FI90947C - Jatkuvatoiminen kaasujen reaktio nesteiden kanssa - Google Patents

Description

90947 i

Jatkuvatoiminen kaasujen reaktio nesteiden kanssa 5 Tama keksintO liittyy taitoon jatkuvatoimisesti aikaansaada reaktioita kaasujen ja nesteiden vaiilia. Tarkemmin se kasittelee parannettuja systeemeja, laitteita ja menetelmiå nestemaisten tuotteiden jatkuvatoimiseksi valmistamiseksi tSllaisista kaasu-nestereaktioista. Taman keksinnOn systee-10 mit ja laitteet ovat todella erityisen sopivia kaasu-neste-reaktioiden suorittamiseen vakiollisessa virtaussysteemissa tuottamaan haluttua tasalaatuista kaasumaista tai neste-maista tuotetta saadetylia nopeudella, so. antamaan kemikaa-li kuten halutaan kaytettavaksi jatkuvassa prosessissa.

15 Edullisia systeemeja ovat ne, jotka tuottavat nestemaista tuotetta, jossa ei ole merkittavia maaria liukenematonta kiintoainetta. Esimerkit eraista erityisen sopivista kaasu-nestereaktioista sisaltavat seuraavat: 1. kloorikaasun reaktio lipedn vesiliuoksen kanssa alikloo-20 rihapokkeen ja/tai hypokloriittisuolojen liuosten saamisek- si; 2. orgaanisen nesteen reagoiminen kaasun, kuten hCl, CI2, SO3, O3 tai NO2, kanssa antamaan vastaava nestemainen or-gaaninen johdannainen; 25 3. kloriitin tai kloraatin vesiliuoksen leagoiminen kaasu jen, kuten O3, NO2, CI2» HCl tai SO2, kanssa, jotta saadaan klooridioksidia kaasuna tai liuoksessa.

Systeemeissa ja laitteissa kaasu/nestereaktioid&n jatkuva-30 toimiseksi suorittamiseksi on perinteisesti suosittu kaasun ja nestemåisten lahtOainevirtojen johtamista vastavirtaan. Taman hallitsevan suuntauksen merkittavat pitkoaikaiset esimerkit sisaitavat vallitsevan kaytannOn suorituslaitteis-tot, kuten pakatut kolonnit, kellopohjakolonnit, pesuritor-35 nit ja vastaavat.

Harvinainen esimerkki nestemaisen kemikaalireagenssin jatku-vatoimisesta tuottamisesta reagoimalla kaasu nesteen kanssa vakiollisessa yhdensuuntaisessa virtaussysteemissa esitetaan 2

Osbornen ja muiden US-patentissa 2 889 199 ja 2 965 443, joissa kloorikaasu reagoidaan kalsiumhydroksidin vesiliet-teen kanssa kalsiumhypokloriitti valkaisuliuoksen valmista-5 miseksi. Kuitenkin nSissS patenteissa kSytetty reaktori ei kSsitfi muuta kuin tavallisen putkiston pidennyksen tai silmukan (viite n:o 16 piirroksissa). Muut patentit, jotka kohdistuvat kaasu/nestesekoittamiseen -tarkoituksella kSsi-tellå mainittua nestetta, tekevåt myGs tunnetuksi yhdensuun-10 taisvirtauslaitteistot ja -systeemit, kuten Thorpin US-patentti 2 606 150 ja Matsuokan ja muiden US-patentti 3 997 631. NSmS patentit kuvaavat nestesuihkuimureita tai ejektoreita otsonikaasun sekoittamiseksi kasiteltavaan nesteeseen, esim. veteen. Samanlaisia ejektoreita on myOs 15 kaytetty erilaisissa systeemeissa ja laitteistoissa aikaan-saamaan kaasu/nestereaktioita, esim. US-patentissa 4 483 829 (Louthan); 1 808 956 (Ketterer); 2 020 850 (Myhren ja muut); ja 2 127 571 (Pardee, Jr). Kuitenkin US-patentit 4 483 826 ja 1 808 956 kohdistuvat vain panos- tai osapanos-20 operaatioihin, kun taas jatkuvatoimiset systeemit, jotka on esitetty US-patenteissa 2 202 850 ja 2 127 571, perustu-vat pfiSosin vastavirtaiseen virtausperiaatteeseen kaasun ja nestemaisen lahtfiaineen vålillS paikallisista samansuun-taisista virtauksista huolimatta, jotka tapahtuvat maini-25 tuissa patenteissa esitetyissa ejektoriyksikoisså. Lisåksi jaikimmaisten kahden viitteen laitteistot ja systeemit ovat turhan monimutkaisia, kalliita ja hankalia kayttaa, koska ne molemmat sisaltavat kaikkien siina kaytettyjen eri lait-teiston osien useampi3 toistoja, erityisesti ejektoreita, 30 pumppuja, venttiileja, erottajia jne.

