DE940649C

DE940649C - Verfahren und Anordnung zum Verteilen von Gasen in Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE940649C
Application number: DEB30006A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl-Ing Plauth; Hans Raeder; Hans Joachim Dr Waldmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1954-03-05
Filing date: 1954-03-05
Publication date: 1956-03-22

Description

Verfahren und Anordnung zum Verteilen von Gasen in Flüssigkeiten Für die meisten chemischen Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten, bei welchen derReaktionsraum mit Flüssigkeit gefüllt ist, ist es notwendig, das der Reaktion zugeführte Gas in möglichst kleinen Blasen und über den ganzen Querschnitt des Reaktionsraumes gleichmäßig verteilt der Flüssigkeit zuzugeben. Die üblichen Vorrichtungen für derartige Vorgänge sind z. B. mit kleinen Löchern versehene Verteilerrohre oder Filtersteine oder Fritten aus keramischen oder metallischen Werkstoffen, die über eine größere Fläche verteilt sein müssen. Der Nachteil aller dieser Vorrichtungen besteht darin, daß die Durchtrittsöffnungen für das Gas zahlreich und sehr klein sein müssen, um eine wirksame Verteilung zu bewirken. Hierbei ist aber die Verstopfungsgefahr sehr groß, besonders wenn es sich um Reaktionen handelt, bei denen feste Erzeugnisse auftreten oder unerwünschte Abscheidungen stattfinden.
Man hat schon vorgeschlagen, zusammen mit dem zu verteilenden Gas eine Flüssigkeit unter Überdruck in eine mit dem Gas zu vermischendeFlüssigkeit einzuspritzen. Eine innige Verteilung des Gases in der Flüssigkeit wird jedoch hiermit nicht erzielt.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, auch mit-weniger und nicht sehr kleinen Öffnungen, z. B. mittels Schlitzen, die ringförmig sein können, eine ausgezeichnete Verteilung zwischeh Gasen und Flüssigkeiten zu erzielen, wenn man zusammen mit dem Gas eine Hilfsflüssigkeit durch enge Öffnungen und unter Übetdruck in die durch ein Gefäß strömende, mit dem Gas zu vermischende Flüssigkeit, etwa senkrecht zur Strömungsrichtung der -Flüssigkeit, einspritzt. Die Hilfsflüssigkeit reißt dabei das zu verteilende Gas mit sich, und infolge der kinetischen Energie des austretenden Flüssigkeitsstrahles, die gegenüber der Energie des Gasstrahles infolge seiner viel größeren Masse sehr erheblich ist, wird das Gas in feinste Perlchen zerrissen und in einem weit größeren Streubereich in der Hauptflüssigkeit verteilt, als es ohne Hilfsflüssigkeit der Fall wäre. Es ist zweckmäßig, wenn der Druckabfall innerhalb der Zufuhröffnung für das Gas und die Hilfsflüssigkeit etwa 2 bis 5 at beträgt. Auf diese Weise ist es z. B. in einem zylindrischen Reaktionsgefäß, in welchem die flüssigen Reaktionsteilnehmer von unten nach oben strömen, mit Hilfe eines einzigen zentral über dem Boden angeordneten Ringschlitzes möglich, das Reaktionsgas gleichmäßig in Form feinster Perlen über den ganzen Querschnitt des Gefäßes zu verteilen.
Die Hilfsflüssigkeit kann eine nicht an der Reaktion teilnehmende Flüssigkeit sein. Sie kann aber auch an der Reaktion teilnehmen und z. B. aus dem flüssigen Ausgangsstoff selbst bestehen.
Es wurde weiterhin gefunden, daß es von Vorteil ist, wenn man einen je nach Durchsatz, z. B. durch Drehen einer Spindel, einstellbaren Schlitz für das einzuführende Gas und die Hilfsflüssigkeit entsprechend anordnet. Als ganz besonders günstig wurde dabei erkannt, als Verteilervorrichtung eine Öffnung zu verwenden, die nach Art eines Sicherheitsventils durch eine federbelastete Platte verschlossen ist. Je nach der Spannung der Feder stellt sich, weitgehend unabhängig von der Belastung, ein Ringschlitz - ein, der den für den gewünschten Verteilungsgrad notwendigen Druckabfall bewirkt.
Das Verfahren und die Anordnung kann auch für das Waschen von Gasen verwendet werden. Hierbei wird z. B. das Gas mit der Hilfsflüssigkeit, zweckmäßig einem Teil der Waschflüssigkeit selbst, durch die Schlitze gepreßt, wobei ein Gasschleier entsteht, durch den die vorwärts strömende Waschflüssigkeit kontinuierlich geführt wird. Auf diese Weise kommt man mit verhältnismäßig kleinen Waschräumen aus.
An Hand der Abb. I bis 3 seien einige Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
In dem Reaktionsgefäß I der Abb. I tritt am Boden bei 2 eine Flüssigkeit ein, die mit einem Gas reagieren soll, bei 3 verläßt diese den Reaktionsraum. Zu dem Gas, das durch Leitung 4 eingeführt wird, wird durch Leitung 6 eine Hilfsflüssigkeit miteingespritzt. Die Verteilervorrichtung 5 besteht aus einem Gefäß, das am Umfang mit Ringschlitzen versehen ist. Diese Schlitze sind so geformt, daß in ihnen ein Druckabfall des Gas Flüssigkeits-Gemisches von z. B. 2 bis 5 at erfolgt.
Durch die kinetische Energie des etwa senkrecht zur Hauptströmung austretenden - Flüssigkeitsstrahles wird das mitaustretende Gas in Form kleinster Bläschen über den ganzen Gefäß querschnitt unter Bildung eines Gasschleiers verteilt.
Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei der Ringschlitz, der zwischen Gefäß 5 und Platte 7 gebildet wird, durch Drehung der Spindel 8 bzw. des Handrades g so eingestellt werden kann, daß die gewünschte Spaltbreite bzw. der gewünschte Druckabfall je nach Durchsatz eingestellt werden kann.
Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Ringschlitz sich selbsttätig so einstellt, daß auch bei Änderungen des Gasdurchsatzes derDruckabfall innerhalb des Ringschlitzes praktisch konstant bleibt. Das Verteilergefäß 5 ist mit einer Platte 7 abgedeckt, die mit Hilfe der Spindel 8 und der Feder 10 auf den oberen Rand des Verteilergefäßes 5 gepreßt ist. Mit Hilfe der Muttern II kann die Spannung der Feder 10 so verändert werden, daß der gewünschte Druckabfall innerhalb des Ringsthlitzes eintritt.
Beispiel In einem bei 20 at betriebenen Reaktionsgefäß von 500 mm Durchmesser sollen 200 cbm/h Luft möglichst intensiv mit etwa 100 cbm einer von unten nach oben strömenden Reaktionsflüssigkeit, z. B. Cyclohexan, vermischt werden. Es-wird eine federbelastete Verteilervorrichtung nach Abb. 3 mit einem Durchmesser von 50 mm zentral über dem Boden angebracht. Die Feder ist so stark gewählt, daß die 200 cbm/h Luft zusammen mit etwa 5 cbm/h einer Hilfsflüssigkeit, die aus dem gleichen Stoff besteht wie die Hauptflüssigkeit, unter 23 at in das Verteilergefäß eintreten. Durch die Entspannung von 23 auf 20 at stellt sich ein Austrittsspalt yon etwa 0,7 mm Höhe ein. Infolge der etwa 20 m/sec betragenden Austrittsgeschwindigkeit des Finssigkeitsstrahles wird das Gas in kleine Bläschen zerrissen und streicht, über den ganzen Querschnitt des Gefäßes verteilt, zusammen mit der Hauptflüssigkeit nach oben.

Claims

PATENTANsPRUcHE: I. Verfahren zum Verteilen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere bei der Ausführung von Reaktionen, wobei zusammen mit dem zu verteilenden Gas eine Hilfsflüssigkeit unter ueberdruck in die mit dem Gas zu vermischende Flüssigkeit eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hilfsflüssigkeit mit dem Gas durch schlitzartige Öffnungen in die durch ein Gefäß strömende, mit dem Gas zu vermischende Flüssigkeit etwa senkrecht zu deren Strömungsrichtung eingespritzt wird, wobei die Hilfsflüssigkeit die gleiche Flüssigkeit wie die in der das Gas verteilt werden soll, sein kann und/oder eine Flüssigkeit, die selbst an der Reaktion teilnimmt.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung des Gases und der Hilfsflüssigkeit durch gegebenenfalls mittels Spindel verstellbare Ringschlitze erfolgt, die so angeordnet sind, daß der austretende Strahl in der gewünschten Richtung in die strömendeFlüssigkeit gelangt
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschlitz durch eine von einer Platte bedeckten Öffnung gebildet wird, wobei die Platte durch eine verstellbare Feder so stark auf die Öffnung drückt, daß der gewünschte Druckabfall im Ringschlitz sich selbsttätig einstellt.

Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 606 150.