JPH0542296B2 - - Google Patents
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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
ダのような水溶液とからなり、極めて小型のリア
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。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
の密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ツサではこれらの口は前記羽
根の下部に隣接して位置するのに対し、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。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 an aqueous solution, such as caustic soda, which are combined continuously in turbulent parallel flow under sufficient overpressure in a very compact reactor apparatus. Make it react. Liquid bleaching solutions, such as aqueous solutions of hypochlorite or hypochlorous acid, are primarily among the products contemplated.
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 ports of the close-fit stator elements 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 part of the vanes.
本発明は、気体と液体との間の化学反応に連続
的に作用する技術に関する。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−液体反応を行つ
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HCl、Cl2、SO3、O3またはNO2
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
O3、NO2、Cl2、HCl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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to technology that operates 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. Indeed, the systems and apparatus of the present invention perform gas-liquid reactions in a steady-state flow system to produce a desired gas of consistent quality in a controlled ratio to provide chemicals on demand for use in a continuous process, for example. or produce liquid products. 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) Convert organic liquids into HCl, Cl 2 , SO 3 , O 3 or NO 2
(3) an aqueous solution of chlorite or chlorate material to form the corresponding liquid organic derivative by reacting with a gas such as
React with gases such as O 3 , NO 2 , Cl 2 , HCl or SO 2 to obtain chlorine dioxide as a gas or in solution.
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
の逆行流流れに偏していた。長い間存在し注目に
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 on gas-liquid reactants in a continuous manner have traditionally been biased toward countercurrent 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
する希な例は、オフボーンらの米国特許第
2889199号および第2965443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
いられたリ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)。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、トルプに対する米国第2606150号お
よびマツオカらの米国第3997631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エツトエダクタまたは
エジエクタを使用することが特徴である。同様の
エジエクタは、例えば米国特許第4483826号(ロ
ウサン)、第1808956号(ケテルエル)、第2020850
号(ミヒレンら)、並びに第2127571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
しながら、米国第4483826号および第1808956号は
バツチまたは半バツチ操作のみに向けられ、これ
に対し米国第2020850号および第2127571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
応体の間の逆行流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。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、特にエジエク
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。 A rare example of continuously producing fluid chemical reagents by reacting a gas with a liquid in a steady-state cocurrent flow system is described in U.S. Pat.
2889199 and 2965443, in which chlorine gas is reacted with an aqueous slurry of calcium hydroxide to produce a calcium hypochlorite bleaching solution. However, the reactors used in these patents do not consist of longer lengths or loops of conventional pipe (reference number 16 in the drawings). Other patents directed to gas-liquid mixing for the purpose of treating said liquids also disclose cocurrent flow devices and systems, such as U.S. No. 2,606,150 to Torp and U.S. No. 3,997,631 to Matsuoka et al. . These patents feature the use of a liquid jet eductor or ejector that mixes ozone gas into the liquid being treated, such as water. Similar ejectors are available, for example, in U.S. Pat.
No. 2,127,571 (Palday, Jr.), and in various systems and devices operating on gas-liquid reactions. However, U.S. Nos. 4,483,826 and 1,808,956 are directed only to batch or semi-batch operations, whereas the continuous reaction systems taught by U.S. Nos. 2,020,850 and 2,127,571 involve countercurrent flow between gaseous and liquid reactants. Due to the overall flow pattern, the parallel flow that occurs in the ejector device shown in the patent is only localized. Moreover, the devices and systems of the latter two references are inconvenient to operate, since they are both repeat complexes of all the various devices used therein, in particular ejectors, pumps, valves, separators, etc. extremely complex, expensive and difficult to use.
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、強力な撹拌および乱流気体−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 co-current 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.
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
反応に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) 実質的気体ヘツ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調節手段を
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. a fluid pressure-driven, in-line, flow mixing device arranged to form a gas-liquid mixture; - adjacent cooperating stator elements arranged to create strong turbulence and interaction in the liquid mixture and at the same time increase the pressure of said mixture by at least one atmosphere; and (3) to maintain a substantial gas headspace. Sealed product receiving and gas/liquid separation tank with effective pressure regulation means and liquid level regulation means.
