines Seitenstroms des Fluids und Einführen des belüfteten Fluids in den Behälter zum Mischen des belüfteten Fluids mit dem im Behälter zirkulierenden Fluid umfaßt, wobei der Belüfteraufbau in einen oberen Bereich des Behälters angeordnet ist und umfaßt:
(a) einen Belüftereinlaß,
(b) einen Belüfterauslaß,
(c) eine Verengung zwischen dem Belüftereinlaß und dem Belüfterauslaß, damit im Fluid ein Bereich mit reduziertem Druck erzeugt wird, wobei diese Verengung in einem Schnitt quer zur Strömungsrichtung des Fluids durch die Verengung länglich ist, und
(d) eine Einrichtung zum Einführen von Gas in die Verengung, damit das Fluid belüftet wird.
Der Begriff "länglich" bedeutet hier, daß das Verhältnis der Abmessungen von Länge und Breite der Verengung mindestens 1,5:1 beträgt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines oben genannten Reaktors zum Belüften von flüssigen, flüssigen/festen und flüssigen/festen/mikrobiellen Systemen.

Beschreibung der Zeichungen

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichungen ausführlicher beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des nach der vorliegenden Erfindung gestalteten Reaktors ist;
Fig. 2 eine detaillierte schematische Darstellung des Reaktoraufbaus des in Fig. 1 gezeigten Reaktors ist;
Fig. 3 ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine grafische Darstellung des Energiebedarfs gegenüber dem Luftdurchsatz bei einem Versuchsreaktor des allgemeinen, in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Typs ist;
Fig. 6 eine grafische Darstellung des Luftdurchsatzes gegenüber dem Flüssigkeitsdurchsatz bei einem Venturibelüfter, der im verengten Bereich des Reaktors vom in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Typ die Konfiguration eines Längsschlitztes hat, und bei einem herkömmlichen Venturibelüfter ist, der im verengten Bereich eine kreisförmige Konfiguration hat;
Fig. 7 eine Draufsicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines nach der vorliegenden Erfindung gestalteten Reaktors ist; und
Fig. 8 ein Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7 ist; und
Fig. 9 ein vergrößerter Schnitt des verengten Bereichs des Belüfteraufbaus entlang der Linie 9-9 von Fig. 8 ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Reaktors werden hier in Verbindung mit der Belüftung einer Aufschlämmung aus Mineral und Wasser mit Luft beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf diese Anwendung begrenzt ist und sich auf das Begasen jedes Fluids erstreckt, das ein flüssiges, flüssiges/festes oder flüssiges/festes/mikrobielles System ist.
Die bevorzugte Ausführungsform des Reaktors 11, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt einen zylindrischen Mischbehälter 12, der die Aufschlämmung enthält, ein senkrechtes Saugrohr 13, das in die Aufschlämmung getaucht ist, und ein motorgetriebenes Flügelrad 14 mit Axialströmung, das im Saugrohr 13 in der Nähe seiner Oberseite angeordnet ist.
Der Behälter 12 kann jede geeignete Größe haben. Das Saugrohr 13 weist ein offenes oberes und unteres Ende 16, 18 auf und ist mittig im Mischbehälter 12 angeordnet, wodurch der Mischbehälter 12 in eine innere Kammer und eine äußere ringförmige Kammer 23 unterteilt wird. Bei Verwendung bewirkt das Flügelrad 14, daß die Aufschlämmung im Saugrohr 13 nach unten und dann in der äußeren ringförmigen Kammer 23 nach oben strömt, wie es in der Figur durch die Pfeile dargestellt ist. Der Strom der Aufschlämmung wird so geregelt, daß die Mineralpartikel in Suspension gehalten werden.
Der Reaktor 11 umfaßt außerdem einen Belüfteraufbau, der allgemein die Bezugsziffer 29 trägt, der von einer geeigneten Einrichtung (nicht gezeigt) getragen wird, so daß er sich in den oberen Bereich des Behälters 12 erstreckt.