Keksinnbn paatavoite on antaa yksinkertainen keino kemialli-sen reaktion jatkuvatoimiseksi suorittamiseksi kaasumaisen ja nestemaisen lahtOaineen vaiilia saadetyissa olosuhteissa 35 tasalaatuisen kaasumaisen tai nestemaisen tuotteen tuottami-seksi. Taman tavoitteen saavuttamisesta johtuvilla eduilla ja haitoilla on erityinen merkitys talouden ja tailaisen tuotteen toimittamisen helppouden suhteen kaytetavLksi teollisessa valmistuksessa tai kasittelyssa, kun mainittu n 90947 3 tuote on vaikea tai kallis kuljettaa tai varastoida. Toinen tavoite on tehda yksinkertainen, kompakti linjassa oleva samansuuntaisvirtauksinen laite, joka aikaansaa voimakkaan 5 sekoituksen ja pydrteisen kaasu/nestesekoitturn!sen siten nopeuttaen haluttua kaasu/nestereaktiota ja minimoiden vaadittavaa viipymisaikaa. LisStavoitteena on antaa tåydel-linen systeemi tSllaisten kaasu/nestereaktioiden tehokkaalle suorittamiselle jatkuvatoimisesti luotettavin ja tasaisin 10 tuloksin. Vielå muut tåmån keksinndn tavoitteet ja edut tulevat ilmeisiksi sen yksityiskohtaisista kuvauksista ja ominaisista suoritusmuodoista, jotka esitetaan tamån jai-keen.

15 Ylia olevat tavoitteet ja edut saavutetaan, kun suoritetaan haluttu kaasu/nestereaktio kayttamaiia taysin samansuuntais-ta, linjassa olevaa virtaussysteemia, joka kasittaa kolroe paaiaitetta, jotka on kytketty sarjaan seuraavassa jarjes-tyksessa: 20 1. nestepaineella toimiva, linjassa oleva virtaussekoitus- laite, joka on sovitettu muodostomaan perinpohjainen kaasu/ nesteseos; 2. umpinainen, regeneratiivinen, turbiinipumppauslaitteis-to, joka on varustettu yhdelia tai useanunalla mekaanisesti 25 toimivalla monisiipiselia juoksupydraiia ja sen lahelia toimivalla staattorilla, jotka on sovitettu aiheuttamaan voimakas turlenssi ja vuorovaikutus kaasu/nesteseoksessa sen tydntyessa lavitse ja samanaikaisesti nostaa main!tun seoksen painetta vahintaan yhdelia ilmakehaiia; ja 30 3. suljettu tuotteen vastaanottosailid ja kaasu/neste- erotussailid, joka on varustettu paineen saatimelia ja nestepinnan saatimelia, joka tehokkaasti ylldpitaa siinå riittavan kaasutilan.

35 Mainittu sailid 3 on edullisesti varustettu putkilla sen kaasutilasta ja alemmasta nestetilasta, jotka yhdistyvat kaasu- ja nestesydttdlinjoihin, jotka vastaavasti johtavat mainittuun virtaussekoituslaitteeseen 1 sallien nain osan siita kaasusta ja/tai nesteesta, joka menee mainitun 4 laitteen lapi, koostuvan kierratetysta aineesta. MyOs omi-naistyyppinen linjassa oleva virtaussekoituslaite 1, joka on todettu kaikkein sopivimmaksi aloittamaan haluttu kaasu/ 5 nestereaktio, on venturisuihkusekoitin, kun taas regenera-tiivinen pumppulaite 2, joka on todettu kaikkein tehokkaim-maksi nopeuttamaan tailaisen reaktion loppuvaiheen tåydenty-mista, on monivaiheinen turbiinipumppu tai nesterengaskomp-ressori, turbiinipumpun ollessa yleensa edullinen, ellei 10 nestevirta ole vain pieni osa kaasuvirrasta tilavuudeltaan.

Yleisesti ottaen sitten, tårne keksintO aikaansaa nopeasti kemiallisen reaktion kaasu- ja nestemåisten lahtOaineiden vaiillå tuottaen jatkuvatoimisesti nestemåisen tuoteen 15 prosessilla, joka kasittaa seuraavat vaiheet: (a) nestemåisen ja/tai kaasumaisen lahtOaineen jatkuvan syOttamisen paineella, joka on selvasti yli ilmakehanpaineen nesteelia toimivaan, linjassa olevaan samansuuntaisvirtauk-selliseen sekoitusvyOhykkeeseen muodostamaan perinpohjaisen 20 kaasu/nestereaktioseoksen ja poistamaan mainittu seos maini-tusta vyOhykkeesta paineessa, joka ei ole selvasti alle ilmanpaineen, vaikka se on alempi kuin vahintaan yhden mainittujen lahtOaineiden syOttOpaineista; (b) syOtttamaiia (a):sta poistettu kaasu/nestereaktioseos 25 mekaanisesti toimivan nestesysaysvyOhykkeen yldpaahan, jossa vahintaan yksi monilapainen pyOriva juoksupyOra pyOrii vahintaan yhden sivukourustaattorin vieressa aiheuttamaan voimakkaan kaasu/nestevuorovaikutuksen ja voimakkaasti pyOrteisen mainitun reaktioseoksen virtauksen mainitun 30 vyOhykkeen lapi, samanaikaisesti nostaen mainitun seoksen painetta vahintaan yhden ilmakehan ja poistamalla mainittu seos siita absoluuttisessa paineessa, joka on vahintaan kaksi ilmakehaa; ja (c) syOttamaiia (b):sta poistettu seos suljettuun tuotteen 35 kerays- ja kaasu/neste-erotusvyOhykkeeseen, jota pidetaan vahintaan noin kahden ilmakehan absoluuttisessa paineessa ja jossa on tilava kaasutila sen yiaosassa.

