JPH01274835A - Method and apparatus for continuous reaction of gas and liquid - Google Patents

Method and apparatus for continuous reaction of gas and liquid

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JPH01274835A
JPH01274835A JP10436388A JP10436388A JPH01274835A JP H01274835 A JPH01274835 A JP H01274835A JP 10436388 A JP10436388 A JP 10436388A JP 10436388 A JP10436388 A JP 10436388A JP H01274835 A JPH01274835 A JP H01274835A
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Abstract

PURPOSE: To continuously and effectively effect a gas-liquid reaction with a simple structure by tightly connecting a pressurized, liquid driven inline parallel flow stream mixing device, a regeneration turbine pump means and a product accepting tank. CONSTITUTION: The apparatus has a venturi jet mixer 14 as a main unit component, the multistage regeneration turbine pump 16 and the product accepting tank 18 and are continuously connected by fluid operating conduits 15, 17. A liquid reactant like a dilute caustic alkali soln. under an adequate pressure is introduced through a nozzle 12 into the venturi part 13 of a jet mixer 14, by which the gaseous chlorine of the lower pressure is supplied via a supply line 10 to its circumference. The chlorine bulk past the mixer 14 and the turbine pump 16 reacts to form hypochlorite. The remaining reaction product is drained into the product accepting tank 18 and the liquid product is accumulated in the lower part. The unreacted gas is recirculated and is returned to the beginning of the process.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 連続システム、方法および付随する装置を気体と液体と
を反応させて気体または液体生成物を製造することにつ
いて開示する。好適なシステムは、塩素のような反応性
気体と苛性アルカリソータ゛のような水ン容ン夜とから
なり、極めて小型のりアクタ装置内で十分な過圧圧力の
下、乱流併行流でこれを連続的に組合せ反応させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION Continuous systems, methods, and associated apparatus are disclosed for reacting gases and liquids to produce gaseous or liquid products. A preferred system consists of a reactive gas, such as chlorine, and a water container, such as a caustic sorter, which is carried out in turbulent parallel flow under sufficient overpressure in a very compact reactor device. Continuous combinatorial reactions.

次亜塩素酸塩または次亜塩素酸の水溶液のような液体漂
白溶液が主として意図する生成物の・うちのものである
。主リアクタ装置は流体圧力駆動、インライン混合装置
よりなり、低すべり(密着嵌合)再生タービンポンプ装
置を続けて連結する。前記ポンプ装置の嵜着嵌合固定子
素子の流体口は、少なくとも羽根の約半分に等しい半径
寸法を有すべきである。液体リングコンプレッサではこ
れらの口は前記羽根の下部に隣接して位工するのに対し
、タービンポンプではこれらは一般に前記羽根の中央部
に隣接する。
Liquid bleaching solutions, such as aqueous solutions of hypochlorite or hypochlorous acid, are primarily intended products. The main reactor system consists of a fluid pressure driven, in-line mixing system with a low slip (tight fit) regenerative turbine pump system connected in series. The fluid port of the mating stator element of the pump device should have a radial dimension at least equal to about half the vane. In liquid ring compressors these ports are located adjacent to the lower part of the vanes, whereas in turbine pumps they are generally adjacent to the middle of the vanes.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、気体と液体との間の化学反応に連続的に作用
する技術Cご関する。さらに詳しくは、これは、この種
の気体−液体反応から流体生成物を連続的に製造する改
良されたシステム、装置並びに方法に関する。実際、本
発明のシステムおよび装置は、定常状態流れ系で気体−
液体反応を行って、例えば連続プロセスで使用する必要
に応じて化学物質を提供する調節された比率で一貫した
品質の所望の気体または液体産物を生産する。好適なシ
ステムは、有意量の不溶性固形物を含有しない液体生成
物を製造するものである。特に適切な幾つかの気体−液
体反応の例には次のものが含まれる: (1)塩素気体と苛性アルカリ水溶液とで次亜塩素酸お
よび/または次亜塩素酸塩の溶液を得る、 (2)有機液体をHCI、(,7!、 、Sol 、O
xまたはNO7のような気体と反応させて対応する液体
有機誘導体を生成する、 (3)  亜塩素酸塩または塩素酸塩材料の水溶液を0
、 、No2、Cl,、HCIまたはSO2のような気
体と反応させて気体としてまたは溶液で二酸化塩素を得
る。
The present invention relates to technology C that acts continuously on chemical reactions between gases and liquids. More particularly, it relates to improved systems, apparatus and methods for continuously producing fluid products from gas-liquid reactions of this type. In fact, the system and apparatus of the present invention allows gas-
Liquid reactions are carried out to produce desired gas or liquid products of consistent quality at controlled ratios that provide chemicals as needed for use, for example, in a continuous process. A preferred system is one that produces a liquid product that does not contain significant amounts of insoluble solids. Examples of some particularly suitable gas-liquid reactions include: (1) obtaining a solution of hypochlorous acid and/or hypochlorite with chlorine gas and aqueous caustic solution; 2) Organic liquid with HCI, (,7!, ,Sol,O
(3) an aqueous solution of chlorite or chlorate material by reacting with a gas such as NOx or NO to produce the corresponding liquid organic derivative;
, , No2, Cl, , HCI or SO2 to obtain chlorine dioxide as a gas or in solution.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

気体−液体反応体に連続的に作用するシステムおよび装
置は、従来は気体および液体の反応体流の逆行清流れに
偏していた。長い間存在し7注目に値するこの支配的な
傾向の例には充填カラム、バブル・トレイカラム、スプ
レータワー並びに類似物のような運転装置で広く用いら
れる実用品が含まれる。
Systems and devices that operate continuously on gas-liquid reactants have traditionally been biased toward retrograde flow of gas and liquid reactant streams. Examples of this dominant trend, which has been around for a long time and are worth noting, include the widespread use of operational equipment such as packed columns, bubble tray columns, spray towers, and the like.

気体を液体と定常状態併行流流れシステムで反応させる
ことにより流体化学試薬を連続的に製造する希な+41
は、オフボーンらの米国特許第2.889,199号お
よび第2,965,443号に記載されているが、そこ
では塩素ガスを水酸化カルシウムの水性スラリと反応さ
せて次亜塩素酸カルシウム漂白溶液を製造する。しかし
ながら、これらの特許で用いられたりアクタは通常のパ
イプのより長い長さのものまたはループを越えるものよ
りなるものではない(図面の参照番号16)。
A rare +41 that continuously produces fluid chemical reagents by reacting gases with liquids in a steady-state cocurrent flow system.
is described in U.S. Pat. Nos. 2,889,199 and 2,965,443 to Ofborn et al., in which chlorine gas is reacted with an aqueous slurry of calcium hydroxide to produce calcium hypochlorite bleach. Produce a solution. However, the actors used in these patents do not consist of longer lengths of conventional pipe or loops (reference numeral 16 in the drawings).

前記液体を処理する目的で気体−液体を混合することに
向けられた他の特許は、トルブに対する米国第2.60
6.150号およびマツ才力らの米国第3.997.6
31号のような併行流流れ装置およびシステムをも開示
する。これらの特許は、オゾンガスを例えば水のような
処理される液体に混合する液体ジェットエダクタまたは
エジェクタを使用することが特徴である。同様のエジェ
クタは、例えば米国特許第4,483,826号(ロウ
サン)、第1.808,956号(ケテルエル)、第2
,020,850号(ミヒレンら)、並びに第2,12
7.571号(パルデイ、 Jr、 )のように気体−
液体反応に作用する種々のシステムおよび装置にも用い
られた。しか17ながら、米国第4.483,826号
および第x、sos、956号はバッチまたは半バッチ
操作のみに向けられ、これに対し米国第2.020,8
50号および第2,127.571号により教示された
連続反応システムは気体および液体反応体の間の逆行法
総合流れパターンによるものであり、前記特許で示され
たエジエクタ装置に生起する併行流は局在するに過ぎな
い。
Other patents directed to gas-liquid mixing for the purpose of treating said liquids include U.S. 2.60 to Trube.
No. 6.150 and U.S. No. 3.997.6 by Sairiki Matsu et al.
Also disclosed are cocurrent flow devices and systems such as No. 31. These patents feature the use of liquid jet eductors or ejectors that mix ozone gas into the liquid being treated, such as water. Similar ejectors are disclosed, for example, in U.S. Pat.
, No. 020,850 (Michlen et al.), and No. 2,12
7.571 (Palday, Jr.), gas-
It was also used in various systems and devices that operate on liquid reactions. However, U.S. No. 4.483,826 and No.
The continuous reaction system taught by No. 50 and No. 2,127.571 relies on a retrograde integrated flow pattern between the gaseous and liquid reactants, and the parallel flow that occurs in the ejector apparatus shown in said patents is It's just localized.

