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Vorrichtung zur kontinuierlichen Extraktion von Flüssigkeiten
Vorrichtungen
zur kontinuierlichen Extraktion von Flüssigkeiten mit Ffüsgkeiten im Gegenstrom
sind in mannigfacher Ausführung bekannt. Die einfachste Ausführung einer solchen
Vorrichtung besteht in einem System von hintereinandergeschalteten Extralçtionsgefäßen,
z. B.
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Rührkes,seln, mit anschließender Soheidevorrichtung, bei denen durch
bestimmte zwangsweise Führung der einzelnen Phasen' jeder Einheit je nach der Anzahl
der Einheiten, ein mehr oder weniger ausgeprägter Gegenstrom der beiden miteinander
in Austausch zu bringenden Phasen erreicht wird. Die Wirksamkeit einer solchen Vorrichtung
ist um so größer, je weiter der Extraktionsraum in einzelne Teile aufgeteilt ist.
Mit der Erhöhung der Anzahl der Teilextraktoren steigt aber auch der Aufwand für
Idie zur 'Flüssigkeitsführung notwendigen Fördereinrichtungen wie Pumpen usw. Ebenso
muß die Anzahl der Scheidegefäße mit den entsprechenden Armaturen erhöht werden,
so daß das gesamte System infolge des verwickelten Aufbaus gegen Störungen außerordentlich
empfindlich ist.
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Weiter arbeitet man in senkrecht angeordneten Austauschersäulen,
die mit Inneneinbauten versehen sind. Die einfachste Vorrichtung dieser Art besteht
in einem mit Füllkörpern gefüllten Turm, dem die schwere Phase von oben und die
leichte von unten zugeführt wird. Der Austausch von Phase zu Phase erfolgt auf dem
Wege der gegen seitigen Verdrängung und Durchldringung in der Füllkörperschicht.
Zufolge der nur kleinen mechani-
scher Kräfte bei diesem Vorgang
und der damit nicht genügenden Erneuerung der Oberflächen ist der Austausch jedoch
mangelhaft. Auch die Emulgierung der einen Phase mit einem Teil der anderen vor
dem Durchlauf durch den Austauscher bringt einen nur mäßigen Fortschritt.
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Man hat daher vorgeschlagen, in einem Turm relativ kurze Zonen der
Mischung und des Austausches abwechselnd übereinander anzuordnen.
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Diese Vorrichtung ist jedoch bezüglich der Anzahl und der Länge der
Zonen mit einer gewissen Willkür behaftet und der Austausch bzw. die Trennung der
Phasen ist nicht immer zufriedenstellend. Alinliche Ergebnisse erhält man in einer
Vorrichtung, die aus einem senkrecht angeordneten zylindrischen Gefäß mit einem
darin rotierenden Verdränger besteht. In dem engen Spalt zwischen Verdränger und
Mantelgefäß soll sich der Phasenaustausch vollziehen. Die letztgenannte Vorrichtung
teilt mit vielen anderen derartigen Apparaten den Nachteil, daß mechanisch bewegte
Teile mit den damit verbundenen Schwierigkeiten bezüglich des Schmier-und Lagerprobiems
sowie der Korrosion vorhanden sind. Ferner ist die Durchsatzgeschwindigkeit der
Phasen in den Austauschzonen allein durch deren Materialkonstanten, wie Dichte,
Oberflächenspannung usw., bestimmt und kann nicht wzllkürlich kzw. unabhängig z.
B. von der Rührung eingestellt werden. Diese Vorrichtungen lassen sich daher nur
in einer beschränkten Anzahl von Fällen einsetzen.