90947 5

Tietenkin monissa kaasu/nestereaktioissa vol osoittautua toivottavaksi kierrattaa osa vaiheen (c) kaasu/neste-erotus-vytthykkeesta erotetusta kaasusta ja/tai nesteesta takaisin 5 koko prosessin ensimmaiseen vaiheeseen, sellaiseen kuten vaiheen (a) linjassa olevaan samansuuntaisvirtaus-sekoitus-vytthykkeeseen. Siten potentiaalisen tuotteen saannon pa-ranemisen ja lahtOaineiden paremman hyiJdyntamisen lisåksi, tSman systeemin yksinkertaistettu kierr&tysosa antaa hienon 10 prosessointijoustavuuden, so. kyvyn saataa tuotantonopeus ja samanaikaisesti sailyttaa eritain hyva laadunvalvonta.

Laheinen yhteistyO ja kriittinen riippumattomauus, joka vallitsee kolmen laitteen paaosan vaiilia, jotka on liitetty 15 ylia maariteltyyn kaasu/nestereaktiosysteemiin, voidaan paremmin arvioida seuraavasta suppeasta tomintojen kukin osan erikseen suorittamsta analyysista.

Nain: 20 (1) Nestepaineella toimiva sekoituslaite ei ainoastaan suorita perinpohjaista kaasu/nesteseoksen muodostumista, vaan mytts syfSttaa sen regeneratiiviseen turbiinipumppuun tasaisesti vahintaan noin ilmakehan paineessa ja edullisesti yli ilmakehan paineessa; 25 (2) Regeneratiivinen turbiinipumppu, joka on varustettu monilapaisella juoksupyOraiia ja joka toimii yhdessa sivu-kourustaattorielementtien kanssa, ottaa pehmeasti vastaan sekoitetun ja nopeasti reagoivan kaasun ja nesteen tasaisen syOtOn ja tyttntaa sen tehokkaasti siita lavitsse, samalla 30 kun se samanaikaisesti lisaa sen painetta vahintaan yhdelia ilmakehaiia niin, etta se poistaa sen vahintaan noin kahden ilmakehan paineessa kerays- ja kaasu/neste-erotussSiliOOn; ja (3) Tuotteen kerays- ja erotussSiliO on varustettu neste-35 pinnan saadOilia ja paineen mittauksella, joka sallii kaa-su/neste-erotuksen tapahtuvan siina vahintaan kahden ilmakehan paineessa, nain yksinkertaistaen tuotteen syOtdn jatku-vatoimisesti, kuten mybs osittaisen neste- ja/tai kaasukom-ponenttien kierratyksen halutussa maarin.

6

Ylia selostetuista peruslaitteiston kuvauksista ja suppeista toiminta-analyyseista voidaan myOs nahda, etta sekoittaja 1 ja pumppausyksikkO 2 toimivat tehokkaasti reaktoreina 5 tassa systeemissa, so. ne todella antavat paaaslalllset vydhykkeet ja valheet haluttujen kaasu/nestereaktiolden suorlttamlseksl. Naiden kahden laitteen kompaktista luon-teesta ja niista suurlsta lapivirtaustilavuuksista, jolla ne tehokkaasti toimivat, johtuen, kaasu/nestereaktioseoksen 10 kokonaisviipyma sen kulklessa lapi on vain muutama sekunti, so. tyypillisesti noin 1-5 sekuntia.

Naista lyhyista viipymaajoista huolimatta on saatu erittain hyvia tuloksia seka lahtOaineiden konversioiden ja saantojen 15 etta halutun tuotteen laadun suhteen, kun on suoritettu helppoja kaasu/nestereaktioita nykyiselia systeemilia ja laitteistolla. Eslm. 90 % konversiot on usein saavuttetta-vissa jopa ilman mitaan kierratysta, luultavasti koska voimakas kaasu/nestesekoittuminen ja erittain pydrteinen, 20 mutta kuitenkin tasainen sekoitusfaasin nestevirtaus saavu-tetaan tehokkaissa reaktiovydhykkeissa ja tama systeemi laitteistossa. Samaten halutun tuotteen saanto muuntuneista lahtdaineista laskien on yleensa yli 90 %, joka osoittaa vahaista tai, etta ei muodostu ollenkaan ei-toivottuja 25 sivutuotteita (kuten kloriitteja tai kloraatteja hypoklo-riittien sijasta).

Tama systeemi ja laitteisto ovat erittain edullisia kaytet-tavaksi erittain reaktiivisten kaasu/nesteparien kanssa, 30 jolden termodynamiikka on edullinen jopa tavallisissa lampd-tiloissa. Erityisen kiinnostavia ja sopivia taman keksinndn soveltamisessa ovat yhdisteiden (so. suolat tai hydroksidit) vesiliuosten ja kaasujen, kuten kloorin, vaiiset reaktiot, jotka tuottavat hyddyllisia nestemaisia ja/tai kaasumaisia 35 reaktiotuotteita. Esimerkiksi kloorikaasun voidaan antaa reagoida natriumhydroksidiliuoksen kanssa muodostamaan natriumhypokloriittiliuoksia, jotka ovat hyddyllisia erilai-sissa desinfioimis- ja valkaisukasittelyissa. Samoin voidaan tuottaa hypokloorihapoketta (H0C1) samalla tavalla saata- 90947 7 mails reagoivien lipean ja kloorin suhdetta. HOCl-liuos voidaan vaihtoehtoisesti tuottaa reagoimalla kloorikaasu karbonaatin tai hypokloriittisuolojen liuosten kanssa.

5 Lisaksi voidaan saada kaasumaisia tuotevirtoja, jotka sisal-tavat aktiivista ainetta, kuten klooridioksidia, reagoimalla vesipitoinen hypokloriittisuolan liuos reaktiivisen kaasun kuten NC>2 tai O3 kanssa.

