DE973014C

DE973014C - Reaktionsvorrichtung fuer stetigen Betrieb

Info

Publication number: DE973014C
Application number: DEH15198A
Authority: DE
Inventors: Joseph Carabasse; Dominique Magnant; Andre Mennessier
Original assignee: ETABL PUBLIC DIT HOUILLERES DU
Current assignee: ETABL PUBLIC DIT HOUILLERES DU
Priority date: 1952-02-08
Filing date: 1953-01-30
Publication date: 1959-11-19
Also published as: NL175455B

Description

Reaktionsvorrichtung für stetigen Betrieb Es sind zahlreiche Arten von Reaktionsvorrichtungen in Form von Rührwerken, Turboreaktoren, Reibwerken, Pumpen usw. bekannt, die den Kontakt zweier Flüssigkeiten oder einer Flüssigkeit mit einem festen Stoff in Pulverform oder im kolloidalen Zustand herbeiführen zwecks Reinigung, Extraktion oder Emulgierung, wobei der Kontakt zwischen den beiden Stoffen durch gleichzeitiges Durchströmen durch schmale Durchlässe, durch Wirbelung, durch Einblasen von Luft oder inerten Gasen, durch Zerstäuben des einen Stoffes in einem Medium, durch Schüttelvorrichtungen usw. herbeigeführt wird. Es sind auch Reaktionsvorrichtungen mit zwei Abteilungen bekannt, bei denen durch eine Förderpumpe die Flüssigkeit im Kreislauf innerhalb der Abteilungen umgewälzt wird.
Diese bekannten Vorrichtungen können im allgemeinen nur im aussetzenden Betrieb verwendet werden unter Inkaufnahme der dieser Arbeitsweise anhaftenden Mängel: schlechte Leistung, und vor allen Dingen die Überwachung und Lenkung der Reaktionsbedingungen, besonders der Dauer und der Temperatur, wird der Einstellung von Hand überlassen.
Es ist auch eine Vorrichtung für stetigen Betrieb bekannt, die aus zwei konzentrischen Behältern besteht, die an ihren oberen Enden im Überlauf und an ihren unteren Enden durch eine Förderpumpe miteinander kommunizieren, wobei der Überlauf höher liegt als die Kommunikationsebene der beiden konzentrischen Behälter und bei der die Reaktionsflüssigkeit im inneren Behälter von unten nach oben, im ringförmigen, äußeren Behälter von oben nach unten fließt. Die Reaktionskomponenten wurden bei dieser bekannten Vorrichtung unterhalb der Förderpume von unten her zugeführt. Diese bekannte Vorrichtung hatte den Nachteil, daß im aufsteigenden Flüssigkeitsstrom im inneren Behälterteil Wirbel und kreisende Bewegungen der Flüssigkeit, die zu einem Entmischen führen können, unvermeidbar waren. Es bestand bei dieser Vorrichtung außerdem die Gefahr, daß, wenn eine der zugeführten Flüssigkeiten ein verhältnismäßig hohes spezifisches Gewicht hatte, diese Flüssigkeit, ehe sie in die Förderpumpe gelangte, nach unten sinken und sich am Boden des Gefäßes absetzen konnte.
In vielen Fällen, insbesondere wenn eine Reihe von Reaktionen nacheinander in kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden sollen, z. B. abwechselnde Waschungen von Kohlenwasserstoffen mit Soda, Säure, Wasser und Soda, ist eine vollständig gleichmäßige wirbelfreie Strömung der Flüssigkeiten bei innigster Durchmischung erforderlich. Bei den bekannten Vorrichtungen zeigte sich vor allem auch der Mangel, daß ein Teil der Stoffe, ehe sie aufeinander einwirken, im Kurzschluß den Apparat durchlaufen, so daß, wenn es sich beispielsweise um einen Reinigungsvorgang handelt, das gereinigte Endprodukt stets noch einen Teil der Verunreinigungen enthält, selbst wenn ein beträchtlicher Überschuß an Reinigungsreagenzien verwendet wird. Außerdem ergaben sich bei den bekannten Vorrichtungen, selbst wenn sie von Anfang an sehr gleichmäßig beschickt werden, Schwankungen im Erzeugnis, die nicht.mit Sicherheit zu beseitigen waren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Reaktionsvorrichtung für stetigen Betrieb, um zwei oder mehr Reaktionsflüssigkeit miteinander in innige Berührung zu bringen, die in bekannter Weise aus zwei konzentrischen Behältern besteht, die an ihren oberen Enden im Überlauf und an ihren unteren Enden durch eine Förderpumpe miteinander kommunizieren, wobei der Überlauf höher liegt als die Kommunikationsebene der beiden konzentrischen Behälter, und in die die miteinander in