NL8602447A

NL8602447A - Werkwijze voor een vloeistof-vast contact.

Info

Publication number: NL8602447A
Application number: NL8602447A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1986-09-27
Filing date: 1986-09-27
Publication date: 1988-04-18
Also published as: JPS63171636A; US4957627A; EP0264990A1

Description

f JGN/WP/rahd l · f STAMICARBON B.V.

Uitvinders: J.M.H. Fortuin te Sittard ' ' " „ J.C. Göebel te Hoofddorp ·.' ; e -1.--(5) · - · PN 564G ·· « . v./ - v ' · ^*‘· * ♦·-

WERKWIJZE VOOR EEN Vt-OEISTOF-VAST CONTACT

Λ n ,

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor-het in tegenstroom met elkaar in contact brengen van een vaste fase en een vloeistof. ......

Een dergelijke werkwijze is bekend uit Perry's Chemical Engineers 5 Handbook 6th edt. 1985, pg. 19-50. Hierbij worden een vloeistof en een vaste fase in tegenstroom met elkaar in contact gebracht in een kolom, welke in cylindrische compartimenten is verdeeld middels een groot i aantal horizontale platen die op gelijke afstand van elkaar zijn geplaatst. Door middel van roterende, radiale bladen* welke gemonteerd, 10 zitten op een roterende centrale as, wordt de vaste fase van.een compartiment naar het eronder liggende compartiment getransporteerd.

Dit alles vergt het gebruik van een kolom met een tamelijk ingewikkelde inwendige constructie, welke ondermeer aan mechanische slijtage-onderhevig is. Daarnaast is een dergelijke werkwijze niet * * * * * 15 eenduidig vergrootbaar.

Als andere processen waarbij een vloeistof en een vaste fase met elkaar in contact gebracht worden kunnen worden genoemd werkwij- · zen, waarbij gebruik gemaakt wordt van een gepakt, een gefluidiseerd of een bewegend bed. Het nadeel van dergelijke processen is dat zij 20 slechts hoogstens gedeeltelijk een ideale tegenstroom van de.vloeistof en de vaste fase realiseren, terwijl er een grote hoeveelheid, vaak dure, vaste fase aanwezig is per volume van de kolom. Daarnaast worden dergelijke kolommen vaak intermitterend bedreven, hetgeen een continue procesvoering in de weg staat.

25 Deze en andere nadelen van de bekende tegenstroomprocessen voor het met elkaar in contact brengen van een vaste fase en een vloeistof kan worden ondervangen door gebruik te maken van een werk- * ·« - · - — -· ' .· f , ...

wijze volgens de uitvinding, welke hierdoor gekenmerkt is, dat men 860 2 44 7 --i V' * -2- (5) PN 5640 gebruik maakt van een kolom, welke is gevuld met inert pakkingma-teriaal en waarbij de kolom tevens is voorzien van een pulsatie-inrichting.

Wanneer men alleen gebruik maakt van een gepakte kolom wordt 5 weliswaar bewerkstelligd, dat er een redelijke warmte- en stofo-verdracht tussen de beide fasen optreedt, alsmede een geringe axiale dispersie, maar er treden nogal wat verstoppingen op, doordat de vaste fase zich vastzet op de pakking, waardoor er in de kolom voorkeurspaden voor de vaste fase gaan optreden. Tevens wordt hierdoor niet de 10 gewenste gelijkmatige uitwisseling in radiale richting verkregen. Voor een dergelijke werkwijze is tevens geen eenduidige vergrotingsregel voorhanden.

Wanneer men alleen gebruik maakt van een kolom welke is voorzien van een pulsatie<-inrichting wordt niet voorkomen dat er zich 15 toch een preferente stroming van de vaste fase voordoet, waardoor er veel ongewenste axiale menging optreedt.