10 Liitteena oleva piirros on jatkuvatoimisen prosessin tyypil-lisen virtauskaavion yksinkertaistettu kaavamainen esitys keksinnOn mukaisen kaasu/nestereaktion suorittamiseksi.

Tama virtauskaavio osoittaa kaavamaisesti tiettyja laitteis-ton paakohtia ja osoittaa kuinka laitteistoa voidaan yhdis-15 telia ja kayttaa systeemina nestemaisen reagenssin, kuten esim. laimean natriumhypokloriittivalkaisuaineen vesiliuok-sen tasaisen virtauksen jatkuvaksi tuottamiseksi jatkuvalla kloorikaasun reaktiolla laimean lipeaiiuoksen kanssa.

20 Viitaten nyt piirrokseen, laitteiston paaiaitteet ovat siina venturisuihkusekoittaja 14, monivaiheinen regeneratiivinen turbiinipumppu 16 ja tuotteen kokoomasailiO 18, jotka on liitetty sarjaan nesteen kasittelyputkilla 15 ja 17. Pumpun 16 moottori on sahkbmoottori 24, joka pystyy pyOrittamaan 25 akselia, johon pumpun 16 turbiinin siivekkeet on kiinnitet-ty, vahintaan n. 1000 rpm. nopeudella. sailiO 18 on varus-tettu paineen saatOventtiililia 20 ja reiaiia 21 yliapita-maan sielia haluttu ylipaine ja nestepinnan saatajaiia 22 varmistamaan riittSva kaasutila sielia. Reika 21 johtaa 30 pesuriin tai muuhun tyydyttavaan puhdistuslaitteeseen (ei esitetty) haitallisten kaasujen poistamiseksi.

Nestemainen lahtttaine, so. laimea lipeaiiuos, johdetaan sopivassa paineessa pituussuuntaisesti suihkusekoittajan 35 14 venturiosaan 13 injektorisuuttimen 12 1dpi pitkin sydittO- linjaa 11, kun taas kaasumainen kloori sydtetaan alemmassa paineessa pitkin syOttOlinjaa 10 suihkusekoittajan 14 pai-neentasauskammioon, joka ympSrOi venturiosan sisaantuloa. Johtuen kloorin alhaisesta kiehumispisteesta, se voidaan 8 syOttaa myOs kylmåna nesteena ja annetaan hOyrystyå nopeasti juuri, kun se tulee sisaan mainittuun paineentasauskammioon. SyOttOlinjat 10 ja 11, jotka yhdistavat vastaavasti kloori-5 lahteen 5 ja llpeaiahteen 6, ovat varustettu soplvilla saatOventtllleilia 7 ja 9 lahtOaineiden syOttttnopeuksien ja palnelden saatåmiseksi.

Mentyaan venturisuihkusekoittajan 14 ja turbiinipumpun 16 10 lavitse suurin osa kloorista on reagoinut muodostaen hypo-kloriittia ja saatu reaktioseos johdetaan putkea 17 pitkin tuotteen kokoomasailiOOn 18, jossa reagoimaton kaasu (kloo-ri) kerataan mainitun sailiOn yiaosaan, kun taas nestemainen tuote keraantyy sen alaosaan. Jos halutaan prosessin auto-15 maattista takaisinkytkentasaatoa, jatkuvatoiminen mittari kuten pH-analysaattori 32, voidaan sijoittaa sivulinjaan tuotteen syOttOlinjasta 17. Signaali tasta analysaattorista 32 johdetaan sitten jatkuvasti saatajaan 34, jolla on esiva-littu pH-vertailupiste, johon mainittua signaalia verrataan, 20 jotta voidaan suorittaa korjaus kloorin syOttOnopeuden saatOventtiilin suhteellisella saadOlia. Tailaiset takaisin-kytkentasaatOsysteemit sopivat ihanteellisesti kaytettavak-si tassa systeemissa, koska tassa on poikkeuksellisen lyhyet viipymaajat.

25

Reagoimattoman kaasun kierrattamiseksi takaisin prosessin alkuun nesteen késittelyputki 23, joka kasittaa virtauksen saatOventtiilin 25, on asennettu sailiOn 18 kaasutilan ja venturisuihkusekoittajaan 14 johtavan kaasun syOttOlinj an 30 10 valille. Lisaksi maksimi joustavuuden vuoksi sailiOn 18 osa, joka on sen kaasutilan alapuolella, voi olla varustettu valinnaisella nesteen kierratyslinjalla 27, joka johtaa takaisin saatOventtiilin 29 ldpi venturisuihkusekoittajan 14 nesteen syOttOlinjaan 11. Lopuksi sailiO 18 on myOs 35 varustettu (sen nesteen sdilytysosa) poistolinjalla 28, joka johtaa nestemaisen tuotteen systeemista saatOventtiilin 30 lapi, sen mukaan kun saatajdn 22 hallitsema nestepinnan saataja saim.

Il 90947 9

Reaktioseoksen uudelleenpaineistamisen tuloksena, joka aikaansaadaan regeneratiivisella turbiinipumpulla 16, on hyvin helppoa kierrattaa jaannOsmateriaalia tuotteen kokoo-5 ma- ja kaasu/neste-erotussailittsta 18 prosessln alkuun.

