DE102010027908A1

DE102010027908A1 - Rohrreaktor

Info

Publication number: DE102010027908A1
Application number: DE102010027908A
Authority: DE
Inventors: Johannes Duve
Original assignee: Infracor GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2011-10-20
Also published as: WO2011131389A1; EP2560748A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid (ClO2) in Wasser (H2O), mit einer ersten Zuleitung (5a) für die Zuleitung einer ersten Reaktionskomponente (HCl), mit einer zweiten Zuleitung (5b) für die Zuleitung einer zweiten Reaktionskomponente (NaClO2), und mit einem Mischrohr (7) zum Vermischen und Umsetzen beider Reaktionskomponeten zu Chlordioxid, wobei beide Zuleitungen (5a, 5b) in dem Mischrohr (7) münden und wobei das Mischrohr (7) innerhalb einer das mit Chlordioxid anzureichernde Wasser führende Wasserleitung (8) koaxial angeordnet ist. Ihr liegt die Aufgabe zu Grunde, eine konkrete Gestaltung einer gattungsgemäßen Anordnung mit geringem Chemikalienverbrauch anzugeben. Darüber hinaus soll es die Gestaltung gestatten, bestehende Wasserleitungen zu einer Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid in das von der Wasserleitung (8) geführte Wasser (H2O) aufzurüsten. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass eine im Wesentlichen ebene, ringförmige Flanschscheibe (1) vorgesehen wird, von deren Peripherie sich beide Zuleitungen (5a, 5b) zum Zentrum der Flanschscheibe (1) hin erstrecken und dort in das Mischrohr (7) münden, bei der sich das Mischrohr (7) orthogonal zur Ebene (E) der Flanschscheibe (1) von dieser fort erstreckt, an seinem proximalen Ende abgesehen von den Mündungen (6) der Zuleitung (5a, 5b) geschlossen ist, und an seinem distalen Ende geöffnet ist, bei welcher die Wasserleitung (8) zwei über eine Flanschverbindung (9) verbundene Leitungsabschnitte (8a, 8b) aufweist, und bei welcher die Flanschscheibe (1) in der Flanschverbindung (9) festgesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid in Wasser nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Bekannt ist eine derartige Vorrichtung aus der DE 20 2004 005 755 U1 .
Chlordioxid [ClO₂] ist eine hochgiftige, explosive Chemikalie, welche als Biozid bei der Desinfektion von Wasser verwendet wird. Bei letzterem kann es sich um Trinkwasser, Schwimmbad-Wasser oder Industriewasser, insbesondere Kühlwasser handeln.
Aufgrund seiner Gefährlichkeit und geringen Stabilität wird Chlordioxid ungern transportiert oder gelagert, stattdessen lieber direkt am Verwendungsort, insbesondere in dem zu behandelnden Wasser synthetisiert.
Es sind unterschiedliche Synthesewege für Chlordioxid bekannt. Im industriellen Maßstab wird Chlordioxid oft aus Natriumchlorit oder Natriumchlorat unter Verwendung von Salzsäure, Chlor oder von Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid dargestellt.
Beim Chlorit/Säure-Verfahren wird Salzsäure [HCl] mit Natriumchlorit [NaClO₂] zu Chlordioxid, Wasser [H₂O] und Kochsalz [NaCl] umgesetzt: 5NaClO₂ + 4HCl → 4ClO₂ + 5NaCl + 2H₂O
Beim Chlorit/Chlor-Verfahren lautet die Reaktionsstöchiometrie: 2NaClO₂ + Cl₂ → 2ClO₂ + 2NaCl
Beim Chlorat-Verfahren wird Schwefelsäure [H₂SO₄] mit Wasserstoffperoxid [H₂O₂] und Natriumchlorat [NaClO₃] zu Chlordioxid, Natriumsulfat [Na₂SO₄], Sauerstoff [O₂] und Wasser umgesetzt: 2NaClO₃ + H₂O₂ + H₂SO₄ → 2ClO₂ + Na₂SO₄ + O₂ + 2H₂O
Aus DE 20 2004 005 755 U1 ist eine Anordnung zur Zugabe von Chlordioxid in Wasser bekannt, bei welcher zwei das Chlordioxid bildende Reaktionskomponenten in ein in einer Wasserleitung installiertes Mischrohr eingeleitet werden. Über die Wasserleitung wird das zu behandelnde Wasser zu- und abgeführt. Das beidseitig geöffnete Mischrohr erstreckt sich koaxial innerhalb der Wasserleitung. Zur konkreten Gestaltung einer solchen Anordnung schweigt sich die Schrift aus.
Aus JP 2008-094662 A ist eine Anordnung zur Zugabe von Chlordioxid in Wasser bekannt, bei welcher sich ein beiderseitig geöffnetes Mischrohr sich koaxial in einer Wasserleitung ersteckt. Nachteil dieser Anorndung ist, dass das durch die Wasserleitung anströmende Wasser auch an dem Ende in das Mischrohr eindringt, an welche die Reaktionskompontenten zugegeben werden. Es kommt somit zu einer frühzeitigen Verdünnung der Reaktionskomponenten mit Wasser, sodass die Reaktionskomponenten nicht vollständig ausreagieren. Damit geht ein erhöhter Chemikaliengebrauch einher.
In Hinblick auf diesen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine konkrete Gestaltung einer gattungsgemäßen Anordnung mit geringem Chemikalienverbrauch anzugeben. Darüber hinaus soll es die Gestaltung gestatten, bestehende Wasserleitungen zu einer Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid in das von der Wasserleitung geführte Wasser aufzurüsten.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass bei einer gattungsgemäßen Anordnung, eine im Wesentlichen ebene, ringförmige Flanschscheibe vorgesehen wird, von deren Peripherie sich beide Zuleitungen zum Zentrum der Flanschscheibe hin erstrecken und dort in das Mischrohr münden,
bei der sich das Mischrohr orthogonal zur Ebene der Flanschscheibe von dieser fort erstreckt, an seinem der Flanschscheibe zugewandten, proximalen Ende abgesehen von den Mündungen der Zuleitung geschlossen ist, und an seinem der Flaschscheibe abgewandten, distalen Ende geöffnet ist,
bei welcher die Wasserleitung zwei über eine Flanschverbindung verbundene Leitungsabschnitte aufweist,
und bei welcher die Flanschscheibe in der Flanschverbindung festgesetzt ist.
Gegenstand der Erfindung ist mithin eine Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid in Wasser,