Der Belüfteraufbau 29 umfaßt einen Einlaß 31 für die Aufschlämmung, der im Behälter 12 neben der Seitenwand des Behälters 12 angeordnet ist, und ein motorgetriebenes Flügelrad 33 mit Axialströmung, das im Einlaß 31 angeordnet ist, damit ein Teil der Aufschlämmung, die in der äußeren Kammer 23 des Behälters 12 zirkuliert, durch den Einlaß 31 in den Belüfteraufbau 29 gezogen wird. Ein Kanal 35 verbindet den Einlaß 31 mit einem Venturibelüfter 37, der im allgemeinen oberhalb des Saugrohrs 13 angeordnet ist, so daß die belüftete Aufschlämmung aus dem Venturibelüfter 37 stromabwärts des Flügelrads 14 in den Behälter 12 abgegeben wird und danach im Saugrohr 13 nach unten strömt und sich mit der zirkulierenden Aufschlämmung vermischt.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, umfaßt der Venturibelüfter 37 eine Reihe von vier Belüftern 38, die parallel mit dem gemeinsamen Einlaß 117 angeordnet sind, der eine Verlängerung des Kanals 35 ist, und einen gemeinsamen Auslaß 119 für das belüftete Fluid. Die Belüfter 38 werden durch eine Reihe aus drei parallelen Luftzufuhrkanälen 23 mit offenem Ende getrennt, die in Querrichtung im allgemeinen diamantförmig sind.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Luftzufuhrkanäle 23 am Ende offen, so daß die Luft ohne Einschränkung in die Kammern 25 strömen kann, wie es in dieser Figur durch die Pfeile dargestellt ist.
Wie Fig. 3 zeigt, umfaßt jeder Belüfter 38 einen Einlaßbereich 141, der vom Einlaß 117 nach innen konisch verläuft, einen verengten Bereich 143 und einen Auslaßbereich 145, der in Richtung des Auslasses 119 nach außen konisch verläuft.
Wie in Fig. 4 gezeigt, liegt jeder verengte Bereich 143 in einem Schnitt quer zur Strömungsrichtung des Fluids durch den Belüfter 38 in Form eines Längsschlitzes mit der Länge L und der Breite W vor.
Die Länge L der Verengung und die Breite W der Verengung können jede geeignete Abmessung haben. In diesem Zuusammenhang hängen diese Abmessungen von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich jedoch nicht ausschließlich von der Größe und den Betriebsparametern des Reaktors und dem Belüftungsbedarf des Fluids. Als Beispiel kann das Verhältnis L:D bei einigen Fällen 10:1, bei anderen Fällen 100:1 und bei weiteren Fällen 500:1 betragen.
Aus Fig. 3 ist auch leicht erkennbar, daß die Querschnittsfläche des verengten Bereiches 143 geringer als die des Einlaßbereiches 141 und des Auslaßbereiches 145 ist, so daß das durch den verengten Bereich 143 strömende Fluid einen Venturieffekt unterzogen wird, der in Übereinstimmung mit den Bernoulli-Gleichungen dazu führt, daß der Druck des Fluids im verengten Bereich 143 geringer als der im Einlaßbereich 141 und im Auslaßbereich 145 ist.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, umfaßt jeder Belüfter 38 außerdem eine Anzahl von Löchern 25 in den Wänden 167 der Luftzufuhrkammern 23 und den Seitenwänden 161 des Venturibelüfters 37, damit Luft in die verengten Bereiche 143 der Belüfter 38 eingeführt wird, wodurch das durch die verengten Bereiche 143 strömende Fluid belüftet wird. In Anbetracht des reduzierten Drucks des Fluids in den verengten Bereichen 141 kann die Luft durch natürliches Ansaugen oder bei geringem Druck eingeführt werden, wodurch der Kapitalaufwand und die Betriebskosten des Belüfteraufbaus 37 minimiert werden. Die Löcher 25 sind in Abständen im we-
sentlichen entlang des Umfangs der verengten Bereiche 143 angeordnet, wodurch der Kontakt zwischen der Luft und den durch die verengten Bereiche 143 strömenden Fluid maximiert wird. Bei jedem gegebenen Fall wird außerdem die Breite W der verengten Bereiche 143 so ausgewählt, daß die ineffektive Zone im Fluid im mittleren Bereich der verengten Bereiche 143 minimiert wird, in der das Eindringen der durch das Luftlöcher eintretenden Luft vernachlässigbar ist und deshalb, wenn überhaupt, nur ein minimaler Kontakt von Gas-Flüssigkeit besteht. Es wird darauf hingewiesen, daß der effektive Kontakt von Gas/Flüssigkeit verhältnismäßig nahe an der Stelle auftritt, an der das Gas eingelassen wird.
In einer Reihe von Versuchen zum Belüften einer wässrigen Extraktionsflüssigkeit mit Luft wurde vom Anmelder festgestellt, daß der Energiebedarf zum Betreiben der Flügelräder mit Axialströmung 14,33 relativ gering ist.
Die Versuchsreihe erfolgte bei einem 30 m³ Reaktor des in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Typs, der eine Reihe aus 6 statt 4 Belüftern 38 aufweist. Die Belüfter 38 wiesen eine breite W der Verengung von 9 mm und eine Länge von L von 296 mm auf.