さらに、後者の2つの参考文献の装置およびシステムは
、これらが双方ともそこで使用する装置、特にエジェク
タ、ポンプ、バルブ、セパレータ等の種々のものの全て
の繰返し複合体であるため、操作するには不都合な程複
雑、高価かつ扱い難い。
Moreover, the devices and systems of the latter two references are inconvenient to operate, since they are both repeating complexes of all the various devices used therein, in particular ejectors, pumps, valves, separators, etc. extremely complex, expensive and difficult to use.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の主な目的は、調節された条件下で反応体気体と
反応体液体との間の化学反応に連続的に作用する簡単な
手段を提供して一貫した品質の気体または液体生成物を
製造することである。この目的の達成に付随する利点お
よび利益は、生成物が運搬や貯蔵に困難または経費がか
かる場合に工業的製造や処理に使用するこの種の生成物
を供給する経済性および便利性について特に意義を有す
る。他の目的は、強力な攪拌および乱流気体−液体内部
混合を備え、所望の気体−液体反応を促進すると共に要
求される滞留時間を最小化する簡単、小型、インライン
併行流流れ装置を案出することである。さらなる目的は
、連続ベースで信頼でき一定の結果でこの種の気体−液
体反応を効率的に実施する完全システムを提供すること
である。なお本発明の他の目的および利点は、後記する
詳細な説明および特定の実施態様から明らかとなろう。
The primary object of the present invention is to provide a simple means to operate continuously on chemical reactions between reactant gases and reactant liquids under controlled conditions to produce gaseous or liquid products of consistent quality. It is to manufacture. The advantages and benefits associated with achieving this objective are particularly significant with regard to the economics and convenience of supplying products of this type for use in industrial manufacturing and processing where the products are difficult or expensive to transport or store. has. Another objective was to devise a simple, compact, in-line cocurrent flow device with strong agitation and turbulent gas-liquid internal mixing to promote the desired gas-liquid reactions and minimize the required residence time. It is to be. A further object is to provide a complete system for efficiently carrying out gas-liquid reactions of this type on a continuous basis with reliable and constant results. Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description and specific embodiments that follow.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前記目的および利点は、次の順序で続けて連結した装置
の3つの主要部分を含む完全併行流、インライン流れシ
ステムを用いて所望の気体−液体反応を行うことにより
達成される:(1)均質な気体−液体混合物を形成する
よう設けた流体圧力駆動、インライン、流れ混合装置、 (2)1もしくは複数の機械的に駆動する多羽根羽根車
を備える封止再生タービンポンプ手段および推進途中に
気体−液体混合物に強い乱流および相互作用を生起し、
同時に少なくとも1気圧前記混合物の圧力を上昇させる
よう設けた隣接共働する固定子素子、並びに(3)実質
的気体ヘッドスペースを維持するのに有効な圧力調節手
段および液体レベル関節手段を備える封止生成物受入れ
および気体/液体分離タンク。
The foregoing objects and advantages are achieved by carrying out the desired gas-liquid reaction using a fully parallel flow, in-line flow system comprising three main parts of the apparatus connected in series in the following order: (1) homogeneous; (2) a sealed regenerative turbine pump means comprising one or more mechanically driven multi-bladed impellers and a gas-liquid mixture during propulsion; - creating strong turbulence and interactions in the liquid mixture;
(3) a seal comprising adjacent cooperating stator elements arranged to simultaneously increase the pressure of said mixture by at least one atmosphere; and (3) pressure adjustment means and liquid level articulation means effective to maintain a substantial gas headspace. Product receiving and gas/liquid separation tanks.

前記タンク(3)は好ましくは気体へ・ノドスペースお
よびその下部液体スペースからの導管を備え、気体およ
び液体供給ラインを連結しそれぞれ前記流れ混合装置に
導き、かくして前記装置を通過して気体および/または
液体の一部が循環材料から形成されるのを許容する。同
様に、所望の気体−液体反応を開始するのに最も適切と
認められた特定ft類のインライン、流れ混合装置(1
)はベンチュリジェットミキサであり、一方この種の反
応の進行し7た段階の完遂を促進するのに最も有効と認
められた再生タービンポンプ手段(2)は多段タービン
ポンプまたは液体リングコンプレッサであり、液体流が
容積で気体流の極めて過少な両分だけでなければタービ
ンポンプが一般に好適である。
Said tank (3) is preferably equipped with conduits to the gas/nod space and from its lower liquid space, connecting gas and liquid supply lines leading respectively to said flow mixing device and thus passing through said device. or allowing a portion of the liquid to be formed from circulating material. Similarly, specific ft. of in-line, flow mixing equipment (1 ft.) identified as most appropriate to initiate the desired gas-liquid reaction.
) is a Venturi jet mixer, while the regenerative turbine pumping means (2) found most effective in promoting the completion of the advanced stages of this type of reaction is a multi-stage turbine pump or liquid ring compressor; Turbine pumps are generally preferred unless the liquid flow is a very small fraction of the gas flow by volume.

JL(して後に述べるが、本発明は、反応体気体と反応
体液体との間の化学反応を迅速に達成して、 (a)  実質的に大気圧を越える圧力で反応体液体お
よび/または反応体気体を流体駆動、インライン併行流
流れ混合帯域に連続的に供給して均質な気体/液体反応
混合物を形成し、前記混合物を前記帯域から実質的に大
気圧未満でないが少なくとも1つの前記反応体の供給圧
力より低い圧力で排液し、 (bJ  (atで排液される気体/液体反応混合物を
少なくとも1つの多羽根回転羽根車が少なくとも1つの
側部流路固定子に隣接して駆動される機械的に操作され
た流体推進帯域の上流端に導入して前記帯域を介して前
記反応混合物の強い気体/液体相互作用および高度の乱
流を作用させ、同時に少なくとも1気圧前記混合物の圧
力を上昇させ、少なくとも約2気圧である絶対圧力でこ
れより前記混合物を排液し、さらに (c)  (blで排液される混合物を少なくとも約2
気圧の絶対圧力に維持され上部に相当大きな気体ヘッド
スペースを備える封止され生成物を受入れると共に気体
−液体を分離する帯域に導入する 工程からなる方法により連続ベースで流体生成物を製造
する。
JL (as described below), the present invention provides for rapidly achieving a chemical reaction between a reactant gas and a reactant liquid to (a) release the reactant liquid and/or the reactant liquid at a pressure substantially above atmospheric pressure; continuously supplying reactant gases to a fluid-driven, in-line cocurrent flow mixing zone to form a homogeneous gas/liquid reaction mixture, and transporting said mixture from said zone to a pressure not substantially below atmospheric pressure, but at least one of said reactants. at least one multi-bladed rotary impeller drives the gas/liquid reaction mixture to be drained at a pressure lower than the supply pressure of the body (bJ at the upstream end of a mechanically manipulated fluid propulsion zone to exert strong gas/liquid interactions and a high degree of turbulence of the reaction mixture through said zone, while simultaneously increasing the pressure of said mixture by at least 1 atm. (c) raising the mixture to an absolute pressure of at least about 2 atmospheres (bl) and draining the mixture therefrom at a pressure of at least about 2 atmospheres absolute;
A fluid product is produced on a continuous basis by a process consisting of introducing a sealed product-receiving and gas-liquid separation zone maintained at atmospheric pressure absolute and with a substantial gas headspace above.

