FI56932C - Foerfarande och anordning foer oeverfoering av material mellan heterogena system - Google Patents

Foerfarande och anordning foer oeverfoering av material mellan heterogena system Download PDF

Info

Publication number
FI56932C
FI56932C FI3200/74A FI320074A FI56932C FI 56932 C FI56932 C FI 56932C FI 3200/74 A FI3200/74 A FI 3200/74A FI 320074 A FI320074 A FI 320074A FI 56932 C FI56932 C FI 56932C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
diffusion
column
diffusion column
passage
mass flow
Prior art date
Application number
FI3200/74A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI56932B (fi
FI320074A7 (fi
Inventor
Eugen Hadamovsky
Wolfgang Hoppe
Hans-Walter Ovenhausen
Bernhard Piotrowski
Wehrhart Schmid
Georg Schreiber
Heinz Schroeder
Original Assignee
Dynamit Nobel Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dynamit Nobel Ag filed Critical Dynamit Nobel Ag
Publication of FI320074A7 publication Critical patent/FI320074A7/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI56932B publication Critical patent/FI56932B/fi
Publication of FI56932C publication Critical patent/FI56932C/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0215—Solid material in other stationary receptacles
    • B01D11/0223—Moving bed of solid material
    • B01D11/0242—Moving bed of solid material in towers, e.g. comprising contacting elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0426—Counter-current multistage extraction towers in a vertical or sloping position
    • B01D11/043—Counter-current multistage extraction towers in a vertical or sloping position with stationary contacting elements, sieve plates or loose contacting elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/24—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with sloping plates or elements mounted stepwise
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/12—Washers with plural different washing sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J14/00—Chemical processes in general for reacting liquids with liquids; Apparatus specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

ESCT ΓβΙ m1,KUULUTUS|ULKAISU ccqoo
Jgijtt LBJ (11) UTLÄGGNINCSSKRIFT S6 932 C (45) Patentti myönnetty 12 -)5 17-37 (%¾¾ Patent ciciidelat T (51) Kv.lk.’/Int.CI.* B 01 D 11/00 § U Q |y| |__p| LAN D (21) PtMnttlh*k«mui — PttMitamBknlng 3200/7^ (22) H*k«ml»ptlvt — Ant6kning*d*g 31.10.7^+ (23) Alkupllvt—Glltlgh«ttdag 31.10-71* (41) Tulitit lulkiMkal — Bllvit offwrtllg Ot.05-75
Patentti· ja rekisterihallitus .... , . .....
__ 1 (44) Nihtlvikslpanon ja kuuL|ulkalsun pvm. —
Patent- och registerstyrelsen v ' Antekan utlagd och utl.ikriftan publlcarad 31-01.80 (32)(33)(31) Pyydetty atuolkaui—Begird prlorltet 03-11-73
Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2355106.6 « (71) Dynamit Nobel Aktiengesellschaft, 521 Troisdorf, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Eugen Hadamovsky, Witten, Wolfgang Hoppe, Witten, Hans-Walter Ovenhausen, Witten, Bernhard Piotrovski, Bochum, Wehrhart Schmid, Karlsruhe,
Georg Schreiber, Köln-Rodenkirchen, Heinz Schroeder, Witten, Saksan Liitto-t asavalta-Förbunds republiken Tyskland(DE) (7l) Oy Kolster Ab (5k) Menetelmä ja laite aineiden siirtämiseksi heterogeenisten järjestelmien välillä - Förfarande Och anordning för överföring av material mellan heterogena system
Keksinnön kohteena on menetelmä aineiden siirtämiseksi heterogeenisten järjestelmien välillä ainakin yhdellä pohjalla, jossa on ensimmäinen ja toinen läpipääsykohta, varustetussa diffuusiopylväässä, johon johdetaan ylhäältä raskaampi maseavirta ja sille vastavirtana alhaalta kevyempi massavirta, jotka sekoitus-alueella saatetaan keskenänsä kiertoliikkeeseen, jolloin toisen läpipääsykohdan yläpuolelle kertyy sekoitusalueella muodostunut uusi raskaampi faasi, suspensio tms. ja ensimmäisen läpipääsykohdan alapuolelle kertyy vastaava kevyempi faasi, suspensio tms. Keksinnön kohteena on myös menetelmään kuuluva laite.
Käsitteellä aineiden siirtyminen ei ole käsitettävä tässä vain diffuusio-tapahtumia, jollaisia esiintyy uuttamisen yhteydessä järjestelmissä, joissa on kaksi toisiinsa liukenematonta tai sekoitusvälin omaavaa faasia tai kiinteä ja juokseva faasi, vaan esimerkiksi myös aineiden siirtymisissä pesutapahtumissa, jollaisia suoritetaan jähmeiden aineiden yhteydessä tarttuvien epäpuhtauksien poistamiseksi.
Näissä pesutapahtumissa liikutetaan jähmeitä aineita tunnetulla tavalla pesunesteen suhteen, minkä johdosta tapahtuu enemmän tai vähemmän syvälle käypää 2 56932 epäpuhtauksien siirtymistä pesunesteeseen. Mikäli epäpuhtaudet ovat pesunesteeseen liukenevia, voidaan jähmeän aineen ja pesunesteen erottaminen suorittaa esimerkiksi lingoilla. Lingot tulevat kuitenkin varsinkin työtavan ollessa jatkuva hyvin kalliiksi valmistaa ja käyttää, ja erityisesti näin on silloin, kun niiden täytyy toimia korotetun paineen alaisena tai ne täytyy haihtuvan, myrkyllisen ja/tai palovaarani s en pesunesteen suhteen muodostaa kaasut iiviiksi. Tämän lisäksi niillä on vielä epäkohta - joka on myös muissa menetelmissä kuten esimerkiksi sediaentoinnissa tai suodattamisessa - että aina jää tietty jäännös-kosteus jähmeään aineeseen, jossa on vastaavat epäpuhtausosuudet, joka jäännös-kosteus on pienennettävissä vain toistetulla kalliilla pesulla ja uudella lin-koamisella sallittavien epäpuhtauksien suhteen siedettävään määrään.
Lisäksi on tunnettua jatkuvaksi aineiden siirtämiseksi heterogeenisten järjestelmien välillä, joissa on yksi juokseva ja/tai kaasumainen faasi ja yksi hiukkasmuotoinen kiinteä faasi, käyttää monivaiheisia pyörrekerroslaitoksia.
Näissä pyörrekerroslaitoksissa ovat kysymyksessä diffuusiokolonnit, joissa on useita välimatkan päässä toisistaan olevia vaakasuoraan sovitettuja seulapohjia. Näiden laitosten eräässä tyypissä ovat seulapohjissa olevat aukot niin mitoitetut, että vain nestemäinen aines voi mennä läpi, kun taas kiinteä faasi liikkuu erikoisten yhdistyskanavien kautta seulapohjalta seuraavalle. Toisessa laitostyy-pissä sitä vastoin seulapohjissa olevat aukot on muodostettu niin, että sekä nestemäinen aines että myös kiinteä faasi voi mennä vastakkain virraten niiden läpi. Nämä laitokset ovat tosin rakenteeltaan suhteellisen yksinkertaisia, mutta niissä on se periaatteellinen epäkohta, että niissä tarvitaan hiukkasmuotoisen kiinteän faasin tarvittavan pyörteen huomioon ottaen suhteellisen suuria vasta-virtamääriä, siis ne vaativat esimerkiksi suuria määriä pesunestettä tai uuttamis-ainetta. Tämä ei kuitenkaan yleensä ole toivottavaa ottaen huomioon tarvittavan nestemäärän kulutuksen ja tämän mahdollisen myöhemmän erottamisen kiinteän faasin vastaanottamista aineista. Lisäksi on olemassa vaara, että käytön aikana seula-pohjat vähitellen tukkeutuvat kiinteän faasin vaikutuksesta enemmän tai vähemmän, minkä johdosta näiden diffuusiopylväiden teho vastaavasti huonontuu.