Door nu gebruik te maken van een kolom, welke zowel is gevuld met inert pakkingmateriaal alsmede is voorzien van een pulsatie-inrichting wordt bereikt, dat er een continu proces voor 20 tegenstroomcontact tussen een vloeistof en een vaste fase wordt verkregen, waarbij er een goede warmte- en stofoverdracht is tussen de vaste fase en de vloeistof, welke zelfs nog meerdere malen groter is dan zonder toepassing van de pulsatie-inrichting. Er wordt een gelijkmatige uitwisseling in radiale en weinig menging in axiale richting 25 verkregen, waardoor er een nagenoeg ideale tegenstroomsituatie wordt verkregen. Tevens is er veel minder hinder van verstopping van de kolom (deze verstoppingen worden door de pulsatie opgeheven of althans tenminste sterk verminderd).

De toe te passen pakking kan zowel een ongeordende pakking 30 zijn (zoals b.v. de zogeheten Rashig ringen) alsook een geordende pakking zijn (zoals b.v. Sulzer Mellapack, zoals beschreven in Chemical Engineering Progress, Nov. 1977, pag. 71-77).

Doordat de vaste fase in zijn beweging wordt afgeremd door de aanwezigheid van de pakking, waardoor de effectieve (ook wel te noemen 8602447 -3- (5) PN 5640

A

superficiële) snelheid van de vaste fase afneemt, kan men, ten opzichte van een ongepakte kolom, een groter dichtheidsverschil tussen de vaste fase en de vloeistof toestaan. DichtheidsverschiHen van 100-700 kg/m^ zijn goed toepasbaar in een werkwijze volgens de uit-5 vinding.

Door het gebruik maken van een putsatie-inrichting wordt een pulsatie in de kolom teweeggebracht, hetgeen mede tot gevolg heeft dat er een hogere graad van turbulentie van de kolominhoud wordt verkregen. Bij voorkeur past men een pulsatiesnelheid s * f toe van 10 10"3 tot 10”^ m/s, waarbij de pulsatiesnelheid gedefinieerd is als het produkt van de slaglengte van de pulsator s (in m>, en de pulsatiefre- quentie f (in s“^).

Door gebruik te maken van een werkwijze volgens de uitvinding is er, t.o.v. b.v. een gepakte kolom, een geringe hoeveelheid 15 vaste fase aanwezig, welke evenwel in hoge mate gebruikt wordt bij het contact vast-vloeistof. De keuze van de grootte van de vaste fase hangt enerzijds af van de geometrie van de kolom en de te gebruiken pakking en anderzijds van de te bereiken contact-efficiëncy tussen de vloeistof en de vaste fase. Bij voorkeur heeft de vaste fase dan ook 20 een afmeting van tussen 10“^ en 10~2 m. Bij te grote deeltjesgrootte van de vaste fase is er sprake van een te gering contactoppervlak, bij te kleine deeltjes is de superficiële snelheid te gering, met als gevolg een te hoge holdup van de vaste fase ofwel een te geringe capaciteit van de kolom, waardoor, voor gegeven hoeveelheden vloeistof en 25 vaste fase, die met elkaar in contact gebracht worden, een te grote installatie. Tevens neemt, naarmate de grootte van de vaste stof toeneemt, de kans op een blokkering van de doorgang door de kolom toe, welke slechts in steeds geringere mate door middel van de pulsatie kan worden voorkomen. Een en ander is afhankelijk van de superficiële 30 snelheid van de vaste fase, die op zich weer mede afhankelijk is van het dichtheidsverschil tussen de vaste fase en de vloeistof, de deeltjesgrootte van de vaste fase en de superficiële snelheid van de vloeistof.