Die Versuchsergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt. Fig. 5 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Energie, die die Flügelräder, 14, 33 mit Axialströmung verbrauchen (als Wh/m³ der mitgerissenen Luft) gegenüber der mitgerissenen Luft. Auf der Basis der in Fig. 5 gezeigten Ergebnisse und auf der Basis von Berechnungen des Energiebedarfs nimmt der Anmelder an, daß der Energiebedarf bei einem kommerziellen Reaktor mit natürlicher Größe weniger als 10 Wh/m³ beträgt.
In einer Reihe von Versuchen zum Belüften einer wässrigen Extraktionsflüssigkeit mit Luft mit Hilfe von Venturibelüftern wurde vom Anmelder auch unerwartet festgestellt, daß es bei steigendem Durchsatz der Flüssigkeit möglich ist, mit Belüftern, die im verengten Bereich die Konfiguration eines Längsschlitzes haben, wie die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Belüfter 38, im Vergleich mit herkömmlichen Belüftern, die einen verengten Bereich mit kreisförmigem Querschnitt haben, deutlich größere Luftmengen in die Flüssigkeit einzuführen.
Die Versuche erfolgten bei einem Belüfter mit dem grundsätzlichen Aufbau der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Belüfter 38 mit einer Breite der Verengung W von 9 mm, einer Länge der Verengung L von 200 mm und 384 Löchern mit einem Druchmessern von 1 mm und bei 3 herkömmlichen Belüftern mit:
(a) einem Durchmesser der Verengung von 25 mm und 96 Löchern mit 1 mm Durchmesser;
(b) einem Durchmesser der Verengung von 18 mm und 48 Löchern mit 1 mm Durchmesser; und
(c) einem Durchmesser mit einer Verengung von 36 mm und 72 Löchern mit 1 mm Durchmesser.
Die Versuchsergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt. Fig. 6 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses des Luftdurchsatzes, der durch natürliches Ansaugen in die Belüfter gezogen werden kann, gegenüber dem Durchsatz der Flüssigkeit durch die Belüfter. Die gepunkteten Linien in der Figur zeigen eine 0,1-fache Zunahme des Volumenverhältnisses von Luftdurchsatz zu Flüssigkeitsdurchsatz. Das Verhältnis von Luft/Flüssigkeit ist ein Merkmal der Wirksamkeit von Belüftern.
Fig. 6 zeigt, daß der Luftdurchsatz, der durch natürliches Ansaugen des Belüfters 38 angezogen wurde (in der Figur als "Belüfter mit Verengung" bezeichnet) mit dem Durchsatz der Flüssigkeit durch den Belüfter 38 linear zunimmt, wohingegen der Luftdurchsatz, der durch natürliches Ansaugen in herkömmliche Belüfter angezogen wurde (in der Figur als "konische Belüfter" bezeichnet) bei relativ geringen Flüssigkeitsdurchsätzen ohne Anstieg verlief.
Fig. 6 zeigt außerdem, daß das Verhältnis von Luft/Flüssigkeit des Belüfters 38, besonders bei hohen Flüssigkeitsdurchsätzen, beträchtlich höher als das herkömmlicher Belüfter war, und der Unterschied des Wirkungsgrades der Belüfter, der durch diesen Parameter dargestellt wird, immer deutlicher wurde, wenn der Durchsatz der Flüssigkeit stieg. Das relativ hohe Verhältnis von Luft/Flüssigkeit, besonders bei hohen Flüssigkeitsdurchsätzen, stellt ein wichtiges Merkmal des Belüfters 38 dar, da es eine Verringerung des Kapitalaufwandes und der Betriebskosten ermöglicht, die mit der Belüftung verbunden sind.
Die bevorzugte Ausführungsform des Reaktors 41, die in den Fig. 7 bis 9 gezeigt ist, ist der in den Fig. 1 und 2 ähnlich und umfaßt einen zylindrischen Mischbehälter 43, der die Aufschlämmung enthält, ein senkrechtes Saugrohr 45, das in die Aufschlämmung getaucht ist und den Behälter 43 in eine innere Kammer 89 und äußere Kammern 91 teilt, ein motorgetriebenes Flügelrad 47 mit Axialströmung, das im Saugrohr 45 in der Nähe seiner Oberseite angeordnet ist, und einen Belüfteraufbau, der im allgemeinen die Bezugsziffer 49 trägt, der von einer geeigneten Einrichtung (nicht gezeigt) getragen wird und sich in den Behälter 43 erstreckt.
Der Belüfteraufbau 49 umfaßt einen Venturibelüfter 63, der direkt oberhalb des Saugrohrs 45 angeordnet ist, zwei Einlässe 51, die neben der Seitenwand des Behälters 43 angeordnet sind, und eine motorgetriebene Pumpe 61 mit Axialströmung, die in jedem Einlaß 51 angeordnet ist. Der Belüfteraufbau 49 umfaßt außerdem Kanäle 53, die die Einlässe 51 mit dem Venturibelüfter 63 verbinden.