Saksalaisessa patenttijulkaisussa 1 263 695 esitetään vastavirtamenetelmä, jossa uuttamiskolonnin kussakin kammiossa voi esiintyä myös kiertoliikettä. Tässä on kysymys vaakasuorasta kiertoliikkeestä, joka syntyy kun faasit johdetaan tangentiaalisesti kammioihin, jolloin ne suorittavat spiraalivirtauksen. Tällä tavalla saavutettu sekoitus on kuitenkin erittäin pieni. Lisäksi kiertoliike tapahtuu jokaisessa kammiossa samaan suuntaan, nimittäin vastapäivään, kun kolonnia katsotaan ylhäältä päin.
US-patenttijulkaisussa 2 61U 031 on esitetty kolonni, jossa käytetään risti-virtausta tilavuudeltaan hyvin pienessä sekoitusvyöhykkeessä, johon liittyvät tähän 3 56932 vyöhykkeeseen nähden suuret kerääntymis- tai laskeutumiavyöhykkeet.
Keksintö perustuu tehtävään poistaa edellä mainitut epäkohdat, ts. muodostaa menetelmä ja laite aineiden siirtämiseksi heterogeenisten järjestelmien välillä, jotka johtavat valmistus- ja käyttökustannusten ollessa mahdollisimman pienet optimaaliseen aineiden diffuusioon ilman epäedullisia käyttöhäiriöitä. Varsinkin tulee esimerkiksi uuttamisissa tai pesutapahtumissa uuttamis- tai pesuaineen tarvittavien määrien olla mahdollisimman pieniä suhteessa käsiteltävään massavirtaan. Lisäksi tulee voida suorittaa diffuusio myös hyvin erilaisilla massavirroilla samalla laitoksella vielä moitteettomasti, ts. diffuusiopylväillä tulee olla mahdollisimman suuri mukautuvuus. Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusomaista, että a) ylhäältä johdettu raskaampi massavirta saatetaan pohjan yläpuolella pystysuoraan kiertoliikkeeseen, joka täyttää diffuusiopylvään sisäpoikkileikkauksen mahdollisimman täydellisesti, b) pystysuora kiertoliike ottaa mukaansa alhaalta, pohjan ensimmäisen läpi-pääsykohdan läpi menevän kevyemmän massavirran ja tämä sekoittuu kiertoliikkeessä raskaaseen massavirtaan, c) raskaampi faasi, suspensio tms., joka aineita siirrettäessä muodostuu tällä sekoitusalueella, kerääntyy sekoitusalueen alapuolelle ja muodostuva kevyempi faasi, suspensio tms. sekoitus alueen yläpuolelle ja d) raskaampi faasi, suspensio tms.virtaa vastaavan paineen alennuksen muodostumisen jälkeen niin nopeasti ylhäältä alas toisen läpipääsykohdan kautta pohjan alapuolella olevaan tilaan, että tämä massavirta täällä saatetaan toiseen pystysuoraan kiertoliikkeeseen, kuitenkin vastakkaisessa kiertosuunnassa, ja sekoitetaan alhaalta johdetun kevyemmän massavirran kanssa.
Massavirran pystysuora kiertoliike, jossa heterogeenisen järjestelmän faasit 11 5G932 liikkuvat enemmän tai vähemmän suljetuilla ympyrän muotoisilla, ellipsin muotoisilla tms. virtaus radoin a diffuusiopylvään suhteen vaakasuoran akselin ympäri, johtaa edullisella tavalla faasien tehokkaaseen sekoittumiseen toisiinsa ja takaa sen vuoksi varmasti vaaditun tehokkaan aineiden siirtymisen. Tällöin voi myös tähän pystysuoraan kiertoliikkeeseen sekoittua kunkin yksittäisen tapauksen ominaisuuksien mukaan myös tiettyjä poikkivirtauksia, ilman että tämän johdosta kuitenkaan tavoiteltu teho sekoitusalueella tulee kyseenalaiseksi. Tehokkaalle sekoittumiselle on myös edullista, että alhaalta pohjan ensimmäisen sisäänpääsykohdan läpi menevä kevyempi massavirta sen kohdatessa suunnastaan poikkeutetun raskaamman massavirran ja tunkeutuessa tähän dispergoidaan edullisella tavalla.
Sekoitusalueen sisällä aineiden siirtymisen yhteydessä muodostuva raskaampi faasi, suspensio tms. kerääntyy tiheyseron perusteella pohjassa olevista läpipääsykohdista toisen alueelle. Tämän johdosta muodostuu toisen läpipääsykohdan yläpuolelle raskaamman faasin suspension tms. tyyntöalue.
Jos kerääntyminen tälle tyyntöalueelle on edennyt niin pitkälle, että toisen läpipääsykohdan alueella vallitseva paine on riittävästi suurempi kuin ensimmäisen läpipääsykohdan alueella vallitseva paine, niin raskaampi faasi, suspensio tms. kulkee toisen läpipääsykohdan läpi alaspäin, ja se poikkeutetaan diffuusiopylvään pohjan alapuolella uudelleen pystysuoraan kiertoliikkeeseen ja sekoitetaan kevyempiin ja alhaalta johdettuihin massoihin.
Tällöin syntyy toinen tyyntöalue, nimittäin pohjan ensimmäisen läpipääsy-kohdan alapuolelle, minne kevyempi massavirta kerääntyy ja sieltä virtaa edeltä käsin aiheutetun paineen alennuksen perusteella pohjan yläpuoliseen tilaan.
5 56932 Näiden pystysuorien kiertoliikkeiden ja niihin liittyneiden sekoitue-ja tyyntöalueiden mahdollisimman suotuisaksi muodostumiseksi täytyy ainakin yhden pohjan alapuolella ja yläpuolella olevalla tilalla olla tietty minimi-korkeus. Kummankin läpipääsykohdan välillä kiertoliikettä varten tarvittavaan paineeseen alennukseen katsoen, joka riippuu mm. läpipääsykohtien alueella olevan monifaasijärjestelmän hydrostaattisesta korkeudesta ja konsentraatio-erosta, ovat myös ensimmäisen ja toisen läpipääsykohdan vapaat poikkileikkaukset riippuvia toisistaan ja diffuusiopylvään sisäpoikkileikkauksesta. Näihin sopivat optimaaliset arvot riippuvat lukuisista virtaussuureista. Niinpä on esimerkiksi merkitystä sillä, millaisesta diffuusiomenetelmästä on kysymys ja myös sillä, tuleeko suorittaa uuttaminen tai esimerkiksi pesu. Massa-virtoihin sisältyvät aineet, yksittäisten komponenttien virtausolosuhteet absoluuttisesti katsottuna ja suhteessa toisiinsa, komponenttien faasimuoto, niiden diffuusio-ominaisuudet jne. vaikuttavat edelleen virtausolosuhteisiin diffuusiopylväässä. Lukuisten käytännössä mahdollisten heterogeenisten järjestelmien yhteydessä on sen vuoksi yleensä suositeltavaa jokaisessa yksittäistapauksessa määrätä menetelmän ja laitoksen edullisin muoto vastaavilla optimointikokeilla. Esimerkkinä tässä mainittakoon vain, että pesutapahtumis-sa kiinteä-juokseva-järjestelmissä ensimmäisen läpipääsykohdan vapaan läpi-virtauspoikkileikkauksen suhde toisen läpipääsykohdan vapaaseen läpivirtaus-poikkileikkaukseen on optimissa alueella 1-23 Ί°% ja toisen läpipääsykohdan vapaan läpivirtauspoikkileikkauksen suhde diffusiopylvään vapaaseen poikkileikkaukseen on optimissa alueella 3-35 #·
Keksinnön tarkoituksenmukaisessa sovellutusmuodossa on menetelty niin, että pystysuora kiertoliike aikaansaadaan diffuuisopylvään sisäpoikkileik-kauksen sisään kohoavan suunnanpoikkeutuslaitteen välityksellä, joka on sovitettu lähteväksi diffuusiopylvään reunasta tai reunan läheltä alaspäin kal-tevasti. Tämä mekaaninen suunnanpoikkeutuslaite on rakenteeltaan yksinkertainen, luotettava käytössä ja mahdollistaa sen lisäksi jo lähellä diffuusio-pylvään reunaa vaikuttavan suunnan poikkeamisen aiheuttavan vaikutuksen johdosta edullisella tavalla myös diffuusiopylvään sisäpoikkileikkauksen mahdollisimman tehokkaan hyväksikäytön kiertoliikkeen muodostamiseksi.
