DE862739C - Verfahren und Vorrichtung zur innigen Vermischung und zur Entmischung von Gasen und Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur innigen Vermischung und zur Entmischung von Gasen und Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur innigen Vermischung und zur EntmischungvonGasenundFlüssigkeiten, insbesondere zur Be- und Entlüftung der Gärflüssigkeit bei der P reßhefeherstellung.
• Es ist bereits ein Belüftungsverfahren dieser Art bekannt, bei dem die Flüssigkeit im Gärbehälter in vertikaler Richtung umgewälzt und dabei an einem im oberen Teil des Behälters befindlichen Luftverteiler entlang geführt wird. Dieses Verfahren ist insofern vorteilhaft, als die Frischluft infolge der Flüssigkeitsumwälzung stets neuen Flüssigkeitsteilen zugeführt wird. Nachteilig ist, daß die Luft infolge ihrer Zuführung im oberen Behälterteil in Form verhältnismäßig großer Blasen in die Flüssigkeit eintritt, daß nur eine unbefriedigende Vermischung von Flüssigkeit und Luft erfolgt und ferner ein Teil der Luft unmittelbar nach oben entweichen kann.
• Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die dem Behälter, z. B. durch ein Tiefeinführungsrohr, unten zugeführte Flüssigkeit vermittels einer Umwälzpumpe zunächst an feststehenden Luftverteilern entlang bewegt und darauf nach ihrem Aufsteigen und der Abgabe der Luft, z. B. durch ein .Überlaufrohr, zum Behälterboden zurückgeführt wird. Es gelingt auf diese Weise, eine überaus feine Verteilung der Luft in der Flüssigkeit und damit eine erhebliche Beschleunigung des Gärvorganges zu erzielen.
• Es empfiehlt sieh dabei, dem durch das Überlaufrohr zum Behälterboden zurückgeführten Flüssigkeitsstrom einstellbare Mengen: der Gärflüssigkeit aus unteren, mittleren, oder oberen Schichtend der Gärflüssigkeit zuzumischen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die sieh aus der rotierenden Flüssigkeit, insbesondere in der Behältermitte, in Form gröberer Luftblasen abscheidende Luft während des Aufsteigens der Blasen in der Flüssigkeit an einer oder mehreren Stellen des Behälters aufgefangen, zur Behälterwandung geleitet und dort durch Luftverteiler erneut an die schnell an diesen vorbeigeführte Flüssigkeit in Form feiner Bläschen abgegeben.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der aus der Gärflüssigkeit aufsteigende Schaum zur Trennung von Flüssigkeit und Luft unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft gegen eine z. B. spiralige oder wendelförmige, gelochte Prallwand geschleudert. Dabei kann,der von der Luft fortgeführte Alkohol in an sich bekannter Weise durch Verdichtung der kondensierbaren Gase und anschließend durch Überleitung über ein regenerierbares Aktivkohlefilter gewonnen werden.
• Die Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens besteht aus einem Gärbehälter mit am Boden angeordnetem Luftverteiler mit Öffnungen zum Durchtritt der durch eine Luftpumpe eingepreßten Luft, einem Rohr, welches die Flüssigkeit mittels einer Umwälzpumpe dem unteren Behälterteil zuführt, Führungskörpern, durch welche die Luft unten entlang den Luftverteilern eingeführt und einem Überlaufrohr, durch welches die Flüssigkeit, nach Abgabe der Luft und Abscheidung des Schaumes in einem Schaumabscheider, zur Einführungsstelle zurückgeleitet wird. Vorzugsweise ist dabei ein zentrisch im Kessel angeordnetes, zum Einführen der Flüssigkeit und zugleich als Überlaufrohr dienendes Rohr vorgesehen, das auch die Umwälzpumpe enthält.
• Es empfiehlt sich, die am Austritt des Rohres angeordneten, feststehenden Führungskörper in Form z. B,. spiralig verlaufender Leitschaufeln mit unterer und gegebenenfalls oberer Abschlußfläche als Luftverteiler mit gelochter Oberfläche auszubilden, so daß die Luft in die Flüssigkeit senkrecht zur Strömungsrichtung in- allseitigem Kreuzstrom eingepreßt wird. Zur Rückführung einstellbarer Mengen der- Gärflüssigkeit aus unteren oder mittleren Schichten sind in dem Tiefeinführungsrohr von außen einstellbare Schlitze angeordnet. -Weiter können in der neuen Gärvorrichtung an einer oder an mehreren Stellen .im Behälter, vorzugsweise am Tiefeinführungsrohr befestigte, trichterförmig zur Behälterwandung geschwungene und dort einen schmalen Ringspalt für die aufsteigende Flüssigkeit frei lassende Böden angeordnet sein, welche an ihrem Ende mit einer umlaufenden Auffangrinne für .die abgeschiedene.Luft und feinen Austrittsöffnungen zum erneuten Abgeben der Luft an, die schnell durch den Ringspalt getriebene Gärflüssigkeit versehen sind.
