DE733296C - Verfahren und Vorrichtung zum Zerstoeren von Schaum - Google Patents

Description

In den Industrien, die Lösung mit oberflächenspannungsaktiven Stoffen verarbeiten, ist die Neigung dieser Lösungen zum Schäumen oft Ursache zu großen Schwierigkeiten. Solche Industrien sind die Preßhefe-, Cellulose- und Seifenindustrie, die milchverarbeitende Industrie und viele andere. Um den mit starkem Schäumen verbundenen Ungelegenheiten wenigstens einigermaßen abzuhelfen, ist man bisher hauptsächlich zwei Wege gegangen. Teils versuchte man gewisse schaumdämpfende Zusatzmittel, wie z. B. bestimmte höhere Alkohole, Fette, Mineralöle o. dgl., anzuwenden. Diese Stoffe haben die Eigenschaft, sich auf die Flüssigkeitsoberfläche zu legen und ihr dadurch Eigenschaften zu geben, die für das Aufkommen von Schaum ungünstig sind. Teils hat man versucht, auf mechanischem Wege den Schaum zu zerschlagen. Hierzu wandte man z. B. sogenannte - - Desintegratoren an oder blies Luftstrahlen auf den Schaum oder versuchte, den Schaum mit Hilfe von Druckluft auf Schaum oder gegen Prallflächen zu schleudern. Es sind auch Separatoren bekanntgeworden, in denen Schaum durch Reibungs- oder Zentrifugalkräfte aufgespalten werden sollte. Von diesen Verfahren kann "allgemein gesagt werden, daß. diejenigen, welche Zusatzmittel anwenden, teuer sind, weil das Zusatzmittel in der Regel nicht zurückgewonnen werden kann. Die anderen Verfahren, welche auf mehr oder weniger mechanischen Hilfsmitteln beruhen, haben sich als unwirksam erwiesen, da die Schaumblasen nur in kleinere Blasen aufgeteilt, aber nicht Gas und Flüssigkeit getrennt wurden. Außerdem ist der Kraftverbrauch bei den Desintegratoren und anderen Vorrichtungen sehr erheblich. Beim Verdampfen von schäumenden Flüssigkeiten ist es auch vorgeschlagen worden, die Verdampfung in einem derart verschlossenen Behälter durchzuführen, daß die dampfenthaltende Schaummasse durch den Druck des Dampfes durch Ventile gedrückt wird, wobei durch Expansion des in den Schaumblasen enthaltenen Dampfes diese Blasen zerplatzen, und daß die dabei entstandene Flüssigkeit schichtenförmig ausgebreitet wird. Dieses Verfahren setzt aber eine Verdampfungsanlage voraus.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung für sowohl wirksame als auch billige Zerstörung bzw. Dämpfung von Schaum und ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum vor-

zugsweise von der Hauptmenge desselben abgeschieden und ununterbrochen einer Düse oder ähnlichen Zerstreuungsvorrichtung zugeführt und innerhalb dieser zwecks Hervor^ rufung von Fliehkräften durch geeignete Aup bildung der Führungswege in Drehung üq|' die Düsenachse versetzt wird, so daß der* Schaum unter fortgesetzter Drehung aus der Düse in die umgebende Atmosphäre strömt 'o und unter der Einwirkung der Fliehkräfte sich ausbreitet. Das neue Verfahren wird vorzugsweise ohne Zuhilfenahme von Luft, Dampf o. dgl. ausgeführt, doch ist deren Anwendung möglich. Der Druck, mit dem der ¹S Schaum durch die Düse getrieben wird, ist verhältnismäßig niedrig. Durch billige Hilfsmittel, wie eine einen Flüssigkeitsfilm herstellende Düsenvorrichtung o. dgl., und ohne wesentlichen Überdruck für das Pressen des Schaums durch die Düse erreicht man mit Hilfe der Erfindung eine fast völlige Schaumzerstörung. Wenn diese nicht im ersten Arbeitsgang vollständig gelingt, so wird das Verfahren vorzugsweise mit Hilfe einer dem zurückbleibenden Schaum angepaßten Düse wiederholt. Es führt auf jeden Fall zum Ziel. Es hat sich gezeigt, daß ein Überdruck von nur 0,5 kg/cm² in den meisten Fällen völlig ausreicht; der Kraftverbrauch bleibt also unerwartet niedrig. Deshalb liegt in der Wiederholung des Verfahrens kein wirtschaftlicher Nachteil gegenüber den bekannten Verfahren.