Kuten helposti on nähtävissä, on aineiden siirtyminen diffuusiopylväässä, jossa on vain yksi ainoa pohja, myös käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää, tyydytettävissä vain alhaisilla vaatimuksilla uuttamis-, puhdistus-tehon tms. suhteen, koska kiertoliikkeiden muodostuminen massavirtojen sisään-ja poisjohtamisen avulla diffuusiopylvään päässä ja pohja-altaassa on häiriöiden alaisena. Saavutetun aineiden siirtymisen suhteen asetettujen kor- 6 S ti S 3 2 keampien vaatimuksien suhteen käytetään menetelmää, jossa on kahdella tai useammalla matkan päähän toisistaan sovitetulla pohjalla useisiin vaiheisiin jaettu diffuusiopylväs, jossa keksinnön erään ehdotuksen mukaan massavirrat saatetaan päällekkäisissä vaiheissa pystysuoriin kiertoliikkeisiin, joiden kulloinkin vastakkaisissa kiertosuunnissa. Tällöin jokaisessa vaiheessa syntyy sekoitusalue ja vastaava tyyntöalue. Massavirrat liikkuvat tarkasteltaessa koko diffuusiopylvästä meanderimaisesti tämän läpi, minkä johdosta kolonnin korkeuden erittäin tehokas hyväksikäyttö on mahdollinen. Tarkoituksenmukaisesti saadaan myös tässä yksittäistapauksessa suotuiein pohjaetäisyys optimointikokeilla. Yksittäisten faasien välillä tapahtuva takaisinsekoittu-minen on hyvin vähäistä, niin että jo vähäisellä vaiheiden määrällä saavutetaan sangen hyviä aineiden siirtymistuloksia. Koska kiertoliikkeet ilmenevät jo suhteellisen pienten massavirtojen yhteydessä, on keksinnön mukaista menetelmää vastaavasti käytetyn diffuusiopylvään joustavuus suhteessa massan läpi menevään määrään verrattuna tavanomaisiin vastavirtamenetelmiin erinomaisen suuri. Tällöin syntyy myös suhteellisen suuria virtausnopeuksia yksittäisten vaiheiden välille ensimmäisen ja toisten läpipääsykohdan alueella, minkä johdosta saadaan vastaavasti suurempi läpimenevä määrä pintayksikköä kohti.
Mikäli aineiden siirtämismenetelmässä diffuusiopylvään pohja-altaasta poistetaan yksi hiukkasmainen kiinteä faasi, voi ilmetä näiden osasten kulloistenkin virtausominaisuuksien mukaan ja vielä käsillä olevan juoksevan faasin osuuden mukaan tilaisuuden sattuessa häiriöitä kiinteän faasin poistamisessa. Tässä tapauksessa on keksinnön erään toisen ehdotuksen mukaan menetelty niin, että pohja-altaaseen johdetaan kiinteää faasia löyhentävä se-koitusneste. Edullisesti valitaan ei-toivottu lisäksi tuleva sekoitus- ja sen johdosta mahdollisesti tarvittava erotusmenetelmä huomioon ottaen pesu-tapahtumassa sekoitettavaa nestettä varten samanlainen neste, liuos, liuos-seos, jne., kuin samoin diffuusiopylvään kolonnin pohja-altaaseen johdettu pesuneste.
Jotta edistettäisiin heterogeenisessä järjestelmässä tapahtuvaa di-fuusiota, jonka järjestelmän raskaampi massavirta sisältää hiukkasmuotoista kiinteää faasia tai muodostuu tästä, hiukkasmuotoisen kiinteän faasin kerääntymistä toisen läpipääsykohdan alueelle diffuusiopylvään toiminnan alkujakson aikana, on keksinnön mukaan edelleen menetelty niin, että diffuusiopylvään toiminnan alkujakson aikana, edullisesti pohjan ollessa sovitettu vaakasuoraan, alhaalta ei johdeta yhtään vastavirtamassaa tai johdetaan vain suhteellisen pieni vastavirtamassa. Täten pienennetään edullisella tavalla alussa ei-toivottua varastoitumisen aiheuttamaa häiriötä toisen läpipääsyaukon alu- 7 56932 eelle tai estetään tämä laitoksen käynnistysjakso siis lyhenee, ts. saavutetaan nopeammin pyritty sationaarinen käyttötilanne.
Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi on muodostettu laite, jolloin diffuusiopylväässä on ainakin yksi pohja, jolloin keksinnön mukaan dif-fuusiopylvään sisäpoikkileikkauksen peittävässä pohjassa on sen reunan alueella ensimmäinen ja toinen läpipääsykohta, ja ensimmäisen läpipääsykohdan alueelle on sovitettu suunnanpoikkeutuslaite. Läpipääsykohdat sovitetaan tällöin edullisesti välittömästi pohjan reunaan, ts. ne on sovitettu välittömästi diffuusiopylvään sisäseinämän viereen, mutta voivat myös olla sovitetut tietyin etäisyyksin tästä, mikäli tämä osoittautuu edulliseksi yksittäistapauksessa. Kummankin läpipääsykohdan suuruus valitaan - kuten edellä jo mainittiin - siten, että toisen läpipääsykohdan tyyntöalueella syntyvän paineen alennuksen perusteella massavirtaa virtaa nopeasti riittävästi toisen läpipääsykohdan läpi, jotta se saavuttaisi pohjan alapuolella jälleen halutun pystysuoran kiertoliikkeen, mikä mahdollistaa tehokkaan sekoittumisen alhaalta johdetun kevyemmän massavirran kanssa. Nämä virtausolosuhteet otetaan yleensä huomioon, kun keksinnön erään toisen ehdotuksen mukaan ensimmäisen läpipääsy-kohdan läpimenopoikkileikkaus on muodostettu pienemmäksi kuin toisen läpipääsykohdan läpimenopoikkileikkaus.
Jos käytetään yhden diffuusiopylvään sijasta, jossa on yksi ainoa pohja, pylvästä, jossa on useita matkan päähän toisistaan sovitettuja pohjia, jotta saavutettaisiin tehokkaampi diffuusio, niin keksinnön mukaan päällekkäisissä pohjissa samaa lajia olevat läpipääsykohdat on siirretty toistensa suhteen, edullisesti sovitettu toisiaan vastapäätä. Esimerkiksi on siis ensimmäinen läpipääsykohta yhdessä pohjassa vasemmalla reunalla, samalla kun seuraavassa pohjassa se on sitten oikeassa reunassa, edullisesti suoraan toisen pohjan läpipääsykohtaa vastapäätä. Täten on yksinkertaisella tavalla varmistettu, että vastaavat läpipääsykohdat ovat juuri siellä, missä pystysuoraan kiertoliikkeeseen yhdistetyt tyyntöalueet itsestään muodostuvat, niin että ei tarvita mitään lisäapulaitteita suunnan poikkeamisen aiheuttamiseksi ja on taattu pylvään korkeuden edullinen hyväksikäyttö.
Keksinnön vielä erään ehdotuksen rnukaah on ainakin yksi diffuusiopylvään pohja sovitettu vaakasuoraan ja suunnanpoikkeutuslaite on diffuusiopylvään ulkoreunasta lähtevä kaltevasti sovitettu ohjauspelti, -levy tms., joka on kiinnitetty pohjan yläpuolelle jättämällä välitila sen sisemmän alareunan ja pohjan väliin. Tällöin vaikutetaan virtausolosuhteisiin alhaalta ensimmäisen läpipääsykohdan läpi virtaavassa kevyemmässä massavirrassa luonnollisesti lisää ohjauspellin, -levyn tms. ja pohjan välisen välitilan suuruuden avulla.
