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Reaktionskolonne für die kontinuierliche Behandlung von Flüssigkeiten
Reaktionsgefäße haben in der chemischen Industrie eine vielseitige Anwendung gefunden.
Sie bestehen gewöhnlich aus einem Behälter, in den die miteinander in Reaktion tretenden
Stoffe, wie z. B. Flüssigkeiten, Gase, Dämpfe usw., auf geeignete Weise ein- und
abgelassen werden können. Es gibt Reaktionsgefäße für diskontinuierlichen und. kontinuierlichen
Betrieb. Um einen gleichmäßigen Verlauf der Reaktion sicherzustellen, ist vor allem
den letztgenannten meistens ein Dosiergerät vörgeschaltet. Bei kontinuierlichem
Betrieb ist die Reaktionszeit abhängig vom Nutzinhalt des Behälters und der Durchflußgeschwindigkeit
des Behandlungsgutes. Es ist auch bekannt, in Reaktionsgefäße Rührvorrichtungen
einzubauen.
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Bei der Entsäuerung pflanzlicher und tierischer Öle und Fette ist
es wichtig, die fettsäurehaltigen Öle nach Zugabe von Alkalilauge so zu behandeln,
daß eine innige :und gleichmäßige Vermischung der Flüssigkeiten stattfindet, damit
die zugegebenen Laugenpartikel sicher mit den Fettsäureteilchen in Berührung kommen.
Ein örtlicher überschuß an Lauge führt zu Neutralölverlusten, weil in solchen Fällen
die Lauge Neutralöl verseift. Andererseits darf die Vermischung wegen der Gefahr
einer Emulsionsbildung nicht zu intensiv erfolgen. Die in die Emulsion gehenden
Öle können nämlich nicht restlos zurückgewonnen werden, so daß in einem solchen
Falle erhebliche Verluste entstehen. Außerdem sind die zurückgewonnenen Emulsionsöle
von geringerer Qualität und liegen preislich erheblich unter dem Neutralöl.
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Die bisher bekannten Reaktionsgefäße sind mit Rührern ausgerüstet,
die mittels Schraube oder
Flügelrad die Flüssigkeiten in Bewegung
bringen. Diese Mischung ist aber keine vollkommene. Ist z. B. das Flügelrad nahe
dem Boden des Behälters angeordnet, so finden größere Bewegungen der Flüssigkeitsteilchen
gegeneinander nur in Bodennähe statt. Mit zunehmender Höhe der Flüssigkeitssäule
werdendieseBewegungen immergeringer, so daß auch der Mischeffekt von :unten nach
oben stark abnimmt. Da aber Öle und Alkalilauge schwer mischbare Flüssigkeiten sind,
ist es zur Vermeidung der eingangs erwähnten Verluste notwendig, die Flüssigkeiten
während ihrer gesamten Verweilzeit im Reaktionsgefäß in Bewegung zu halten, @um
eine gegenseitige Berührung der Flüssigkeitsteilchen sicherzustellen. Es sind zwar
Vorrichtungen zur Reinigung vegetabilischer Öle bekannt, bei denen an senkrechtere,
in aufrecht :stehenden Gefäßen angebrachten drehbaren Wellen mehrere über die ganze
Länge des Gefäßes verteilte Rührvorrichtungen angeordnet sind. Derartige Gefäße
hat man auch schon durch Leitbleche in mehrere Kammern unterteilt. Ferner ist eine
Vorrichtung zum Abtrennen von Seifen, die bei der Raffination von Ölen entstehen,
aus diesen Ölen beschrieben worden, die mehrere übereinander angeordnete Kammern
enthält, wobei in jeder Kammer ein Rührer angeordnet ist und sämtliche Rührer auf
der gleichen Welle befestigt sind.