前記タンク3は好ましくは気体ヘツドスペース
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
定種類のインライン、流れ混合装置1はベンチユ
リジエツトミキサであり、一方この種の反応の進
行し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は多段ターピン
ポンプまたは液体リングコンプレツサであり、液
体流が容積で気体流の極めて過少な画分だけでな
ければタービンポンプが一般に好適である。 Said tank 3 preferably comprises a gas headspace and a conduit from its lower liquid space;
Gas and liquid supply lines are connected and each lead to said flow mixing device, thus allowing a portion of the gas and/or liquid to be formed from the circulating material through said device. Similarly, the desired gas -
The particular type of in-line, flow mixing device 1 that has been found most appropriate for initiating liquid reactions is the ventilated mixer, while the type of in-line, flow mixing device 1 that has been found to be most suitable for initiating liquid reactions is the ventilated mixer, while the type of in-line, flow mixing device 1 that has been found to be most appropriate for initiating liquid reactions is the ventilator mixer. Accepted regenerative turbine pumping means 2 are multi-stage turpin pumps or liquid ring compressors, with turbine pumps generally being preferred unless the liquid flow is a very small fraction of the gas flow by volume.
概して後に述べるが、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、
(b) (a)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に作用さ
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) (b)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
ツドスペースを備える封止された生成物を受入
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。 As generally described below, the present invention provides for rapidly achieving a chemical reaction between a reactant gas and a reactant liquid to (a) reactant liquid and/or reactant gas at a pressure substantially in excess of atmospheric pressure; continuously feeding a fluid-driven, in-line co-current flow mixing zone to form a homogeneous gas/liquid reaction mixture, and supplying said mixture from said zone to substantially no less than atmospheric pressure of at least one said reactant. (b) the gas/liquid reaction mixture discharged in (a) is discharged at a pressure lower than the pressure;
Strong gas/liquid interaction and high turbulence of the reaction mixture through the zone by introducing into the upstream end of a mechanically operated fluid propulsion zone driven adjacent to two side channel stators. (c) simultaneously increasing the pressure of said mixture by at least 1 atmosphere and draining said mixture at an absolute pressure of at least about 2 atmospheres; Producing a fluid product on a continuous basis by a process consisting of receiving a sealed product maintained at an absolute pressure of 2 atmospheres and with a substantial gas headspace above and introducing it into a gas-liquid separation zone. .
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
つて、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
れた再循環の特徴は、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, step (c)
Verify that it is desirable to circulate the separated gas and/or some of the gas from the gas/liquid separation zone back to the initial stage of the overall process, such as the in-line cocurrent mixing zone of step (a). obtain. Thus, in addition to the potential to improve product yields and obtain better utilization of reactants, the simplified recirculation feature of the system allows for example adjustments to production rates while maintaining good quality control. granular process flexibility, such as the ability to
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。よつて:
(1) 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共
働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円滑に受
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。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く、すなわちこれらは所
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。 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: (1) A fluid pressure-driven mixing device not only acts to form a homogeneous gas-liquid mixture, but also supplies the same uniformly to a regenerative turbine pump at at least about atmospheric pressure and preferably under superpressure. 2) A regenerative turbine pump with multi-blade impellers and cooperating side passage stator elements smoothly receives a uniform supply of mixed and easily reacting gases and liquids and effectively propels their passage; At the same time, the pressure is increased by at least 1 atm and the product is at a pressure of at least about 2 atm.
(3) a product receiving separation tank containing at least about two
Provided with liquid level and pressure regulating means to allow gas/liquid separation to occur under atmospheric pressure, delivering not only the product in a continuous manner but also the portion of the liquid and/or gas component to whatever extent desired. simplifies recycling. From the description of the basic equipment and the brief functional analysis mentioned above,
It will also be appreciated that the mixture 1 and the pump device 2 effectively act as reactors in the system, ie they actually provide the predominant zone or stage that achieves the desired gas-liquid reaction.
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. Typically, the amount is about 1 to 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。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)。 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. 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 rather than hypochlorite). salt or chlorate).
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く適切なものは、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(HOCl)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HOCl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O3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 and relevance in the practice of the present invention is the reaction between an aqueous solution of a compound (such as a salt or hydroxide) and a gas such as chlorine to give a useful liquid and/or gaseous reaction product. 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, solutions of hypochlorous acid (HOCl) can be prepared by adjusting the proportions of caustic and chlorine reacting in a similar manner. Alternatively, a HOCl solution can be produced by reacting chlorine gas with carbonic acid or hypochlorite. Furthermore, a gaseous product stream containing an active reagent such as chlorine dioxide could be obtained by reacting an aqueous chlorite solution with a reactive gas such as NO2 or O3 .
