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Vorrichtung zur kontinuierlichen Gegenstromextraktion von Flüssigkeiten
mit Flüssigkeiten Zusatz zum Patent 855 098 Das Patent 855 og8 betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Extraktion von Flüssigkeiten mit Flüssigkeiten
in mehreren Stufen, durch die die miteinander zu behandelnden Flüssigkeiten in Gegenstrom
geführt werden. Das Mischen und Fördern der Flüssigkeiten erfolgt dabei durch Kreiselpumpen,
die sich in den einzelnen den Stufen entsprechenden Kammern des Extrakteurs in abgeteilten
Pumpenräumen befinden. Die Kreiselpumpen erzeugen ein Gemisch der miteinander zu
behandelnden Flüssigkeiten und fördern es aus den Pumpenräumen durch eine Verteilvorrichtung
in die Abscheidekammern der zugehörigen Stufen. In den Abscheidekammern trennt sich
das Gemisch aus den verschiedenen, nicht ineinander löslichen Flüssigkeiten entsprechend
ihren verschiedenen spezifischen Gewichten in seine Bestandteile, die nach dem Gegenstromprinzip
in die nächsten Kammern weitergeleitet bzw. aus den Endkammern abgezogen werden.
Dem abgeteilten Raum, in dem sich jede Kreiselpumpe befindet, fließen die zu mischenden
Flüssigkeiten aus den benachbarten Kammern zu, wobei die leichtere Flüssigkeit durch
eine Leitung unten und die schwerere z. B. über ein Wehr od. dgl. oben in jeden
Pumpenraum gelangt. Die in dem Extrakteur zu behandelnden Flüssigkeiten werden den
Pumpenräumen der beiden Endstufen von außen durch Leitungen, gegebenenfalls über
einen Sammelraum, zugeführt, während die behandelten Flüssigkeiten aus den Abscheidekammern
der beiden Endstufen abgezogen werden. Die Kreisel-
pumpen sind
zweckmäßig so ausgebildet, daß ein starker Mischeffekt erzielt wird. Vorteilhaft
werden solche Kreiselpumpen verwendet, die eine flache Charakteristik haben, so
daß eine geringe Veränderung des Flüssigkeitsstandes im Pumpenraum eine starke Veränderung
der Fördermenge ergibt.
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Die Vorrichtung nach dem Hauptpatent kann mit Einrichtungen ausgestattet
sein, die dafür sorgen, daß der Gegenstrom der miteinander zu behandelnden Flüssigkeiten
durch die Apparatur auch dann nicht unterbrochen wird, wenn die Pumpe einer Stufe
ausfällt. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn eine größere Anzahl von
Stufen, z. B. 3 bis IO oder noch mehr Extraktionsstufen, vorhanden sind. Sie besteht
aus Leitungen, die die Pumpenräume der benachbarten Stufen verbinden. Setzt eine
Pumpe aus, so bilden sich in dem zugehörigen Pumpenraum zwei Flüssigkeitsschichten.
Die Leitungen, die die Umleitung der Flüssigkeit durch die nicht mehr arbeitende
Stufe bewirken, sind nun so angeordnet, daß die obere der beiden Flüssigkeitsschichten,
die sich bei Stillstand der Pumpe im Pumpenraum bilden, durch ein geneigtes Rohr
in die Stufe fließt, in die die leichtere Flüssigkeit sonst aus dem Abscheideraum
der betreffenden Kammer gelangen würde, während die untere schwerere Flüssigkeitsschicht
durch eine unten im Pumpenraum ansetzende, ansteigende Leitung in den Pumpenraum
der anderen benachbarten Kammer abströmt. Diese Einrichtung, die es ermöglicht,
den Extrakteur auch bei Ausfall einer Stufe (oder mehrerer) in Betrieb zu halten,
hat sich im praktischen Betriebe bewährt.
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Indessen kann es bei Extrakteuren mit mehreren Stufen vorkommen, daß
infolge der vielen Verbindungsléitungen zwischen den einzelnen Pumpenkammern unerwünschte
Rück- bzw. Kreisläufe von Flüssigkeiten auftreten, die die Leistungen des Extrakteurs
beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß
die Einzugsmündungen der Leitungen, durch die bei Stillstand der Pumpe die Flüssigkeiten
aus dem zugehörigen Pumpenraum weitergeführt werden, in den obersten Teil der Pumpenräume
gelegt sind und daß die Ausflußmündungen der Umleitungen für die leichtere Flüssigkeit
mit Absperrorganen versehen sind, die den Rückfluß von Flüssigkeiten durch diese
Leitungen verhindern. Zweckmäßig sind diese Leitungen S-förmig ausgebildet und ihre
Einzugsmündungen trichterförmig gestaltet. Für die Einzugsmündungen der Umleitungen
für die schwerere Flüssigkeit sind in den Pumpenräumen zweckmäßig gesonderte, gegen
den Pumpenraum abgeschlossene Kammern vorgesehen. In diese steigt die schwerere
Flüssigkeit aus dem untersten Teil der Pumpenräume durch Rohre empor. Die Einrichtung
hat den Vorteil, daß die schwerere Flüssigkeit, die zur Umleitung gelangt, praktisch
frei von leichterer Flüssigkeit ist. Diese Wirkung kann gegebenenfalls noch dadurch
verstärkt werden, daß in den Kammern, an denen die Umleitungen für die schwerere
Flüssigkeit abzweigen, zwischen Abfluß und Zufluß ein Überlauf, z. B. in Form eines
Wehres, angeordnet ist.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beispielsweise und schematisch dargestellt.
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Fig. I ist ein senkrechter Längsschnitt, Fig. 2 ein Grundriß eines
erfindungsgemäß ausgestatteten Extrakteurs.
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Der Extrakteur ist durch die Wände 2 in die Extraktionsstufen a,
b, c . . . unterteilt. In den Abbildungen sind nur drei Stufen a, b, c gezeichnet,
da diese Stufenzahl für die Erläuterung der Erfindung ausreicht. In der Praxis empfiehlt
es sich jedoch in vielen Fällen, eine erheblich höhere Stufenzahl zu wählen, was
z. B. durch Anordnung einer entsprechenden Zahl von der Stufe b in allen Einzelheiten
entsprechenden weiteren Stufen möglich ist. Koaxial mit der senkrechten Mittellinie
der Wände2 oder in der Nähe dieser Mittellinie sind die Pumpenräume 30, 3I und 32
vorgesehen.
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Die schwerere Flüssigkeit wird durch eine Stirnwand des Extrakteurs,
beispielsweise bei 4, in den Pumpenraum 30 eingeführt, während die leichtere Flüssigkeit
in den Pumpenraum 32 der letzten Stufe c durch die Leitung 6 eintritt. Im normalen
Betrieb durchläuft die leichtere Flüssigkeit die Stufen c und b, wie nachstehend
näher beschrieben, und gelangt aus der Stufe b durch den trichterförmigen Überlauf
8 und das Rohr g in den Pumpenraum 30. Aus diesem Pumpenraum werden die durch g
und 4 zugeführten Flüssigkeiten von der -Kreiselpumpe durch die Rohre 12 und I3
in den Verteilerraum 14 gefördert. Das Gemisch dieser beiden Flüssigkeiten tritt
durch in der Wandung des Verteilerraumes 14 vorgesehene Öffnungen in den Abscheideraum
33 der ersten Stufe a und trennt sich hier in zwei SchichtenI und II.
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Die Flüssigkeit der oberen Schicht I verläßt den Extrakteur durch
den Überlauf I6 und das Rohr I7. Im Rohr t8 steigt die schwerere Flüssigkeit aus
der unteren SchichtII in den Raum 47 empor, der durch ein Wehr 48 unterteilt ist.
Über das Wehr gelangt die Flüssigkeit zur Einzugsöffnung der Leitung 49, durch die
sie in den Pumpenraum 3I der Stufe b fließt. In dieser sowie in der nächsten Stufe
oder den nächsten Stufen, wenn mehr als drei Stufen vorgesehen sind, wiederholen
sich die Misch- und Trennvorgänge auf die beschriebene Weise. Die Stufen b und c
sind zu diesem Zweck in der gleichenWeise wie die Stufea mit Rohre8 ausgestattet,
und es ist auch für die Stufe c ein Raum 47 vorgesehen, der dem Pumpenraum 32 vorgeschaltet
ist und in den die schwerere Flüssigkeit aus dem Abscheideraum 34 der Stufe b durch
das Rohr I8 überlaufen kann, um über das Wehr 48 und durch das Rohr 49 in den Pumpenraum
32 abzufließen. Das Rohr t8 der Stufe c ist in dem Raum 79 angeordnet, den die schwerere
Flüssigkeit durch die Leitung 50 od. dgl. verläßt.