勿論、多くの気体−液体反応について、工程(c)の気
体/液体分離帯域から分離された気体および/または気
体の幾分かを循環させて工程(a)のインライン併行流
混合帯域のような全プロセスの最初の段階に戻せば望ま
しいことを検証し得る。よって、生成物収量を改善し反
応体のより良い利用性を得る可能性に加えて、本システ
ムの単純化された匹循環の特徴は、例えば優れた品質制
御を維持しつつ製造速度を調整する能力のようなきめ細
かなプロセス柔軟性を与える。
Of course, for many gas-liquid reactions, some of the separated gas and/or gas from the gas/liquid separation zone of step (c) may be recycled to an in-line cocurrent mixing zone such as step (a). The desirability can be verified by going back to the beginning of the whole process. Thus, in addition to the potential to improve product yields and obtain better utilization of reactants, the simplified circulation feature of the present system allows for example adjustments to production rates while maintaining good quality control. The ability to provide fine-grained process flexibility.

前記特定した気体/液体反応システムに組込まれる3つ
の装置の主要部分に存する密接な共働および決定的な相
互依存性は、それぞれ個々が行う機能の以下の簡潔な解
析からより良く認識し得る。よって: +11  流体圧力駆動混合装置・は均質な気体−液体
混合物の形成に作用するのみならず、少なくともほぼ大
気圧で好ましくは過圧下で再生タービンポンプに均一に
同じものを供給する、(2)多羽根羽根車を備え側部流
路固定子素子をlbする再生タービンポンプは混合され
容易に反応する気体および液体の均一な供給を日清に受
入れ、その通過を効果的に推進し、同時に少なくとも1
気圧その圧力を上昇させて少なくとも約2気圧の圧力で
これを生成物を受入れ気体/液体を分離するタンクに排
液し、さらに (3)生成物受入れ分離タンクは、少なくとも約2気圧
の圧力下で気体/液体分離が起るのを許容する液体レベ
ル調節および圧力調節手段を備え、連続様式での生成物
の配送のみならず所望するどの程度でも液体および/ま
たは気体成分の部分的リサイクルを単純化する。
The close cooperation and critical interdependence of the three main parts of the equipment incorporated into the gas/liquid reaction system identified above can be better appreciated from the following brief analysis of the functions each performs individually. Thus: +11 The fluid pressure-driven mixing device not only acts on the formation of a homogeneous gas-liquid mixture, but also supplies the same uniformly to the regenerative turbine pump at at least about atmospheric pressure and preferably under superpressure, (2) A regenerative turbine pump with multi-bladed impellers and side flow stator elements receives a uniform supply of mixed and easily reacting gases and liquids, effectively propelling their passage, while at least 1
(3) the product receiving separation tank is under a pressure of at least about 2 atmospheres; liquid level and pressure regulating means to allow gas/liquid separation to occur in a continuous manner, allowing for simple delivery of the product in a continuous manner as well as partial recycling of the liquid and/or gas components to whatever extent desired. become

基本的な装置の記載および前記した簡潔な機能解析から
、混合物(1)およびポンプ装置(2)は本システムで
リアクタとして有効に働<、スなわちこれらは所望の気
体−液体反応を達成する優勢な帯域または段階を実際に
提供することも理解されよう。装置のこれらの2つの部
分の小型の性状およびこれらが有効に動作する高い処理
量容積により、これを通過する間の気体/液体反応混合
物の全滞留時間は、極めて僅かの秒数のみ、すなわち典
型的には約1−5秒の量である。
From the basic equipment description and the brief functional analysis above, it can be seen that the mixture (1) and the pumping device (2) effectively act as reactors in the system, i.e. they achieve the desired gas-liquid reaction. It will also be understood that it actually provides a dominant band or stage. Due to the compact nature of these two parts of the apparatus and the high throughput volumes in which they operate effectively, the total residence time of the gas/liquid reaction mixture during passage therethrough is only a very small number of seconds, i.e. The typical amount is about 1-5 seconds.

これらの限定された滞留時間にも拘わらず、本システム
および装置で容易な気体−液体反応を行うに際し反応体
の変換および収率並びに所望の生成物の品質につき優れ
た結果が得られた。
Despite these limited residence times, excellent results in conversion and yield of reactants and quality of the desired products have been obtained in conducting facile gas-liquid reactions with the present system and apparatus.

恐らく強い気体−液体相互作用および高度の乱流により
、例えば再循環を全く行わなくても90%を越える変換
がしばしば得られ、なお本システムの活性反応帯域およ
び装置で均一混合相流体の流れが達成された。同様に、
変換された反応体を基準とする所望の生成物の収率は一
般に90%を越え、副生物がほとんど或いは全く形成さ
れないことを示す(例えば、次亜塩素酸塩ではなく亜塩
素酸塩または塩素酸塩)。
Possibly due to strong gas-liquid interactions and a high degree of turbulence, conversions of >90% are often obtained, e.g., without any recirculation, yet a homogeneous mixed-phase fluid flow is maintained in the active reaction zone and apparatus of the system. achieved. Similarly,
Yields of the desired product based on converted reactants are generally greater than 90%, indicating that little or no by-products are formed (e.g., chlorite or chlorine rather than hypochlorite). acid salts).

本システムおよび装置は、常温でも熱力学的に好ましい
高度に反応性の気体−液体の組合せについて操作する際
に最も有利である。本発明の実際において特に興味深(
適切なものは、有用な液体および/または気体反応生成
物を与える化合物の水溶液(例えば塩または水酸化物)
と塩素のような気体との間の反応である。例えば、塩素
ガスは苛性アルカリソーダ溶液と反応して種々の感染防
除および漂白処理に有用な次亜塩素酸ナトリウム溶液を
形成することができる。同様に、次亜塩素酸(HOI)
の溶液を同様の様式で反応する苛性アルカリおよび塩素
の比率を調整することにより製造し得る。その他、塩素
ガスを炭酸または次亜塩素酸塩と反応させることにより
HOCβ溶液を製造することができる。さらに、二酸化
塩素のような活性試薬を含有する気体生成物流は亜塩素
酸塩水溶液をNO2または0.のような反応性気体と反
応させることにより得ることができよう。
The present systems and devices are most advantageous when operating with highly reactive gas-liquid combinations that are thermodynamically favorable even at ambient temperatures. Of particular interest in the practice of the invention (
Suitable are aqueous solutions of compounds (e.g. salts or hydroxides) which give useful liquid and/or gaseous reaction products.
and a gas such as chlorine. For example, chlorine gas can react with a caustic soda solution to form a sodium hypochlorite solution useful in various infection control and bleaching treatments. Similarly, hypochlorous acid (HOI)
Solutions of can be prepared in a similar manner by adjusting the proportions of reacting caustic and chlorine. Alternatively, a HOCβ solution can be produced by reacting chlorine gas with carbonic acid or hypochlorite. Additionally, a gaseous product stream containing an active reagent such as chlorine dioxide can convert the aqueous chlorite solution into NO2 or 0. It could be obtained by reacting with a reactive gas such as

〔実施例〕〔Example〕

図面を参照して、ここに組まれた装Fの主要な単位品に
は、ベンチュリシェフ 1” ミキサ14、多段再生タ
ービンポンプ16並びに生成物受入れタンク18が含ま
れ、これらを流体操作導管15および17により連続し
て連結する。ポンプ16の原動機は電動モータ24であ
り、これは、ポンプ16のタービン羽根車が少なくとも
約1100Orpの速さで装着載瀝されるシャフトを駆
動することができる。タンク18は、所望の過圧圧力の
レベルを維持する圧力調節バルブ20およびベント21
を備え、実質的な気体ヘッドスペースをiitぺ<液体
レベル制御器22を備える。ベント21は有毒ガスを除
去する除去装置または他の十分な洗浄装置(図示せず)
につなぐ。
Referring to the drawings, the main components of the installation F assembled herein include a Venturi Chef 1" mixer 14, a multi-stage regenerative turbine pump 16 and a product receiving tank 18, which are connected to fluid handling conduits 15 and 17. The prime mover of the pump 16 is an electric motor 24, which is capable of driving the shaft on which the turbine impeller of the pump 16 is mounted at a speed of at least about 1100 rpm. 18 is a pressure regulating valve 20 and vent 21 that maintains the desired level of overpressure pressure.
A liquid level controller 22 is provided to provide a substantial gas headspace. Vent 21 is equipped with a removal device or other sufficient cleaning device (not shown) to remove toxic gases.
Connect to.