a) mit einer ersten Zuleitung für die Zuleitung einer ersten Reaktionskomponente,
b) mit einer zweiten Zuleitung für die Zuleitung einer zweiten Reaktionskomponente,
c) und mit einem Mischrohr zum Vermischen und Umsetzen beider Reaktionskomponeten zu Chlordioxid,
d) wobei beide Zuleitungen in dem Mischrohr münden
e) und wobei das Mischrohr innerhalb einer das mit Chlordioxid anzureichernde Wasser führende Wasserleitung koaxial angeordnet ist,
f) wobei die Anordnung eine im Wesentlichen ebene, ringförmige Flanschscheibe umfasst, von deren Peripherie sich beide Zuleitungen zum Zentrum der Flanschscheibe hin erstrecken und dort in das Mischrohr münden,
g) wobei sich das Mischrohr orthogonal zur Ebene der Flanschscheibe von dieser fort erstreckt, an seinem der Flanschscheibe zugewandten, proximalen Ende abgesehen von den Mündungen der Zuleitung geschlossen ist, und an seinem der Flaschscheibe abgewandten, distalen Ende geöffnet ist,
h) wobei die Wasserleitung zwei über eine Flanschverbindung verbundene Leitungsabschnitte aufweist,
i) und wobei die Flanschscheibe in der Flanschverbindung festgesetzt ist.

Eine Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Mischrohr in einer Flanschverbindung der Wasserleitung anzuordnen. Hierzu wird das Mischrohr mittels der Zuleitungen in einem zur Flanschverbindung passenden Flanschscheibe zentriert und diese Baugruppe in die Flanschverbindung eingegliedert. Auf diese Weise ist es nämlich möglich, bestehende Wasserleitungen, die über eine Flanschverbindung verfügen, durch Einsetzen der Baugruppe zu einer erfingungsgemäßen Anordnung aufzurüsten.
Gegenstand der Erfindung ist somit auch eine Baugruppe umfassend Flanschscheibe, Mischrohr und Zuleitungen der Anordnung.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung mit den folgenden Schritten erfindungsgegenständlich:

a) Ausfindigmachen einer Flanschverbindung innerhalb einer Wasserleitung;
b) Bereitstellen einer vorerörterten Baugruppe;
c) Öffnen der Flanschverbindung;
d) Einsetzen der Baugruppe in die geöffnete Flanschverbindung;
e) Schließen der Flanschverbindung dergestalt, dass die Flanschscheibe innerhalb der Flanschverbindung festgesetzt ist.