• Der Schaumabscheider der neuen Vorrichtung ist vorzugsweise mit einem trichterförmigen Stutzen zum Einführern des Schaumes, an sich bekannten, spiralig geführten Leit- oder Laufschaufeln, durch welche der Schaum gegen eine vorzugsweise spiralige, gelochte Prallflädhe geleitet wird und getrennten Ableitungen für die Luft und die abgeschiedene Flüssigkeit auf den Seiten--der gelochten Prallfläche versehen. Durch die spiralige Form der Prallfläche wird eine wirbelfreie Abgabe der Flüssigkeit erzielt. Neben der so bewirkten groben Abscheidung oder allein für sich, kann zur Abscheidung eine weitere Vorrichtung angeordnet sein, welche eine in einem Gehäuse angeordnete wendelförmige Rohrschlange mit Lochungen in den nach außen gelegenen Teilender Rohrwandung und eine Ableitung für die durch die Lochungen der Rohrschlange in das Gehäuse übergetretene Flüssigkeit hat.
• Es empfiehlt sich, die Luftpumpe zum Einpressen der Luft, die Umwälzpumpe zum Umwälzen der Flüssigkeit und gegebenenfalls den umlaufenden Schaumabscheider untereinander anzuordnen und durch eine gemeinsame Welle anzutreiben. Dabei ist das gesamte Aggregat zur Belüftung, Flüssigkeitsumwälzun g und Schaumzerstörung vorzugsweise an einer im Kesselboden gelagerten Welle montiert und mit dieser geschlossen in den Behälter ein- und ausführbar.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen Fig. i und a die neue Gärvorrichtung im Längs-und Querschnitt, Fig. 3 und q. die an, dem unteren Ende des Tiefeinführungsrohres angeordnete Luftverteilungsvorrichtung in größerem Maßstab, im Längs- und Querschnitt, Fig. 5 und 6 den am oberen Ende des mittigen Rohres angeordneten Schaumabscheider in größerem Maßstab, längs und quer geschnitten, Fig. 7 eine andere Ausgestaltung .des Schaumabscheiders in größerem Maßstabe.
• In dem Gärbehälter i ist zentrisch das Tiefeinführungsrohr 2 mit der in seinem unteren Ende befindlichen Umwälzpumpe 3 angeordnet. Als Umwälzpumpe kann eine Kreisel- oder Schraubenpumpe verwendet werden.
• Die durch -das Tiefeinführungsrohr zulaufende Flüssigkeit wird von der Umwälzpumpe 3 durch einen Luftverteiler in den Behälter eingeführt. Der Luftverteiler besteht, wie dieses aus Fig. 3 und q. im einzelnen ersichtlich ist, aus feststehenden Führungskörpern, in Form spiralig verlaufender Leitschaufeln q., mit unterer und oberer Abschlußfläche 5, 6, durch deren feingelochte Wandungen die von der Luftpumpe durch ein Rohr 7 (Fig. i) zugeführte Luft in die Flüssigkeit eingepreßt wird. In dem Tiefeinführungsrohr sind von außen, z. B. durch Handräder 8 einstellbare Schlitze 9, io angeordnet, welche beim Zulaufverfahren nacheinander geöffnet werden, um den Rücklauf det Flüssigkeit zu ermöglichen und durch die ferner, nach vollständiger Füllung des Behälters, einstellbare Teile der unteren, mittleren oder oberen Schichten, der Gärflüssigkeit zusammen mit dem Überlauf dem Behälterboden zugeführt werden können.
• An dem Tiefeinführungsrohr 2 sind übereinander trichterförmige, zur Behälterwandung geschwungene Böden 13 und 1q. angeordnet, welche an ihrem Ende mit einer umlaufenden Rinne 13a und 14" für die abgeschiedene Luft versehen sind, von der aus diese durch feine Austrittsöffnungen an die Flüssigkeit abgegeben wird, welche durch den von den Böden 13, 1.4 und der Wandung des Behälters i gebildeten Ringraum strömt. Der sich über dem Flüssigkeitsspiegel 15 sammelnde Schaum tritt bei seinem Ansteigen durch den trichterförmigen Stutzen 16 in den Schaumabscheider und wird in diesem (vgl. Fig. 5, 6) durch Leit- oder Laufschaufeln 17 gegen eine spiralige, gelochte Prallfläche geleitet. Die Luft wird von der Innenseite dieser Prallfläche 18 durch die Ableitung i9, die Flüssigkeit von der Außenseite der Frallfläche durch die Ableitung 2o abgefü'hrt. Als Feinabscheider ist eine in dem Gehäuse 2i angeordnete wendelförmige Rohrschlange 22 vorgesehen, die in den außen gelegenen Teilen mit Lochungen 23 versehen ist. Die durch die Rohrlochungen 23 in das Gehäuse 21 übergetretene Flüssigkeit wird durch das Rohr 2q. abgeleitet.