Wie in den Fig. 7 und 9 gezeigt, umfaßt der Venturibelüfter 63 eine ringförmige Gruppierung von Belüftern 57, die den gleichen grundsätzlichen Aufbau wie die Belüfter 38 haben, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, und von Luftzufuhrkanälen 81 getrennt werden. Die Belüfter 57 sind so angeordnet, daß die länglichen Verengungsbereiche 83 radial verlaufen und die offenen Enden der Luftzufuhrkanäle 81 einen Teil der Außen- und Innenseiten 113, 115 des Venturibelüfters 63 bilden. Bei dieser Anordnung kann die Luft uneingeschränkt durch die offenen Enden in die Luftzufuhrkanäle 81 und dann durch die Öffnungen (nicht gezeigt) in den Luftzufuhrkanälen 81 in die Verengungsbereiche 83 der Belüfter 57 strömen.
Die in den Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsformen der Reaktoren stellen geringe Anforderungen an die Druckhöhe bzw. den Strömungsdruck und haben geringe Reibungsverluste im Belüfteraufbau. Als Folge können diese Reaktoren mit Pumpen mit geringer Druckhöhe und Axialströmung wirksam arbeiten, wohingegen Zentrifugenpumpen, die gewöhnlich zum Pumpen von Fluiden verwendet werden, weniger wirksam arbeiten. Außerdem erlauben diese Reaktoren, daß die Pumpen mit Axialströmung bei geringen Spitzengeschwindigkeiten des Flügelrades arbeiten, was bei einer Mineralaufschlämmung von Bedeutung ist, damit ein übermäßiger Verschleiß vermieden wird. Insbesondere hat der Anmelder festgestellt, daß der Energiebedarf zum Betreiben der Flügelräder, damit die Aufschlämmung in und durch den Belüfteraufbau gezogen wird, deutlich geringer ist, als wenn die Aufschlämmung durch den externen Kreis gepumpt wird, wie es in der internationalen Anmeldung PCT/AU92/00645 beschrieben ist.
Weitere Vorteile der Erfindung sind, daß die Reaktoren kompakt und in sich geschlossen sind und der Belüfteraufbau für die Wartung leicht zugänglich ist.
Außerdem wird es durch diese Reaktoren möglich, daß ein größeres Volumen des Fluids im Mischbehälter zirkuliert und durch natürliche Ansaugung mit einem großen Volumen der Luft belüftet wird.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen zylindrische Saugrohre 45 umfassen, die mittig in zylindrischen Mischbehältern 12, 43 angeordnet sind, damit die Mischbehälter 12, 43 in innere Kammern 21, 89 und äußere ringförmige Kammern 23, 91 unterteilt werden, ist leicht zu erkennen, daß die Erfindung nicht darauf begrenzt ist und sich auf jede Konfiguration der Trenneinrichtung erstreckt, durch die der Mischbehälter in mindestens zwei Kammern unterteilt wird, durch die das Fluid zirkulieren kann.
Obwohl die in den Figuren 1 bis 4 gezeigte bevorzugte Ausführungsform eine Reihe aus vier Belüftern 38 umfaßt, die nebeneinander angeordnet sind, kann außerdem leicht erkannt werden, daß die Erfindung nicht darauf begrenzt ist und sich auf jede geeignete Anzahl von Belüftern 38 erstreckt, die in jeder geeigneten Konfiguration angeordnet sind.
Obwohl der Belüfteraufbau 29, 49 der bevorzugten Ausführungsformen verengte Bereiche 143, 83 umfaßt, die eine gleiche Breite W aufweisen, kann außerdem leicht eingeschätzt werden, daß die Erfindung nicht darauf begrenzt ist.
Obwohl die in den Fig. 7 bis 9 gezeigte bevorzugte Ausführungsform eine Anzahl von Belüftern 57 umfaßt, die in einer ringförmigen Gruppierung nebeneinander angeordnet sind, so daß die länglichen verengten Bereiche 83 radial verlaufen, und die Luftzufuhrkanäle 81 eine kegelstumpfartige Keilform haben, ist leicht erkennbar, daß die Erfindung nicht darauf begrenzt ist, und sich auf jede geeignete Anordnung erstreckt. Die Belüfter 57 können z.B. in Reihen nebeneinander angeordnet sein, wobei die Belüfter 57 jeder Reihe parallel sind und die Reihen in einer ringförmigen Gruppierung angeordnet sind, so daß die länglichen verengten Bereiche 83 im allgemeinen radial verlaufen. Als weiteres Beispiel können die Reihen der parallelen Belüfter 57 in einer ringförmigen Gruppierung angeordnet sein, so daß die länglichen verengten Bereiche 83 quer zur radialen Achse verlaufen.
Obwohl die Kanäle 35, 53 des Belüfteraufbaus 29, 49 der bevorzugten Ausführungsformen als vollständig eingeschlossene Einheiten dargestellt sind, ist außerdem leicht erkennbar, daß die Erfindung nicht darauf begrenzt ist und die Kanäle oben offen oder auf andere Weise belüftet sein können, so daß die Trennung von Gasen, die im Mischbehälter freigesetzt oder erzeugt werden, vom Fluid möglich ist.