Die Flanschscheibe weist bevorzugt ein Lochkreis auf, damit sie in bestehende Flansche eingegliedert werden kann. Die Bolzen der Verflanschung erstrecken sich dann durch die Löcher des Lochkreises der Flanschscheibe. Bevorzugt folgt der Lochkreis der Norm DIN EN 1092-1/2, um allgemein zu passen.
Flanschscheibe, Zuleitungen und ggf. auch das Mischrohr werden bevorzugt aus PTFE hergestellt, um gegen die verwendeten Chemikalien resistent zu sein.
Bevorzugt erstreckt sich das Mischrohr vertikal, damit die das Mischrohr umströmende Wasserströmung das reagierte Chlordioxid sanft ausspült.
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Hierfür zeigen:
1: Mischrohr mit Zuleitungen und Flanschscheibe in der Draufsicht;
2: Anordnung, komplett in Seitenansicht.
Flanschscheibe 1 ist im Wesentlichen eben und liegt in der Zeichenebene der 1. in ihm ist ein Lochkreis 2 eingebracht, damit sie in übliche Rohrflaschverbindungen eingebracht werden kann. Von der Peripherie der Flaschscheibe 1 zu ihrem Zentrum hin, bei dieser Ausfühungsform radial, erstrecken sich vier Stützarme 3 zu einer Zentralplatte 4. Alle bisher erwähnten Bauteile sind monolitihsch aus PFTE geformt und liegen in der Ebene E der Flanschscheibe 1. Durch das Innere zweier der Stützarme verlaufen jeweils eine Zuleitung 5a, 5b und münden gemeinsam in einer Sackloch 6 in der Zentralplatte 4.
Auf der Zentralplatte 4 ist ein zylindrisches Mischrohr 7 aus einem Titanwerkstoff festgesetzt. Das Mischrohr 7 erstreckt sich orthogonal von der Ebene E der Flanschscheibe 1 von dieser fort. An seinem proximalen Ende ist das Mischrohr 7 von der Zentralplatte 4 abgesehen von den Mündungen der Zuleitungen 5a, 5b im Sackloch 6 geschlossen; seinem der Flaschscheibe 1 abgewandten, distalen Ende ist Mischrohr 7 geöffnet.
2 zeigt, wie die Flaschscheibe 1 mit dem Mischrohr 7 in eine Wasserleitung 8 eingesetzt werden kann. Hierzu wird die Flaschscheibe 1 in eine Flanschverbindung 9 eingegliedert, welche zwei Leitungsabschnitte 8a, 8b der Wasserleitung 8 verbindet.
Über die Zuleitungen 5a und 5b wird jeweils eine Reaktionskomponente aus einem jeweiligen außen liegenden Tank 10a, 10b in das Mischrohr 7 gepumpt. Bei den Reaktionskompontenten kann es sich beispielsweise um Salzsäure [HCl] und Natriumchlorit [NaClO₂] handeln.
Das mit Chlordioxid [ClO₂] anzureichende Wasser fließt entlang der Wasserleitung 8 längs des Mischrohrs 7. Vom anströmenden Wasser [H₂O] ungestört reagieren die Kompontenten im Mischrohr 7 zu Chlordioxid, welches am distalen (offenen) Ende aus dem Mischrohr 7 austritt und sich mit dem vorbeiströmenden Wasser vermengt.
Bezugszeichenliste

1: Flanschscheibe
2: Lochkreis
3: Stützarm
4: Zentralplatte
5a: erste Zuleitung
5b: zweite Zuleitung
6: Sackloch
7: Mischrohr
8: Wasserleitung
8a: erster Abschnitt Wasserleitung
8b: zweiter Abschnitt Wasserleitung
9: Flanschverbindung
10a: Tank erste Reaktionskompontente
10b: Tank zweite Reaktionskompontente
E: Ebene der Flanschscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202004005755 U1 [0002, 0009]
JP 2008-094662 A [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN EN 1092-1/2 [0017]

Claims

Anordnung für die Zugabe von Chlordioxid (ClO₂) in Wasser (H₂O), a) mit einer ersten Zuleitung (5a) für die Zuleitung einer ersten Reaktionskomponente (HCl), b) mit einer zweiten Zuleitung (5b) für die Zuleitung einer zweiten Reaktionskomponente (NaClO₂), c) und mit einem Mischrohr (7) zum Vermischen und Umsetzen beider Reaktionskomponeten zu Chlordioxid, d) wobei beide Zuleitungen (5a, 5b) in dem Mischrohr (7) münden e) und wobei das Mischrohr (7) innerhalb einer das mit Chlordioxid anzureichernde Wasser führende Wasserleitung (8) koaxial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, f) dass die Anordnung eine im Wesentlichen ebene, ringförmige Flanschscheibe (1) umfasst, von deren Peripherie sich beide Zuleitungen (5a, 5b) zum Zentrum der Flanschscheibe (1) hin erstrecken und dort in das Mischrohr (7) münden, g) dass sich das Mischrohr (7) orthogonal zur Ebene (E) der Flanschscheibe (1) von dieser fort erstreckt, an seinem der Flanschscheibe (1) zugewandten, proximalen Ende abgesehen von den Mündungen (6) der Zuleitungen (5a, 5b) geschlossen ist, und an seinem der Flanschscheibe (1) abgewandten, distalen Ende geöffnet ist, h) dass die Wasserleitung (8) zwei über eine Flanschverbindung (9) verbundene Leitungsabschnitte (8a, 8b) aufweist, i) und dass die Flanschscheibe (1) in der Flanschverbindung (9) festgesetzt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (1) einen Lochkreis (2) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Flanschscheibe (1) und Zuleitungen (5a, 5b) aus einem Chemiewerkstoff, insbesondere aus PTFE gefertigt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Mischrohr (7) vertikal erstreckt.
Baugruppe umfassend Flanschscheibe (1), Zuleitungen (5a, 5b) und Mischrohr (7) einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Ausfindigmachen einer Flanschverbindung innerhalb einer Wasserleitung; b) Bereitstellen einer Baugruppe nach Anspruch 5; c) Öffnen der Flanschverbindung; d) Einsetzen der Baugruppe in die geöffnete Flanschverbindung; e) Schließen der Flanschverbindung dergestalt, dass die Flanschscheibe innerhalb der Flanschverbindung festgesetzt ist.