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Die Pumpenräume 31 und 32 sind ähnlich wie der Pumpenraum 30 ausgebildet,
und es fördern die
in 3I und 32 angeordneten Kreiselpumpen 21 und
22 in der gleichen Weise wie die Pumpe 20 der Stufe a durch die entsprechenden Leitungen
I2 und I3 in die Verteilerräume I4, aus denen das Gemisch der Flüssigkeiten in die
Abscheidel<ammern 34 und 35 gelangt. Für den Abfluß der leichteren Flüssigkeit
sind auch in der Stufe c ein Trichter 8 und eine Leitung g vorgesehen. Dieses Rohr
g mündet in den Pumpenraum 3I der Stufe b.
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Die Lage des Trennspiegels in den Trennkammern wird durch die Höhe
der Überlaufkanten der Trichter 8 bzw. I6 und der Wehre 48 bestimmt.
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Durch in der Höhe verstellbare Ausführung der Trichter 8 kann man
damit - auch während des Betriebes - die Lage des Trennspiegels heben oder senken;
beispielsweise sind die Trichter 8 bzw.
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I6 auf den Rohren g bzw. I7 mit feinem Gewinde aufgeschraubt, so daß
man durch Drehen des Trichters die Ausflußhöhe einstellen kann.
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Für die selbsttätige Umleitung der schwereren Flüssigkeit um eine
Stufe, deren Pumpe stillsteht, sind die Rohre 57 vorgesehen, die aus Kammern 72
abzweigen. Diese Kammern sind oben in den Pumpenräumen angeordnet und gegen die
Pumpenräume abgeteilt. Sie stehen mit den Pumpenräumen durch die Rohre 7I in Verbindung,
die bis in den untersten Teil der Pumpenräume hinabreichen, so daß durch die Rohre
7I nur schwerere Flüssigkeit aufsteigen kann, die bereits weitgehend von der leichteren
getrennt ist. Im Behälter 72 ist das Wehr 73 angeordnet, das die Trennwirkung noch
verbessern kann. Über das Wehr 73 gelangt die schwerere Flüssigkeit in das Rohr
57 und weiter in den Pumpenraum der im Sinne der Strömungsrichtung der schwereren
Flüssigkeit folgenden Stufe. Zwischen den Pumpenräumen 32 und 31 sowie 3I und 30
sind Leitungen 28 angeordnet, durch die bei Stillstand einer Pumpe die leichtere
Flüssigkeit weiterfließt. Diese Leitungen haben an ihrem oberen Ende einen Überlauftrichter
26 und an ihrem unteren Ende ein Absperrorgan, z. B.
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Schwimmerventil 27, das beim Ansteigen der Flüssigkeit im Pumpenraum
in Tätigkeit tritt. Die Leitung I7, durch die die leichtere Flüssigkeit aus dem
Extrakteur abfließt, hat einen Trichter 78, der als Uberlauf für die leichtere Flüssigkeit
dient, wenn die Pumpe dieser Stufe zum Stehen kommt.
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Es sei angenommen, daß die beiden Pumpen 20 und 22 sich in Betrieb
befinden, während die mittlere Pumpe 2I durch irgendeine Störung od. dgl. zum Stillstand
gekommen oder angehalten worden ist. Dann steigt die schwere Flüssigkeit durch das
Rohr 7I nach oben, fließt über die Überlaufkante 73 und gelangt durch das Rohr 57
in den Pumpenraum 32. Die leichtere Flüssigkeit sammelt sich oben im Pumpenraum
3I, fließt in den Trichter 26 und über das Rohr 28 in den Pumpenraum 30 der Stufe
a. Wenn sich nun bei Stillstand der mittleren Pumpe der Pumpenraum 3I mit Flüssigkeit
füllt, wird das S-förmige Rohr 28, das zum Pumpenraum 32 führt, durch den Schwimmer
27 abgeschlossen, so daß Flüssigkeit nicht rückwärts aus dem Pumpenraum 3I in den
Pumpenraum 32 gelangt. Der Schwimmer 27 kann in der verschiedensten Weise ausgebildet
sein, beispielsweise als Hohlzylinder, Hohlkugel, Hohlellipsoid usw. Er kann weiterhin
seitlich zur Vermeidung von Kippen im Pumpenraum geführt werden.