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Das gleichmäßige Inbewegunghalten schwer miteinander mischbarer Flüssigkeiten,
wie z. B. Öle und Alkalilauge, sowie der sich daraus bildenden Seifenflocken wird
bei der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine drehbare
Wendel sich über die gesamte Länge des Gefäßes erstreckt und aus mehreren gegenläufigen
Abschnitten besteht. Dadurch wird das Flüssigkeitsgemisch vom Eintritt in das Gefäß
bis zum Austritt in einer leichten Auf- und Abbewegung gehalten, ohne daß Emulsionsbildung
eintritt. Die Drehzahl der Welle ist entsprechend niedrig zu halten und beträgt
vorzugsweise 4o Umdr./Min. Die einzelnen Abschnitte sind mittels Leitbleche voneinander
getrennt, die gegebenenfalls perforiert und/oder mit Abstand vom äußeren Zylindermantel
angeordnet sind. Sie bezwecken, einen ungehemmten freien Übergang der Flüssigkeit
von einem Abschnitt in den andern zu verhindern. Die Flüssigkeitsbewegung wird noch
dadurch gefördert, daß zwischen Wendel und Gefäßwand feststehende, wendelförmige
Hilfsschnecken angeordnet sind. Diese sind wie die .drehbare Wendel in jeder Abteilung
zur einen Hälfte linksgängig, zur anderen Hälfterechtsgängig. Bei derNeutralisation
tierischer und pflanzlicher Öle -wirken die Seifenflocken während der Behandlung
in der Reaktionskolonne reinigend auf das Öl, indem sie die Ausscheidung von Begleitstoffen
fördern und diese gleichzeitig adsorbieren. Durch diese Behandlung werden die Seifenflocken
weder zerschlagen noch wird das Einphasensystem der Seife zerstört. Auch zugesetzte
Katalysatoren können in der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung mit dem Öl innig
und gleichmäßig vermischt werden, was für den Härtungsprozeß von großer Bedeutung
ist. In gleicher Weise kann man auch andere Stoffe, z. B. Bleicherde und/ oder Gase
oder Dämpfe, mit dem Öl oder seinen Miscellen in innige Berührung bringen.
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Vorteilhaft werden die feststehenden äußeren Ringwendeln herausnehmbar
im Zylinder angebracht, wodurch die Reinigung des Reaktionsgefäßes wesentlich erleichtert
wird. Sie können auch auf Längsrippen befestigt werden, die an der äußeren Zylinderwand
führen. Der auf diese Weise hergestellte Abstand zwischen der Hilfswendel und der
äußeren Zylinderwand gestattet den allmählich nach außen gleitenden Feststoffen,
zwischen den Rippen an der Zylinderwand nach unten abzusinken und sich im Trichter
am unteren Ende des Reaktionsgefäßes anzusammeln. Dadurch werden Ablagerungen von
Feststoffen auf den feststehenden Leitblechen innerhalb der einzelnen Abteilungen
im größeren Ausmaße vermieden, was den Vorteil mit sich bringt, daß die Reinigung
des Reaktionsgefäßes in größeren Zeitabständen erfolgen kann.
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Wird während der Behandlung einer Flüssigkeit oder eines Flüssigkeitsgemisches
zusätzlich Gas oder Dampf in das Reaktionsgefäß eingeleitet oder werden während
der Reaktion in der Flüssigkeit oder dem Flüssigkeitsgemisch Gase oder Dämpfe entwickelt,
so ist eine gewisse Schaumbildung an der Oberfläche der Flüssigkeit nicht zu verhindern.
Diese Schaumbildung kann sich sowohl im Reaktionsgefäß selbst als auch bei der nachfolgenden
Behandlung der Flüssigkeit, insbesondere bei der Schleudereng, sehr störend auswirken.
