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Mischungs- und Umwälzverfahren Es sind Mischungs- und Umwälzverfahren
mittels Reaktoren bekannt, bei denen eine Flüssigkeit in drehender Bewegung (Zirkulationsströmung)
von unten nach oben den Reaktor durchströmt und dabei im Reaktor mit flüssigen,
amorphen oder festkörnigen Medien durchmischt wird. Eine innige Mischung der Medien
ist dadurch erschwert, daß die schwereren Medien sich stetig aus dem Misch-Wirbel
ausscheiden, absinken und den Zufluß verstopfen. Außerdem tritt hierbei der Nachteil
ein, daß die schwereren Medien der allseitigen Flüssigkeitseinwirkung vorzeitig
entzogen werden.
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In der Praxis ergeben sich z. B. Mischungs- und Umwälzvcrfahren obengenannter
Art zur Wasserenthärtung mittels Kalk und Baryt, zur Entkarbonisierung von Wasscr
durch Hartkornanfall, zur Farbenmischung oder zur Auflösung trockener Farbstoffe
in wäßrigen Lösungen usw. Es ist dabei bekannt, steilkonische Reaktoren zu benutzen,
bei denen die zu behandelnden Flüssigkeiten vorzugsweise im Spitzkonus des Reaktors
eingeführt werden. Zur Erhöhung der Umwälzwirkung der zu mischenden Stoffe ist es
weiterhin bekannt, sich mechanischer Einrichtungen, wie Pumpen oder Ejelitoren,
oder auch der Druckmittel, wie Dampf, Preßluft u. dgl., zu bedienen.
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Die Erfindung betrifft ein Mischungs- und Umwälzverfabren mittels
Reaktoren, die von unten nach oben von einer Flüssigkeit in Drallstrombewegung (Zirkulationsströmung)
durchströmt werden, wobei im Reaktor eine Durchmischung der Flüssigkeit mit einem
flüssigen, amorphen oder festkörnigen Medium erfolgt, und besteht darin, daß zusätzlich
in die Mittelachse der wirbelnden
Flüssigkeit des Reaktors ein oder
mchrere axial von unten nach oben gerichtete Flüssigkeitstreibströme (vorzugsweise
aus der zu behandelnden Flüssigkeit) durch Druckdüsen eingeführt werden.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen,
daß die aus der wirbelnden Mischung sich ausscheidenden Teile durch den oder die
Treibströme umgewälzt und so in Schwebe gehalten verderb daß der Reaktorboden stets
frei von Ablagerungen bleibt und die in Schwebe gehaltenen Teile stets von neuem
in die Zirkulationsströmung zurückgeführt werden, wie die Praxis ergeben hat und
am durchsichtige!l Modell sichtbar ist.
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Vorteilhaft werden die Leitungen zur Drallstromerzeugungsvorrichtung
tlnd die Leitungen zur Treibstromerzeugungsvorrichtung getrennt verlegt und mit
getrennten Regelvorrichtungen versehen, um die Durchflußgeschwindigkeiten für die
Flüssigkeitsströme getrennt einstellen zu können.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können die Vorrichtung
zur Erzeugung der Zirkulationsströmung und die Vorrichtung zur Erzeugung der quer
hierzu gerichteten Treibströme aus ein!em einheitlichen Körper bestehen, der z.
B. eine Zentraldüse in Richtung der Mittelachse- und konzentrisch um die Zentraldüse
eine zweite Düse mit Drallerzeugungsflächen, wie Drallschaufeln, aufweisen. Diese
Vorrichtungen zur Erzeugung der verschiedenen Flüssigkeitsströme können auch getrennt
voneinander angeordnet werden. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, an dem
Reaktor einen all sich bekannten Topf anzuhängen und in diesem Topf die Düsen vorzusehen.
Dabei ist es vorteilliaft, für den Topf noch eine Fällmittelzuleitung vorzusehen,
wodurch vorteilhaft eine Vorreaktion im Anhängetopf erreichbar ist. Feuer hat es
sich als zweckmäßig herausgestellt, zwischen Reaktor und Anhängetopf eine Absperrvorrichtung
vorzusehen, um Verstopfungen der Anlage bei ihrem Stillstand zu vermeiden. Nicht
zuletzt ist es als zweckmäßig empfunden worden, noch Spülleitungen anzuordnen, die
in entgegengesetzter Richtung der obengenannten Flüs sigkeitss trömungen den Topf
und die Düsen zu reinigen vermögen.