適切な圧力下の例えば希苛性アルカリ溶液のような液体
反応体を軸線方向に供給ライン11を介しインジェクク
ノズル12を通してジェットミキサ14のベンチュリ部
13に導入し、より低圧の気体塩素を供給ライン10を
介してベンチュリ部13への入口を囲繞するジェットミ
キサ14のプレナムチャンバに供給する。塩素は低沸点
であるため、冷液体として供給し前記プレナムチャンバ
に入ると同時にフラッシュ気化し得るようにすることも
できる。供給ライン10および11はそれぞれ塩素源5
および苛性アルカリ溶液源6に連結され、反応体の供給
速度および圧力を関節する適切な制御バルブ7および9
を備える。
A liquid reactant, e.g. dilute caustic solution, under suitable pressure is introduced axially via feed line 11 through an injection nozzle 12 into the venturi section 13 of jet mixer 14, and gaseous chlorine at a lower pressure is introduced into feed line 10. via a plenum chamber of a jet mixer 14 surrounding the inlet to the venturi section 13. Because chlorine has a low boiling point, it can also be supplied as a cold liquid so that it can be flash vaporized upon entering the plenum chamber. Supply lines 10 and 11 each have a chlorine source 5
and suitable control valves 7 and 9 connected to the caustic solution source 6 and articulating the feed rate and pressure of the reactants.
Equipped with.

ベンチュリジェットミキサ14およびタービンポンプ1
6を通過後、塩素バルクは反応して次亜塩素酸塩を形成
し、残りの反応混合物は導管17を介して生成物受入れ
タンク18に排液し、液体生成物はこの下部に蓄積する
。プロセスの自動フィードバック調節を所望するのであ
れば、pH分析器32のような連続モニタを生成物配送
導管17からのバイパスラインに設置し得る。この分析
器からのシグナルをその後に予備設定pH参照点を有し
これと前記シグナルとを比較して塩素供給速度調節バル
ブ9の比例的調整を介して正しい動作が作用するよう図
る調節器34に連続的に転送する。この種のフィードバ
ンク調節システムは、例外的に短い滞留時間のため本シ
ステムに使用するのに理想的に好適である。
Venturi jet mixer 14 and turbine pump 1
After passing through 6, the chlorine bulk reacts to form hypochlorite and the remaining reaction mixture drains via conduit 17 into a product receiving tank 18, in the lower part of which the liquid product accumulates. If automatic feedback regulation of the process is desired, a continuous monitor, such as a pH analyzer 32, may be installed in the bypass line from the product delivery conduit 17. The signal from this analyzer is then passed to a regulator 34 which has a preset pH reference point and compares said signal with it to ensure correct operation is effected through proportional adjustment of the chlorine feed rate control valve 9. Transfer continuously. This type of feedbank conditioning system is ideally suited for use in the present system due to its exceptionally short residence time.

未反応気体が再循環してプロセスの始めに戻るのを許容
すべく、流れ制御バルブ25を含む流体操作導管23を
タンク18の気体ヘッドスペースとベンチュリジェット
ミキサ14への気体供給ライン10との間に設ける。さ
らに、適応性を最大とすべく、タンク18の気体ヘッド
スペースの下の部分に必要に応じて制御バルブ29を経
てベンチュリジェットミキサ14の液体供給ラインへと
導かれて戻る液体再循環ライン27の特徴を備え得る。
A fluid handling conduit 23 containing a flow control valve 25 is connected between the gas headspace of the tank 18 and the gas supply line 10 to the venturi jet mixer 14 to allow unreacted gases to be recycled back to the beginning of the process. Provided for. Additionally, for maximum flexibility, a liquid recirculation line 27 is provided in the lower part of the gas headspace of the tank 18 which is optionally routed back to the liquid supply line of the venturi jet mixer 14 via a control valve 29. characteristics.

最後に、タンク18は(その液体保持部に)、制御器2
2により賦課された液体レベル関節によって許容される
よう制御バルブ30を介してシステムから液体生成物を
配送する排液ライン28をも備える。
Finally, the tank 18 (in its liquid holding part) is connected to the controller 2
Also provided is a drain line 28 that delivers liquid product from the system through a control valve 30 as permitted by the liquid level joint imposed by 2.

再生タービンポンプ16で達成される反応混合物の再加
圧の結果として、生成物受入れ気体/液体分離タンク1
8からプロセスの始めに残りの材料を再循環させれば極
めて便利である。
As a result of the repressurization of the reaction mixture achieved with the regenerative turbine pump 16, the product receiving gas/liquid separation tank 1
It is very convenient to recirculate the remaining material from 8 at the beginning of the process.

気体または液体再循環流(あるいは両方)を使用して操
作の最大適用性につき主通結果を得ることができる。勿
論、気体/液体分離タンクから気体反応体を直接再循環
させて実現される利点は、液体生成物を製造する際に通
常は大きいが、最初の生成物が気体である場合、直接液
体再循環は一般に優先的に考えるに値する。
Gas or liquid recycle streams (or both) can be used to obtain the most favorable results for maximum operational flexibility. Of course, the advantages realized by direct recirculation of gaseous reactants from gas/liquid separation tanks are usually greater when producing liquid products, but if the initial product is a gas, direct liquid recirculation is generally deserves priority consideration.

塩素を希苛性アルカリソーダ水溶液と反応させて次亜塩
素酸ナトリウム漂白剤を製造する場合、含まれる原則的
反応は次のように進む:2NaOH(aq、)+Cf!
2 (g)−NaOCl (aQ、)+NaCl(aq
。)化学量論的には、この式は、反応する各1ポンドの
Cl2について1.13ポンドのNaOHが必要であり
、これにより理論的には1.05ボンドのN a OC
lと0.83ボンドのNaClとが得られる。実際は、
化学?論を越える少過剰のN a OHが、高pHの次
亜塩素酸ナトリウム溶液が結果的に良好な安定性のもの
を与えるため(例えば、約11〜13の範囲のpHは約
5〜15%過剰N a OHを使用することにより一般
に得られる)通常は好適である。よって、本発明に従っ
て次亜塩素酸ナトリウムを製造する際は、1ボンドの塩
素当り約1.2〜1.3ボンドのNaOHの使用を推奨
するが、これは塩素反応体のより良好な利用を促進する
When reacting chlorine with a dilute aqueous caustic soda solution to produce sodium hypochlorite bleach, the principle reaction involved proceeds as follows: 2NaOH(aq, ) + Cf!
2 (g)-NaOCl (aQ, )+NaCl(aq
. ) Stoichiometrically, this equation requires 1.13 pounds of NaOH for each pound of Cl reacted, which theoretically yields 1.05 bonds of Na OC
1 and 0.83 bonds of NaCl are obtained. Actually,
Chemistry? An unreasonably small excess of NaOH is necessary because high pH sodium hypochlorite solutions result in good stability (e.g., pH in the range of about 11-13 is about 5-15% (commonly obtained by using excess NaOH) is usually preferred. Therefore, when making sodium hypochlorite according to the present invention, it is recommended to use approximately 1.2 to 1.3 bonds of NaOH per bond of chlorine, which allows for better utilization of the chlorine reactant. Facilitate.