図面を参照して、ここに組まれた装置の主要な
単位品には、ベンチユリジエツトミキサ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1000rpmの
速さで装着載置されるシヤ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、実質的な気体ヘツドスペースを確保すべ
く液体レベル制御器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 apparatus assembled herein include a bench turret mixer 14, a multi-stage regeneration turbine pump 16 and a product receiving tank 18, which are connected to fluid handling conduits 15 and 17. Concatenate continuously. The prime mover for the pump 16 is an electric motor 24, which is capable of driving a shaft on which the turbine impeller of the pump 16 is mounted at a speed of at least about 1000 rpm. The tank 18 is equipped with a pressure regulating valve 20 and a vent 21 to maintain the desired level of overpressure pressure.
and a liquid level controller 22 to ensure substantial gas head space. Vent 21 connects to a removal device or other sufficient cleaning device (not shown) to remove toxic gases.
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
しインジエクタノズル12を通してジエツトミキ
サ14のベンチユリ部13に導入し、より低圧の
気体塩素を供給ライン10を介してベンチユリ部
13への入口を囲繞するジエツトミキサ14のプ
レナムチヤンバに供給する。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ヤンバ
に入ると同時にフラツシユ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調節する適
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 through the feed line 11 through the injector nozzle 12 into the bench section 13 of the jet mixer 14, and gaseous chlorine at a lower pressure is introduced through the feed line 10. via which a plenum chamber of a jet mixer 14 surrounding the inlet to the bench lily 13 is fed. Because chlorine has a low boiling point, it can also be supplied as a cold liquid so that it flashes as it enters the plenum chamber. Feed lines 10 and 11 are connected to a source of chlorine 5 and a source of caustic solution 6, respectively, and are equipped with appropriate control valves 7 and 9 to regulate the reactant feed rate and pressure.
ベンチユリジエツトミササ14およびタービン
ポンプ16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
イードバツ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。この種のフイードバツク調節システムは、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。 After passing through the bench urethane mass 14 and the turbine pump 16, the chlorine bulk reacts to form hypochlorite and the remaining reaction mixture is passed through the conduit 17.
through which the liquid product is drained into the product receiving tank 18, in the lower part of which the liquid product accumulates. If automatic feedback adjustment of the process is desired, a continuous monitor, such as a PH analyzer 32, can be used in the product delivery conduit 17.
It can be installed in a bypass line from The signal from this analyzer is then passed to a regulator 34 which has a preset PH reference point and compares this with said signal to ensure correct operation is effected through proportional adjustment of the chlorine feed rate regulating valve 9. Transfer continuously. This type of feedback regulation 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の気体ヘツドスペース
とベンチユリジエツトミキサ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の気体ヘツドスペースの下
の部分に必要に応じて制御バルブ29を経てベン
チユリジエツトミキサ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。最後に、タンク18は(その液体保持部
に)、制御部22により賦課された液体レベル調
節によつ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。 A fluid handling conduit 23 containing a flow control valve 25 is connected to the gas headspace of the tank 18 and the gas supply line 10 to the ventilator mixer 14 to allow unreacted gases to be recycled back to the beginning of the process. Provided between. Additionally, for maximum flexibility, a liquid recirculation line is provided in the lower portion of the gas headspace of the tank 18 which is optionally routed through a control valve 29 and back to the liquid supply line of the ventilator mixer 14. It can have 27 characteristics. Finally, the tank 18 (to its liquid holding portion) has a drain line 28 that delivers liquid product from the system via a control valve 30 as permitted by the liquid level adjustments imposed by the controller 22. Also equipped.