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Zusammenfassend sind die durch die Erfindung erreichten Vorteile
darin zu sehen, daß vertikale und horizontale Mischungskräfte wirksam werden, die
eine besonders gute Durchmischung erreichen und ein stetiges Hochschleudern und
Umwälzen absinkender oder durch Flugkräfte ausgeschleuderter Stoffe erzielen. Bei
Außerbetriebsetzung der Anlage wird eine Verstopfung derselben durch Absperrvorrichtungen
und durch die Spülmöglichkeiten vermieden. Außerdem wird durch die Möglichkeit der
Zuführung von Füllmitteln in einem Anhängetopf eine vorteilhafte Vorreaktion erreicht.
Durch.
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Anlagerung von Fällungsprodukten kann eine erhebliche Vergrößerung
von Kristallisationskeimen erreicht werden. Durch gegenseitige Reibung der Reaktionsmittel
und Reibung an der Reaktionswandung bilden sich Abriebkörper, die wieder neue Kristallisationskeime
ergeben. Es ist daher nicht notwendig, dem Verfahren stets neue Kristalls. sationskeime
periodisch zuzuführen. Durch die Entstehung zahlreicher kleiner Körner wird auch
eine Schmutzklärung im Reaktor dadurch, daß sich die Kristallisationskeime stetig
mit einer neuen Haut überziehen, erreicht und das nachgeschaltete Filter entlastet,
so daß sich auch der Vorteil ergibt, nämlich einen erheblichen Teil an organischen
Sub stanzen, Kieselsäure, Eisen u. dgl. aus Flüssigkeiten, z. B. zur Trinkwasserbereitung,
auszuflocken, ohne daß ein Zusatz besonderer, für diesen Zweck bekannter Flockungsmittcl
erforderlich ist.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur
Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt; es zeigt Fig. I eine Gesamtansicht
und Fig. 2 einen Schnitt durch einen Anhängetopf mit eingebauten Düsen und Absperrorganen
in vergrößertem Maßstab.
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Die zu behandelnde Flüssigkeit, beispielsweise das zu enthärtende
Wasser, wird durch die Leitung h und die getrennt angeordnete Leitungen der Drallerzeugungsvorrichtung
b und der Treibdüse c im Anhängetopf a zugeführt. An den Anhängetopfa sind die Leitung
e zwecks Zuführung eines Fällmittels und die Leitungf zwecks Zuführung eines Spülmittels
angeordnet. Ferner ist am Anhängt topf a ein Absperrschieber d vorgesehen. Die Durch
flußgeschwindigkeit der Ströme durch die Hauptleitung h und Nebenleitung i wird
mittels in den Leitungen eingebauter Schieber geregelt. Die größere Durchflußmenge
wird in der Drallerzeugungsvorrichtuulg b in sich im wesentlichen horizontal drehende
Wasserwirbel aufgeteilt und so ein sich mischender Drallstrom (Zirkulationsströmung)
erzeugt. Die kleinere Menge des Arbeitsmittels wird als Strahl oder als steiler
Treibstrom mit im wesentlichen senkrechter Richtung durch die Treibdüse gedrückt.
Das durch Leitung e eingedrückte Fällmitted wird unmittelbar an den Düsen vom Drallstrom
aufgenommen und im Anhängetopf a innig mit der Hauptflüssigkeit vermischt, so daß
also bereits im Anhängetopf a eine Vorreaktion eintritt.
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Das Gemisch wird in den Reaktor g gedrückt, wo es der Einwirkung des
Treib- und Drallstromes ausgesetzt bleibt und die Reaktion stattfindet. Der Treibstrom
aus der Düse c bewirkt, daß die im Reaktor g absinkenden Teilchen umgewälzt und
von neuem in den Drallstrom geführt werden, von wo sie von neuem absinken und wieder
durch den Treibstrom hochgerissen werden. Die Düsen können auch teilweise im Reaktor
angeordnet werden, wenn besonders schwere Stoffe in Schwebe zu halten sind.
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Bei Außerbetriebnahme der Anlage wird zunächst der Zufluß des Fällmittels
abgestellt und der Scbnellschlußsclüeber d geschlossen, um den Abfall der Sinkstoffe
aus dem Konus des Reaktors in den Anhängetopf zu verhindern. Danach wird der Hauptstrom
ii und der Nebenstront i zu den Düsen abgestellt. Außerdem werden, um jegliche Verunreinigungen
im Düsentopf a der Drallerzeugmgsvorrichtung b- und der Treibdüse c zu verhindorn,
wechselseitig durch diese Spülwasser geleitet,
welches in einem
Fall durch die Treibdüse c, im umgekehrten Fall durch die Drallereugungsvorrichtung
entweicht und bei k abfließt. Auch kann eine direkte Druckwasserspülung durch die
Leitung f erfolgen.