DE2310027A1 - METHOD AND DEVICE FOR DISPERSING GAS IN A LIQUID - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR DISPERSING GAS IN A LIQUIDInfo
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Description
Priorität: 1. März 1972, Nr. 2o 611/1972, JapanPriority: March 1, 1972, No. 2o 611/1972, Japan
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum wirksamen Dispergieren eines Gases in einer Flüssigkeit in verschiedenen Prozessen der Industrie und für Versuchszwecke. Unter dem Ausdruck "Flüssigkeit" sind auch Suspensionen, Aufschlämmungen und dergleichen zu verstehen, wobei die erfindungsgemäße Dispergierung eines gewünschten Gases in einem solchen System genauso wirksam ist.The invention relates to a method and apparatus for effectively dispersing a gas in a liquid in various industrial processes and for test purposes. The term "liquid" also includes suspensions, To understand slurries and the like, the inventive dispersion of a desired gas in such a system is just as effective.
Zum Dispergieren eines Gases in einer Flüssigkeit, um einen innigen Kontakt zwischen beiden zu gewährleisten, sind bereits verschiedene Einrichtungen bekannt und im Einsatz. So verwendet man beispielsweise bewegte Schaufeln zum Rühren der Flüssigkeit, um dadurch Gas in die gerührte Flüssigkeit einzuführen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil,For dispersing a gas in a liquid to produce a To ensure intimate contact between the two, various facilities are already known and in use. So used For example, moving paddles are used to stir the liquid, thereby introducing gas into the stirred liquid to introduce. However, this method has the disadvantage
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daß nahezu die ganze den Schaufeln zugeführte Energie für das Rühren der Flüssigkeit verlorengeht und daß die in der Flüssigkeit zu erzeugenden Gasblasen bezüglich ihres mittleren Durchmessers relativ groß sind. Eine Verringerung der Größe der Gasblasen zu ausreichend gleichförmigen und feinen Blasen ist schwierig.that almost all of the energy supplied to the blades is for the Agitation of the liquid is lost and that the gas bubbles to be generated in the liquid with respect to their mean Are relatively large in diameter. A reduction in the size of the gas bubbles to sufficiently uniform and fine bubbles is difficult.
Man hat außerdem* bereits Dispergierplatten aus porösem Metall, Porzellan und dergleichen verwendet, durch die das zu dispergierende Gas zwangsweise hindurchgeführt und in der Flüssigkeit dispergiert wird. Damit in diesem Fall das Gas in ausreichend feine Blasen aufgeteilt werden kann, muß der Porendurchmesser der Dispergierplatten in der Größenordnung von mehreren Io bis mehreren loo Mikron liegen. Derart feine Poren entwickeln gegenüber dem Durchtritt des Gases einen beträchtlichen Widerstand, so daß für das Einführen des Gases in die Flüssigkeit ein hoher Druck erforderlich ist. Darüber hinaus setzen sich die Poren leicht zu oder verstopfen, insbesondere wenn eine Substanz oder Substanzen, die schwierig aufzulösen sind, über die Löslichkeitsgrenze hinaus erzeugt werden.In addition, dispersing plates made of porous metal, porcelain and the like have already been used, through which the gas to be dispersed is forcibly passed and dispersed in the liquid. In order for the gas to be divided into sufficiently fine bubbles in this case, the pore diameter of the dispersing plates must be on the order of several 10 to several hundred microns. Such fine pores develop a considerable resistance to the passage of the gas, so that a high pressure is required for the introduction of the gas into the liquid. In addition, the pores are easily clogged or clogged, especially when a substance or substances that are difficult to dissolve are generated beyond the solubility limit.
Die der Erfindung.zugrunde liegende Aufgabe besteht im Hinblick auf diese Nachteile des Standes der Technik darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dispergieren eines Gases in einer Flüssigkeit zu schaffen, bei denen sowohl das Gas als auch die Flüssigkeit gleichzeitig zwangsweise durch eine Dispergierplatte in einem Reaktionsbehälter geführt werden, um in dem Gas-Flüssigkeits-Gemisch eine ausreichende Turbulenz zu erzielen, um das Gas in extrem feine, gleichmäßig große Blasen aufzuteilen. Die von der Dispergierplatte erzeugten Blasen werden zwangsweise durch den Reaktionsbehälter hindurch infolge des nach oben gerichteten Stroms der gleichzeitig mit dem Gas zugeführten Flüssigkeit getragen, so daß die Wiedervereinigung der Blasen während ihres WegesThe object underlying the invention is with regard to to these disadvantages of the prior art in a method and apparatus for dispersing a To create gas in a liquid, in which both the gas and the liquid are forced through at the same time a dispersing plate can be guided in a reaction vessel in order to ensure a sufficient level in the gas-liquid mixture To achieve turbulence, the gas in extremely fine, evenly to split large bubbles. The bubbles generated by the dispersing plate are forcibly passed through the reaction vessel carried through as a result of the upward flow of the liquid supplied at the same time as the gas, so that the reunion of the bubbles during their way
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nach oben auf ein Minimum zurückgeführt ist. Die Dispergierplatte soll dabei mit Durchbrechungen versehen werden, deren Durchmesser so groß ist, daß sie nicht leicht verstopfen und der Druck für das Durchführen des Gases ebenfalls stark verringert wird.is reduced to a minimum upwards. The dispersing plate should be provided with perforations, the Diameter is so large that they do not easily clog and the pressure for the passage of the gas is also greatly reduced will.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Reaktionsbehälter gelöst, 'der eine darin horizontal befestigte Dispergierplatte aufweist, welche eine Vielzahl von sie durchsetzenden Durchbrechungen aufweist, von denen jede einen Durchmesser zwischen etwa o,5 und Io mm hat. Eine Flüssigkeit und ein in ihr zu dispergierendes Gas werden gleichzeitig in den Reaktionsbehälter unterhalb der Dispergierplatte so eingeführt, daß das Gas in feine Blasen aufgeteilt wird, wenn es durch die Dispergierplatte hindurchgeht.According to the invention, this object is achieved by a reaction vessel which has a dispersing plate fastened horizontally therein having a plurality of perforations penetrating them, each of which has a diameter between about 0.5 and Io mm. A liquid and a gas to be dispersed therein are put into the reaction vessel at the same time introduced below the dispersing plate so that the gas is divided into fine bubbles as it passes through the Dispersing plate passes through it.