• Die verbleibende, alkoholbeladene Luft gelangt aus dem Feinabscheider 21 durch ein Rohr 26 zum Kondensator 27, in dem die kondensierbaren Gase niedergeschlagen werden. Der restliche Alkohol wird aus den Abgasen in einem regenerierbaren Aktivkohlefilter 28 abgeschieden.
• Die Luftpumpe 25, die Umw älzpumpe 3 und die Laufschaufeln 17 des Schaumabscheiders sind untereinander angeordnet und werden durch eine gemeinsame Welle angetrieben. Das gesamte Aggregat zur Belüftung, Flüssigkeitsumwälzung und Schaumzerstörung ist geschlossen in den Behälter ein- und ausführbar.
• Das beanspruchte Verfahren und die zu seiner Ausführung angegebene Vorrichtung kann nicht nur für die Be- und Entlüftung von Gärflüssigkeiten, sondern auch bei vielen anderen Zwecken angewandt werden, bei :denen die Aufgabe vorliegt, Gase und Flüssigkeiten zu vermischen und zu entmischen. Zum Beispiel liegt bei der Fetthärtung die Aufgabe vor, Fette und Öle unter Beifügung von Nickelpulver als Katalysator in geschlossenen, bottichartigen, Behältern zur Reaktion zu bringen. Der Wasserstoff wird dabei durch feine düsenartige Öffnungen in den unteren Teil des Behälters eingeführt, wobei im übrigen die erfindungsgemäß vorgesehene Arbeitsweise und Ausgestaltung mit großem Vorteil verwendet werden kann.
• Weiterhin besteht bei vielen chemischen Verfahren die Aufgabe, Gase von kleinen Mengen mitgeführten festen Flugstaubes oder flüssigen Teeres zu befreien. Dies kann mit Vorteil durch Einleiten des Gases in Wasser erfolgen, wobei der Gasstrom in viele kleine Bläschen zerlegt wird. - Das beschriebene Verfahren eignet sich ganz besonders für eine derartige Feinreinigung von Gasen.
• Als weiteres Ausführungsbeispiel wird die Herstellung eines Quellstockes für Gerste genannt. Hierbei liegt -die Aufgabe vor, eine Flüssigkeitsemulsion zu erzeugen, welche spezifisch leichter ist als die ursprüngliche Flüssigkeit und deshalb das Bestreben hat, nach oben zu fließen. Damit wird ein starker Flüssigkeitsumlauf und dadurch eine gute Durchmischung der Flüssigkeit mit festen Körpern erzielt. Hierbei kann: die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren mit Vorteil verwandt werden.
• Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Auslaugung von Schlammen nach dem Cyanidverfahren zur Gewinnung von Gold. Dabei wird ebenfalls Luft durch Düsen eingeblasen, um eine Ausschlammung herbeizuführen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur innigen Vermischung und zur Entmischung von Gasen und Flüssigkeiten, insbesondere zur Be- und Entlüftung der Gärflüssigkeiten bei der Preßhefeherstellung, unter Verwendung von Luftverteilern, aus deren Öffnungen die Luft unter Druck in die vorübergeführte und im Behälter in vertikaler Richtung umgewälzte Flüssigkeit eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Behälter (i), z. B. durch ein Tiefeinführungsrahr (2), unten zugeführte Flüssigkeit vermittels einer Umwälzpumpe (3) zunächst an feststehenden Luftverteilern (q., 5, 6) entlang bewegt und darauf, nach ihrem Aufsteigen und der Abgabe der Luft, z. B. durch ein Überlaufrohr (2), zum Behälterboden zurückgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß -dem durch das Überlaufrohr (2) zum Behälterboden zurückgeführten Flüssigkeitsstrom einstellbare Mengen der Gärflüssigkeit aus unteren, mittleren oder oberen Schichten der Gärflüssigkeit zugemischt werden.
3. 3. Verfahren, nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die sich aus der rotierenden Flüssigkeit, insbesondere in der Behältermitte in Form gröberer Luftblasen abscheidende Luft während des Aufsteigens in der Flüssigkeit an einer oder mehreren Stellen des Behälters (i) aufgefangen, zur Behälterwandung geleitet und dort durch Luftverteiler (13d, i4.a) erneut an die schnell an diesen vorbeigeführte Flüssigkeit in Form feiner Bläschen abgegeben wird. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Gärflüssigkeit aufsteigende Schaum zur Rückgewinnung der Flüssigkeit und der Luft unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft gegen eine, vorzugsweise spiralige oder wendelförmige, gelochte Prallwand (18 bzw. 22) geführt wird, worauf die T.uft von der Innenseite, die Flüssigkeit von der Außenseite der Prallwand abgeführt wird. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der an sich bekannten Verdichtung der kondensierbaren Gase verbleibende Luft zur Gewinnung des Alkohols . über ein regenerierbares Aktivkohlefilter (28) geleitet wird. 6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch einen Gärbehälter mit am Boden angeordnetem Luftverteiler (.4, 5, 6) mit Öffnungen zum Durchtritt der durch eine Luftpumpe (25) eingepreßten Luft, einem Rohr (2), welches die Flüssigkeit mittels einer Umwälzpumpe (3) dem unteren Behälterteil zuführt, Führungskörpern, durch welche die@Luft unten entlang den Luftverteilern eingeführt, und einem Überlaufrohr (2), -durch welches die Flüssigkeit, nach Abgabe der Luft und Absdheidung des Schaumes in einem Schaumabscheider, zur Einführungsstelle zurückgeleitet wird. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise zentrisch im Kessel angeordnefes, zum Einführen der Flüssigkeit und zugleich als @Überlaufrohr dienendes Rohr (2), ,das auch die Umwälzpumpe-(3) enthält. B. Vorrichtung nach Anspruch .6 und 7, dadurch gekennzeichnet, :daß die am Austritt des Rohres angeordneten, feststehenden- Führungskörper in Form z. B. spiralig verlaufender -Leitschaufeln (q.) mit unterer und gegebenenfalls oberer Abschlußfläche (5, 6) als Luftverteiler mit gelochter Oberfläche ausgebildet sind, so daß die Luft im allseitigen Kreuzstrom in die Flüssigkeit gepreßt wird. g. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tiefeinführungsrohr (2) von außen einstellbare Schlitze (g bis 12) angeordnet sind, durch die Teile der-unteren, mittleren oder oberen Schichten der Gärflüssigkeit -zusammen mit dem Überlauf unmittelbar am Behälterboden zugeführ t werden können. 1o. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch an einer oder an mehreren Stellen iin Behältei angeordnete, vorzugsweise am Tiefeinführungsrohr (2) befestigte, trichterförmig zur Behälterwandung geschwungene, und dort einen schmalen Ringspalt für die aufsteigende Flüssigkeit freilassende Böden (13; 14), welche an ihrem Ende mit einer umlaufenden Auffangrinne (13a, 14a) für die abgeschiedene Luft und feinen Austrittsöffnungen zum erneuten Abgeben der Luft an die schnell durch den Ringspalt getriebene Gärflüssigkeit versehen sind. i t. `Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schaumabscheider mit trichterförmigem Stutzen (16) zum Einführen des Schaumes, an sich bekannten, spiralig geführten Leit- oder Laufschaufeln (17), durch welche der Schaum gegen eine vorzugsweise spiralige, gelochte Prällfläche (18) geleitet wird, und getrennten Ableitungen (zg, 2o) für die Luft und die abgeschiedene Flüssigkeit auf den Seiten der gelochten Prallfläche. 12. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine in einem Gehäuse (zi) angeordnete, wendelförmige, Rohrschlange (2-2). mit Lochungen (.23) in den nach außen gelegenen Teilen der Rohrwandung und eine Ableitung (24) für die durch die Lochungen der Rohrschlange in das Gehäuse übergetretene Flüssigkeit. . 13. Vorrichtung nach. Anspruch 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (25) zutun Einpressen der Luft, die Umwälzpumpe (3) zum Umwälzen der Flüssigkeit und gegebenenfalls ein umlaufender Schaumabscheider@(17) untereinander angeordnet und durch eine gemeinsame Welle antreibbar sind. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß, das gesamte Aggregat zur Belüftung, Flüssigkeitsumwälzung und Schaumzerstörung an einer im Kesselboden gelagerten Welle montiert ist und mit dieser geschlossen in den Behälter ein- und ausgeführt werden kann.