Claims

1) Reaktor zum Einführen von Gas in ein Fluid, das ein flüssiges, flüssiges/festes oder flüssiges/festes/mikrobielles System ist, der einen Mischnehälter für das Fluid, eine Trenneinrichtung zur Unterteilung des Behälters in zwei Kammern, so daß eine erste Pumpeinrichtung, die in einer der Kammern angeordnet ist, das Fluid in einer Kammer nach unten und dann in der anderen Kammer nach oben zirkulieren kann, einen Belüfteraufbau zum Belüften eines Seitenstromes des Fluids und Einführen des belüfteten Fluids in den Behälter zum Mischen des belüfteten Fluids mit dem im Behälter zirkulierenden Fluid umfaßt, wobei der Belüfteraufbau in einem oberen Bereich des Behälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß er einen Venturibelüfter umfaßt, der:

(a) einen Belüftereinlaß;

(b) einen Belüfterauslaß;

(c) eine Verengung zwischen dem Belüftereinlaß und dem Belüfterauslaß, damit im Fluid ein Bereich mit reduziertem Druck erzeugt wird, wobei diese Verengung in einem Schnitt quer zur Strömungsrichtung des Fluids durch die Verengung länglich ist, und das Verhältnis ihrer Länge zur Breite mindestens 1,5:1 beträgt; und

(d) eine Einrichtung zum Einführen von Gas in die Verengung umfaßt, damit das Fluid belüftet wird.

2) Reaktor nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Einführen des Gases in die Verengung eine Gruppe von Düsen oder Löchern oder eine poröse Membran in einer Wand der Verengung umfaßt.

3) Reaktor nach Anspruch 2, wobei sich die Gruppe von Düsen oder Löchern und die poröse Membran im wesentlichen entlang des umfanges der Verengung erstrecken.

4) Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Belüfteraufbau außerdem eine zweite Pumpeinrichtung umfaßt, damit der Seitenstrom des Fluids aus dem Behälter durch den Belüfter zirkuliert.

5) Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Belüfteraufbau außerdem einen Einlaß des Belüfteraufbaues umfaßt, der neben einer Seitenwand des Behälters angeordnet ist.

6) Reaktor nach Anspruch 51 wobei die zweite Pumpeinrichtung im Einlaß des Belüfteraufbaues angeordnet ist.

7) Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Belüfteraufbau eine Anzahl von Belüftern umfaßt, die nebeneinander angeordnet sind.

8) Reaktor nach Anspruch 7, wobei der Belüfteraufbau außerdem einen Gaszufuhrkanal umfaßt, der zwischen benachbarten Verengungen der Belüfter angeordnet ist, damit der Einrichtung zum Einführen des Gases in die Verengungen Gas zugeführt wird.

9) Reaktor nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Belüfter in einer ringförmigen Gruppierung nebeneinander angeordnet sind.

10) Reaktor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Einlaß jedes Belüfters ein gemeinsamer Einlaß der Belüfter ist.

11) Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Trenneinrichtung den Behälter in eine innere Kammer und eine äußere Kammer unterteilt.

12) Reaktor nach Anspruch 11, wobei die erste Pumpeinrichtung in einem oberen Abschnitt der inneren Kammer angeordnet ist.

13) Reaktor nach Anspruch 12, wobei die erste Pumpeinrichtung ein Flügelrad mit Axialströmung umfaßt.

14) Reaktor nach Anspruch 13, wobei das Flügelrad so betätigt werden kann, daß das Fluid in der inneren Kammer nach unten und in der äußeren Kammer nach oben zirkuliert.

15) Verwendung eines Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Belüften eines Fluids, das ein flüssiges, flüssiges/festes oder flüssiges/festes/mikrobielles System ist, mit einem Gas.

16) Verwendung nach Anspruch 15, umfassend: das Pumpen des Fluids durch einen Belüfteraufbau, der (a) eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Venturibelüftern, wobei jeder Venturibelüfter einen Bereich des Fluids mit reduziertem Druck definiert, und (b) eine Anzahl Gaszufuhrkanäle umfaßt, die zwischen den Venturibelüftern angeordnet sind, damit dem Bereich des Fluids mit reduzierdem Druck Gas zugeführt wird.

17) Verwendung nach Anspruch 16, wobei die Venturibelüfter in einer ringförmigen Gruppierung angeordnet sind.

18) Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, die außerdem die Steuerung des Fluids umfaßt, so daß es senkrecht durch den Bereich des Fluids mit reduziertem Druck strömt.

19) Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Fluid eine wässrige Extraktionsflüssigkeit und das Gas Luft ist.

20) Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Volumenverhältnis des Durchsatzes der Luft zum Durchsatz der Flüssigkeit mindestens 0,1 beträgt.

21) Verwendung nach Anspruch 20, wobei das Volumenverhältnis des Durchsatzes der Luft zum Durchsatz der Flüssigkeit mindestens 0,2 beträgt.

22) Verwendung nach Anspruch 21, wobei das Volumenverhältnis des Durchsatzes der Luft zum Durchsatz der Flüssigkeit mindestens 0,3 beträgt.

23) Verwendung nach Anspruch 22, wobei das Volumenverhältnis des Durchsatzes der Luft zum Durchsatz der Flüssigkeit mindestens 0,5 beträgt.

24) Verwendung nach Anspruch 23, wobei das Volumenverhältnis des Durchsatzes der Luft zum Durchsatz der Flüssigkeit mindestens 0,7.

25) Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, wobei die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Bereich des Fluids mit reduziertem Druck im Bereich von 1 bis 10 m/s liegt.

26) Verwendung nach Anspruch 25, wobei die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Bereich des Fluids mit reduziertem Druck im Bereich von 1 bis 5 m/s liegt.

27) Verwendung nach Anspruch 25, wobei die Lineargeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Bereich des Fluids mit reduziertem Druck im Bereich von 3 bis 4 m/s liegt.

28) Verwendung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, die das Einführen des Gases in das Fluid durch natürliches Ansaugen oder bei geringem Druck umfaßt.