約10重量%未満のNa0C6を含有する液体漂白剤は
1、システムの通常でない熱除去手段または装置の必要
性を回避すべく製造され、望ましい。よって、放出され
る反応熱は、たとえ出発苛性アルカリソーダ溶液を実質
的にずっと約O℃に予備冷却するとしても、約10fI
fEf%のNa0Clを含有する液体漂白生成物の温度
を最大の望ましい温度(すなわち約40℃)とするのに
十分である。よって、約1・・・約6重量%N ;30
 Cβを含有する漂白溶液は、本連続生成システムで製
造する理想的な生成物を表し、幸運にも一般に大部分の
工業的処理プロセスで最初に興味のある範囲にある。
Liquid bleaches containing less than about 10% by weight Na0C6 are desirable because they are manufactured to avoid the need for unusual heat removal means or equipment in the system. Thus, the heat of reaction released is about 10 fI even though the starting caustic soda solution is precooled substantially all the way to about 0°C.
This is sufficient to bring the temperature of the liquid bleaching product containing fEf% Na0Cl to the maximum desired temperature (ie about 40°C). Therefore, approximately 1...approximately 6% by weight N; 30
Bleaching solutions containing Cβ represent an ideal product to produce with the present continuous production system and are fortunately generally in the range of initial interest in most industrial processing processes.

本システムについての好適な反応温度は、極く穏和であ
り、一般に通常の気候温度と同様であり、ここで形成さ
れる気体−液体混合物は大部分大気圧を越える圧力に維
持される。よって、第1段階インライン流れミキサ14
に供給される最初の原動流体圧力は、一般に少なくとも
2絶対気圧であり、実質的に大気圧未満でない圧力でこ
れより反応混合物を排液するのに十分であり、再生ター
ビンポンプ16は少なくとも十分1気圧前記反応混合物
の圧力を増加させるよう設ける。好ましくは、前記ター
ビンポンプは、生成物受入れタンク18に排液された反
応混合物を少なくともミキサ14に供給される最初の原
動流体圧力とほぼ同じくらい高い圧力に再加圧する能力
を有しよう。
Suitable reaction temperatures for the present system are very mild, generally similar to normal climatic temperatures, and the gas-liquid mixture formed here is maintained at a largely supraatmospheric pressure. Thus, the first stage in-line flow mixer 14
The initial motive fluid pressure supplied to the regenerative turbine pump 16 is generally at least 2 atmospheres absolute and sufficient to pump the reaction mixture therefrom at a pressure not substantially less than atmospheric pressure, and the regenerative turbine pump 16 is at least 1 Atmospheric pressure is provided to increase the pressure of the reaction mixture. Preferably, the turbine pump will have the ability to repressurize the reaction mixture drained into the product receiving tank 18 to a pressure at least as high as the initial motive fluid pressure supplied to the mixer 14.

この種の大幅な加圧圧力のこのような使用は、本システ
ムで所望の反応の均一性および遂行を促進する有利な因
子と考えられる。特に、ミキサ14およびポンプ装置1
6を介する気体/液体反応混合物の推進は、この種の大
幅な過圧条件下では安定化されると共に極めて円滑かつ
定常的に留まるに至る。物質移動および全反応速度は、
一般に、例えば液体中の気体の増加した溶解性および他
の類似作用の結果として、圧縮を通じて増加する。よっ
て、最初の原動流体並びに生成物受入れタンク18の内
容物についての好適な圧力は約40〜約80 psia
となろうが、ミキサ14から排液されポンプ16に供給
される反応混合物の好適な圧力は約20〜約40 ps
iaである。
Such use of this type of significantly increased pressure is considered an advantageous factor in promoting the uniformity and performance of the desired reaction in the present system. In particular, mixer 14 and pump device 1
The propulsion of the gas/liquid reaction mixture through 6 becomes stabilized and remains very smooth and constant under conditions of significant overpressure of this type. The mass transfer and total reaction rate are
It generally increases through compression, for example as a result of increased solubility of gases in liquids and other similar effects. Thus, the preferred pressure for the initial motive fluid as well as the contents of product receiving tank 18 is about 40 to about 80 psia.
However, the preferred pressure of the reaction mixture drained from mixer 14 and supplied to pump 16 is from about 20 to about 40 ps.
It is ia.

前記記載およびその考察に示したように、添付図面に図
示するフローシートの図は、本発明の操作原則をより具
体的に示すと共にこれを成功裏に実用する十分な装置の
特定の実施態様を同定すべく示すものである。すでに特
定特記したこれらの主要な代替物に加えて、当業者にと
っては、多くの他の過少な変形および胃換は同様に実行
可能であることは明らかであろう。
As set forth in the foregoing description and discussion thereof, the flow sheet illustrations illustrated in the accompanying drawings more particularly illustrate the principles of operation of the present invention and illustrate specific embodiments of a sufficient apparatus for successfully putting it into practice. It is shown for identification. In addition to these primary alternatives already specified, it will be apparent to those skilled in the art that many other minor variations and gastric perfusions are equally viable.

よって、主すアクタ装ヱ(例えばジェットミキサ14お
よびポンプ16)のいずれか一方または双方を非水平位
面で操作することが可能である。例えば、ポンプ16に
頂部流入入口を設ければ、前記ポンプ入口に連結するイ
ンライン導管につきジェットミキサを水平に操作するの
がより有利になり得る。同様に、システムに対し自動フ
ィードバック調節を通用する他の機構をp)1分析器3
2および共働する調節器34の代りに用い得る。例えば
、他の生成物特性(例えばレドクスポテンシャル)の測
定の基づく同様の装置を多くの場合、例えば次亜塩素酸
塩、次亜塩素酸等の溶液を製造する場合に代りに用い得
る。
Thus, it is possible to operate either or both of the main actor equipment (eg jet mixer 14 and pump 16) in a non-horizontal plane. For example, if the pump 16 is provided with a top inlet inlet, it may be more advantageous to operate the jet mixer horizontally with an in-line conduit connecting said pump inlet. Similarly, other mechanisms for passing automatic feedback adjustments to the system may be used in the analyzer 3
2 and cooperating regulator 34. For example, similar devices based on measurements of other product properties (eg redox potential) can often be used instead, eg when producing solutions of hypochlorite, hypochlorous acid, etc.

以下の特定の操作例はさらに働きの詳細および本発明の
好結果の実用に包含される考え方を説明するべくここに
含まれるが、前記例は発明の有用な範囲に対し如(ii
■する臨界的限定を含むとして構成すべきではない。
The following specific operational examples are included herein to further illustrate the details of operation and ideas involved in the successful practice of the invention;
■It should not be constructed as including any critical limitation.

操作例 この例により約2重2%のNa0Cβを含有する漂白水
溶液を製造する添付図面に示したものと基本的に同様の
システムの使用を説明する。
EXAMPLE OF OPERATION This example illustrates the use of a system essentially similar to that shown in the accompanying drawings to produce an aqueous bleaching solution containing approximately 2% Na0Cβ by weight.

前記図面を参照して、分当り100ガロンの0.6モル
NaOH溶液(リットル当り24グラムNa0H)を4
0 psigの圧力で21′ンチのパイプ連結を介して
ベンチュリジェットミキサ14のノズル12に供給する
が、これはさもなければ3インチのバイブ連結を備え、
分当り全部で17.2ポンドの11ガスを約IQpsi
gの圧力で前記ノズル12を囲撓するプレナムヂャンバ
に供給する。その結果得られる塩素−苛性アルカリ反応
混合物をベンチュリミキザから排液し、導管15を介1
.7て約X5psigで3つの段の入目に送るが、低N
 P S Hタービンポンプ16はそれぞれの段でター
ビン羽根車を有し、20H,P。
Referring to the above drawing, 100 gallons per minute of 0.6 molar NaOH solution (24 grams NaOH per liter)
A pressure of 0 psig is supplied to the nozzle 12 of the venturi jet mixer 14 via a 21' pipe connection, which would otherwise have a 3 inch vibe connection;
11 gases for a total of 17.2 pounds per minute at approximately IQpsi
A pressure of g is applied to the plenum chamber surrounding the nozzle 12. The resulting chlorine-caustic reaction mixture is drained from the Venturi mixer via conduit 15 to
.. 7 and send it to the entrance of three stages at about X5 psig, but the low N
P S H turbine pump 16 has a turbine impeller in each stage, 20H,P.

1800 r p rnモータにより駆動される。それ
ぞれのタービン羽根車は約20の羽根を有し、流路リン
グ固定子素子の間に密着嵌合する。
Driven by a 1800 r p rn motor. Each turbine impeller has approximately 20 blades and is a tight fit between the channel ring stator elements.