Die beim Zerreißen des Flüssigkeitsfilms entstehenden Tropfen oder ein oder mehrere Strahlen werden zweckmäßig'in einer Weise aufgefangen, die eine neue Schaumbildung im Auffanggefäß soweit wie möglich verhindert. Sollte die Flüssigkeitsmasse eine zu große Geschwindigkeit besitzen, wenn sie in das Sammelgefäß kommt, dann soll die Geschwindigkeit vorher möglichst herabgemindert werden. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Teilchen, wenn sie die Spritzanordnung verlassen, Gelegenheit haben, sich frei durch Luft zu bewegen. Der Luftwiderstand bremst die Geschwindigkeit. Es ist außerdem vorteilhaft, die Flüssigkeitströpfchen beim Aufsammeln von etwa mitfolgenden Gasblasen zu trennen. Da diese Blasen spezifisch leichter sind als die Flüssigkeit, legen sie sich auf die Oberfläche der angesammelten Flüssigkeitsmenge, wo sie allmählich eine Schaumschicht bilden können, durch die die von der Spritzvorrichtung kommenden Flüssigkeitströpfchen hindurchstoßen müssen. Hierbei geschieht wieder eine Mischung von Flüssigkeit und Schaum. Deshalb muß man die Fläche, auf die die Tropfen nach dem Spritzen auftreffen, nach Möglichkeit frei von Schaum halten. Dies läßt sich auf verschiedene Weise durchführen. So kann z. B. ein Schaumabstreicher angeordnet werden, der in geeigneten Zwischenräumen die auf der Flüssigkeitsober- £>f}§che angesammelte Schaumschicht beseitigt. fjSin anderes Verfahren besteht darin, daß un- ^:"Tnittelbar nach dem Aufsammeln sowohl Flüssigkeit wie Schaum aus der Umgebung entfernt werden, wo die nach dem Spritzen entstandene Flüssigkeitsmasse aufgefangen wird. Hierzu kann man mit \^rorteil einen verhältnismäßig langen geneigten Boden anwenden, über den die gespritzte Masse zur Sammelstelle geleitet wird. Schaum, der noch vorhanden oder während bzw. nach dem Spritzen oder Aufsammeln neu gebildet wird, kann vorteilhafterweise entweder zur selben Spritzvorrichtung zurück- oder auch einer anderen Spritzvorrichtung zugeführt werden. Letzteres ist vorzuziehen, wenn der neue Schaum, was oft in bezug auf die Blasengröße und ähnliches der Fall ist, einen anderen Charakter besitzt als der ursprüngliche Schaum." Es hat sich nämlich gezeigt, daß Spritzvorrichtungen verschiedener Konstruktion und Größe in bezug auf die vom Schaum durchflossenen Kanäle und Öffnungen verschieden vorteilhaft sind, je nach der Beschaffenheit des Schaumes. Aus diesem Grunde ist es oft besser, die Bedingungen beispielsweise mit Rücksicht auf Druck oder Rotation gegenüber den ursprünglichen abzuändern. Es kann auch nützlich sein, den Schaum, ehe man ihn zur Spritzvorrichtung bringt, eine Zeitlang in einem Trennbehälter stehen zu lassen, wo vom Schaum selbsttätig abrinnender Flüssigkeit Gelegenheit zum Abscheiden gegeben ist.

Es hat sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, die Flüssigkeitsmasse und eine neue Schaumschicht, die sich etwa nach dem Aufsammeln gebildet hat, der Einwirkung von Rauchgasen, Luft o. dgl. auszusetzen. Durch die Abdunstung, die hierbei eintritt, zerfallen zurückgebliebene Schaumblasen. Jedoch sollte die Schaumfläche, die der Einwirkung ios von Gasen ausgesetzt wird, ständig erneuert werden» da sonst Schaum, der an der Oberfläche liegt, eintrocknet und ein Lager bildet, das die Zerstörung bzw. Abdunstung der darunterliegenden Schaummassen .verhindert, im

Die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird an Hand von drei auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Die Fig. 1. und 5 zeigen Schaumzerstöranlagen im wesentlichen im Querschnitt.