56932
Keksinnön mukaisen laitteen erityisen edullinen eovellutusmuoto on tunnettu siitä, että ainakin yksi diffuusiopylvään pohja on sovitettu kalte-vasti ja sen yläosa muodostaa samalla suunnanpoikkeutuslaitteen. Erityisen suunnanpoikkeutuslaitteen rakentaminen ei tällöin ole tarpeen. Ensimmäinen läpipääsykohta on muodostettu pohjan yläalueelle, kun taas toinen läpipääsy-kohta on sovitettu alhaalle. Pohjan vino sovitus vaikuttaa edullisesti lisäksi myös tyyntöalueiden muodostumiseen toisen läpipääsykohdan yläpuolella tai ensimmäisen läpipääsykohdan alapuolella olevalla alueella, koska diffuusiopylvään normaalissa stationäärisessä käyttötilassa pystysuora kiertoliike vaikuttaa vähän tai ei lainkaan näihin alueisiin, mikä poikkeaa tilanteesta silloin, kun pohjan sovitus on vaakasuora. Mikäli käytetään tätä vinoa pohjan sovitusta myös useilla pohjilla varustetuissa diffuusiopylväissä, saadaan monivaiheisia vinopohjaisia pylväitä tai -kolonneja, joille on luonteenomaista verrattuna saavutettuun aineiden siirtymiseen suhteellisen pieni rakenne-korkeus, koska niissä molemmat tyyntöalueet ovat erotettuina vinojen pohjien avulla niinsanoaksemme vierekkäin, kun taas ne kolonnissa, jossa on vaakasuorat pohjat, ovat aina päällekkäin. Jos pohjia on useita, ovat peräkkäiset kulloinkin vastakkaiseen suuntaan kaltevat.
Vinopohjaisen kolonnin pohjan tai pohjien kaltevuuskulma suuntautuu myös tässä jälleen yksittäistapauksessa diffuusiota varten olevan heterogeenisen järjestelmän mukaan. Niinpä valitaan esimerkiksi pesutapahtumassa raskaammalla massavirralla, joka sisältää hiukkasmuotoisen kiinteän faasin, kaltevuuskulma edullisesti juuri niin suureksi, että pohjan alemmalle alueelle, ts. toisen läpipääsykohdan yläpuolelle, kerääntyy sellainen löyhä kiin-toaineskerros, että kiertoliikettä varten tarvittava optimaalinen paineen-alennus verrattuna ensimmäiseen läpipääsykohtaan on taattu. Jos kulma valitaan liian suureksi, ts. jos pohja sovitetaan liian vinoon, niin on olemassa vaara, että syntyy kiintoaineskerroksen Biltamuodostuma toisen läpipääsykohdan yläpuolelle ja lisävirtauksia pohjan alapuolella olevalle alueelle häiritään ja jopa estetään. Myös diffuusiopylvään rakennekorkeus suurentuu tämän johdosta tarpeettomasti. Toisin ovat olosuhteet sitä vastoin esimerkiksi taas uuttamistapahtumissa juokseva-juokseva-järjestelmässä, koska tässä osoittautuvat suuret tyyiftöalueet tai laskeutumisalueet ja sitä vastaavasti suuret kaltevuuskulmat edullisiksi. Koska hiukkasmuotoista kiinteää faasia ei ole läsnä, ei ole olemassa vaaraa häiritsevästä siltamuodostumasta toisen läpipääsykohdan alueella* Mahdollisimman edullisen menetelmätavan suhteen on sen vuoksi tässä myös suositeltavaa yksittäistapauksessa kiertoliikkeen muodostumiselle ja faasin jakautumisille molemmille tyyntöalueille edullisin kaltevuuskulma määrittää vastaavilla optimointikokeilla.
56932
Keksinnön mukaan voidaan vinosti sovitetun pohjan ollessa kysymyksessä pohja varustaa vielä ensimmäisen läpipääsykohdan lisäksi tähän liittyvällä alueella muilla aukoilla, raoilla tms. Tämä toimenpide on esim. silloin edullinen, kun tulee estää, että silfamuodostumiselle taipuvainen hiuk-kasmuotoinen kiinteä faasi, kuten esimerkiksi levymuotoiset dimetyylitere-ftalaatin (DMT) kiteet, kiinnittyisi epäsuotuisissa olosuhteissa vinolle pohjalle enemmän tai vähemmän. Tämä kiinnittyminen estetään tällöin siten, että alhaalta johdettu kevyempi massavirta ei vain virtaa ylöspäin ensimmäisen läpipääsykohdan läpi, vaan vähäisemmässä määrin menee myös pohjan ylemmällä alueella olevien aukkojen, rakojen tms. läpi ja sen johdosta löyhentää lisää kiintoaineskerrosta. Nämä apuläpimenoaukot ovat tällöin rajoittuneet pohjan ylemmälle alueelle, jotta vältettäisiin alemman tyyntöalueen alueella kevyemmän massavirran johdosta aiheutuvia häiriöitä.
Keksinnön sovellutusesimerkkejä on esitetty piirustuksissa, ja sitä selitetään näiden avulla seuraavassa vielä lähemmin. Piirustuksissa esittää kussakin tapauksessa kaavamaisesti kuvio 1 diffuusiopylvästä kiinteä-juokseva-järjestelmiä varten, kuvio 2 diffuusiopylvästä juokseva-juokseva-järjestelmiä varten, kuvio 5 virtausolosuhteita vaakasuorilla pohjilla varustetussa dif-fuusiopylväässä, kuviot 4a ja b virtausolosuhteita vinopohjilla varustetussa diffuusio-pylväässä sekä kuviot 5a ja b erilaisia pohjan muotoja.
Kuviossa 1 lyhennettynä kuvatussa, päällä 2 ja pohja-altaalla 3 varustetussa diffuusiopylväässä 1 on vinoon sovitettuja pohjia 4, joissa on ensimmäinen läpipääsykohta 5 ja toinen läpipääsykohta 6. Viitemerkinnän A mukaisesti tuodaan raskaampaa massavirtaa keskeisesti päähän 2 sovitetun sisäänjohtoputken avulla, jona virtana on esimerkiksi puhdistettavasta DMT: stä ja suodatteesta muodostuva suspensio. Suodate on raaka-DMT:n käyttökelvottomien jäännösten metanolinen liuos, joka sisältää ennen kaikkea dimetyyli-isoftalaattia (DMl) ja dimetyyliortoftalaattia (LMO) mutta myös korkeassa lämpötilassa kiehuvia aineksia ja tiettyjä pieniä osuuksia DMT:tä. Viitemerkinnän B mukaan poistetaan suoritetun aineen diffuusion jälkeen raskaampaa massavirtaa, joka tässä tapauksessa on puhdistettua DMT:tä pesunesteessä, joka on tässä metanolia. Kevyempää massavirtaa, tässä metanolia, syötetään kohdasta C pohja-altaaseen 3 sovitetulla rengasjohdolla ja se virtaa diffuusio-pylvään 1 läpi alhaalta ylöspäin vastavirtana raskaammalle massavirralle. Päässä 2 poistetaan kohdassa D kevyempi massavirta, jona on tässä valitussa esi- 10 56932 merkissä suodatteesta ja metanolista muodostuva seos. Pohja-altaan 3 kohdassa E lopuksi johdetaan sisään vielä :lisäksi sekoitettava neste, tässä samoin metanoli, jotta helpotettaisiin raskaamman massavirran poistamista kohdassa B.
Kuviossa 1 kuvatusta vastavirtapesusta poiketen kuvio 2 esittää diffuu-siopylvästä uuttamisia varten juokseva-juokseva-järjestelmissä, sillä tavoin, kuin se muodostetaan esimerkiksi ksylolietikkahappoliuoksen erottamiseksi.
Myös tässä tapauksessa tuodaan viitemerkinnän F mukaisesti pylvään 1 päähän ^ jossa pylväässä on pohjat 4 ja läpipääsykohdat 5* 6» raskaampi maseavirta, tässä vesi, ja viitemerkinnällä G esitetyllä tavalla niinkutsuttu uute, tässä vesiliuoksessa etikkahapon kanssa, johdetaan pois. Kevyempi massavirta, tässä ksylolin ja etikkahapon liuos, tuodaan viitemerkinnällä H merkityllä tavalla pohja-altaaseen 3 ja poistetaan viitemerkinnällä J merkityllä tavalla päässä 2, tässä erotettuna ksylolina. Samanlaisella tavalla voitaisiin luonnollisesti käyttää myös tällaista diffuusiopylvästä esimerkiksi uuttamisten suorittamiseksi kiinteä-juokseva-järjestelmissä, kuten suunnilleen on asianlaita soijapapujen uuttamisessa heksaanin avulla, jolloin virtausolosuhteet kuitenkin tulevat lähemmäksi kiinteä-juokseva-vastavirtapesuissa olevaa tilannetta.