Joko kaasu- tai nesteklertovirtoja (tai molempia) voldaan kSyttaa optimitulosten saamiseksi maksiml kSytOn joustavuu-della. Tietenkin etu, joka taytyy huomata, kun klerratetaan kaasumalsta lahtOainetta suoraan kaasu/neste-erotussailids-10 ta, on yleensa suurempi, kun valmlstetaan nestemaista tuo-tetta, kun taas suora nesteen kierratys yleensa hytttyy enenunan, kun paaaslalllnen tuote on kaasu.

Slina tapauksessa, kun kloorl reagol laimean natriumhydrok-15 sidln veslliuoksen kanssa natriumhypokloriitti valkaisuai-neen tuottamiseksi, paareaktio etenee seuraavastl: 2 NaOH(aq.) + Cl2 (g) ----> NaOCl (aq.) + NaCl (aq.)

StOkiOmetrisesti tama yhtaia vaatil 0,51 g NaOH:a kutakln reagoivaa 0,45 kg Cl2:a kohden, jolloin sllta on teoreetti-20 sesti saatavlssa 0,477 kg NaOCl:a ja 0,377 kg NaCl:a. K3y-tannOssa on parempi olla plenl yllmaara NaOH:a stOkiOmetri-seen nahden, koska saadaan korkean pH:n natriumhypokloriit-tllluos, jolla on hyva stabiillsuus (so. yleensa saadaan pH vaiilia noln 11-13 kayttamaiia noln 5-15 %:n yllmaaraa 25 NaOH:a). Siis valmistettaessa natrlumhypoklorlittiliuosta taman keksinnOn mukaisesti suosltellaan kaytettavaksl noln 0,545-0,59 kg NaOH:a 0,454 kg kohtl klooria, joka kelno myOs edistaa klooriiahtOaineen parempaa hyOdyntamista.

30 On myOs toivottavaa, etta tuotteen nestemaista valkalsullu-osta, joka sisaltaa alle noln 10 palno-% NaOCl:a, jotta voldaan vaittaa suuret lammiJnpoistotoimenpiteet ja -laltteet systeemlssa. Nain vapautunut reaktioiampiS on rllttava nosta-maan nestemaisen valkalsualnetuotteen, joka slsaitaa noln 35 10 palno-% NaOCl, lampOtllan maksiml toivottuun 1 ampiSt i laan (so. noln 40°C), jopa jos natriumhydroksidiliuos, josta lahdetaan, jaahdytetaan oleellisestl aina noln 0°C:een.

Siis valkaisuaineliuos, joka slsaitaa noln 1-6 paino-%

NaOCl:a, edustaa ideaalisia tuotteita valmistettavaksi 5 10 tassa jatkuvatoimisessa tuotantosysteemissa ja ne ovat onneksi mytts yleensa alueella, joka on erittain tarkeå uselmmlssa teollisissa kdsittelyprosesseissa.

Valkka tåmån systeemln edulliset reaktioiampOtilat ovat varsin kohtuulliset ja yleensa samanlaisia kuln tavalllset ulkoiampOtllat, tassa tehdyt kaasu/nesteseokset pidetaan suurlmman osan yll llmanpalneen palneessa. Siten alku lllk-10 keellepaneva nestepaine, joka annettlln ensimmaisen valheen llnjassa olevaan vlrtauksen sekolttajaan 14, on yleensa vahlntaan kaksl llmakehaa absoluuttista palnetta ja se on riittava polstamaan reaktloseos sielta palneessa, joka el ole paljon alle llmanpaine, kun taas regeneratiivinen tur-15 biinipumppu 16 on lisatty llsaamaan malnltun reaktloseoksen palnetta vahlntaan yhdelia kokonaisella ilmakehaiia. Mainit-tu turbiinlpumppu pystyy edullisesti uudelleen palneistamaan reaktloseoksen, jota poistetaan tuotteen kokoomasailiOCn 18 palneessa, joka on vahlntaan lahes yhta korkea kuin alku 20 liikkeellepaneva nestepaine, jonka sekoittaja 14 antoi.

Taman tailaisen runsaasti yll llmanpalneen paineiden kaytta-minen nayttaa olevan edullinen tekija, joka edistaa seka tasaisuutta etta halutun reaktion loppuunsaattamista tassa 25 systeemissa. Erityisesti kaasu/neste reaktloseoksen suihku sekolttajan 14 ja pumppausyksikOn 16 lapi stabilisoituu ja sailyy varsin tasaisena ja vakaana naissa runsaasti yll llmanpalneen olosuhteissa. Uskotaan myOs, etta aineensiirto ja ylipaansa reaktionopeudet yleensa kasvavat paineistami-30 sella, esim. lisaantyneen kaasun nesteeseen liukoisuuden ja mulden samanlaisten vaikutusten tuloksena. Sen mukaisesti edullinen paine alun liikkeelle lahtevalle nesteelle, kuten myOs tuotteen kokoomasailidn 18 sisaildlle, on vaiilia noin 2,8-noin 5,6 bar, kun taas edullinen paine reaktioseoksessa, 35 joka poistuu sekoittajasta 14 ja syOtetaan pumppuun 16 on vaiilia noin 1,4-2,8 bar.

90947 11

Kuten on esitetty ylia olevassa kuvauksessa ja siihen liit-tyvSsså kasittelyssa, liitteena olevan piirroksen hahmoteltu vlrtauskaavlo on esitetty t&m&n keksinnOn tolmlntaperlaat-5 teiden konkreettlseksi kuvaamiseksi ja tiettyjen hyvien laitteiden suorltusmuotojen nimeamiseksi niiden onnlstunutta kMyttiia vårten. Noiden jo erltylsestl esitettyjen paavaih-toehtojen llsaksi alan asiantuntijoille on ilmeista , etta useat muut pienet variaatiot ja korvaavat vaihtoehdot ovat 10 yhtaiallla mahdollisia.

Nain on kannattavaa, etta toista tal molempia paaaslalllsla reaktoriyksikOlta (so. suihkusekoittaja 14 ja pumppu 16) kaytetaan el-vaakasuorassa asennossa. Eslmerkiksl jos pumppu 15 16 on varustettu paaiia olevalla sisaantuloaukolla, vol olla edullllsempaa kayttaa sulhkusekolttajaa pystysuorassa in-line kanavan yhdistaessa sen mainitun pumpun sisaanvien-tiln. Samoin voidaan kéyttaa muita mekanismeja pH analysaat-torin 32 asemasta (ja sen kanssa yhdessa toimivan saatimen 20 34) automaattisen takaisinkytkentasaadOn soveltamiseksi systeem!in. Eslmerkiksl samanlaista instrumentointla, joka perustuu tuotteen toisen ominaisuuden mittaukseen (kuten hapetus-pelkistyspotentiaali), voidaan kayttaa sen sijasta monissa tapauksissa, esim. kun tuotetaan hypokloriittien, 25 hypokloorihapokkeen, jne. liuoksia.

Seuraava ominainen kayttOesimerkki on sisailytetty tahan, jotta voidaan kuvata tyOskentelyn lisayksltyiskohtia ja nakOkohtia, jotka liittyvat taman keksinnOn menestykselli-30 seen kSyttOOn, mutta mainitun esimerkin el saa kasittaa antavan mitadn kriittisia rajoituksia keksinnOn kayttOkel-poiseen suoja-alueeseen.

Esimerkki 35 Tama esimerkki kuvaa systeemin, joka on perusteeltaan sama kuin se, joka on kuvattu liitteena olevassa piirroksessa vesiperustaisen valkaisuliuoksen tuottamiseksi, joka sisal-taa noin 2 paino-% NaOClza.

12

Viitaten mainittuun piirrokseen, 379 litraa minuutissa 0,6 molaarista NaOH-liuosta (24 g NaOH litrassa) syGtetaan 2,8 bar paineessa 5,1 cm putkilinjassa suuttimelle 12 suih-5 kusekoittajassa 14, joka on muuten varustettu 7,6 cm putki-linjoilla, kun taas yhteensa 7,8 kg kloorikaasua minuutissa syGtetaan noin 0,7 bar paineessa tayttOkammioon, joka ympå-rGi mainittua suutinta 12 pumpussa 14. Saatu kloori-lipea reaktioseos poistetaan venturisekoittajasta ja se menee 10 putken 15 lapi noin 1,2 bar paineessa kolmivaiheisen, alhai-sen NPSH turbiinipumpun 16 sisaantuloon, jossa pumpussa on turbiinijuoksupyGra kussakin vaiheessa ja jota kayttaa 20 hp, 1800 rpm moottori. Kussakin juoksupyGrassa on noin 20 lapaa ja ne ovat tiiviisti sovitettu kanavarengas staat-15 torielementtien vaiiin. (Tarvitaan vahintaan kuusi lapaa juoksupyGraa kohden ja moottorin lapimitasta riippuen lapoja on edullista olla noin 10 ja 30 vaiilia.)

Reaktioseos poistetaan pumpusta 16 noin 3,5 bar paineessa 20 ja sydtetaan sailiGGn 18, jonka tilavuus on yli 758 litraa ja joka on varustettu nestepinnan saatajaiia, joka on ase-tettu pitamaan neste/kaasurajapinta vaiilia noin 30 ja 70 % såilidn korkeudesta, ja paineensaatajaiia, joka on asetettu noin 3,2-3,5 bar:in paineelle.

25

Erilliset neste- ja kaasufaasit, jotka muodostuvat mainitus-sa sailidssa, tutkittiin ja todettiin, etta saadun nestemai-sen valkaisuliuoksen pH oli lahes 12 ja pitoisuus noin 1,97 paino-% NaOCl, kun taas reagoimaton kloorikaasu keraantyi 30 siihen nopeudella noin 0,45 kg minuutissa. Ndma luvut il-maisevat, etta noin 94 % sydtetysta kloorista oli reagoinut ja etta NaOCl:n saanto reagoivaa klooria nahden oli yli 98 %.

35 Taman jaikeen toiminta jatkui oleellisesti samalla systee-milia paitsi, etta tuoreen kloorin syOttO sekoittajaan 14 vahennettiin 0,4 kg/min nopeuteen 7,4 kg/min, kun taas 0,4 kg/min reagoimatonta klooria kierratettiin sailiGsta 16 putkea 13 pitkin ja syOtettiin sekoittajaan 14 yhdessa

II

90947 13 main!tun tuoreen kloorin kanssa. Tama toimintatapa el val-kuttanut nestemaisen valkalsualneen laatuun eika reagoi-mattoman kloorin keraantymisnopeuteen, joka osoitti reagi-5 mattoman kloorin kierratyksen helppoutta ja sen tehokkaan hyvSksikaytOn saavuttamista tassa systeemissS.

Kun on kuvattu keksintOS mukaan lukien sen perusperiaatteet, kuvaavat suoritusmuodot ja erilaiset hyddylliset modifioin-10 nit ja muunnelmat, on tarkoitus, etta liitteena olevien patenttivaatimusten suojapiiria rajolttaa vain nilden omat tasmaillset ja maaritellyt ehdot eivatka tiettyjen yksityis-kohtien tai tassa kuvaamistarkoituksessa esitettyjen esi-merkkiolosuhteiden mielivaltainen maarittely tai mielival-15 tainen mukaanottaminen.

Claims (15)

14

1. Kiinteå laitekokonaisuus kemiallisen reaktion, joka tapahtuu kahden samaan suuntaan virtaavan kaasu- ja neste-måisen låhtdaineen vålillå, jatkuvatoimiseksi suorittamisek- 5 si halutun nestemaisen tuotteen muodostamiseksi, tunnettu siitå, ettå se kåsittåå seuraavat laitteiston osat, jotka on tiiviisti liitetty sarjaan mååråtysså jårjestyksesså: (a) paineistettu, nestekåyttoinen, linjassa oleva yhden-suuntaisvirtaan toimiva sekoituslaite, jossa on erilliset 10 sisååntulot kaasulle ja nesteelle låhellå sen sisååntulopåå-tå ja lisåksi laitteet kaasun ja nesteen vastaavasti jatkuvatoimiseksi syottåmiseksi mainittuihin sisååntuloihin ja ulostulo saadun kaasu/nesteseoksen poistamiseksi; (b) koteloitu, regeneratiivinen turbiinipumppauslaite, jos-15 sa on våhintåån yksi mekaanisesti pydritetty monilapainen juoksupyorå, joka on sovitettu tyontåmåån kaasu/nesteseosta eteenpåin tasaisesti purappauslaitteen låpi sen ulostuloon ja samanaikaisesti lisååmåån kaasu/nesteseoksen painetta våhintåån yhdellå ilmakehållå; 20 (c) nestettå kuljettava putki mainitun virtaussekoituslait- teen ulostulon ja mainitun koteloidun regeneratiivisen tur-biinipumppauslaitteen vålillå; ja (d) koteloitu, ylipaineinen, painetiivis tuotteen kokoo-masåilio, joka on varustettu paineen sååtolaitteella ja nes-25 tepinnan korkeuden sååtdlaitteella yllåpitåmåån siinå halut-tu ylipaine ja riittåvå kaasutila, poistoaukolla, joka si-jaitsee mainitun såilidn sivuseinåsså, ja nestettå kuljetta-valla putkella, joka yhdiståå mainitun poistoaukon regeneratiivisen pumppauslaitteen (b) ulostulon kanssa, mainitun 30 såilidn ollessa my6s varustettu nesteen kierråtysputkilla, jotka yhdiståvåt sen kaasutilan ja alemman nestetilan mainitun samansuuntaisen virtaussekoituslaitteen (a) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitekokonaisuus, tun-35 nettu siitå, ettå mainittu laite nesteen jatkuvatoimiseksi sydttåmiseksi virtaussekoituslaitteen (a) nesteen sisååntu-loon pystyy sydttåmåån nestettå våhintåån noin 2,8 bar pai-neessa. II 90947 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitekokonaisuus, tua-nettu siitå, ettå virtaussekoituslaite kåsittåå venturisuih-kusekoittajan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitekokonaisuus, tun- nettu siitå, ettå regeneratiivinen turbiinipumppauslaite (b) on monivaiheinen yksikk6, josta våhintåån kaksi vaihetta on varustettu monilapaisella juoksupyorållå, ja jonka kåytto-laite on sovitettu py6rittåmåån juoksupyoriå yli 1000 rpm 10 nopeudella.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitekokonaisuus, tun-nettu siitå, ettå jokaisessa juoksupyåråsså on våhintåån 10 lapaa. 15

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitekokonaisuus, tun-nettu siitå, ettå pumppauslaite on itsetåyttyvå regeneratiivinen turbiinipumppu.

7. Menetelmå jatkuvan laimean hypokloriittivalkaisuaineen vesiliuoksen virtauksen, jolla on tasainen laatu, jatkuva-toimiseksi tuottamiseksi reagoittamalla kloorikaasu lipeån laimean vesiliuoksen kanssa, tunnettu siitå, ettå se kåsittåå: 25 (a) kloorikaasun ja natriumlipeån laimean vesiliuoksen, jota on våhintåån noin st5kiometrinen måårå halutun kloorikaasun kanssa tapahtuvan reaktion suhteen, jatkuvatoimisen sy6ttåmisen ylipaineeseen paineistettuun nestekåyttSiseen, linjassa olevaan, samansuuntaiseen virtaussekoitusvy6hykkee-30 seen muodostamaan perinpohjainen kaasu-neste-reaktioseos ja mainitun seoksen poistamisen mainitun sekoitusvyohykkeen jålkipååstå paineessa, joka ei ole oleellisesti alle ilman-paineen; (b) vaiheessa (a) poistetun reaktioseoksen sySttåmisen suo-35 raan mekaanisesti kåytetyn regeneratiivisen nestettå siirtå-vån ja uudelleen paineistavan pumppausvy6hykkeen etuosaan, jossa vy6hykkeesså våhintåån yhtå monilapaista juoksupyoråå pyfiritetåån sivukanavan staattorin låhellå aikaansaamaan 16 voimakas kaasu/nestevuorovaikutus ja erittåin pyorteinen reaktioseoksen virtaus pumppausvydhykkeen låpi ja samanai-kaisesti nostamaan reaktioseoksen painetta våhintåån yhdellå ilmakehållå ja poistamaan seos absoluuttisessa paineessa, 5 joka on våhintåån kaksi ilmakehåå; (c) vaiheessa (b) poistetun seoksen syottåmisen suljettuun tuotteen kokoamis- ja kaasu/neste-erotusvyohykkeeseen, jota yllåpidetåån våhintåån noin kahden ilmakehån absoluuttisessa paineessa ja jossa sen ylåosassa on varattu suuri kaasutila; 10 (d) saadun nestemåisen valkaisuliuoksen kerååmisen tuottee- na mainitun erotusvyohykkeen alempaan osaan ja reagoimatto-man kloorikaasun kerååmisen kaasutilaan; ja (e) osan våhintåån yhdestå mainitussa keråysvyohykkeesså vaiheessa (d) keråtystå nesteestå kierråttåmisen takaisin 15 vaiheen (a) samansuuntaisen virtaussekoitusvyåhykkeen etu-pååhån.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmå, tunnettu sii-tå, ettå laimean natriumhydroksidin vesiliuoksen pitoisuus 20 ja mååråt, jossa se reagoitetaan kloorikaasun kanssa, sååde-tåån tuottamaan nestemåinen valkaisuliuos, joka sisåltåå noin 1-6 paino-% natriumhypokloriittia.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmå, tunnettu sii-25 tå, ettå osa sekå erotusvyShykkeesså (d) keråtystå reagoi- mattomasta kloorikaasusta ettå nestemåisestå valkaisuliuok-sesta kierråtetåån mainitun samansuuntaisen vaiheen (a) virtaus seko i tusvyohykkeen etupååhån.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmå, tunnettu sii- tå, ettå vaiheet (a) ja (b) suoritetaan vain muutamassa se-kunnissa.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmå, tunnettu sii-35 tå, ettå paine, jota yllåpidetåån vaiheen (c) erotusvyohyk-keesså, on vålillå noin 2,8-5,6 bar ja se ei ole alle sen ylipaineisen paineistetun nesteen paineen, jota kåytetåån 90947 17 kåyttovoimana samansuuntaisessa virtaussekoitusvyohykkeesså vaiheessa (a).

12. Jatkuvatoiminen menetelmå, joka aikaansaa reaktion kaa-5 sumaisten ja nestemåisten låhtoaineiden vålillå, tunnettu siitå, ettå se kåsittåå: (a) mainittujen låhtoaineiden jatkuvatoimisen syåton neste-paineella toimivan, linjassa olevan, samansuuntaisen vir-taussekoitusvyohykkeen etupååhån, våhintåån yhden mainituis- 10 ta låhtdaineista sy6t6n tapahtuessa paineessa, joka on oleellisesti yli ilmanpaineen, siten muodostaen perinpohjai-sen kaasu/nestereaktioseoksen; (b) kaasu/nestereaktioseoksen poistamisen mainitun sekoi-tusvyShykkeen takapååstå paineessa, joka on alempi kuin se 15 paine, jossa våhintåån yksi låhtoaineista sydtetåån vaiheessa (a), mutta joka ei ole oleellisesti alle ilmanpaineen; (c) vaiheessa (b) poistetun reaktioseoksen siirtåmisen suo-raan mekaanisesti toimivan, regeneratiivisen, nestettå eteenpåin sy6ttåvån ja uudelleenpaineistavan pumppausvyohyk- 20 keen etuosaan, jossa våhintåån yksi monilapainen pyorivå juoksuratas pydrii suurella nopeudella låhellå sivukanava-staattoria aikaansaamaan voimakkaan kaasu/nestevuorovaiku-tuksen ja erittåin pyorteisen reaktioseoksen virtauksen pumppausvydhykkeen låpi ja samalla nostamaan reaktioseoksen 25 painetta våhintåån yhdellå ilmakehållå ja poistamaan seos absoluuttisessa paineessa, jolca on våhintåån noin kaksi il-makehåå; (d) vaiheessa (c) poistetun paineistetun seoksen johtamisen ylipaineiseen, paineenkeståvåån tuotteen kokoamis- ja kaa- 30 su/neste-erotusvy6hykkeeseen, jota yllåpidetåån våhintåån yhden ilmakehån såådetysså ylipaineessa ja joka on varustet-tu nestepinnan sååtdlaitteella varaamaan siihen runsas kaa-sutila, samalla kun my6s yllåpidetåån runsas nestetilavuus sen alemmassa osassa; 35 (e) halutun nestemåisen tuotteen kerååmisen mainitun kaa- su/neste-erotusvyohykkeen alempaan osaan, samalla kun rea-goimattomat kaasut kerååntyvåt mainittuun kaasutilaan; ja 18 (f) kaasutilaan kerååntyneen kaasun ja/tai vaiheen (d) ero-tusvy6hykkeen alempaan osaan kerååntyneen nesteen osittaisen kierråttåmisen takaisin vaiheen (a) samansuuntaisen virtaus-sekoitusvydhykkeen etupååhån. 5

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittu nestemåinen låhtdaine syStetåån vai-heessa (a) ainakin noin 2,8 bar paineessa ja mainittu vydhy-ke vaiheessa (d) yllåpidetåån såådetysså paineessa, joka on 10 korkeampi kuin se paine, jossa nestemåinen låhtoaine syote-tåån vaiheessa (a).

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kaasumainen låhtdaine valitaan ryhmåstå, joka 15 kåsittåå Cl2:n, HCl:n, S03:n ja N02:n, ja nestemåinen låhtoai-ne on orgaaninen neste.

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kaasumainen låhtdaine on Cl2 ja nestemåinen låh- 20 tdaine on alkalimetallin hydroksidin tai suolan vesiliuos.