Fig. 4 ist ein Grundriß zu Fig. 3. Fig. 2a und 2b zeigen ein Beispiel für eine Spritzvorrichtung in Seitenansicht und Querschnitt.

Fig. ι zeigt eine Anlage, wo die Erfindung bei einem Gärprozeß Anwendung findet. Von einem geeigneten Niveau 2 im Gärbottich 1

wird Schaum mit Hilfe der* Pumpe 3 durch die Rohrleitungen 4, 5 und 6 zu einer oder mehreren Spritzvorrichtungen 8 befördert, von wo die ausgespritzte Würze o. dgl. aufden Boden 9 herabfällt, der in solchem Abstand vom Mundstück der Spritzvorrichtung 8 angeordnet ist, daß die Bewegungsenergie der Flüssigkeitsteilchen durch Bremswirkung beim freien .Fall durch die Luft vermindert ist. Auf diese AVeise vermeidet man wirkungsvoll eine größere Schaumbildung beim Auftreffen der Flüssigkeitsteilchen auf den Boden. Die Flüssigkeit rinnt dann auf dem zweckmäßig geneigten Boden 9 zu einer ersteil Sammelstelle herab, wo gegebenenfalls noch vorhandener Schaum und Losung in zwei Schichten 10 bzw. 11 getrennt werden. Der Schaum rinnt über den Schaumschirm 12 und die Flüssigkeit über das Wehr 13 in den Gärbottich ι zurück. Um zu verhindern, daß Flüssigkeitstropfen z. B. bei der Belüftung des Gärbottichs in der abziehenden Luft mitfolgen, ist ein besonderes Schutzblech 14 vorgesehen worden. Natürlich können mehrere Böden 9 über oder nebeneinander angeordnet werden, so daß das ausgespritzte Material über sämtliche oder einen Teil dieser Böden rinnt, ehe es zu einer Sammelstelle gelangt. Der Weg der Flüssigkeitsteilchen zur ersten Sammelstelle kann auch dadurch vergrößert werden, daß die Bodenfläche zu einem spiral· förmigen Band ausgestaltet wird. Die Bewegungsenergie der Flüssigkeitsteilchen kann durch, einen ihrer Bewegungsrichtung entgegenfließenden Gasstrom beeinflußt werden, der' durch, einen Ventilator o. dgl. leicht erzeugt werdea kann.

Für Schaumdämpfung bei Gärprozessen oder im allgemeinen dort, wo die Lösung, aus der sich Schaum bildet, ziemlich niedrige Viscosität besitzt und die Flüssigkeit leicht vom Schaum abläuft, ist es oft vorteilhaft, die Flüssigkeitsmasse aus der Spritzvorrichtung unmittelbar auf den Schaum, der zerstört werden soll, zu richten, da dann die von der Düse herabfallenden Flüssigkeitstropfen zerstörend auf die dünnen Flüssigkeitsfilme im Schaum einwirken. Bei Lösungen mit höherer Viscosität und wo die Flüssigkeit langsamer vom Schaum abläuft, z. B. bei der sogenannten Schwarzlauge aus der Sulfatcelluloseherstellung, muß oft besondere Vorsicht beachtet werden, daß sich von Schaumblasen befreite Lauge beim Sammeln nicht wieder mit Schaum vermischt. Die Flüssigkeitströpfchen werden deshalb hierbei nach der Trennung von dem eingeschlossenen Gas auf einer vorzugsweise ständig erneuerten Flüssigkeitsschicht aufgefangen.

Die Spritzvorrichtung 8 kann, wie aus den Fig. 2a und 2b hervorgeht, aus einem Düsenkörper 8 mit Schaumzufuhrkanal 8", Spritzloch S'' und ringförmigem Düseneinsatz 8^C. bestehen. In dem ungefähr zylindrischen Raum, der mit Hilfe des Einsatzes 8^C vor dem Loch 8⁶ gebildet wird, mündet der Kanal 8^a durch vier tangential angeordnete Schlitze 8^ so ein, daß dem Schaum eine kräftige Rotationsbewegung um die für den zylindrischen Raum und das Düsenloch gemeinsame Achse T> erteilt wird. Natürlich können auch andere Spritzvorrichtungen Anwendung finden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Anlage, wo der nach dem Spritzen zurückgebliebene Schaum mit Hilfe von Gasen, z. B. Rauchgasen, zerstört wird.