Reaktion zu bringenden Stoffe voneinander getrennt und oberhalb der Förderpumpe eingeführt werden. Erfindungsgemäß erfolgt in dieser Vorrichtung die Umlaufbewegung in der inneren Abteilung von oben nach unten und in der äußeren Abteilung von unten nach oben, wobei die in Reaktion zu bringenden Stoffe durch die Schwerkraft unmittelbar oberhalb der Förderpumpe eingebracht werden. Die Förderpumpe dient gleichzeitig als Rührwerk, durch das die Stoffe innig gemischt werden, ohne daß am Ausgang Turbulenz auftritt. Sie besteht aus zwei parallelen Platten, deren eine sich relativ zur anderen dreht und die mit Kränzen radialer Schaufeln besetzt sind, die bei der einen Scheibe näher der Mitte, bei der anderen Scheibe näher dem Umfang angeordnet sind.
Die obere dicht an die Kante der Zwischenwand anschließende Platte weist zentrale Öffnungen für den Durchtritt der Reaktionskomponenten auf. Die ringförmige, äußere Abteilung kann durch radiale Zwischenwände in mehrere Sektoren unterteilt sein, derart, daß die Entstehung einer kreisenden Bewegung verhindert wird. Damit die Strömungsgeschwindigkeit in der inneren und äußeren Abteilung gleich groß ist, so daß die Flüssigkeit keine Beschleunigungen erleidet, sollen beide Abteilungen gleiche Strömungsquerschnitte haben. Durch diese Ausbildung der Reaktionsvorrichtung wird der Vorteil erreicht, daß kein Teil der in Reaktion zu bringenden Stoffe durch den Überlauf abfließen kann, ehe er reagiert hat. Es kann sich aber auch kein Teil der zur Reaktion zu bringenden Stoffe an irgendeiner Stelle des Reaktionsgefäßes ansammeln, ohne am weiteren Kreislauf teilzunehmen, insbesondere können spezifisch schwere Flüssigkeiten nicht von der Zuleitungsstelle auf den Boden des Gefäßes gelangen und sich dort ansammeln, da sie vorher das Rührwerk, in welchem sie mit der übrigen Flüssigkeit innig vermischt werden, durchfließen müssen.
Die Reaktionsvorrichtung gemäß der Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung in Anlagen, die aus mehreren Apparaten mit etwaiger Zwischenanordnung von Dekantiervorrichtungen gebildet sind, in denen in stetiger Folge vollständige Reaktionen durchgeführt werden.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. I zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung; Fig. 2 zeigt einen Grundriß nach der Linie II-II in Fig. I; Fig. 3 zeigt ein Schaubild des Rührwerks.
Die Reaktionsvorrichtung besteht aus einem zylindrischen Gefäß I, das unten durch einen gewölbten Boden 1 a abgeschlossen und von einem Gefäß 2 entsprechender Form umgeben ist, das jedoch über das erstgenannte Gefäß hinausragt und mit einem dichtschließenden Deckel 3 geschlossen ist.
Am Boden des Gefäßes I ist eine Vorrichtung angebracht, die die Flüssigkeit in Umlauf versetzt und in den ringförmigen Zwischenraum 4 treibt, der zwischen den Gefäßen 1 und 2 gebildet ist. Diese Vorrichtung hat die Form eines Rührwerkes, so daß in den Zwischenraum 4 ein gleichmäßiges Gemisch der zwei oder mehr in das Gefäß I eingeführten Stoffe gefördert wird. Das Rührwerk wird von einer Scheibe 5 gebildet, die an den Rand 6 des gewölbten Bodens 1 a dicht anschließt und axiale Durchbohrungen 7 für den Eintritt der flüssigen und zu homogenisierenden Stoffe besitzt. Die Scheibe 5 trägt auf ihrer Unterseite eine Anzahl von Schaufeln 8, die über ihre ganze Oberfläche verteilt und vorzugsweise am Umfang angeordnet sind. Unterhalb der Scheibe 5 ist eine zweite Scheibe g angeordnet, die in ihren Abmessungen im wesentlichen der Scheibe 5 entspricht und die von außen durch eine Welle 10 und einen Motor In oder ein sonstiges Antriebsmittel in Drehung versetzt wird.
Die Scheibe g trägt eine Anzahl von Schaufeln I2, die so angeordnet sind, daß sie sich frei zwischen den an der festen Scheibe 5 angebrachten Schaufeln hindurchbewegen können. Die axial durch die Bohrungen 7 tretenden Flüssigkeiten werden bei ihrem Durchgang zwischen den Scheiben 5 und 9 zu radialem Austritt in Form eines teilweise gleichförmigen Gemisches verrührt.
Um jede Möglichkeit auszuschließen, daß ein Teil der noch nicht durchreagierten Stoffe abfließt, werden die beiden zur Reaktion bestimmten Stoffe durch senkrechte Röhren 13 und 14 eingeleitet, die den dichten Deckel 3 durchdringen und axial durch die ganze Höhe des Gefäßes gehen und unmittelbar oberhalb der Scheibe 5 münden. Der Abfluß der durchreagierten Stoffe erfolgt dagegen durch ein Überlaufrohr 16 unter Zwischenschaltung einer waagerechten Überlaufschale i6a, deren Oberkante höher liegt als die Ebene, in der die Wand des Gefäßes I zwischen der Innenkammer und dem Ringraum 4 oben endet. Um darüber hinaus zu verhüten, daß Stoffe, die noch nicht reagiert haben, obwohl sie schon das Rührwerk durchlaufen haben, abfließen, um also mit Sicherheit den Rückkreislauf bis zur völligen Reaktion zu gewährleisten, wird gemäß der weiteren Erfindung die Rührpumpe g mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben, daß die absteigende Geschwindigkeit in dem inneren Abteil größer ist als die aufsteigende Geschwindigkeit des leichteren Stoffes unter dem Einfluß seines Unterschiedes an Dichte.
Der Ringraum 4 ist überdies, in seinem zylindrischen Teil wenigstens, durch Leitwände 15 in mehrere Sektoren unterteilt, wodurch die Strömung in seinem Innern gezwungen wird, senkrecht zu verlaufen, indem die Leitwände jeder Spiralbewegung der hier durchfließenden Flüssigkeiten und den Wirkungen der Zentrifugalkraft entgegenwirken, durch welche die Gleichförmigkeit des Gemisches beeinträchtigt werden könnte.
Die Vorrichtung ist von einer Doppelwandung 17 umhüllt, und in dem so gebildeten Zwischenraum kann man eine Kühl- oder eine Heizflüssigkeit umlaufen lassen, je nachdem die Reaktion exothermisch oder endothermisch verläuft, so daß eine Reaktion bei konstanter Temperatur gesichert ist.
Die Aufenthaltsdauer der Reagenzien in dem Apparat ist durch das Verhältnis zwischen dem Fassungsvermögen des Behälters 2 und dem Zufluß durch die Leitungen 13 und 14 genau bestimmt.
Infolgedessen ist die Anzahl der Umläufe, denen das Gemisch unterworfen wird, d. h. die mittlere Anzahl, wie oft das Gemisch das Rührwerk vor seinem Abfluß durchläuft, bestimmt durch die Umlaufgeschwindigkeit des Rührwerkes.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt es also, mit Genauigkeit alle veränderlichen Einflüsse auf die Geschwindigkeit der Reaktion einschließlich der Temperatur zu regeln.
PATENTANSPRSCHE: I. Reaktionsvorrichtung für stetigen Betrieb, um zwei oder mehr Reaktionsflüssigkeiten miteinander in innige Berührung zu bringen, die aus zwei konzentrischen Behältern besteht, die an ihren oberen Enden im Überlauf und an ihren unteren Enden durch eine Förderpumpe miteinander kommunizieren, wobei der Überlauf höher liegt als die Kommunikationsebene der beiden konzentrischen Behälter und in welche Reaktionsvorrichtung die miteinander in Reaktion zu bringenden Stoffe voneinander getrennt und oberhalb der Förderpumpe eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe aus zwei parallelen Platten (5, 9) besteht, deren eine sich relativ zur anderen dreht und die mit Kränzen radialer Schaufeln besetzt sind, die bei der einen Scheibe näher der Mitte (Schaufel 8), bei der anderen Scheibe näher dem Umfang (Schaufel I2) angeordnet sind, und die obere dicht an die Kante (6) der Zwischenwand anschließende Platte (5) zentrale Öffnungen (7) für den Durchtritt der Reaktionskomponenten aufweist und wobei die Leitungen für die Zuführung der Ausgangsflüssigkeiten unmittelbar oberhalb der Förderpumpe enden und die Drehrichtung der Platte derart ist, daß die Umlaufbewegung in der inneren Abteilung (I) von oben nach unten und in der äußeren Abteilung (4) von unten nach oben erfolgt.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und die äußere Abteilung (1, 4) gleiche Strömungsquerschnitte haben und daß die ringförmige, äußere Abteilung (4) durch radiale Zwischenwände (I5) in mehrere Sektoren unterteilt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 484 99I, 489 931, 579 I4I; französische Patentschriften Nr. 89I II6, 908 297; USA.-Patentschrift Nr. 2 577 856.