In solchen Fällen ist es zweckmäßig, durch Aufspritzen einer Flüssigkeit auf die
Schaumdecke den Schaum bereits im Reaktionsgefäß wieder zu zerstören. Zu diesem
Zweck ist im oberen Teil des Gefäßes eine Brause für die Zuführung einer geeigneten
Flüssigkeit angebracht. Ferner ist am Oberteil der Reaktionskolonne ein Anschluß
vorgesehen, um die eventuell bei der Behandlung sich bildenden Gase -und Dämpfe
abziehen zu können, gegebenenfalls so stark, daß der Prozeß auch unter Vakuum stattfinden
kann. In gewissen Fällen kann eine Erwärmung des Behandlungsgutes zweckmäßig sein,
um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, während in anderen Fällen eine Kühlung
des Behandlungsgutes notwendig sein kann. Der dafür vorgesehene Heiz- bzw. Kühlmantel
ist zweckmäßig entsprechend den Abteilungen der Reaktionskolonne unterteilt, um
eine getrennte Beheizung oder Kühlung der Flüssigkeit in den einzelnen Abteilungen
zu ermöglichen. Andererseits kann es erforderlich sein, um Reaktionen in Gang zu
bringen oder um die Reaktionsgeschwindigkeit Du erhöhen, die Behandlung unter erhöhtem
Druck durchzuführen. Um die Reaktionskolonne nach der Erfindung auch für die Behandlung
solcher Stoffe verwenden zu können, ist das Reaktionsgefäß druckfest ausgeführt.
Die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Der Behälter r ist durch Leitblech. z in die Abteilungen I, 1I und
III unterteilt. Auf der Welle 3, die vom Motor 4 angetrieben wird, ist die Wendel
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angebracht, die in jeder Abteilung zur einen Hälfte linksgängig,
zur anderen Hälfte rechtsgängig ist. Zwischen drehbarer Wendel 5 und der Gefäßwand
i sind feststehende Hilfsschnecken 6 angebracht. Im oberen Teil der einzelnen Abteilungen
sind Anschlüsse 8, 9 und io vorgesehen, durch die das bei 7 einströmende Behandlungsgut
abgezogen werden kann oder ihm Zusatzstoffe beigegeben werden können. Die Heiz-
oder Kühlmäntel 11, 12 und 13 gestatten getrennte Beheizung oder Kühlung in den
einzelnen Abteilungen. Im oberen Teil des Gefäßes ist zwecks Zerstörung von Schaum
eine Brause 14 zum Aufspritzen einer geeigneten Flüssigkeit eingebaut. Der Anschlußstutzen
15 ist dazu vorgesehen, einen Abzug für Gase und Dämpfe anschließen zu können. Um
für die nachfolgenden Behandlungsstufen einen Zulauf unter konstantem Druck sicherzustellen,
kann in die Reaktionskolonne nach der Erfindung ein Schwimmerventil mit direkter
oder indirekter Steuerung eingebaut werden.
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Als Vorteil gegenüber den bekannten Rührwerken mit Flügeln besitzt
die Reaktionskolonne Schneckengänge, wodurch erreicht wird, daß die Tourenzahl niedrig
gehalten werden kann und dabei neben einer innigen Vermischung der Reaktionspartner
Emulsionsbildungen vermieden werden.
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Vorteilhaft gegenüber den bekannten Rührgefäßen ist ferner die Maßnahme,
daß die Kammern zwischen dem Rand der Leithleche und dem Gehäuse einen Abstand besitzen,
also nichtdicht voneinander abgeschlossen sind. Dadurch wird erreicht, daß keine
Ablagerungen von Kristallinen oder amorphen Körpern in den einzelnen Kammern stattfinden:
können.
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Gegenüber den bekannten Vorrichtungen besitzt die Reaktionskolonne,
wie sie erfindungsgemäß beschrieben wurde, den weiteren Vorteil,. daß die Reaktionspartner
oder die aus ihnen entstehenden Produkte nicht nur vermischt werden, sondern daß
darüber hinaus durch die ständige leichte Auf- und Abbewegung derselben während
des Durchganges durch das ganze Gefäß der Reaktionsablauf günstig beeinflußt wird.