Das Rauchgas kommt durch den Kanal 15 zur Spritzkammer 16. Schaum wird durch die Leitung 17 zu den Spritzvorrichtungen 18 geleitet, durch die er in die warmen Rauchgase ausgespritzt wird. Der nach dem Spritzen noch vorhandene Schaum 19 sammelt sich auf der Oberfläche der Flüssigkeitsmenge 20, die den unteren Teil der Spritzkammer 16 füllt. Vor dem Flüssigkeitsablauf 21 der Spritzkammer 16 wird zweckmäßig ein Schaumschirm 22 aufgestellt, der den Schaum 19 für die Einwirkung der Rauchgase zurückhält und verhindert, daß er mit der Flüssigkeit von der Spritzkammer abfließt. Die Kammer 16 ist mit einer Flüssigkeitsabscheidevorrichtung, z. B. einem Spritzschirm 23, versehen, um zu verhindern, daß Rauchgasflüssigkeitstropfen abziehen. Die Rauchgase entweichen durch den Abzug 24. Da sie nach dem Durchströmen der Spritzkammer in der Regel ein kleineres Volumen als vorher besitzen, ist es zweckmäßig, sie abzusaugen, z. B. mittels eines Ventilators 24°. Teils braucht man hierfür weniger Arbeit, als wenn man sie hindurchpressen sollte, teils wirkt ein Ventilator, der der Spritzkammer nachgeschaltet ist, als guter Flüssigkeitsabscheider. Da die Rauchgase warm und in ' bezug auf Feuchtigkeit ungesättigt sind, tritt es häufig ein, daß die mitgeführten Flüssigkeitsteilchen sich z. B. auf der Wand 25 der Spritzkammer 16 absetzen und dort eintrocknen. Um dies zu verhindern, kann die Wand z. B. durch die Pumpe 26 nebst den zugehörigen Rohrleitungen 27 und 2S sowie Mundstück 29 so reichlich mit Flüssigkeit, die z. B. aus dem Flüssigkeitsvorrat 20 entnommen wird, begossen werden, daß keine Gefahr für ein solches Eintrocknen entsteht. Die Bodenfläche der Kammer 16 und der Schirm 23 sind zweckmäßig gegen die Abflußöffnung 2r geneigt.

In Fig. 5 ist 40 ein Behälter, in dem sich Schaum 41 auf der Flüssigkeit 42 abgesetzt hat. Diese Schaummasse wird von der · , Pumpe 44 durch die Rohrleitungen 45 und 46

zur Spritzvorrichtung 47 befördert. Die Flüssigkeit, die aus dem Schaum nach dem Trennvorgang gelöst worden ist, sammelt sich auf dem zweckmäßig geneigten Boden 48. Von hier fließt die Flüssigkeit zusammen mit eventuell noch darin befindlichen Schaumblasen 53 zu einer Trennvorrichtung, die aus dem Schaumschirm 50 und dem Überfallrohr 51 besteht. Der Schaumschirm ist so eingestellt, daß er einerseits über die Schaumoberfläche hinaus und andererseits bis unter den Flüssigkeitsspiegel hinabreicht, wodurch er den Schaum 53 hindert, mit der Flüssigkeit 54 in das Überfallrohr 51 zu fließen. Die Flüssigkeit gelangt durch das Rohr 51 zurück nach dem unteren Teil des Behälters 40. Für die Schaummasse ist der besondere Ablauf 5-vorgesehen. Der schräge Boden sollte so lang sein, daß in der Flüssigkeit gegebenenfalls zurückgebliebene Schaumblasen Zeit finden, zum Flüssigkeitsspiegel aufzusteigen, ehe diese durch die abgeschiedene Schaummasse 53 abläuft. Hierdurch wird leichter eine Schichtung von Flüssigkeit und Schaum herbeigeführt. Das Überfallrohr 51 sollte so lang heruntergezogen werden, daß es unter den Spiegel der Flüssigkeitsmasse reicht. Um das Pumpen der Schaummasse zu erleichtern, kann es nützlich sein, ihr spezifisches Gewicht zu erhöhen, was leicht z. B. durch Begießen oder Vermischen mit Flüssigkeit, beispielsweise Lauge bei Laugenschaum, zu erreichen ist.