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Weiterhin sind Vorrichtungen zur kontinuierlichen Extraktion eines
Bestandteiles aus einer Flüssiigkeit mit einer anderen Flü&sigkeit bekannt,
die aus einer größeren Anzahl aneinandergereihter, waagerecht angeordneter Misch-
und Beruhigungszonen bestehen, wobei bei manchen Aus£ührungsformen besondere Einbauwände
die Mischzonen von den Beruhigungszonen abtrennen. Bei einer dieser Vorrichtungen
sind die Beruhigungsräume oberhalb und unterhalb der Mischräume angeordnet, wodurch
sich eine recht komplizierte Apparatur ergibt. Im übrigen ist allen diesen bekannten
Vorrichtungen der Nachteil zu eigen, daß in jeder der meist zahlreichen Mischräume
ein Rührer angeordnet ist, so -daß sich in jedem Fall eine recht teure und verwickelte
Bauart ergibt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Extraktion eines Bestandteiles aus einer Flüssigkeit mit einer anderen Flüssigkeit,
bestehend aus einem rohr- oder rinnenförmigen, waagerecht gelagerten Körper- beliebiger
Querschnittsgestalt, der im Innern mit einer einzigen senkrecht zur Strömungsrichtung
der Flüssigkeiten wirkenden Mischvorrichtung versehen ist, wobei an dem einen Ende
ddä Körpers eine Eintrittsöffnung für die erste Flüssigkeit und eine Austrittsöffnung
für die zweite und an deren Ende des Körpers eine Eintrittsöffnung für die zweite
und eine Austrittsöffnung für die erste Flüssigkeit vorgesehen sind.
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Diese Durchmischung kann z. B. mittels eines mechanischen Rührers
mit waagerechter Achse erfolgen. Eine besonders vorteilhafte Lösung stellt die Rührung
mittels eines am Grunde der Flüssigkeitsströme eingeblasenen Gases dar. Dazu wird
das Gas zweckmäßigerweise durch ein mit Löchern versehenes Rohr zugeführt und strömt
nach dem Durchrühren der Flüssigkeiten von deren Oberfläche ab. In besonderen Fällen,
vor allem wenn die Phasen aus flüchtigen Komponenten bestehen, empfiehlt es sich,
das zur Rührung verwendete Gas umzuwälzen. An Stelle eines Fremdgases läßt sich
ebensogut der Dampf der leichtestflücshtigen Komponente des Flüssigkeitssystems
verwenden, den man durch Erhitzen eines Teiles der betreffenden Flüssigkeit, Verdampfen,
Einblasen durch das Gaszuführungsrohr und schließlich Kondensation mittels eines
Rückflußkühlers im Kreislauf führt. Auf diese Weise lassen sich auch unter ungünstigsten
Umständen, wie hoher Flüchtigkeit der zu verarbeitenden Lösungsmittel und Aggressivität
derselben apparativ sehr einfache Verhältnisse schaffen.
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Bei dem geschilderten Mischvorgang werden die einzelnen Volumelemente
der beiden Phasen unter kräftigem Durchrühren im wesentlichen auf- und abwärts bewegt.
Als Folge davon verschiebt sich jedes Volumelement allmählich nach der jeweiligen
Abfluß stelle, d. h. nach dem einen oder anderen Ende des Extraktionsraumes hin,
so daß statistisch die eine Phase gegen die andere bei intensivem Materialaustausch
wandert, und zwar mit einer willkürlich bestimmten Durchsatzgeschwindigkeit.
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SelbstverständIich bedarf es je einer Beruhigungs-und Trennzone an
beiden Enden der Mischzone, damit die beiden Phasen Gelegenheit finden, sich zu
scheiden. Dafür können an sich bekannte Vorrichtungen Verwendung finden. Am einfachsten
schaltet man die Trennvorrichtungen mit der Mischvorrichtung in einem einzigen Apparat
zusammen, -der dann nur durch die Einbauten entsprechend den Einzelfunktionen der
Zonen unterteilt ist.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform des Vexfahrens besteht in einer
relativ schmalen, langgestreckten Wanne oder Rinne, bei der an dem einen Ende der
Zulauf für die leichte und der Ablauf für die schwere Phase sowie an dem anderen
Ende der Zulauf für die schwere und der Ablauf für die leichte Phase angebracht
ist (s. Skizze). Im Mittelteil der Wanne, und zwar etwa auf ein Drittel ihrer Gesamtlänge,
liegt nahe am Boden ein Gaszuführungsrohr mit zahlreichen, im wesentlichen nach
unten weisenden Löchern, durch die das Rührgas eingepreßt wird: Die beiden Endstücke
sind durch gelochte Trennwände abgeteilt und z. B. mit Füllkörperringen gefüllt.
An den beiden äußersten Enden sind an sich bekannte Vorrichtungen zum getrennten
Abzug der beiden Phasen, z. B. Überläufe, angebracht.