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18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。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至適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。 As a result of the repressurization of the reaction mixture achieved with the regenerative turbine pump 16, it is very convenient to recirculate the remaining material from the product receiving gas/liquid separation tank 18 at the beginning of the process. Optimum results for maximum operational flexibility can be obtained using gas or liquid recycle streams (or both). 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.)+Cl2(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ポンドのNaOClと
0.83ポンドのNaClとが得られる。実際は、化学
量論を越える少過剰のNaOH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NaOH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。よつて、本発
明に従つて次亜塩素酸ナトリウムを製造する際
は、1ポンドの塩素当り約1.2〜1.3ポンドの
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 producing sodium hypochlorite bleach by reacting chlorine with a dilute caustic soda aqueous solution,
The principle reaction involved proceeds as follows: 2NaOH (aq.) + Cl 2 (g) → NaOCl (aq.) + NaCl (aq.) Stoichiometrically, this equation means that each pound of reacting 1.13 pounds of NaOH is required for Cl2 , which theoretically yields 1.05 pounds of NaOCl and
0.83 lb of NaCl is obtained. In practice, a small excess of NaOH over the stoichiometry will result in a high pH sodium hypochlorite solution with good stability (e.g. a pH in the range of about 11 to 13 will result in a pH of about 5 to (commonly obtained by using a 15% excess of NaOH) is usually preferred. Thus, when making sodium hypochlorite in accordance with the present invention, approximately 1.2 to 1.3 pounds of chlorine is used per pound of chlorine.
The use of NaOH is recommended, as this facilitates better utilization of the chlorine reactant.
約10重量%未満のNaOClを含有する液体漂白
剤は、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
つて、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つと約0℃に予備冷
却するとしても、約10重量%のNaOCl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。よつ
て、約1〜約6重量%NaOCl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 NaOCl are desirable and are manufactured to avoid the need for unusual heat removal means or equipment in the system. Thus, the heat of reaction released will raise the temperature of the liquid bleach product containing about 10% by weight NaOCl to a maximum, even if the starting caustic soda solution is precooled to about 0°C by substantially Sufficient to achieve the desired temperature (ie about 40°C). Thus, a bleaching solution containing from about 1 to about 6% by weight NaOCl represents an ideal product to produce with the present continuous production system and, fortunately, is generally of initial interest in most industrial processing processes. in range.
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。よつて、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. Therefore, the first
The initial motive fluid pressure supplied to the staged in-line flow mixer 14 is generally at least 2 atmospheres absolute and is sufficient to drain the reaction mixture therefrom at a pressure not substantially less than atmospheric pressure, and the regenerative turbine pump 16 is provided to increase the pressure of the reaction mixture by at least one tenth of an atmosphere. 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1
4およびポンプ装置16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とした溶解性およ
び他の類似作用の結果として、圧縮を通じて増加
する。よつて、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80psia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40psiaである。 Such use of this type of significant pressurizing pressure is
It is believed to be a beneficial factor that promotes the uniformity and performance of the desired reactions in this system. In particular, mixer 1
The propulsion of the gas/liquid reaction mixture through 4 and the pump device 16 becomes stabilized and remains very smooth and constant under conditions of significant overpressure of this kind. Mass transfer and overall reaction rates generally increase 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 the product receiving tank 18 is approximately
The preferred pressure of the reaction mixture drained from mixer 14 and supplied to pump 16 is from about 20 to about 40 psia, although it may be from about 40 to about 80 psia.
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、当業者にとつては、多く
の他の過少な変形および置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 major alternatives already specified, it will be apparent to those skilled in the art that many other minor variations and substitutions are equally possible.
よつて、主リアクタ装置(例えばジエツトミキ
サ14およびポンプ16)のいずれか一方または
双方を非水平位置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
ジエツ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イード
バツク調節を適用する他の機構をPH分析器32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ヤ
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 reactor devices (eg, jet mixer 14 and pump 16) in a non-horizontal position.
For example, if the pump 16 is provided with a top inlet,
It may be more advantageous to operate the jet mixer horizontally with an in-line conduit connecting to the pump inlet. Similarly, other mechanisms that apply automatic feedback adjustments to the system may be used in place of the PH analyzer 32 and associated regulator 34. For example, similar equipment based on the measurement 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
な範囲に対し如何な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 the operation and ideas involved in the successful practice of the invention, but the foregoing examples do not imply any critical limitations to the useful scope of the invention. should not be configured as
操作例
この例により約2重量%のNaOCl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% by weight NaOCl.
前記図面を参照して、分当り100ガロンの0.6モ
ルNaOH溶液(リツトル当り24グラムNaOH)
を40psigの圧力で2インチのパイプ連結を介して
ベンチユリジエツトミキサ14のノズル12に供
給するが、これはさもなければ3インチのパイプ
連結を備え、分当り全部で17.2ポンドの塩素ガス
を約10psigの圧力で前記ノズル12を囲繞するプ
レナムチヤンバに供給する。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ユリミキサ
から排液し、導管15を介して約15psigで3つの
段の入口に送るが、低NPSHタービンポンプ1
6はそれぞれの段でタービン羽根車を有し、
20H.P.1800rpm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。(羽根車当
り少なくとも6の羽根が有効な操作に必要であ
り、ロータ径により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50psig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45〜50psigに設定した圧
力制御器とを備えるタンク18に配送する。 With reference to the drawing above, 100 gallons per minute of 0.6 molar NaOH solution (24 grams NaOH per liter)
is fed at a pressure of 40 psig through a 2-inch pipe connection to the nozzle 12 of the bench urethane mixer 14, which would otherwise have a 3-inch pipe connection, delivering a total of 17.2 pounds of chlorine gas per minute. A pressure of approximately 10 psig is supplied to the plenum chamber surrounding the nozzle 12. The resulting chlorine-caustic reaction mixture is drained from the bench lily mixer and sent via conduit 15 to the inlets of the three stages at approximately 15 psig, while the low NPSH turbine pump 1
6 has a turbine impeller in each stage,
Driven by 20H.P.1800rpm motor. Each turbine impeller has approximately 20 blades and is a tight fit between the channel ring stator elements. (At least 6 blades per impeller are required for effective operation, with anywhere from 10 to 30 blades being preferred depending on the rotor diameter.) The reaction mixture is drained from pump 16 at about 50 psig, discharging 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 controller set at about 45-50 psig.
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1.97重
量%のNaOCl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ポンドの
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、反応する塩素を基準と
したNaOClの収量は約98%だつたことを示す。 The separated liquid and gaseous phases forming in said tank were evaluated such that the resulting liquid bleaching solution was found to have a pH of about 12 and a strength of about 1.97% NaOCl by weight, but unreacted chlorine per minute. It accumulated there at the rate of a pound. These numbers indicate that about 94% of the chlorine fed was reacted and the yield of NaOCl based on the reacted chlorine was about 98%.
その後、ミキサ14への新鮮な塩素の供給を
0.9ポンド/分減らして16.3ポンド/分の速さと
し、0.9ポンド/分の未反応塩素をタンク16か
ら導管23を介して再循環させ、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。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ちらもこの
改変操作によつては影響を受けず、本システムで
の未反応塩素の再循環およびその有効利用の獲得
の容易性を示した。 Then, supply fresh chlorine to mixer 14.
0.9 lb/min to a rate of 16.3 lb/min, except that 0.9 lb/min of unreacted chlorine is recirculated from tank 16 via conduit 23 and introduced into mixer 14 with said fresh chlorine. Operation resumed on the same system. Neither the quality of the liquid bleaching product nor the rate of collection of unreacted chlorine was affected by this modified operation, demonstrating the ease of recycling unreacted chlorine and obtaining its effective utilization in the present system. Ta.
基本原則、説明を図る実施態様および種々の有
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、添付記載する請求項の範囲はこれら自身
の明確かつ特定的な用語によつてのみ限定され、
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
件によつては限定されないことを我々は意図す
る。 Having described our invention, including its basic principles, illustrative embodiments, and various useful modifications and variations thereof, it is intended that the scope of the appended claims be limited only by their own clear and specific terms. ,
We do not intend to be limited by any inclusion of gratuitous charges or specific details or exemplary terms set forth herein for illustrative purposes only.
添付第1図は、本発明に従つて気体−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。このフローシー
トは所定の装置の主要な単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溶液の
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。
5……塩素源、6……苛性アルカリ溶液源、7
……制御バルブ、9……制御バルブ、10……供
給ライン、11……供給ライン、12……インジ
エクタノズル、13……ベンチユリ部、14……
ベンチユリジエツトミキサ、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、2
0……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、2
4……電動モータ、25……流れ制御バルブ、2
7……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
……PH分析器、33……転送手段、34……調節
器。
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 flowsheet diagrammatically shows the main units of a given device,
How can this type of equipment be combined and operated as a system for constant-feed, long-term production of liquid reagents, such as dilute aqueous sodium hypochlorite bleach solutions, through the continuous reaction of chlorine gas with dilute caustic solution? Show what you get. 5...Chlorine source, 6...Caustic alkaline solution source, 7
... Control valve, 9 ... Control valve, 10 ... Supply line, 11 ... Supply line, 12 ... Injector nozzle, 13 ... Bench lily part, 14 ...
Bench ridge mixer, 15...Fluid handling conduit, 16...Multi-stage regeneration turbine pump, 17...
Fluid handling conduit, 18...product receiving tank, 2
0...Pressure control valve, 21...Vent, 22...
...Liquid level controller, 23...Fluid operation conduit, 2
4...Electric motor, 25...Flow control valve, 2
7...Liquid recirculation line, 28...Drainage line,
29...control valve, 30...control valve, 32
... PH analyzer, 33 ... transfer means, 34 ... regulator.
Claims (1)
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つて、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つて、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
圧増加させるよう適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ツドスペー
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つて、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ツドスペースと
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ユリジエツトミキサか
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
の気体ヘツ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
前記ヘツドスペースで集め、 (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ツドスペー
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
ツドスペースで集め、 (f) 前記ヘツ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1
2記載の方法。 14 気体反応体をCl2、HCl、SO3、O3並びに
NO2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Cl2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
きな気体ヘツ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ツ
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Cl2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 a chemical reaction between concurrently flowing gaseous and liquid reactants to form a desired liquid product, in the order specified. The following units are closely connected in series: (a) Separate inlets for gas and for liquid in close proximity to the inlet ends, plus means and consequent means for continuously supplying gas and liquid to said inlets, respectively; (b) at least one mechanically driven multi-blade vane with an interference fit stator element; a sealed, regenerative turbine pump means having a wheel, 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 by at least 1. (c) regenerative turbine pump means adapted to increase air pressure; (c) an outlet of said flow mixing device and said sealed;
a fluid transfer conduit to and from the inlet of the regenerative turbine pump means; and (d) a seal comprising pressure regulating means and liquid level regulating means to maintain a desired overpressure pressure and substantial gas headspace; an overpressure, pressure-tight, product receiving tank, wherein an inlet opening disposed in a side wall of said tank and a fluid transfer conduit connect said inlet opening and said outlet from the regeneration pumping means of (b); characterized in that the tank comprises a product receiving tank also comprising a fluid circulation conduit connecting the gas head space and the lower liquid holding space to the gas and liquid supply means for said cocurrent flow mixing device of (a). A small assembly of devices for 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 ventilator mixer. 4. The apparatus of claim 1, wherein the regenerative turbine pump means of (b) has at least two stages comprising a multi-blade impeller and has drive means adapted to rotate said impeller at a speed in excess of 1000 rpm. A small collection of. 5. A device assembly according to claim 4, wherein each impeller has at least 10 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) continuously feeding stoichiometric proportions of chlorine gas and a dilute aqueous solution of caustic soda 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; draining said mixture from the downstream end of said mixing zone at a pressure not substantially less than atmospheric; (b) transferring the reaction mixture drained in (a) to the upstream end of a mechanically operated regeneration, fluid propulsion direct introduction and repressurization of a pump zone in which at least one multi-blade rotary impeller is driven adjacent to the side flow stator to direct strong gas/liquid interaction and transfer of the reaction mixture through said pump zone. (c) imparting a high degree of turbulence and simultaneously increasing the pressure of said mixture by at least about 1 atmosphere and draining said mixture at a pressure of at least 2 atmospheres absolute; introducing the sealed product into a receiving and gas-liquid separation zone maintained at an absolute pressure of 2 atmospheres and with a substantial gas headspace provided above; (d) the resulting liquid; (e) collecting at least one of the bleaching solutions as product in the lower part of said separation zone and unreacted chlorine gas in said headspace;
recirculating some of the two fluids back to the upstream end of said cocurrent flow mixing zone of step (a), continuously supplying a constant supply of dilute aqueous hypochlorite bleaching solution of consistent quality; How to give. 8 The concentration of the dilute aqueous solution of caustic alkali soda and the ratio at which it reacts with the chlorine gas are adjusted to about 1