(羽根車当り少なくとも60羽根が有効な操作に必要で
あり、ロータ1条により10=30の羽根のどれかが好
適である。) 反応混合物をポンプ16から約50 psigで排液し
、20ガロンを越える容量を有し液体/気体界面をタン
ク高さの約30〜70%に維持するよう設定した液体レ
ベル調節器と約45〜5 Q psigに設定した圧力
制御器とを備えるタンク18に配送する。
(At least 60 blades per impeller are required for effective operation; any number of 10=30 blades per rotor is preferred.) The reaction mixture is drained from pump 16 at about 50 psig to 20 gallons. tank 18 with a liquid level regulator set to maintain the liquid/gas interface at about 30-70% of the tank height and a pressure regulator set at about 45-5 Q psig. do.

前記タンクで形成する分離液体および気体相は、得られ
る液体漂白溶液が約12のpHと約1、9711%のN
 a OCI!の強さとを有すると認められると評価さ
れたが、未反応塩素が分当り約1ボンドの速さでそこに
蓄積した。これらの数字は、供給した塩素の約94%が
反応し、反応する塩素を基!7としたNa0ceの収量
は約98%だったことを示す。
The separated liquid and gaseous phases that form in the tank are such that the resulting liquid bleaching solution has a pH of about 12 and an N of about 1.9711%.
a OCI! unreacted chlorine accumulated there at a rate of about 1 bond per minute. These numbers are based on the chlorine that reacts, with approximately 94% of the supplied chlorine reacting! It shows that the yield of Na0ce with a value of 7 was about 98%.

その後、ミキサ14への新鮮な塩素の供給を0.9ボン
ド/′分減らして16.3ボンド/分の速さとし、0.
9ボンド/分の未反応塩素をタンク16から導管23を
介して再1盾環させ、前記新鮮な塩素と共にミキサ14
に導入する以外は実質的に同じシステムで操作を再開し
た6液体漂白生成物の品質および未反応塩素を集める速
さのどろらもこの改変操作によってはFF2響を受けず
、本システムでの未反応塩素の再循(プおよびその有効
利用の獲得の容易性を示した。
Thereafter, the supply of fresh chlorine to mixer 14 is reduced by 0.9 bonds/min to a rate of 16.3 bonds/min and 0.9 bonds/min.
9 bonds/min of unreacted chlorine is recirculated from tank 16 via conduit 23 and sent to mixer 14 along with said fresh chlorine.
The quality of the 6-liquid bleach product and the rate of collection of unreacted chlorine were not affected by this modified operation, and the unreacted chlorine in this system was The ease of recirculating the reaction chlorine and obtaining its effective use was demonstrated.

基本原則、説明を図る実施態様および種ンの有用な改変
並びにその変形を含む我々の発明を記載したが、添(1
記載する請求項の範囲は、:6れら自身の明確かつ特定
的な用語によってのみ限定され、説明の目的のためにの
みここに記載した無償の賦課または特定の詳細の任意の
包含または典型的条件によっては限定されないことを我
々は意図する。
Having described our invention, including the basic principles, illustrative embodiments and useful modifications of the species and variations thereof,
The scope of the claims as set forth is: 6 limited only by their own clear and specific terms, and does not include any inclusion or typicality of any gratuitous imposition or specific details set forth herein for illustrative purposes only. We do not intend to be limited by these conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

添付第1図は、本発明に従って気体−液体反応を実施す
る連続プロセスの典型的なフローシートを簡略に図示し
て表す図である。このフロータ・−1・は所定の装置の
主要な屯位品を図示して示し、例えば次亜塩素酸ナトリ
ウム漂白剤希薄水?g液のような液体試薬の塩素ガスと
希薄苛性アルカリ溶液との連続反応を介しての定常供給
の長期生産のシステムとしてこの種の装置をどのように
組合せ操作し得るかを示す。 591.塩素源   600.苛性アルカリ溶液源78
0.制御バルブ   982.制御バルブ10、、、供
給ライン   11.、、供給ライン!2...インジ
ェクタノズル 13、、、ベンチュリ部 14、、、ベンチュリジェットミキサ 15、 、 、流体操作導管 16、、、多段再生タービンポンプ 17、、、流体操作導管 18、、、生成物受入れタンク 20、、、圧力調節バルブ 21.、、ベント22、。 、液体レベル制御器 23.、、流体操作導管24、、
、電動モータ   25.、、流れ制御バルブ27.、
、液体再循環ライン 28.、、排液ライン29、、、
制御バルブ   30.、、制御バルブ32、、、 p
H分析器    33.、、転送手段34、、、関節器 特許出願人 クオンタム テクノロジーズインコーポレ
イテッド 手続補正書は 昭和63年 7月6日 特許庁長官 吉 1) 文毅 殿 1、事件の表示 昭顔63年特許願第104363号 2、発明の名称 気体と液体との連続反応方法および装置3、補正をする
者 事件との関係  特許出叡 名称 クオンタム チクノロシーズ インコーボレイテ
ソド代表吉 リチャードジェイ ギヤラッチ(国簸) 
  (アメリカ合陥ツの 4、代理人
Attached FIG. 1 is a simplified diagram representing a typical flow sheet of a continuous process for carrying out gas-liquid reactions in accordance with the present invention. This floater-1 illustrates the main components of a given device, such as sodium hypochlorite bleach, dilute water, etc. It is shown how this type of apparatus can be operated in combination as a system for constant supply, long-term production via continuous reaction of liquid reagents such as g-liquid with chlorine gas and dilute caustic solution. 591. Chlorine source 600. Caustic solution source 78
0. Control valve 982. Control valve 10, supply line 11. ,, Supply line! 2. .. .. Injector nozzle 13, Venturi section 14, Venturi jet mixer 15, Fluid handling conduit 16, Multi-stage regeneration turbine pump 17, Fluid handling conduit 18, Product receiving tank 20, Pressure Control valve 21. ,,Bent 22,. , liquid level controller 23. , , fluid handling conduit 24 , .
, electric motor 25. ,,flow control valve 27. ,
, liquid recirculation line 28. ,,Drainage line 29,,,
Control valve 30. ,,control valve 32,,,p
H analyzer 33. ,,Transfer means 34,,, Articulating device patent applicant Quantum Technologies Incorporated Procedural amendment was filed on July 6, 1988 by the Commissioner of the Patent Office Yoshi 1) Wen Yi 1, Indication of the case 1988 Patent Application No. 104363 No. 2, Name of the invention Method and apparatus for continuous reaction between gas and liquid 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent publication name Quantum Chikunoroses Inc. Richard Jay Gear Latch (national elutriation)
(America's 4, agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)併行して流れる気体および液体反応体の間の化学
反応に連続的に作用して所望の液体生成物を形成する装
置の小型集成体であって、特定される順序で連続して密
接に連結された次の単位装置: (a)入口末端に近接した気体についておよび液体につ
いての別々の入口に加えてそれぞれ気体および液体を前
記入口に連続的に供給する手段と結果的に得られる気体
/液体混合物を排液する出口とを有する加圧、流体駆動
、インライン併行流流れ混合装置と、 (b)締り嵌め固定子素子を備え少なくとも1つの機械
的に駆動する多羽根羽根車を有する封止された、再生タ
ービンポンプ手段であって、前記ポンプ手段が気体/液
体混合物を定常的に前記ポンプ手段を介してその出口部
に推進すると同時に気体/液体混合物の圧力を少なくと
も1気圧増加させるよう通合された再生タービンポンプ
手段と、 (c)前記流れ混合装置の出口と前記封止された、再生
タービンポンプ手段の入口との間の流体移送導管と、並
びに (d)所望の過圧圧力と実質的な気体ヘッドスペースと
を維持するよう圧力調節手段と液体レベル調節手段とを
備える封止、過圧、圧力密封、生成物受入れタンクであ
って、 前記タンクの側壁に配置する入口開口と流体移送導管と
が前記入口開口と(b)の再生ポンプ手段からの前記出
口とを連結し、前記タンクは気体ヘッドスペースと下部
の液体保持スペースとを(a)の前記併行流流れ混合装
置についての気体および液体供給手段に連結する流体循
環導管をも備える生成物受入れタンクと からなることを特徴とする装置の小型集成体。 (2)前記(a)の流れ混合装置の液体入口へ液体を連
続的に供給する手段が少なくとも約40psiaの圧力
で液体を供給し得る請求項1記載の装置の小型集成体。 (3)前記混合装置がベンチュリジェットミキサからな
る請求項2記載の装置。 (4)前記(b)の再生タービンポンプ手段が多羽根羽
根車を備える少なくとも2つの段を有しかつ前記羽根車
を1000rpmを越える速度で回転させるよう適合さ
れた駆動手段を有する請求項1記載の装置の小型集成体
。 (5)それぞれの羽根車が少なくとも10の羽根を有す
る請求項4記載の装置の集成体。(6)前記ポンプ手段
が自動充填再生タービンポンプである請求項4記載の装
置の集成体。 (7)塩素ガスを希薄苛性アルカリ水溶液と反応させる
ことにより一貫した品質の希薄次亜塩素酸塩漂白水溶液
の定常的供給を連続的に与えるに際し、 (a)塩素ガスとの所望の反応について少なくともほぼ
化学量論的割合の塩素ガスと苛性アルカリソーダの希薄
水溶液とを過圧加圧流体駆動、インライン、併行流流れ
混合帯域の上流端に連続的に供給して均質気体−液体反
応混合物を形成し、実質的に大気圧未満でない圧力で前
記混合帯域の下流端から前記混合物を排液し、 (b)(a)で排液した反応混合物を機械的に操作され
た再生、流体推進の上流端に直接導入し、少なくとも1
つの多羽根回転羽根車が側部流路固定子に隣接して駆動
されるポンプ帯域を再加圧して前記ポンプ帯域を介して
強い気体/液体相互作用および前記反応混合物の高度の
乱流に作用を与え、同時に少なくとも約1気圧前記混合
物の圧力を上昇させ、少なくとも2気圧の絶対圧力で前
記混合物を排液し、 (c)(b)で排液した混合物を少なくとも約2気圧の
絶対圧力に維持され上部に設けた相当の大きさの気体ヘ
ッドスペースを備える封止された生成物を受入れかつ気
体−液体を分離する帯域に導入し、 (d)その結果得られる液体漂白溶液を生成物として前
記分離帯域の下部でかつ未反応塩素ガスを前記ヘッドス
ペースで集め、 (e)工程(d)の前記分離帯域で集めた少なくとも1
つの流体の幾分かを工程(a)の前記併行流流れ混合帯
域の上流端にもどして再循環させる、 ことからなる一貫した品質の希薄次亜塩素酸塩漂白水溶
液の定常的供給を連続的に与える方法。 (8)前記苛性アルカリソーダの希薄水溶液の濃度およ
びこれが前記塩素ガスと反応する比率を約1〜約6重量
%の次亜塩素酸ナトリウムを含有する液体漂白溶液を与
えるよう調節する請求項7記載の方法。 (9)(d)の分離帯域で集めた未反応塩素ガスおよび
液体漂白溶液を(a)の前記併行流流れ混合帯域の上流
端に再循環する請求項7記載の方法。 (10)工程(a)および(b)を数秒のみで実施する
請求項7記載の方法。 (11)工程(c)で記載した分離帯域で維持される圧
力が約40〜80psiaでありかつ工程(a)の併行
流流れ混合帯域を駆動するよう働く過圧加圧流体のもの
以上である請求項7記載の方法。 (12)気体および液体反応体の間の化学反応に連続的
に作用するに際し、 (a)前記反応体を流体圧力駆動、インライン、併行流
流れ混合帯域の上流端に実質的に大気圧を越える圧力で
供給された少なくとも1つの前記反応体と共に連続的に
供給し、 これにより均質気体−液体反応混合物を形成し、 (b)少なくとも1つの前記反応体が(a)で供給され
る圧力より低いが実質的に大気圧未満でない圧力で前記
混合帯域の下流端から前記気体−液体反応混合物を排液
し、 (c)(b)で排液した反応混合物を少なくとも1つの
多羽根回転羽根車が側部流路固定子に隣接して高速で駆
動される機械的に操作された、再生、流体推進かつ再加
圧ポンプ帯域に直接移送して前記ポンプ帯域を介して前
記反応混合物の強力な気体/液体相互作用および高度の
乱流に作用を与え、同時に少なくとも約1気圧前記混合
物の圧力を上昇させ、少なくとも約2気圧の絶対圧力で
前記混合物をこれより排液し、 (d)(c)で排液されこのように加圧した混合物に大
気圧を少なくとも約1気圧越える調節された圧力に維持
され相当な大きさの気体ヘッドスペースを保持するよう
設けられた液体レベル調節手段を備え下部領域に大きな
液体保持スペースをも維持する過圧、圧力密封、生成物
受入れおよび気体/液体分離帯域を通過させ、 (e)所望の液体生成物を前記気体−液体分離帯域の下
部領域で、未反応気体蓄積物を前記気体ヘッドスペース
で集め、 (f)前記ヘッドスペースで集める気体および(d)の
前記分離帯域の前記下部領域で蓄積する液体のいずれか
一方または両方の幾分か を(a)の前記併行流流れ混合帯域の上流端にもどして
再循環させる、 ことからなる気体および液体反応体の間の化学反応の連
続作用方法。 (13)前記液体反応体を(a)で約40psia以上
で供給し、前記(d)の帯域を前記液体反応体が(a)
で供給される圧力よりも高い調節圧力に維持する請求項
12記載の方法。 (14)気体反応体をCl_2、HCl、SO_3、O
_3並びにNO_2よりなる群から選択しかつ液体反応
体を有機液体とする請求項12記載の方法。 (15)気体反応体がCl_2でありかつ液体反応体が
アルカリ金属の塩または水酸化物の水溶液である請求項
12記載の方法。 (16)併行流で流れる気体および液体反応体の間の所
望の反応に作用して実質的に固形物を含有しない所望の
液体生成物を連続的に製造するに際し、 (a)前記反応体を0.1を越える気体に対する液体の
容積比を与える割合で流体圧力駆動、インライン、併行
流流れ混合帯域の上流端に連続的に供給し、少なくとも
1つの前記反応体を過圧圧力で導入し、 (b)(a)で形成され結果的に得られる気体−液体反
応混合物を前記混合帯域の下流端から少なくとも1つの
流体反応体が(a)で供給される圧力よりは低いが実質
的に大気圧未満でない圧力で排液し、 (c)(b)で排液された前記反応混合物を少なくとも
1つの多羽根回転羽根車が側部流路固定子に隣接して高
速で駆動される機械的に操作された、再生、多段流体推
進および再加圧ポンプ帯域の上流端に直接移送して前記
ポンプ帯域を介して前記反応混合物の強い気体−液体相
互作用および高度の乱流に作用させ、同時に少なくとも
約1気圧前記混合物の圧力を上昇させ、少なくとも約2
気圧の絶対圧力で前記混合物をこれより排液し、 (d)(c)で排液された混合物を少なくとも約2気圧
の絶対圧力で維持され上部に保持された相当大きな気体
ヘッドスペースを備える封止生成物受入れおよび気体−
液体分離帯域へと通過させ、 (e)所望の液体生成物を前記気体−液体分離帯域の下
部領域で未反応気体蓄積物を前記気体ヘッドスペースで
集め、 (f)少なくとも1つの前記液体生成物および前記未反
応気体を(e)から再循環させて前記(a)の併行流流
れ混合帯域の上流端にもどす、ことからなる併行流で流
れる気体および液体反応体の間の所望の反応に連続的に
作用する方法。 (17)気体反応体がCl_2でありかつ液体反応体が
アルカリ金属水酸化物の希薄水溶液である請求項16記
載の方法。
Claims: (1) A compact assembly of devices for sequentially effecting chemical reactions between concurrently flowing gaseous and liquid reactants to form a desired liquid product, as specified The following units are closely connected in series in sequence: (a) separate inlets for gas and for liquid in close proximity to the inlet ends, plus means for continuously supplying said inlets with gas and liquid, respectively; a pressurized, fluid-driven, in-line co-current flow mixing device having an outlet for draining the resulting gas/liquid mixture; and (b) at least one mechanically driven multiplexer having an interference fit stator element. A sealed, regenerative turbine pump means having an impeller, said pump means constantly propelling a gas/liquid mixture through said pump means to an outlet thereof, and simultaneously increasing the pressure of said gas/liquid mixture. (c) a fluid transfer conduit between the outlet of the flow mixing device and the sealed inlet of the regenerative turbine pump means; and (d) ) a sealed, overpressure, pressure-sealed, product receiving tank comprising pressure regulating means and liquid level regulating means to maintain a desired overpressure pressure and substantial gas headspace, the side wall of said tank comprising: An inlet opening and a fluid transfer conduit located in (a) connect said inlet opening and said outlet from the regeneration pumping means of (b), and said tank connects a gas headspace and a lower liquid holding space to said fluid transfer conduit in (a). A compact assembly of equipment characterized in that it consists of a product receiving tank also comprising fluid circulation conduits connected to gas and liquid supply means for a cocurrent flow mixing device. 2. The compact assembly of apparatus of claim 1, wherein the means for continuously supplying liquid to the liquid inlet of the flow mixing apparatus of (a) is capable of supplying liquid at a pressure of at least about 40 psia. 3. The apparatus of claim 2, wherein said mixing device comprises a Venturi jet mixer. 4. The regenerative turbine pumping means of (b) having at least two stages with multi-blade impellers and having drive means adapted to rotate said impellers at speeds in excess of 1000 rpm. A small assembly of devices. 5. The apparatus assembly of claim 4, wherein each impeller has at least ten blades. 6. The apparatus assembly of claim 4, wherein said pumping means is a self-charging regenerative turbine pump. (7) in providing a continuous supply of a dilute aqueous hypochlorite bleaching solution of consistent quality by reacting chlorine gas with a dilute aqueous caustic solution, (a) at least for the desired reaction with the chlorine gas; A near-stoichiometric proportion of chlorine gas and a dilute aqueous solution of caustic soda are continuously fed to the upstream end of a superpressurized, pressurized, fluid-driven, in-line, co-current flow mixing zone to form a homogeneous gas-liquid reaction mixture. (b) draining the reaction mixture from the downstream end of the mixing zone at a pressure not substantially less than atmospheric pressure; Directly into the end, at least 1
Two multi-bladed rotary impellers are driven adjacent to the side flow stator to repressurize the pump zone to effect strong gas/liquid interactions and a high degree of turbulence of the reaction mixture through the pump zone. and simultaneously increasing the pressure of said mixture by at least about 1 atmosphere and draining said mixture at a pressure of at least about 2 atmospheres absolute; (c) bringing the drained mixture of (b) to a pressure of at least about 2 atmospheres absolute; (d) introducing the resulting liquid bleaching solution as a product into a receiving and gas-liquid separation zone; (e) collecting at least one of the unreacted chlorine gases in the headspace at the bottom of the separation zone;
recirculating some of the two fluids back to the upstream end of said cocurrent flow mixing zone of step (a). How to give. 8. The concentration of said dilute aqueous solution of caustic soda and the rate at which it reacts with said chlorine gas is adjusted to provide a liquid bleach solution containing from about 1 to about 6 weight percent sodium hypochlorite. the method of. 9. The method of claim 7, wherein unreacted chlorine gas and liquid bleach solution collected in the separation zone of (d) are recycled to the upstream end of the cocurrent flow mixing zone of (a). 10. The method of claim 7, wherein steps (a) and (b) are carried out in only a few seconds. (11) The pressure maintained in the separation zone described in step (c) is about 40 to 80 psia and is greater than or equal to that of the superpressurized pressurized fluid serving to drive the cocurrent flow mixing zone of step (a). The method according to claim 7. (12) in effecting a chemical reaction between gaseous and liquid reactants in a continuous manner, (a) moving said reactants to an upstream end of a fluid pressure-driven, in-line, cocurrent flow mixing zone above substantially atmospheric pressure; (b) with at least one said reactant supplied at a pressure lower than the pressure supplied in (a), thereby forming a homogeneous gas-liquid reaction mixture; (c) draining the gas-liquid reaction mixture from the downstream end of the mixing zone at a pressure not substantially less than atmospheric pressure; A mechanically operated, regenerating, fluid-propelled and re-pressurizing pump driven at high speed adjacent to a side channel stator directs the powerful gas of the reaction mixture through the pump zone. /effecting liquid interaction and a high degree of turbulence, while simultaneously increasing the pressure of said mixture at least about 1 atmosphere and draining said mixture therefrom at a pressure of at least about 2 atmospheres absolute; (d) (c) a lower region with liquid level control means arranged to maintain a regulated pressure of at least about one atmosphere above atmospheric pressure and to maintain a substantial gas headspace in the drained and pressurized mixture; passing through an overpressure, pressure seal, product receiving and gas/liquid separation zone that also maintains a large liquid holding space; collecting a gaseous accumulation in said gas headspace; (f) some of either or both of the gas collecting in said headspace and (d) the liquid accumulating in said lower region of said separation zone; recirculating the cocurrent flow of the flow of water back to the upstream end of the mixing zone. (13) supplying the liquid reactant in (a) at about 40 psia or more;
13. The method of claim 12, wherein the regulated pressure is maintained at a higher pressure than the pressure supplied at. (14) Gaseous reactants are Cl_2, HCl, SO_3, O
13. The method of claim 12, wherein the liquid reactant is an organic liquid. 15. The method of claim 12, wherein the gaseous reactant is Cl_2 and the liquid reactant is an aqueous solution of an alkali metal salt or hydroxide. (16) in effecting a desired reaction between cocurrently flowing gas and liquid reactants to continuously produce a desired liquid product substantially free of solids, (a) said reactants are continuously feeding the upstream end of a fluid pressure-driven, in-line, co-current flow mixing zone at a rate providing a liquid to gas volume ratio greater than 0.1, introducing at least one of said reactants at overpressure pressure; (b) the resulting gas-liquid reaction mixture formed in (a) is supplied from the downstream end of said mixing zone with at least one fluid reactant at a pressure lower than but substantially greater than the pressure supplied in (a); (c) said reaction mixture drained in (b) is drained at a pressure not less than atmospheric pressure; directly to the upstream end of a regeneration, multi-stage fluid propulsion and repressurization pump zone operated to effect strong gas-liquid interactions and high turbulence of the reaction mixture through said pump zone, and at the same time Increase the pressure of the mixture by at least about 1 atmosphere, and increase the pressure by at least about 2 atmospheres.
(d) the mixture drained in (c) is maintained at a pressure of at least about 2 atmospheres absolute and has a substantial gas headspace retained above it; Stop product acceptance and gas-
(e) collecting unreacted gaseous accumulations in the gas headspace in the lower region of the gas-liquid separation zone; (f) at least one of the liquid products; and recirculating said unreacted gas from (e) back to the upstream end of said cocurrent flow mixing zone of said (a), continuous to the desired reaction between the gas and liquid reactants flowing in cocurrent flow. method of acting. 17. The method of claim 16, wherein the gaseous reactant is Cl_2 and the liquid reactant is a dilute aqueous solution of an alkali metal hydroxide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001104777A (en) * 1999-08-02 2001-04-17 Basf Ag Method for isothermal operation of heterogeneously catalyzed three phase reaction
WO2022260025A1 (en) * 2021-06-07 2022-12-15 株式会社トクヤマ Method and device for producing halogen oxyacid

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US7576246B1 (en) 1999-08-02 2009-08-18 Basf Aktiengesellschaft Isothermal operation of heterogeneously catalyzed three phase reactions
WO2022260025A1 (en) * 2021-06-07 2022-12-15 株式会社トクヤマ Method and device for producing halogen oxyacid

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