8602447 Λ f -4- (5) ΡΝ 5640

De werkwijze volgens de uitvinding is toepasbaar op elk proces waarbij er een intens contact tussen een vloeistof en een vaste fase nodig is. De werkwijze is derhalve toepasbaar op die processen, waarbij uit een vloeistof bepaalde componenten moeten worden verwij-5 derd d.m.v. een vaste fase. Hierbij valt te denken aan de zuivering van afvalwater m.b.v. actieve kool, de verwijdering van zware metalen, zuren of basen m.b.v. een ionwisselaar, maar ook aan een selectieve absorbtie van bepaalde in de vloeistoffase aanwezige componenten zoals aminozuren uit een mengsel van aminozuren, peniciline uit de penici-10 linebereidingsvloeistof, alsmede ook aan continue vloei stofchroma-tografische scheidingen.

De werkwijze is ook toepasbaar op die processen waarbij uit een vaste fase bepaalde componenten worden verwijderd m.b.v. een vloeistof. Hierbij valt bijvoorbeeld te denken aan een extractie van waardevolle 15 komponenten uit vaste natuurprodukten. Daarnaast kan de werkwijze ook toegepast worden voor het coaten of wassen van een vaste fase, alsmede voor die processen waarbij de vaste fase moet worden overgebracht van een procesvloeistof naar een zuivere vloeistof, zoals dit zich kan voordoen bij een opwerking van vast polymeer uit de reactievloeistof 20 van de polymeerbereiding.

Tevens is de werkwijze volgens de uitvinding ook toepasbaar voor het in een kolom uitvoeren van chemische reacties in een vloeistof, al of niet in aanwezigheid van katalytisch materiaal. De vaste fase kan dan worden gebruikt om één of meerdere reactieprodukten te absorberen en 25 op die manier uit het reactieproces te verwijderen.

Het is gebleken, dat het gebruik van een gepakte, gepulseerde kolom voor het volgens de uitvinding in tegenstroom in contact brengen van een vloeistof en een vaste fase een vergrotings-factor 1 vertoont, hetgeen betekent dat men eenvoudigweg, bij 30 vergroting van de processtromen, de diameter van de vergrote kolom zodanig kan nemen dat deze kolom een gelijk oppervlak van doorsnede heeft als een combinatie van meerdere, eenzelfde lengte bezittende, kleinere kolommen. Hierdoor is onderzoek en resultaat in een kleine researchkolom direct vertaalbaar naar een grotere (semi-)commerciële 35 kolom.

66 0 2 44 7

Claims

1. Werkwijze voor het in tegenstroom met elkaar in contact brengen van een vaste fase en een vloeistof in een kolom, met het kenmerk, dat men gebruik maakt van een kolom, welke is gevuld met inert pakking-materiaal en waarbij de kolom tevens is voorzien van een pulsatie- 5 inrichting.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een pulsa-tiesnelheid toepast van 10“3 - 10"^ m/s.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men als vaste fase deeltjes gebruikt met een grootte gelegen tussen 10"^ 10 en 10"2 m.

4. Werkwijze voor het zuiveren van een vloeistof m.b.v. een vaste fase, in een kolom, me,t het kenmerk, dat men de zuivering uitvoert in een kolom zoals beschreven in een der conclusies 1-3.

5. Werkwijze voor het zuiveren van een vaste fase met behulp van een 15 vloeistof, in een kolom, met het kenmerk, dat men de zuivering uitvoert in een kolom zoals beschreven in een der conclusies 1-3.

6. Werkwijze voor het afscheiden van een of meerdere componenten uit een vloeistof met behulp van een vaste fase, in een kolom, met het kenmerk, dat men de afscheiding uitvoert in een kolom zoals beschre- 20 ven in een der conclusies 1-3.

7. Werkwijze voor het uitvoeren van een chemische reactie in een vloeistof al of niet in aanwezigheid van katalytisch materiaal in een kolom, met het kenmerk, dat men de reactie uitvoert in een kolom zoals beschreven in een der conclusies 1-3 waarbij de vaste 25 fase een of meerdere reactieprodukten absorbeert.

8. Werkwijze zoals in het voorgaande in hoofdzaak is beschreven en toegelicht. 8602447