8. The method of claim 7, wherein the method is adjusted to provide a liquid bleaching solution containing ~6% by weight of sodium hypochlorite. 9. The process 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. Claim in which the pressure maintained in the separation zone described in step (c) is about 40 to 80 psia and greater than that of the superpressurized pressurized fluid serving to drive the cocurrent flow mixing zone of step (a). 7. The method described in 7. 12. In effecting a chemical reaction between gaseous and liquid reactants in a continuous manner, (b) continuously supplying at least one said reactant, thereby forming a homogeneous gas-liquid reaction mixture; (c) draining said gas-liquid reaction mixture from the downstream end of said mixing zone at a pressure not less than atmospheric pressure; Mechanically operated, regeneration, driven at high speed adjacent to the flow path stator
Direct fluid propulsion and repressurization to a pump zone to effect strong gas/liquid interactions and high turbulence of the reaction mixture through the pump zone, while simultaneously increasing the pressure of the mixture by at least about 1 atmosphere. elevating and draining said mixture therefrom at a pressure of at least about 2 atmospheres absolute; and (d) subjecting the mixture drained in (c) and thus pressurized to a regulated pressure of at least about 1 atmosphere above atmospheric pressure. overpressure, pressure sealing, product receiving and gas/liquid separation zone with liquid level control means provided to maintain a significant amount of gas head space and also maintain a large liquid holding space in the lower region. (e) the desired liquid product is collected in the lower region of said gas-liquid separation zone and unreacted gaseous accumulations are collected in said gas headspace; (f) the gas collected in said headspace; and (d) recycling some of the liquid that accumulates in the lower region of the separation zone of (a) back to the upstream end of the cocurrent flow mixing zone of (a). A continuous method of action of chemical reactions between bodies. 13. wherein said liquid reactant is provided in (a) at about 40 psia or more and said zone (d) is maintained at a regulated pressure greater than the pressure at which said liquid reactant is provided in (a).
The method described in 2. 14 Gaseous reactants include Cl 2 , HCl, SO 3 , O 3 and
13. The method of claim 12, wherein the liquid reactant is an organic liquid selected from the group consisting of NO2 . 15. The method of claim 12, wherein the gaseous reactant is Cl2 and the liquid reactant is an aqueous solution of an alkali metal salt or hydroxide. 16. In effecting a desired reaction between gaseous and liquid reactants flowing in parallel streams to continuously produce a desired liquid product substantially free of solids, (a) said reactants are mixed with 0.1 (b) continuously feeding the upstream end of a fluid pressure-driven, in-line, co-current flow mixing zone at a rate that provides a volume ratio of liquid to gas that exceeds, and introducing at least one said reactant at an overpressure pressure; the resulting gas-liquid reaction mixture formed in a) from the downstream end of said mixing zone at a pressure less than the pressure at which the at least one fluid reactant is supplied in (a) but not substantially less than atmospheric pressure; (c) said reaction mixture drained in (b) is removed by at least one multi-blade rotating impeller adjacent to a side flow path stator driven at high speed mechanically operated. ,
Regeneration, multi-stage fluid propulsion and repressurization directly to the upstream end of the pumping zone to effect strong gas-liquid interactions and high turbulence of the reaction mixture through the pumping zone, while at the same time at least about 1 atm. (d) increasing the pressure of the mixture and draining the mixture therefrom at a pressure of at least about 2 atmospheres absolute, and (d) retaining the mixture drained in (c) above at a pressure of at least about 2 atmospheres absolute; (e) passing the desired liquid product to a sealed product receiving and gas-liquid separation zone having a substantially large gas headspace; (f) recycling the at least one liquid product and the unreacted gas from (e) back to the upstream end of the cocurrent flow mixing zone of (a); A method of continuously acting on a desired reaction between gas and liquid reactants flowing in cocurrent flow. 17. The method of claim 16, wherein the gaseous reactant is Cl2 and the liquid reactant is a dilute aqueous solution of an alkali metal hydroxide.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10436388A JPH01274835A (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Method and apparatus for continuous reaction of gas and liquid |
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---|---|
JPH01274835A JPH01274835A (en) | 1989-11-02 |
JPH0542296B2 true JPH0542296B2 (en) | 1993-06-28 |
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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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1988
- 1988-04-28 JP JP10436388A patent/JPH01274835A/en active Granted
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