Kuviossa 3 on esitetty vaakasuoraan sovitetuilla pohjilla 4 varustetun- d if f uusi opyl vään leikkaus. Ensimmäisen läpipääsykohdan 3 yläpuolella on suunnanpoikkeutuslaite, tässä vinosti diffuusiopylvään 1 sisään kohoava oh-jauslevy 7, joka alasivultaan on liitetty vaakasuoraan levyyn 8, jotta vältettäisiin ei-toivottuja kerääntymisiä ohjauslevyn ja diffuusiopylvään sisäsei-nämän 9 väliin. Suunnanpoikkeutuslaitteen alareunan 10 ja pohjan 4 väliin on muodostettu rako 11. Ensimmäisen läpipääsykohdan 5 ja raon 11 kautta virtaa yksinkertaisella nuolella merkitty kevyempi massavirta läpi ylöspäin*, samalla kun kaksinkertaisella nuolella L merkitty raskaampi massavirta virtaa pohjan 4 läpipääsykohdan 6 läpi alaspäin. Alueella M, sekoitusalueella, pannaan raskaampi massavirta suunnanpoikkeutuslaitteen välityksellä pystysuoraan kiertoliikkeeseen, johon kevyempi massavirta tulee temmatuksi mukaan. Sekoitusalueella M tapahtuu toisaalta aineiden diffuusio, toisaalta vallitsevien tiheyserojen perusteella kuitenkin myös jälleen massavirtojen erottuminen. Stationäärisessä käyttötilanteessa kerääntyy raskaampi massavirta alueelle N, joka tässä on merkitty tiheällä viivoituksella, toisen läpipääsykohdan 6 yläpuolelle, kun taas kevyempi massavirta kerääntyy alueelle P ensimmäisen läpipääsykohdan 3 yläpuolelle. Tästä kulkevat sitten massa-virrat diffuusiopylvään seuraavien vaiheiden läpi, jolloin massavirtojen 11 56932 koostumus yksittäisissä vaiheissa tapahtuvien aineensiirtymistapahtumien perusteella jatkuvasti muuttuu.
Kuvio 4a ja 4t> esittävät monivaiheisten vinopohjaisten kolonnien leikkauksia. Kuviossa 4a esitetty laite, jossa on verrattuna ensimmäisiin läpipääsykohtiin 5 suhteellisen suuret toiset läpipääsykohdat 6, on erityisen sopiva aineiden siirtymiseen kiinteä-juokseva-järjestelmissä, siis esimerkiksi DMT-vastavirtapesuja varten. Tämän pylvään yhden pohjan toimintatapaa selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti. Pylvään läpi johdetaan nudlta K vastaavasti kevyempää nestettä alhaalta ylöspäin, samalla kun suuremman tiheyden omaavien kiintoaineshiukkasten suspensiota tuodaan ylhäältä. Kiintoaineshiuk-kaset liikkuvat tällöin hiukkasjoukon laskeutumisnopeuden lakeja vastaten alaspäin* Diffuusiopylvään 1 toiminnan alussa on kiintoaineshiukkasten tai alhaalta johdetun nesteen tietyn määrän nopeus läpipääsykohdissa 5# 6 niin suuri, että hiukkaset eivät enää voi mennä näiden läpi ja keskittyvät ja tämä tapahtuu pohjan vinon sovituksen johdosta alemman läpipääsykohdan 6 yläpuolella olevalla alueella. Tällöin niitä nostaa vielä alemman läpipääsy-kohdan 6 läpi tuleva vastavirtanasie, joka on jo pystysuoraan kiertoliikkeeseen saatettuna,mutta jolla vielä on suhteellisen pieni laajuus tilan suhteen.
Kiintoaineshiukkasten virratessa lisää ne kerääntyvät pohjan 4 alemmalle alueelle ja muodostavat sinne hiukkaskerroksen, jonka läpi virtaa neste kummankin massavirran paineolosuhteita vastaavasti. Jos tällä tavalla on muodostunut riittävän suuri paineen alennus läpipääsykohdan 6 alueelle, niin suspendoituneet kiintoainesosaset virtaavat nuolen L mukaisesti pohjan 4 alemman läpipääsykohdan 6 läpi alaspäin seuraavaan vaiheeseen, samalla kun tämän tasoitukseksi kevyempi vastavirtaneste virtaa nuolen K mukaisesti saman pohjan 4 ylemmän läpipääsykohdan 5 kautta ylöspäin. Alaspäin virtaavan hiuk-kassuspension poikkeuttaa suunnastaan lähinhä seuraavan pohjan 4' ylempi alue 14, ja se tempaa tällöin myös pofejan 4' ylemmän läpipääsykohdan 5' kautla läpi menevän vastavirtanesteen mukaansa nuolen K’ mukaisesti, joka neste tällöin dispergoidaan ja sekoitetaan hiukkassuspensioon. Syntyy voimakas virtaus pohjan 4' ylempää ja keskellä olevaa aluetta pitkin, joka virtaus poikkeutetaan suunnastaan tämän pohjan alemmalla alueella ylöspäin siellä olevaa hiukkaskerrosta pitkin. Tämän ansiosta syntyy pystysuora kiertoliike, joka tapahtuu tarkalleen kuten kiertoliike toiminnan alkujakson aikana myötäpäivään, kuitenkin kiertoliike käsittää poiketen toiminnan alkujaksosta vaiheessa hyvin paljon suuremman tilaosuuden. Tällä alueella, sekoitusalueella H, ovat molemmat massavirrat sekoittuneet tehokkaasti keskenään, niin että tässä voidaan saavuttaa aineiden diffuusio erittäin suotuisissa olosuhteis- 12 S 6932 ea. Sekoitusaluetta N rajoittaa alaspäin laskeutumis- tai tyyntöalue N, kuviossa erotettu tiheämmällä viitoituksella sekoitusalueesta M. Ylöspäin rajoittaa sekoitusaluetta likimain ajateltu vaakasuora taso, joka kulkee pohjan alareunan kautta. Tämän tason yläpuolella olevaan tilaan on muodostunut laskeutumis- tai tyyntöalue. Tällä alueella on käytännöllisesti katsoen vain vielä kevyempää vastavirtanestettä, koska normaaleissa käyttöedellytyksissä tällä alueella virtausnopeudet ovat liian pieniä, jotta tässä vielä pidettäisiin hiukkasia leijumassa tai jopa kuljetettaisiin. Muodostuu jokseenkin kirkas nestekerros sekoitusalueen M pyörteisen heterogeenisen vir-tauepinnan päälle.
Nämä tässä yhtä vaihetta kuvaavat tapahtumat toistuvat vastaavasti dif-fuueiopylvään 1 toisissa vaiheissa, jolloin kuitenkin kiertoliikkeen kiertosuunta muuttuu mentäessä vaiheesta toiseen. Käytännöllisesti katsoen samat virtausmuodot esiintyvät aina, vaikkakin maesavirran koostumus vaiheesta toiseen jatkuvasti muuttuu, Edellä kuviossa 1 kuvattua DMT-vastavirtauspesujen esimerkkiä vastaavasti tämä tulisi merkitsemään, että diffuusiopylvään ylimpiin tai ylempiin vaiheisiin tyyntöalueille N kerääntyy vielä likaantunutta suspensiota DMT:stä ja suodatteesta, joista suodate vaihtuu sitä enemmän metanolin kanssa, mitä pitemmälle raskaampi massavirta jatkaa kulkuaan alaspäin diffuusiopylväässä, kunnes lopuksi diffuusiopylvään pohja-altaassa käytännöllisesti katsoen puhdas ]}MT:stä ja metanolista muodostuva suspensio voidaan poistaa. Käänteisellä tavalla muuttuu alhaalla tuotu vastavirtaneste metanoli, joka kerääntyy tyyntöalueille P ja sisältää sitä enemmän suodatet-ta, mitä lähemmäksi tullaan diffuusiopylvään 1 päätä 2.
Diffuusiopylvään nämä kuvion 4a avulla selitetyt kiinteä-juokseva-jär-jestelmää varten olevat käyttöolosuhteet kuvaavat tasapainotilannetta massa-virtojen välillä, joka säätyy itsestään ja säätelee edullisella tavalla myös laajoissa kuormitusrajoissa itse itseään, te. diffuusiopylväs asettuu niin sanoaksemme automaattisesti vaadittuun tehoon. Jos otetaan esimerkiksi vakiomäärä vastavirtanestettä, joka on hyvin helposti säädettävissä ja pidettävissä, niin syntyy raskaamman massavirran nousun yhteydessä tällöin myös hiukkasvirran suurenemisen yhteydessä kerros alemman tai myös toisen lä-pipääsykohdan 6 yläpuolelle. Mutta tällöin suurenee paineenalennus, mistä on seurauksena vuorostaan hiukkasvirran absoluuttisen nopeuden kasvu läpipääsy-kohdan 6 läpi alaspäin seuraavaan vaiheeseen.
Jos vastavirtanesteen määrän ollessa vakio sitä vastoin hiukkasvirtaa pienennetään voimakkaasti, niin muodostuu sykähtelevä hiukkasten virtaus alemman läpipääsykohdan 6 kautta lähinnä syvemmällä olevaan pohjaan. Vastavirta- 13 5 G 9 3 2 neste virtaa sitten ensiksikin ylemmän läpipääsykohdan 5 kautta ja toiseksi samoin sykähtelevästi alemman läpipääsykohdan 6 läpi ylöspäin. Viimeksi mainitussa tapauksessa tulee vastavirtaneste sitten tangentiaalisesti pohjan yläpuolelle muodostettuun pystysuoraan kiertoliikkeeseen ja vahvistaa siten vielä tämän virtauksen muodostumista.
Vieläpä vastavirtamäärän ollessa hyvin pieni keksinnön mukaisen diffuu-siopylvään itsesäätyminen on vielä niin leimaa-antavaa, ts. kiertoliikkeen ylläpitäminen ja siten myös hiukkasten pysyminen yksittäisissä vaiheissa vielä niin voimakas, että pylvään tai kolonnin nopea tyhjentäminen vain molempien massavirtojen virratessa tasaisesti on mahdollista.
Kolonnin tehon ylittäminen liian suuren hiukkasvirran johdosta edellyttää hiukkaskerroksen voimakasta kasvamista alemman läpipääsykohdan 6 yläpuolella, minkä johdosta ensin kiertoliike rajoittuu vaiheen pienempään tilaosuuteen, hiukkaskuormitukeen edelleen kasvaessa hävitäkseen lopulta. Sisään johdetun hiukkasmäärän suurentuessa edelleen syntyy hiukkasvirtaus ylöspäin ja siten kolonni tukkeutuu.
Hiukkasvirran ollessa vakio ja vastavirtanesteen määrän muuttuva syntyy vastaavasti vastaavat virtausmuodot.
Kuviossa 4b on kuvattu virtausmuodot, sellaisina kuin ne esiintyvät juokseva-juokseva-järjestelmiä varten olevassa diffuusiopylvään stationääri-sessä käyttötilanteessa. Tällöin on käytetty vastaavia yksityiskohtia kuvaamaan samat viitemerkinnät kuin kuviossa 4a. Poikkeavuutta kuvioon 4a verrattuna on vain siinä, että ei ole olemassa kiinteää hiukkasmuotoista faasia ja sitä vastaavasti ei myöskään toinen läpipääsykohta 6 ole kovin paljoa suurempi kuin ensimmäinen läpipääsykohta 5· Kulloisenkin heterogeenisen järjestelmän tyypin mukaan voisi tietyissä olosuhteissa olla jopa mahdollista, että läpipääsykohdan 6 läpimenopoikkileikkauksen sisämitan täytyy olla pienempi kuin läpipääsykohdan 5 läpimenopoikkileikkaus, jotta saavutettaisiin kiertoliikkeelle tarvittava optimaalinen paineenalennus. Jos esimerkiksi meneteltäessä kuvion 2 mukaan oletetaan, että on kysymys tässä käsillä olevan heterogeenisen järjestelmän yhteydessä ksylolin ja etikkahapon erottamisesta, niin tyyntöalueelle N kasaantuvassa massavirrassa vettä on ylhäältä alaspäin jatkuvasti lisääntyvä pitoisuus etikkahappoa, kun taas vastaavasti tyyntöalueelle P kerääntyvällä massavirralla on alhaalta ylöspäin jatkuvasti yhä vähemmän etikkahappoa, kunnes lopulta pylvään 1 päässä 2 voidaan johtaa pois käytännöllisesti katsoen puhdasta ksylolia. Sekoitusalueella M tapahtuu molempien massavirtojen vastaava sekoittuminen. Myös tässä keksinnön mukainen menetelmä osoittautuu edulliseksi, koska verrattuna tavanomaisiin menetelmiin tehokkaan massansiirtymisen perusteella samalla määrällä vettä vastavirtausta 14 S 6 93 2 varten edullisella tavalla on laitteen ja käyttämisen kustannukset pienemmät.
Kuviot 5» ja 5¾ esittävät lopuksi kahta esimerkkiä pohjan 4 mahdollisista muodostamistavoista. Kuvion 5a mukaan ympyrän muotoisen poikkileikkauksen omaavan diffuusiopylvään sisäpuolelle on sovitettu päältä katsottuna esitetty pohja 4 vaakasuoraan tai kaltevasti. Ensimmäinen läpipääsykohta 5 on tässä muodostettu kapeana rengasmaisena rakona diffuusiopylvään 1 sisä-seinämän 9 ja esimerkiksi levystä valmistetun pohjan 4 välissä. Se muuttuu suoraan toiseksi suureksi läpipääsykohdaksi 6, mutta voisi myös olla tästä erotettuna enemmän tai vähemmän kapean väliportaan avulla. Pohja 4 on kiinnitetty diffuusiopylvääseen 1 esittämättä jätetyillä tuilla, kulmapidikkeillä tms. Samoin päältä katsottuna kuviossa 5b esitetyssä pohjassa 4 on ensimmäinen läpipääsykohta 5, joka on sovitettu vastapäätä toista suurempaa läpipää-sykohtaa 6 ja erillään tästä. Tällä tavoin muodostaminen on yleensä edullisempaa kuin kuvion 5& mukaan. Ensimmäiseen läpipääsykohtaan 5 rajoittuvalle alueelle voi olla muodostettu mahdollisesti vielä lisäaukkoja, rakoja tms. 12.
Edellä vastavirtapesun ja uuttamisen esimerkkinä kuvattua keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää jatkuvaan aineiden diffuusioon heterogeenisten järjestelmien välillä edullisesti aina silloin, kun aineensiirty-mistapahtumat, mahdollisesti myös lämmönvaihtotapahtumien yhteydessä, on suoritettava mahdollisimman pienellä paluusekoittumisella, mahdollisimman suurella käyttöstahiliteetilla, mahdollisimman pienellä vastavirtamäärällä ja/tai voimakkaasti vaihtelevien massavirtausten yhteydessä.
Keksinnön mukaisen menetelmän selittämiseksi tarkemmin seuraavassa annetaan vielä muutamia koe-esimerkkejä.
Esimerkki 1 Järjestelmä: DMT/suodatin - metanoli
Laitteisto:
Lasikolonni, halkaisija 225 mm, korkeus 4000 mm, poikkileikkaus 395 cm2
Sisäosat: 16 vinoa pohjaa, pohjaetäisyys (mitattuna samojen pohjakohtien välillä) 240 mm, kaltevuus (vaakatason suhteen) 40° ensimmäisen läpipääsykohdan 2 sisäpoikkileikkaus noin 16 cm ; toisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus 154 cm2
Sisäänsyöttö: 320 l/h suspensiota, jossa on 300 g DMT/l suodatetta; 350 l/h metanolia
Poisto: 290 l/h suspensiota, jossa on 350 g DMT/l metanolia; 380 l/h suodate-metanoli-liuosta ” 56932
Happoluku: Lähtötuote 1,8; ulostuleva tuote (pesty DMT) 0,6; happoluku on mitta DMT:n puhtaudelle ja ilmoittaa, kuinka monta milligrammaa kaliumhydroksidia on tarpeen liuoksen, jossa on 1 g tuotetta, neutraloimieeksi kloroformissa.