Es hat sich gezeigt, daß beim Pumpen von Schaum mit Vorteil selbstsaugende Pumpen mit größerer Kapazität als die der Spritzvorrichtung, zu der die Pumpe den Schaum fördert, angewandt werden. Die Benutzung mehrerer Spritzdüsen, wie sie als Beispiel die Anlage gemäß Fig. 3 und 4 zeigt, ist vorteilhaft, um die Schaumzerstörung den wechselnden Betriebsverhältnissen anpassen und z. B. auch Düsen ohne Betriebsabbruch säubern zu können. Die Düsen brauchen nicht parallel ge-.45 schaltet zu sein wie in Fig. 4, es ist \*ielmehr für viele Zwecke, besonders wenn es gilt, schaumerzeugende Bestandteile nach Möglichkeit auszusondern, vorteilhaft, die Schaummasse mehreren in Serie geschalteten Düsen zuzuführen, die unter sich gleich oder verschiedenartig sein können z. B. in bezug auf die Spritzöffnungen und die Rotationsbewegung oder beide dieser Größen gleichzeitig.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ι . Verfahren zum Zerstören von Schaum, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum vorzugsweise von der Hauptmenge desselben abgeschieden und ununterbrochen einer Düse oder ähnlichen Zerstreuungsvorrichtung zugeführt und innerhalb dieser. I

   zwecks Hervorrufung von Fliehkräften durch geeignete Ausbildung der Führungswege in Drehung um die Düsenachse versetzt wird, so daß der Schaum unter fortgesetzter Drehung aus der Düse in die umgebende Atmosphäre strömt und unter der Einwirkung der Fliehkräfte sich ausbreitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den in Bewegung versetzten Schaum in eine warme Atmosphäre, z. B. Feuerungsabgase, austreten läßt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der die Düse verlassenden Flüssigkeitsteile verhältnismäßig langsam gebremst wird, indem z. B. den Flüssigkeitsteilen Gelegenheit gegeben wird, sich eine verhältnismäßig lange Strecke durch eine (gegebenenfalls entgegenströmende) Atmosphäre zu bewegen, ehe sie aufgesammelt werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum der Düse unter einem Überdruck von der Größenordnung von 0,5 kg/<jmzugeführt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche ι bis 4 zum Zerstören eines Schaumes, der durch darauffallende Tröpfchen verhältnismäßig leicht zerstört wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Düse verlassende Flüssigkeit auf eine Oberfläche der genannten Flüssigkeit oder des genannten Schaumes aufgefangen wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche ι bis 4 zum Zerstören von Schaum einer Flüssigkeit, die durch Schlagwirkung verhältnismäßig leicht in Schaum umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Düse verlassende Flüssigkeit auf einer ständig erneuerten Fläche, z. B. der Oberfläche einer strömenden Flüssigkeit, aufgefangen wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in oder auf der nach der Behandlung aufgesammelten Flüssigkeit gegebenenfalls zurückbleibende Schaum in einer anderen diesem zurückbleibenden Schaum angepaßten Düse o. dgl. behandelt wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche

   ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach us dem Aufsammeln der die Düse o. dgl. verlassenden Flüssigkeit gegebenenfalls zurückbleibender Schaum unmittelbar von der aufgesammelten Flüssigkeit getrennt wird.
9. 9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

   gekennzeichnet durch einen Behälter (i, 40) für Schaum und eventuell auch Flüssigkeit, eine vorzugsweise selbstansaugende Pumpvorrichtung (3, 44) sowie Leitungen zum Befördern von Schaum zu einer Spritzvorrichtung (8), die mit rotationserzeugenden Konstruktionsteilen versehen' ist, einen vorzugsweise geneigten Boden

   (48) in Abstand von der Spritzvorrichtung zum Aufsammeln des gespritzten Materials und vorzugsweise einen Schaumschirm (12, 50) im Flüssigkeitsweg zu der betreffenden Aufsammelstelle für die Trennung von Flüssigkeit und Schaum, wobei die Flüssigkeit unterhalb des Schirmes, der Schaum darüber hinweg fließt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen