DE102010053289A1 - Device, useful for carrying out gas-liquid processes, comprises container comprising nozzle strips or nozzle rings for feeding gas into the container and agent for supplying gas to nozzle strips and/or to nozzle rings - Google Patents

Abstract

Device comprises a container comprising at least one nozzle strips or at least one nozzle rings (2a, 2b) for feeding the gas into the container and agent (3) for supplying the gas to the nozzle strips and/or to the nozzle rings, where at least 2 nozzle strips are arranged in the form of a cross, vertically on opposite side walls of the container or concentrically in the interior of the container.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Gas-Flüssigkeit-Prozessen, wobei die Vorrichtung einen Behälter aufweist, welcher mindestens eine Düsenleiste oder mindestens einen Düsenring zur Einspeisung des Gases in den Behälter sowie Mittel zur Zuführung des Gases zur Düsenleiste und/oder zum Düsenring aufweist.The invention relates to a device for carrying out gas-liquid processes, wherein the device comprises a container which has at least one nozzle bar or at least one nozzle ring for feeding the gas into the container and means for supplying the gas to the nozzle bar and / or the nozzle ring ,

Gas-Flüssigkeit-Prozesse, insbesondere Gas-Flüssigkeit-Reaktionen, treten in der chemischen Industrie häufig auf. Damit diese Prozesse effektiv ablaufen können, werden hohe Stoffübergangsraten notwendig, welche nur erreichbar sind, wenn es gelingt, eine große Phasengrenzfläche in den entsprechenden Vorrichtungen bzw. Apparaten zu erzeugen. Neben den stofflichen Aspekten sind dabei die Geometrie der Vorrichtungen, der eventuell vorhandenen Rührer und die Art und Menge des Gaseintrages in den Apparat bzw. in die Vorrichtung von entscheidender Bedeutung.Gas-liquid processes, particularly gas-liquid reactions, are common in the chemical industry. For these processes to take place effectively, high mass transfer rates become necessary, which can only be achieved if it is possible to produce a large phase interface in the corresponding devices or apparatuses. In addition to the material aspects, the geometry of the devices, the possibly present stirrer and the type and amount of gas introduced into the apparatus or into the device are of crucial importance.

Derartige Vorrichtungen werden häufig in der Form eines Rührkesselreaktor- oder Blasensäulenreaktors ausgeführt. Dabei befindet sich die Flüssigkeit im Reaktor während das Gas über eine Düse, Düsenleiste oder einen Düsenring eingespeist wird. Für einen optimalen Reaktionsverlauf bzw. eine gute Durchmischung ist es dabei notwendig, das Gasgemisch über den Querschnitt und über die Höhe des Reaktors möglichst gleichmäßig zu verteilen.Such devices are often carried out in the form of a stirred tank reactor or bubble column reactor. In this case, the liquid is in the reactor while the gas is fed via a nozzle, nozzle bar or a nozzle ring. For an optimal course of the reaction or thorough mixing, it is necessary to distribute the gas mixture as evenly as possible over the cross section and over the height of the reactor.

Im Stand der Technik werden zum Einspeisen des Gases unter anderem Düsenringe verwendet, welche eine Vielzahl von Austrittsöffnungen teilweise in unterschiedlichen Winkeln zur Senkrechten der Vorrichtung besitzen. Die Gasautrittsöffnungen haben dabei zumeist einen Durchmesser von 1 bis 6 mm und werden oben oder unten am Düsenring angeordnet. Ebenfalls im Stand der Technik bekannt ist die Verwendung einer Düsenleiste. Ähnlich wie beim Düsenring weist die Düsenleiste eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für das Gas auf, welche nach oben oder nach unten orientiert sind.In the prior art, among other things, nozzle rings are used for feeding the gas, which have a plurality of outlet openings partially at different angles to the vertical of the device. The Gasautrittsöffnungen usually have a diameter of 1 to 6 mm and are arranged at the top or bottom of the nozzle ring. Also known in the art is the use of a nozzle bar. Similar to the nozzle ring, the nozzle bar has a plurality of outlet openings for the gas, which are oriented upwards or downwards.

Im Rahmen dieser Anmeldung beziehen sich Ortsangaben wie unten, oben, seitlich oder ähnliches prinzipiell auf die Orientierung der Vorrichtung im bestimmungsgemäßen Gebrauch.In the context of this application, location details such as below, above, laterally or the like relate in principle to the orientation of the device in its intended use.

Die genannten Verteilersysteme des Standes der Technikhaben den Nachteil, dass oft keine ausreichend gleichmäßige Verteilung des Gases über den Querschnitt, insbesondere im unteren und oberen Bereich des Apparates, erreicht wird. Häufig weisen derartige Vorrichtungen noch einen zusätzlichen Rührmechanismus auf. Der jeweilig dabei verwendete Rührertyp hat einen zusätzlichen Einfluss auf die Güte der Durchmischung bei Verteilersystemen nach dem Stand der Technik wie oben geschildert. Die Blasengröße der Gasblasen innerhalb der Flüssigkeit hat dabei einen direkten Einfluss auf Phasengrenzfläche und Gas-Holdup. Zumeist ist die Blasengröße durch den Lochdurchmesser der Düsenleiste bzw. des Düsenrings festgelegt wird aber zusätzlich durch das Strömungsregime, welches wiederrum vom Rührwerk abhängt, beeinflusst. Eine zu kleine Phasengrenzfläche beispielsweise und eine mangelhafte Durchmischung führen so nicht nur zu Umsatzverlusten, sondern können auch örtliche Überkonzentrationen verursachen, welche zu erhöhter Nebenproduktbildung und örtlicher Überhitzung führen können.The said distribution systems of the prior art have the disadvantage that often no sufficiently uniform distribution of the gas over the cross section, in particular in the lower and upper portion of the apparatus, is achieved. Often, such devices still have an additional stirring mechanism. The stirrer type used in each case has an additional influence on the quality of the mixing in distribution systems according to the prior art as described above. The bubble size of the gas bubbles within the liquid has a direct influence on phase interface and gas holdup. In most cases, the bubble size is determined by the hole diameter of the nozzle bar or the nozzle ring but is additionally influenced by the flow regime, which in turn depends on the agitator. For example, too small a phase interface and poor mixing will not only result in loss of revenue, but may also cause localized excess concentrations, which can lead to increased by-product formation and localized overheating.

Eine alternative Verteilervorrichtung nach dem Stand der Technik für ein Gas-Flüssigkeitphasengemisch für Apparate wird in der WO2007045574 beschrieben. Die WO 2007045574 offenbart eine Verteilervorrichtung für ein Gas-Flüssigphasengemisch für einen Apparat, wobei eine Gas- und eine Flüssigphase über mindestens eine Zuführöffnung in den Innenraum des Apparates geleitet wird, mit einer horizontalen im Apparat angeordneten Verteilerplatte, auf welcher in einer aktiven Fläche Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, und einem sich nach unten erstreckenden Rand, wobei die Verteilerplatte sich nicht über den gesamten Querschnitt des Apparates erstreckt. Optional offenbart die WO2007045574 einen ergänzenden Vorverteiler.An alternative prior art dispenser device for a gas-liquid phase mixture for apparatus is disclosed in U.S.P. WO2007045574 described. WO 2007045574 discloses a gas-liquid-phase mixture distributor device for an apparatus in which a gas phase and a liquid phase are directed into the interior of the apparatus via at least one feed opening, with a horizontal distributor plate arranged in the apparatus, on which passages are provided in an active area and a downwardly extending edge, wherein the distributor plate does not extend over the entire cross section of the apparatus. Optionally WO2007045574 discloses a supplementary pre-distributor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung von Gas-Flüssigkeit-Prozessen der eingangs erwähnten Art derart auszugestalten, dass die Verteilung der Gasphase und die Durchmischung in der Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik verbessert wird.The present invention has for its object to provide an apparatus for performing gas-liquid processes of the type mentioned above such that the distribution of the gas phase and the mixing in the device is improved over the prior art.

Eine solche Vorrichtung kann auch bei anderen Gas-Flüssigprozessen, wie z. B. Strippen, vorteilhaft eingesetzt werden.Such a device can also be used in other gas-liquid processes, such. As stripping, be used advantageously.

Die vorliegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.The present object is achieved by a device having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mindestens zwei Düsenleisten auf, welche in Form eines Kreuzes angeordnet sind, oder mindestens zwei Düsenleisten, welche vertikal an gegenüberliegenden Seitenwänden des Behälters angeordnet sind, oder mindestens zwei Düsenringe, welche konzentrisch im Inneren des Behälters angeordnet sind.According to the invention, the device has at least two nozzle strips, which are arranged in the shape of a cross, or at least two nozzle strips, which are arranged vertically on opposite side walls of the container, or at least two nozzle rings, which are arranged concentrically in the interior of the container.

Die Grundidee der Erfindung ist, die Düsenleisten oder Düsenringe zur Zufuhr des Gases in die Vorrichtung derart im Behälter zu verteilen, dass die Grundfläche des Behälters bzw. der Behälterraum möglichst gleichmäßig von Düsenleisten bzw. Düsenringen überdeckt werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von mindestens zwei Düsenleisten in Form eines Kreuzes oder mindestens zwei Düsenringen konzentrisch wird der Querschnitt des Behälters sehr gleichmäßig von Mitteln zur Zuführung des Gases in den Behälter überdeckt. Dadurch wird eine optimale Verteilung des eingetragenen Gases in den Behälter und in die darin befindliche Flüssigkeit erreicht. Dies wird ebenfalls durch die Anordnung von mindestens zwei Düsenleisten an gegenüberliegenden Seitenwänden des Behälters erreicht. Derart wird das Gas gleichmäßig über die gesamte Höhe verteilt, von gegenüberliegenden Punkten in den Behälter eingetragen, wodurch ebenfalls eine optimale Vermischung der Gasphase und der Flüssigkeit erfolgt. Die gleichmäßige Verteilung der Gasphase in der Flüssigkeit im Behälter ist dabei unabhängig von der Verwendung eines Rührwerkes bzw. der Art des verwendeten Rührwerkes.The basic idea of the invention is to distribute the nozzle strips or nozzle rings for the supply of the gas into the device in the container such that the base of the container or the container space is as evenly as possible from nozzle strips or Nozzle rings are covered. The inventive arrangement of at least two nozzle strips in the form of a cross or at least two nozzle rings concentrically, the cross section of the container is very uniformly covered by means for supplying the gas into the container. This achieves optimum distribution of the gas introduced into the container and into the liquid therein. This is also achieved by the arrangement of at least two nozzle strips on opposite side walls of the container. Thus, the gas is evenly distributed over the entire height, entered from opposite points in the container, which also takes place an optimal mixing of the gas phase and the liquid. The uniform distribution of the gas phase in the liquid in the container is independent of the use of a stirrer or the type of stirrer used.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung von mindestens zwei Düsenleisten in Form eines Kreuzes, sind die beiden Düsenleisten derart orientiert, dass sie jeweils aufeinander nahezu senkrecht stehen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung von mindestens zwei Düsenringen konzentrisch im Inneren des Behälters, werden zwei Düsenringe im Inneren des Behälters angeordnet, wobei beide Düsenringe einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, und derart positioniert sind, dass der Mittelpunkt beider Düsenringe übereinstimmend auf der vertikalen Symmetrieachse des Behälters liegt. In der einfachsten Ausführung der Erfindung weisen die Düsenleisten bzw. Düsenringe einfache Öffnungen zum Gasaustritt auf.In the inventive arrangement of at least two nozzle strips in the form of a cross, the two nozzle strips are oriented such that they each stand almost perpendicular to each other. In the arrangement according to the invention of at least two nozzle rings concentrically in the interior of the container, two nozzle rings are arranged inside the container, wherein both nozzle rings have a different diameter, and are positioned such that the center of both nozzle rings coincides with the vertical axis of symmetry of the container. In the simplest embodiment of the invention, the nozzle strips or nozzle rings have simple openings for the gas outlet.

Bevorzugt ist der Behälter als Rührkesselreaktor oder Blasensäulenreaktor ausgeführt.Preferably, the container is designed as a stirred tank reactor or bubble column reactor.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden mindestens vier Düsenleisten in Form eines Doppelkreuzes angeordnet. In dieser Ausgestaltung der Erfindung stehen vorteilhafterweise jeweils zwei Düsenleisten aufeinander nahezu senkrecht und bilden derart ein Kreuz, wobei die einzelnen Kreuze mit einem Winkel von ca. 45° Grad gegeneinander verdreht sind. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden in mindestens zwei verschiedenen Höhen innerhalb des Behälters Düsenleisten in der Form eines Kreuzes und/oder eines Doppelkreuzes und/oder Düsenringe angeordnet. In dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das Gas in mindestens zwei verschiedenen Höhen in den Behälter eingetragen. Dabei kann je nach durchzuführendem Gasflüssigkeits-Prozess zwischen den einzelnen Kombinationen gewählt werden. Denkbar sind beispielsweise ein Doppelkreuz im unteren Drittel des Behälters und ein einfaches Kreuz im mittleren Drittel oder zwei konzentrische Düsenringe im unteren Drittel des Behälters und ein Doppelkreuz im mittleren Drittel des Behälters usw. Analog ist selbstverständlich auch die Anordnung zweier Kreuze in verschiedenen Höhen, zweier Doppelkreuze in verschiedenen Höhen oder von vier konzentrischen Düsenringen in verschiedenen Höhen möglich.In one embodiment of the invention, at least four nozzle strips are arranged in the form of a double cross. In this embodiment of the invention are advantageously two nozzle bars to each other almost perpendicular and form such a cross, the individual crosses are rotated at an angle of approximately 45 ° degrees against each other. In another embodiment of the invention, nozzle bars in the shape of a cross and / or a double cross and / or nozzle rings are arranged in at least two different heights within the container. In this embodiment of the invention, the gas is introduced into the container in at least two different heights. Depending on the gas-liquid process to be carried out, it is possible to choose between the individual combinations. Conceivable, for example, a double cross in the lower third of the container and a simple cross in the middle third or two concentric nozzle rings in the lower third of the container and a double cross in the middle third of the container, etc. Analog is of course the arrangement of two crosses in different heights, two double crosses in different heights or by four concentric nozzle rings in different heights possible.

Vorteilhafterweise sind die Düsen der als Kreuz oder Doppelkreuz angeordneten Düsenleisten und/oder die Düsen der Düsenringe sowohl nach oben als auch nach unten gerichtet.Advantageously, the nozzles of the nozzle bars arranged as a cross or double cross and / or the nozzles of the nozzle rings are directed both upwards and downwards.

Zweckmäßigerweise weisen die Düsenleisten und/oder Düsenringe auswechselbare Düsen auf, wobei die einzelnen Düsen bevorzugt unterschiedlich weit in den Behälter hineinragen. Vorteilhafterweise können auch einzelne oder alle Düsen einen Düsenkopf in Form eines Kegelstumpfs aufweisen, wobei der Kegelstumpf mit einer Grundfläche zum Inneren des Behälters orientiert ist und der Kegelstumpf Gasauslässe auf der Grundfläche und/oder der Mantelfläche aufweist Durch die Verwendung von Düsen die unterschiedlich weit in den Behälter hineinragen, auswechselbar sind, oder einen Düsenkopf aufweisen kann die Vorrichtung gezielter an die Erfordernisse der jeweiligen Gas-Flüssigkeit-Prozesse angepasst werden. Auf veränderte Prozessbedingungen kann somit flexibel reagiert werden.Expediently, the nozzle strips and / or nozzle rings have interchangeable nozzles, wherein the individual nozzles preferably protrude differently far into the container. Advantageously, individual or all nozzles may have a nozzle head in the form of a truncated cone, wherein the truncated cone is oriented with a base to the interior of the container and the truncated cone gas outlets on the base surface and / or the lateral surface by the use of different jets in the Protrude container, are interchangeable, or have a nozzle head, the device can be more targeted adapted to the requirements of the respective gas-liquid processes. It is therefore possible to respond flexibly to changing process conditions.

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung Mittel auf, um die einzelnen Düsen unterschiedlich mit Gas zu beaufschlagen. In dieser Ausgestaltung der Erfindung kann besonders schnell und flexibel auf veränderte Prozessbedingungen reagiert werden.Particularly preferably, the device has means to apply different gas to the individual nozzles. In this embodiment of the invention, it is possible to respond particularly quickly and flexibly to changed process conditions.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Düsenleisten oder Düsenringe zweiteilig ausgeführt, wobei jeder Teil mit einer unterschiedlichen Zuführung für unterschiedliche Gase verbunden ist. In dieser Ausgestaltung der Erfindung kann der Gaseintrag in die unterschiedlichen Höhen des Behälters individuell gesteuert werden. Zusätzlich bietet diese Ausgestaltung die Möglichkeit der sicheren Beherrschung von gefährlichen Zuständen im Reaktor, da schnell und effektiv mittels der Zweitteilung der Gasleitung zwischen Reaktionsgas und Inertgasen wie Stickstoff oder Kohlendioxid umgeschaltet werden kann. Zweckmäßigerweise strömt dabei im oberen Teil der Leitung Reaktionsgas und im unteren Teil ein Inertgas oder umgekehrt. Besonders schnell läßt sich der Reaktor bei gefährlichen Betriebszuständen durch die Einspeisung von flüssigem Stickstoff in gasförmigen Stickstoff, welcher über die Düsenleisten und/oder Düsenringe in die erfindungsgemäße Vorrichtung injiziert wird. Bei einer zweigeteilten Leitung können in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch nur die Düsenleisten und/oder Düsenringe selbst gekühlt werden. Dabei wird in der/dem zweigeteilten Düsenleiste/Düsenring in einem Teil der gasförmige Stickstoff zugeführt und nach der Abkühlung der/des Düsenleiste/Düsenrings indem anderen Teil der/des Düsenleiste/Düsenringes zurückgeführt.According to a preferred embodiment of the invention, the nozzle strips or nozzle rings are made in two parts, each part is connected to a different supply for different gases. In this embodiment of the invention, the gas input into the different heights of the container can be controlled individually. In addition, this embodiment offers the possibility of safe control of dangerous conditions in the reactor, as can be switched quickly and effectively by means of the second division of the gas line between the reaction gas and inert gases such as nitrogen or carbon dioxide. Appropriately flows in the upper part of the line reaction gas and in the lower part of an inert gas or vice versa. The reactor can be particularly fast in dangerous operating conditions by the injection of liquid nitrogen into gaseous nitrogen, which is injected via the nozzle strips and / or nozzle rings in the inventive device. In a two-part line, in another embodiment of the invention, only the nozzle strips and / or nozzle rings themselves can be cooled. In this case, the gaseous nitrogen is supplied in the / the two-part nozzle bar / nozzle ring in one part and after the cooling of the nozzle bar / nozzle ring by the other part of the nozzle bar / nozzle ring returned.

Alle vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung sind frei miteinander kombinierbar.All of the abovementioned embodiments of the invention can be freely combined with one another.

Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es insbesondere, den Gaseintrag und die Vermischung des Gases mit der Flüssigkeit in einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art deutlich gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.With the present invention, it is possible in particular to significantly improve the gas input and the mixing of the gas with the liquid in a device of the type mentioned above compared to the prior art.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele von Kombinationen verschiedener Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert werden. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures of combinations of different embodiments of the invention.

Es zeigenShow it

1 und 2 Eine Ausgestaltung der Vorrichtung als Blasensäulenreaktor mit zweikonzentrischen Düsenringen in der Seitenansicht (1) und in der Aufsicht (2). 1 and 2 An embodiment of the device as a bubble column reactor with two-centric nozzle rings in the side view ( 1 ) and in supervision ( 2 ).

3 Eine Ausgestaltung mit zwei Düsenleisten, die in Form eines Kreuzes angeordnet sind. 3 An embodiment with two nozzle strips, which are arranged in the form of a cross.

4 und 5 Eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der zwei Düsenleisten in Form eines Kreuzes angeordnet sind und vier Düsenleisten vertikal an gegenüberliegenden Seitenwänden des Behälters angeordnet sind in der Seitenansicht (4) und in der Aufsicht (5). 4 and 5 An embodiment of the invention, in which two nozzle strips are arranged in the form of a cross and four nozzle strips are arranged vertically on opposite side walls of the container in the side view ( 4 ) and in supervision ( 5 ).

6 Eine Ausgestaltung mit vier Düsenleisten, die in Form eines Doppelkreuzes angeordnet sind in der Aufsicht. 6 An embodiment with four nozzle strips, which are arranged in the form of a double cross in the plan.

7 Zwei verschiedene Ausgestaltungen von Düsenköpfen und 7 Two different embodiments of nozzle heads and

8 eine zweiteilige Ausgestaltung einer Düsenleiste. 8th a two-part design of a nozzle bar.

1 und 2 zeigen eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der zwei konzentrische Ringe 2a und 2b im Inneren eines Blasensäulenreaktors 1 angeordnet wurden. Die beiden konzentrischen Ringe 2a und 2b sind im Bodenbereich des Blasensäulenreaktors 1 angeordnet und werden über die Zufuhrleitung 3 mit Luft, Sauerstoff angereicherter Luft oder Sauerstoff versorgt. Über die Öffnungen 4 in den beiden konzentrischen Düsenringen 2a und 2b tritt das Gas in die Flüssigkeit im Blasensäulenreaktor 1 ein und durchperlt diese. Die Zufuhrleitung 3 ist dabei bevorzugt zweigeteilt, sodass die beiden Düsenringe 2a und 2b mit unterschiedlichen Gasen bzw. unterschiedlichen Gasmengen beaufschlagt werden können. Die Querschnittsflächen von sowohl Zufuhrleitung 3 als auch Düsenringen 2a und 2b können dabei rund, oval oder rechteckig sein. Die Düsenringe 2a und 2b können ebenfalls Öffnungen 4 nach unten aufweisen (nicht dargestellt). 1 and 2 show an embodiment of the invention, in which two concentric rings 2a and 2 B inside a bubble column reactor 1 were arranged. The two concentric rings 2a and 2 B are in the bottom region of the bubble column reactor 1 arranged and are via the supply line 3 supplied with air, oxygen enriched air or oxygen. About the openings 4 in the two concentric nozzle rings 2a and 2 B the gas enters the liquid in the bubble column reactor 1 and pervades them. The supply line 3 is preferably divided into two parts, so that the two nozzle rings 2a and 2 B can be acted upon with different gases or different amounts of gas. The cross-sectional areas of both supply line 3 as well as nozzle rings 2a and 2 B can be round, oval or rectangular. The nozzle rings 2a and 2 B can also have openings 4 down (not shown).

3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der zwei Düsenleisten 5a und 5b in Form eines Kreuzes in einem Blasensäulenreaktor 1 angeordnet sind. Durch die entsprechende Anordnung und Auslegung der Gasdurchlassöffnungen können sowohl der Bereich unter dem Verteiler als auch die Handbereiche gut begast werden. Die Auslassöffnungen können dabei wieder sowohl nach oben als auch nach unten gerichtet sein. 3 shows an embodiment of the invention, in which two nozzle strips 5a and 5b in the form of a cross in a bubble column reactor 1 are arranged. By appropriate arrangement and design of the gas passage openings both the area under the manifold and the hand areas can be well fumigated. The outlet openings can be directed both upwards and downwards again.

4 zeigt ebenfalls einen Blasensäulenreaktor 1 bei dem zwei Düsenleisten 5a und 5b in Form eines Doppelkreuzes im Bodenbereich angeordnet sind. Zusätzlich zum Blasensäulenreaktor 1 nach 3 weist der Blasensäulenreaktor 1 nach 4 noch zusätzliche vertikale Düsenleisten 6 auf, die an gegenüberliegenden Seitenwänden des Behälters angeordnet sind. Diese Anordnung des Blasenreaktors 1 nach 4 ist in 5 noch einmal in der Aufsicht gezeigt. Durch die vertikal angeordneten Düsenleisten 6 wird gesichert, dass die Flüssigkeit an der Reaktorwand in vollem Umfang begast wird. Weiterhin ist es möglich, die Gaszufuhr durch die Zahl der Düsen und/oder deren Abmessungen über die Höhe unterschiedlich zu gestalten. Das bedeutet, die Gaszufuhr kann dem unterschiedlichen Gasbedarf bei der Höhe des Blasensäulenreaktors 1 angepasst werden. Dies ist beispielsweise bei einigen Oxidationsprozessen von großem Vorteil. Hier haben Messungen und Berechnungen in technischen Blasensäulenreaktoren gezeigt, dass oft Sauerstoffmangel in der oberen Hälfte des Reaktors herrscht. 4 also shows a bubble column reactor 1 at the two nozzle strips 5a and 5b are arranged in the form of a double cross in the bottom area. In addition to the bubble column reactor 1 to 3 indicates the bubble column reactor 1 to 4 additional vertical nozzle strips 6 on, which are arranged on opposite side walls of the container. This arrangement of the bubble reactor 1 to 4 is in 5 shown again in the supervision. Through the vertically arranged nozzle strips 6 it is ensured that the liquid is completely gassed on the reactor wall. Furthermore, it is possible to make the gas supply by the number of nozzles and / or their dimensions over the height different. This means that the gas supply can meet the different gas requirements at the height of the bubble column reactor 1 be adjusted. This is of great advantage, for example, in some oxidation processes. Here, measurements and calculations in technical bubble column reactors have shown that oxygen deficiency often prevails in the upper half of the reactor.

6 zeigt einen Blasensäulenreaktor 1 bei dem im unteren Bereich des Bodens vier Düsenleisten 5a, 5b, 5c und 5d in Form eines Doppelkreuzes angeordnet sind. Die beiden Kreuzgruppen 5a und 5b beziehungsweise 5d und 5c stehen dabei jeweils nahezu senkrecht aufeinander, wobei die einzelnen Kreuze im Winkel von ca. 45°Grad gegeneinander verdreht sind. In dieser Anordnung gemäß 6 erfolgt die Gaszufuhr mittels 17 gleichmäßig verteilter Öffnungen in den Düsenleisten und daher nahezu gleichmäßig über den gesamten Querschnitt auch bei ungünstigen Strömungsbedingungen im Blasensäulenreaktor 1. 6 shows a bubble column reactor 1 at the bottom of the floor four nozzle strips 5a . 5b . 5c and 5d arranged in the form of a double cross. The two cross groups 5a and 5b respectively 5d and 5c stand each other almost perpendicular to each other, with the individual crosses are rotated at an angle of approximately 45 ° degrees against each other. In this arrangement according to 6 the gas supply takes place by means of 17 evenly distributed openings in the nozzle bars and therefore almost uniform over the entire cross section even under unfavorable flow conditions in the bubble column reactor 1 ,

Sowohl eine Anordnung mit zwei konzentrischen Düsenringen 2a und 2b als auch eine Anordnung mit einem Doppelkreuz 5a, 5b oder einem Doppelkreuz 5a, 5b, 5c und 5d, kann mit vertikal angeordneten Düsenleisten 6 an gegenüberliegenden Seitenwänden des Blasensäulenreaktors 1 kombiniert werden.Both an arrangement with two concentric nozzle rings 2a and 2 B as well as an arrangement with a double cross 5a . 5b or a double cross 5a . 5b . 5c and 5d , can with vertically arranged nozzle strips 6 on opposite side walls of the bubble column reactor 1 be combined.

7 zeigt zwei verschiedene Düsen 8 und 9 die jeweils auf die Öffnungen auf den Düsenleisten oder Düsenringen aufgesetzt werden können. Der Durchmesser er Gasblasen ist oft ein wichtiges Kriterium für die Qualität des Stoffaustausches. Die Blasengröße hängt dabei von einer Vielzahl Kriterien ab. Dazu gehören der Durchmesser und die Anordnung der Ausströmquerschnitte. Unterschiedlich hohe Volumenströme führen zu unterschiedlichen Druckverlusten und somit zu unterschiedlichen Ausströmverhalten. Durch auswechselbare Düsen, die sehr differenziert gestaltet und angeordnet werden können, wird es nicht nur möglich, eine weitgehend homogene Verteilung der Blasen zu erreichen, sondern auch die Blasengröße der jeweiligen Prozess- und Apparatbedingungen anzupassen. Die beiden in den 7 dargestellten Düsen können dabei in die Öffnungen 4 der jeweiligen Düsenleisten 5a, 5b, 5c und 5d oder 6 oder in die Düsenringe 2a und 2b eingeschraubt werden. Die Düse 8 weist dabei einen pilzförmigen Kopf 8a auf, welches für einen gleichförmigen Gasaustritt in Form eines Halbkugelvolumens sorgt (der Gasaustritt wird in der 7 durch die Pfeile symbolisiert). Die Düse 9 weist einen Kopf 9a auf, welcher in der Form eines Kegelstumpfes ausgeführt ist. Der Gasauslass erfolgt in dieser Ausgestaltung der Erfindung über die Mantelflächen des Kegels. Alternativ wäre ein Gasauslass über die Grundfläche des Kegels möglich oder die Kombination aus Mantel und Grundfläche. 7 shows two different nozzles 8th and 9 which can each be placed on the openings on the nozzle strips or nozzle rings. The diameter of gas bubbles is often an important criterion for the quality of the mass transfer. The bubble size depends on a variety of criteria. These include the diameter and the arrangement of the Ausströmquerschnitte. Differently high volume flows lead to different pressure losses and thus to different outflow behavior. By interchangeable nozzles, which can be designed and arranged very differentiated, it is not only possible to achieve a largely homogeneous distribution of the bubbles, but also to adjust the bubble size of the respective process and apparatus conditions. The two in the 7 illustrated nozzles can thereby into the openings 4 the respective nozzle strips 5a . 5b . 5c and 5d or 6 or in the nozzle rings 2a and 2 B be screwed. The nozzle 8th has a mushroom-shaped head 8a on, which ensures a uniform gas outlet in the form of a hemisphere volume (the gas outlet is in the 7 symbolized by the arrows). The nozzle 9 has a head 9a which is in the form of a truncated cone. The gas outlet takes place in this embodiment of the invention over the lateral surfaces of the cone. Alternatively, a gas outlet over the base of the cone would be possible or the combination of shell and base.

8 zeigt eine zweigeteilte Düsenleiste im Querschnitt. Die beiden Hälften 10 und 11 der Düsenleiste 5a können dabei mit unterschiedlichen gasförmigen Medien beaufschlagt werden. So ist es beispielsweise denkbar in den oberen Bereich 10 der Düsenleiste 5a bei Oxidationsreaktion, Luft, sauerstoffangereicherte Luft oder Sauerstoff zuzuführen und im unteren Bereich 11 ein Inertgas wie Stickstoff oder Kohlendioxid. Ein kleiner Inertgasstrom kann dabei während des gesamten Betriebs aufrecht erhalten werden, um Rückfluss von der Reaktionsmasse in den Verteiler zu vermeiden und um bei gefährlichen Betriebszuständen sofort größere Mengen Inertgas einblasen zu können. Dies ermöglicht eine schnelle Abkühlung des Blasensäulenreaktors 1 zur Gefahrenabwehr. 8th shows a two-part nozzle bar in cross section. The two halves 10 and 11 the nozzle bar 5a can be acted upon with different gaseous media. For example, it is conceivable in the upper area 10 the nozzle bar 5a in the case of an oxidation reaction, to supply air, oxygen-enriched air or oxygen and in the lower region 11 an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide. A small inert gas stream can be maintained during the entire operation in order to avoid backflow from the reaction mass into the distributor and to be able to inject large quantities of inert gas immediately in dangerous operating conditions. This allows rapid cooling of the bubble column reactor 1 for security.

Die Querschnitte aller dargestellten Düsenleisten, Düsenringe, Düsen oder Zuführungen können dabei sowohl rund, oval oder rechteckig sein.The cross sections of all illustrated nozzle strips, nozzle rings, nozzles or feeders can be round, oval or rectangular.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• WO 2007045574 [0007] WO 2007045574 [0007]

Claims (9)

Vorrichtung zur Durchführung von Gas-Flüssigkeit-Prozessen, wobei die Vorrichtung einen Behälter (1) aufweist, welcher mindestens eine Düsenleiste (5a, 5b, 5c, 5d, 6) oder mindestens einen Düsenring (2a, 2b) zur Einspeisung des Gases in den Behälter sowie Mittel (3) zur Zuführung des Gases zur Düsenleiste (5a, 5b, 5c, 5d, 6) und/oder zum Düsenring (2a, 2b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 Düsenleisten (5a, 5b) in Form eines Kreuzes angeordnet sind oder mindestens 2 Düsenleisten (6) vertikal an gegenüberliegenden Seitenwänden des Behälters (1) angeordnet sind oder mindestens 2 Düsenringe (2a, 2b) konzentrisch im Inneren des Behälters (1) angeordnet sind.Device for carrying out gas-liquid processes, the device comprising a container ( 1 ), which has at least one nozzle strip ( 5a . 5b . 5c . 5d . 6 ) or at least one nozzle ring ( 2a . 2 B ) for feeding the gas into the container and means ( 3 ) for supplying the gas to the nozzle bar ( 5a . 5b . 5c . 5d . 6 ) and / or to the nozzle ring ( 2a . 2 B ), characterized in that at least 2 nozzle strips ( 5a . 5b ) are arranged in the shape of a cross or at least 2 nozzle strips ( 6 ) vertically on opposite side walls of the container ( 1 ) or at least 2 nozzle rings ( 2a . 2 B ) concentrically inside the container ( 1 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 0, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) als Rührkesselreaktor oder als Blasensäulenreaktor (1) ausgeführt ist.Device according to claim 0, characterized in that the container ( 1 ) as a stirred tank reactor or as a bubble column reactor ( 1 ) is executed. Vorrichtung nach Anspruch 0 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 4 Düsenleisten (5a, 5b, 5c, 5d) in Form eines Doppelkreuzes angeordnet sind.Apparatus according to claim 0 or 2, characterized in that at least 4 nozzle strips ( 5a . 5b . 5c . 5d ) are arranged in the form of a double cross. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 0 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in zwei verschiedenen Höhen innerhalb des Behälters (1) Düsenleisten (5a, 5b, 5c, 5d) in der Form eines Kreuzes und/oder Doppelkreuzes und/oder Düsenringe (2a, 2b) angeordnet sind.Device according to one of claims 0 to 3, characterized in that at least at two different heights within the container ( 1 ) Nozzle strips ( 5a . 5b . 5c . 5d ) in the form of a cross and / or double cross and / or nozzle rings ( 2a . 2 B ) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 0 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen der als Kreuz (5a, 5b) oder Doppelkreuz (5a, 5b, 5c, 5d) angeordneten Düsenleisten (5a, 5b, 5c, 5d) und/oder die Düsen der Düsenringe (2a, 2b) sowohl nach oben als auch nach unten gerichtet sind.Device according to one of claims 0 to 4, characterized in that the nozzles of the cross ( 5a . 5b ) or double cross ( 5a . 5b . 5c . 5d ) arranged nozzle strips ( 5a . 5b . 5c . 5d ) and / or the nozzles of the nozzle rings ( 2a . 2 B ) are directed both upwards and downwards. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 0 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenleisten (5a, 5b, 5c, 5d, 6) und/oder Düsenringe (2a, 2b) auswechselbare Düsen (8, 9) aufweisen, wobei die einzelnen Düsen bevorzugt unterschiedlich weit in den Behälter (1) hineinragen.Device according to one of claims 0 to 5, characterized in that the nozzle strips ( 5a . 5b . 5c . 5d . 6 ) and / or nozzle rings ( 2a . 2 B ) replaceable nozzles ( 8th . 9 ), wherein the individual nozzles preferably have different distances in the container ( 1 protrude). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 0 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Düse (9) einen Düsenkopf in Form eines Kegelstumpfs (9a) aufweist, wobei der Kegelstumpf mit seiner Grundfläche zum Inneren des Behälters (1) orientiert ist und der Kegelstumpf Gasauslässe auf der Grundfläche und/oder der Mantelfläche aufweist.Device according to one of claims 0 to 6, characterized in that at least one nozzle ( 9 ) a nozzle head in the form of a truncated cone ( 9a ), wherein the truncated cone with its base to the interior of the container ( 1 ) and the truncated cone has gas outlets on the base surface and / or the lateral surface. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 0 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, um die einzelnen Düsen unterschiedlich mit Gas zu beaufschlagen.Device according to one of claims 0 to 7, characterized in that the device comprises means for applying different gas to the individual nozzles. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 0 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenleisten (5a, 5b, 5c, 5d, 6) oder Düsenringe (2a, 2b) zweiteilig (10, 11) ausgeführt sind, und wobei jeder Teil (10, 11) mit einer unterschiedlichen Zuführung für unterschiedliche Gase verbunden ist.Device according to one of claims 0 to 8, characterized in that the nozzle strips ( 5a . 5b . 5c . 5d . 6 ) or nozzle rings ( 2a . 2 B ) two-piece ( 10 . 11 ) and each part ( 10 . 11 ) is connected to a different feed for different gases.

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