Verrattuna tähän saman lähtötuotteen happoluku tavanomaisen kaksinkertaisen linkoamisen jälkeen, jolloin saatiin seos, jossa oli metanolia, joka oli yhtä puhdasta kuin esimerkissä 04. Keksinnön mukaista menetelmää vastaavasti saatiin siis huomattavasti pienemmin kustannuksin käytännöllisesti katsoen yhtä puhdas tuote.
Esimerkki 2 Järjestelmä: DMT/euodate - metanoli Laitteisto:
Kolonnin VA-teräksestä, halkaisija 900 mm, korkeus 5000 mm, poikki- 2 leikkaus 6360 cm Sisäosat: 8 vinoa pohjaa, etäisyys samojen pisteiden välillä 450 mm, kaltevuus vaakatason suhteen 30° ensimmäisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus noin 2 2 90 cm ; toisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus 278 cm
Sisäänsyöttö: 6000 l/h suspensiota, jossa on 300 g suodatetta; 4800 l/h metanolia Poisto: 5500 l/h suspensiota, jossa on 330 g DMT/l metanolia 5300 l/h suoda-te-metanoli-liuosta Happoluku: Lähtötuote 1,2; ulos tuleva tuote 0,15.
Esimerkki 3 Järjestelmä ja laitteisto sekä sisäosat kuten esimerkissä 2; tästä poiketen on vain toisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus 2190 cm2. Sisäänsyöttö: 5000 l/h suspensiota, jossa on 300 g DMT/l suodatetta, 5500 l/h metanolia.
Poisto: 4500 l/h suspensiota, jossa on 300 g DMT/l metanolia, 6000 l/h suoda-te-metanoli-liuosta Happoluku: Lähtötuote 1,18, ulos tuleva tuote 0,21.
Verrattuna esimerkkiin 2 on epäsuotuisammin valitun toisen läpipääsykohdan johdosta ulos tulevan tuotteen happoluvun ollessa huonompi metanolin kulutus hyvin paljon suurempi.
16 56932
Esimerkki 4 Järjestelmä:
Lasikuulia likavedessä - vedessä, keskimääräinen kuulien halkaisija 0,15
Laitteisto:
Lasikolonni, halkaisija 40 mm, korkeus 1000 mm, poikkileikkaus 12,6 cm^ Sisäosat: 10 vinoa pohjaa, samojen kohtien välinen etäisyys 35 mm, kaltevuus vaakatason suhteen 30°, ensimmäisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus noin 2 2 0,5 om , toisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus 2,93 cm
Sisäänsyöttö: 100 l/h suspensiota, jossa on 150 g lasikuulia/l likavettä, 120 l/h pesuvettä
Poisto: 100 l/h suspensiota, jossa on 150 g lasikuulia/l vettä, 120 l/h lika- vettä.
Esimerkki 5 Järjestelmä ja laitteisto kuten esimerkissä 4 Sisäosat: 10 vinoa pohjaa, samojen pitteiden välinen etäisyys 55 mm, kaltevuus vaakatason suhteen 50°, ensimmäisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus noin 2 2 0,6 cm , toisen läpipääsykohdan sisäpoikkileikkaus 2,4 cm
Sisäänsyöttö: 100 l/h suspensiota, jossa on 100 g lasikuulia/l likavettä, I05 l/h pesuvettä Poisto: 100 l/h suspensiota, jossa on 100 g lasikuulia/l vettä, 105 l/h lika- vettä.

Claims (10)

  1. 56932 π
  2. 1. Menetelmä aineiden siirtämiseksi heterogeenisten järjestelmien välillä ainakin yhdellä pohjalla, jossa on ensimmäinen ja toinen läpipääsykohta, varustetussa diffuusiopylväässä, johon johdetaan ylhäältä raskaampi massavirta ja sille vastavirtana alhaalta kevyempi massavirta, jotka sekoitusalueella saatetaan keskenänsä kiertoliikkeeseen, jolloin toisen läpipääsykohdan yläpuolelle kertyy sekoitusalueella muodostunut uusi raskaampi f siasi, suspensio tms. ja ensimmäisen läpipääsykohdan alapuolelle kertyy vastaava kevyempi faasi, suspensio tms., tunnettu siitä, että a) ylhäältä johdettu raskaampi massavirta saatetaan pohjan yläpuolella pystysuoraan kiertoliikkeeseen, joka täyttää diffuusiopylvään sisäpoikkileikka-uksen mahdollisimman täydellisesti, b) pystysuora kiertoliike ottaa mukaansa alhaalta, pohjan ensimmäisen läpipääsykohdan läpi menevän kevyemmän massavirran ja tämä sekoittuu kiertoliikkeessä raskaaseen massavirtaan, c) raskaampi faasi, suspensio tms., joka aineita siirrettäessä muodostuu tällä sekoitusalueella, kerääntyy sekoitus alueen alapuolelle ja muodostuva kevyempi faasi, suspensio tms. sekoitusalueen yläpuolelle ja d) raskaampi faasi, suspensio tms. virtaa vastaavan paineen alennuksen muodostumisen jälkeen niin nopeasti ylhäältä alas toisen läpipääsykohdan kautta pohjan alapuolella olevaan tilaan, että tämä massavirta täällä saatetaan toiseen pystysuoraan kiertoliikkeeseen, kuitenkin vastakkaisessa kiertosuunnassa, ja sekoitetaan alhaalta johdetun kevyemmän massavirran kanssa.
  3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saattaminen pystysuoraan kiertoliikkeeseen tapahtuu diffuusiopylvään sisä-poikkileikkauksen sisään kohoavan suunnanpoikkeutuslaitteen välityksellä, joka on sovitettu lähteväksi diffuusiopylvään reunasta tai reunan läheltä alaspäin kaltevasti.
  4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, jossa käytetään yhtä kahdella tai useammalla välimatkan päähän toisistaan sovitetulla pohjalla useisiin vaiheisiin jaettua diffuusiopylvästä, tunnettu siitä, että massavirrat saatetaan peräkkäisissä vaiheissa pystysuoriin kiertoliikkeisiin aina vastakkaisessa kiertosuunnassa edelliseen vaiheeseen nähden. U. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, jossa diffuusio-pylvään pohja-altaasta poistetaan hiukkasmuotoista kiinteää faasia, tunnettu siitä, että pöhja-altaaseen johdetaan kiinteää faasia löyhentävää sekoitusnestettä. 18 56932
  5. 5· Jonkin patenttivaatimuksen 1-U mukainen menetelmä, jossa raskaampi massavirta sisältää hiukkasmuotoisen kiinteän faasin tai muodostuu tästä, tunnettu siitä, että di ffuus iopylvään toiminnan alkujakson aikana, edullisesti pohjan ollessa sovitettu vaakasuoraan,alhaalta ei johdeta yhtään vastavirtamassaa tai johdetaan vain suhteellisen vähän vastavirtamassaa.
  6. 6. Laite jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, jolloin diffuusiopylväässä on ainakin yksi pohja, tunnettu siitä, että aiffuusiopylvään (1) sisäpoikkileikkauksen peittävässä pohjassa (U) on sen reunan alueella ensimmäinen ja toinen läpipääsykohta (5, 6), ja että ensimmäisen läpi-pääsykohdan (5) alueelle on sovitettu suunnanpoikkeutuslaite.
  7. 7· Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen läpipääsykohdan (5) vapaa läpimenopoikkileikkaus on pienempi kuin toisen läpipääsykohdan (6) vapaa läpimenopoikkileikkaus.
  8. 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, jossa on kahdella tai useammalla välimatkan päähän toisistaan sovitetulla pohjalla useisiin vaiheisiin jaettu diffuusiopylväs, tunnettu siitä, että päällekkäisissä pohjissa (U) saman lajiset läpipääsykohdat (5, 6) on sovitettu toistensa suhteen siirretysti, edullisesti toisiaan vastapäätä sijaiten. 9< Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että pohja (4) on sovitettu vaakasuoraan ja että suunnanpoikkeutuslaite on dif-fuusiopylvään (1) ulkoreunasta (9) lähtevä kaltevasti sovitettu ohjauspelti, -levy tms. (7)» joka on kiinnitetty pohjan (U) yläpuolelle jättämällä välitila (11) sen sisäreunan (10) ja pohjan (U) väliin.
  9. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että pohja (U) on sovitettu kaltevasti di f f uus iopylvään (1) pituusakselin (13) suhteen ja että pohjan (^) yläosa (1U) muodosteta samalla suunnanpoikkeutusledtteen.
  10. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että pohja (U) on ensimmäisen läpipääsykohdan (5) lisäksi varustettu tähän liittyvällä elueella, jossa on aukkoja, rakoja tms. (12). 19 56932
FI3200/74A 1973-11-03 1974-10-31 Foerfarande och anordning foer oeverfoering av material mellan heterogena system FI56932C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2355106 1973-11-03
DE2355106A DE2355106C3 (de) 1973-11-03 1973-11-03 Verfahren und Vorrichtung zum Stoffaustausch zwischen heterogenen Systemen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI320074A7 FI320074A7 (fi) 1975-05-04
FI56932B FI56932B (fi) 1980-01-31
FI56932C true FI56932C (fi) 1980-05-12

Family

ID=5897194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI3200/74A FI56932C (fi) 1973-11-03 1974-10-31 Foerfarande och anordning foer oeverfoering av material mellan heterogena system

Country Status (25)

Country Link
JP (1) JPS608856B2 (fi)
AR (1) AR204256A1 (fi)
BE (1) BE821757A (fi)
BR (1) BR7409009A (fi)
CA (1) CA1029530A (fi)
CH (1) CH593085A5 (fi)
CS (1) CS200474B2 (fi)
DD (1) DD114757A5 (fi)
DE (1) DE2355106C3 (fi)
EG (1) EG11893A (fi)
ES (1) ES431594A1 (fi)
FI (1) FI56932C (fi)
FR (1) FR2249694B1 (fi)
GB (1) GB1491252A (fi)
HK (1) HK50778A (fi)
IN (1) IN143448B (fi)
IT (1) IT1023143B (fi)
MX (1) MX2983E (fi)
NL (1) NL7414293A (fi)
PL (1) PL96528B1 (fi)
RO (1) RO65893A (fi)
SE (1) SE7413732L (fi)
SU (1) SU1037830A3 (fi)
YU (2) YU290174A (fi)
ZA (1) ZA746794B (fi)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH642272A5 (de) * 1979-07-10 1984-04-13 Escher Wyss Ag Einrichtung zur mechanischen, thermischen oder chemischen behandlung eines fliessfaehigen stoffes mit einem fluid.
EP0025308B1 (en) 1979-09-06 1984-07-11 Imperial Chemical Industries Plc A process and apparatus for catalytically reacting steam with a hydrocarbon in endothermic conditions
DE2944329A1 (de) * 1979-11-02 1981-05-27 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Mehrstufige saeulenkaskade mit ruehrerlosen umlaufkammern fuer homogene fluessige oder gasfoermige systeme
DE3210117C2 (de) * 1982-03-19 1986-06-12 Georg Dipl.-Ing. 5000 Köln Schreiber Kolonne
DE3447412A1 (de) * 1984-12-24 1986-07-03 Heinz Prof. Dr.-Ing. 7261 Gechingen Blenke Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung verfahrenstechnischer vorgaenge in fluiden systemen, insbesondere gas-liquid-(g-l-)systemen
DE10038932B4 (de) * 2000-08-09 2008-11-20 BOKELA Ingenieurgesellschaft für mechanische Verfahrenstechnik mbH Verfahren und Vorrichtung zur Stofftrennung
CN106075950B (zh) * 2016-06-24 2018-03-06 昆明理工大学 一种双驱动超重力旋转填料床
KR101710906B1 (ko) 2016-07-25 2017-03-03 한전원자력연료 주식회사 압력 평형을 이용한 액-액 추출탑의 계면 제어장치
CN106268189B (zh) * 2016-08-31 2022-05-10 贵阳铝镁设计研究院有限公司 交汇式脱硫装备及方法
CN111036150B (zh) * 2019-12-02 2023-07-25 河南金鹏化工有限公司 一种硫双威醇洗连续化生产工艺及装置
CN111701268A (zh) * 2020-08-21 2020-09-25 东营威联化学有限公司 一种对二甲苯与其他芳烃混合物提纯分离装置
CN114247170B (zh) * 2022-01-11 2023-06-30 深圳市九然生物科技有限公司 一种连续式spe-sff生产设备
CN116966852B (zh) * 2023-08-30 2024-07-26 滁州昶旭电子材料有限公司 一种高纯度三甲基铝的制备系统及制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
ZA746794B (en) 1975-11-26
IN143448B (fi) 1977-12-03
YU100481A (en) 1983-04-30
SU1037830A3 (ru) 1983-08-23
DE2355106C3 (de) 1978-12-07
JPS5075169A (fi) 1975-06-20
CH593085A5 (fi) 1977-11-30
GB1491252A (en) 1977-11-09
CA1029530A (en) 1978-04-18
PL96528B1 (pl) 1977-12-31
FI56932B (fi) 1980-01-31
AR204256A1 (es) 1975-12-10
FR2249694B1 (fi) 1981-08-07
BR7409009A (pt) 1975-11-18
SE7413732L (fi) 1975-05-05
DE2355106B2 (de) 1978-04-06
RO65893A (ro) 1980-10-30
DD114757A5 (fi) 1975-08-20
YU290174A (en) 1982-02-28
DE2355106A1 (de) 1975-05-07
JPS608856B2 (ja) 1985-03-06
AU7489574A (en) 1976-05-06
NL7414293A (nl) 1975-05-07
MX2983E (es) 1980-01-21
CS200474B2 (en) 1980-09-15
FI320074A7 (fi) 1975-05-04
BE821757A (fr) 1975-04-30
ES431594A1 (es) 1976-11-01
FR2249694A1 (fi) 1975-05-30
EG11893A (en) 1980-12-31
HK50778A (en) 1978-09-15
IT1023143B (it) 1978-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI56932C (fi) Foerfarande och anordning foer oeverfoering av material mellan heterogena system
US4362620A (en) Partitioned centrifuge
US8596858B2 (en) Apparatus for solid-liquid contact
US8047509B2 (en) Vapor-liquid contacting apparatuses with vortex contacting stages
US4251371A (en) Device for the biological purification of waste water
CA2268835C (en) Downcomer for chemical process tower
EP0124920B1 (en) Apparatus for treating mixtures of liquid and gas
US6290775B1 (en) Fluidized bed reactor and a process of using the same
WO2000024491A1 (en) Method and device for removing a component from solid particle material by extraction
JP2004533315A5 (fi)
CA1238865A (en) Excess overflow orifice tubes
US4118313A (en) Process and apparatus for mass transfer between heterogeneous systems
GB2148155A (en) Horizontal gas/liquid separator
FI65709B (fi) Lamellseparator
CA2609589C (en) Gravitational separation device for water treatment
EP1669343A1 (en) Method for producing high purity terephthalic acid
FI67785C (fi) Anordning foer inboerdes vaetskeextraktion
RU2283679C2 (ru) Способ и устройство для разделения двухфазной смеси двух несмешивающихся текучих составляющих
US1030271A (en) Feed and distributing means for separators.
CN108367209B (zh) 用于对流体混合物进行热处理的塔的烟囱塔盘
US7213712B2 (en) System for settling solids or other impurities from water or wastewater and associated methods
US3988116A (en) Apparatus for countercurrent liquid-liquid extraction
KR790001677B1 (ko) 비균일계간의 물질 교환장치
NL8203104A (nl) Inrichting voor het anaeroob behandelen van slib en afvalwater.
RU1793941C (ru) Устройство дл очистки воды