Anhand der beiliegenden Zeichnung, die schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. 'With reference to the accompanying drawing, which schematically shows an embodiment shows an apparatus for performing the method, the invention is explained in more detail, for example. '
Der in der Zeichnung gezeigte aufrechtstehende Reaktor oder Reaktionsbehälter 1 ist im wesentlichen in einen oberen und einen unteren Abschnitt durch eine Dispergierplatte 2 unterteilt, die in dem Behälter in Bodennähe horizontal angebracht ist U7id eine Vielzahl von -sie durchsetzende Durchbrechungen bzw. Bohrungen 3 aufweist. Eine Flüssigkeit und ein darin zu dispergierendes Gas werden gleichzeitig in den Reaktionsbehälter 1 unterhalb der Dispergierplatte 2 eingeführt. Die Flüssigkeit wird durch die Einlaßleitung 4 über eine Pumpe 8 und das Gas durch eine weitere Einlaßleitung 5 über einen Kompressor 11 zugeführt.The upright reactor or reaction vessel 1 shown in the drawing is essentially in an upper and a lower section divided by a dispersing plate 2, which is mounted horizontally in the container near the bottom U7id is a multitude of penetrating breakthroughs or has holes 3. A liquid and a gas to be dispersed therein are simultaneously in the Reaction container 1 introduced below the dispersing plate 2. The liquid is fed through the inlet line 4 via a pump 8 and the gas through a further inlet line 5 supplied via a compressor 11.
Von Bedeutung ist, daß das Volumenverhältnis zwischen der Flüssigkeit und dem Gas, die so in den Reaktionsbehälter 1It is important that the volume ratio between the liquid and the gas which is so in the reaction vessel 1
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eingeführt werden, im Bereich von o,ol bis 3 liegt, und daß die Geschwindigkeit des Gas-Flüssigkeits-Gemisches, welches nach oben durch die Durchbrechungen 3 der Dispergierplatte 2 hindurchtritt, in einem Bereich zwischen 5 und 12o m/s oder vorzugsweise zwischen 2o und 9° m/s liegt. Auf diese Weise wird das durch die Durchbrechungen 3 hindurchgehende Gas in ausreichend feine Blasen durch den nachstehenden Vorgang unterteilt und str"ömt durch die Flüssigkeit nach oben zum oberen Abschnitt des Reaktionsbehälters 1.are introduced, in the range of o, ol to 3, and that the speed of the gas-liquid mixture, which passes upward through the perforations 3 of the dispersing plate 2, in a range between 5 and 120 m / s or is preferably between 2o and 9 ° m / s. In this way the gas passing through the perforations 3 is divided into sufficiently fine bubbles by the following procedure and flows through the liquid up to the upper portion of the reaction vessel 1.
Jeder Teil des Gases, das von der Flüssigkeit in dem Reaktionsbehälter 1 nicht verbraucht worden ist, wird durch den Auslaß Io in der Oberseite des Behälters freigesetzt. Das Gas-Flüssigkeits-Gemisch bzw. die Flüssigkeit, welche die feinen Blasen des darin dispergierten Gases enthält, strömt im oberen Teil des Reaktionsbehälters 1 in einen Separierbehälter 6, wo das Gas und die Flüssigkeit voneinander in bekannter Weise getrennt werden. Ein Teil der Flüssigkeit wird durch einen Auslaß 9 abgezogen, während der Rest der Flüssigkeit wieder in den Reaktionsbehälter 1 durch die Pumpe 8 und die Einlaßleitung 4 zusammen mit frisch zugeführter Flüssigkeit 7 zurückgeführt wird.Any part of the gas by the liquid in the reaction vessel 1 has not been consumed is released through the outlet Io in the top of the container. The gas-liquid mixture or the liquid containing the fine bubbles of the gas dispersed therein flows in the upper Part of the reaction vessel 1 in a separating vessel 6, where the gas and the liquid are separated from each other in a known manner be separated. Part of the liquid is withdrawn through an outlet 9, while the rest of the liquid is again returned to the reaction vessel 1 through the pump 8 and the inlet line 4 together with freshly supplied liquid 7 will.
Jede der Druchbrechungen bzw. Durchbohrungen 3 der Dispergierplatte 2 gemäß der Erfindung hat eine Größe, die zwischen o,5 und Io mm im Durchmesser liegt. Die Mikroporen, wie sie herkömmlicherweise' bei einer Vorrichtung vergleichbarer Konstruktion verwendet werden, um nur Gas durchzulassen, das so in feine Blasen aufgeteilt wird, haben im Gegensatz dazu Öffnungen in der Größenordnung von einigen Zehnteln bis einigen Hundertsteln eines Mikrons. Erfindungsgemäß werden weiterhin das Gas und die Flüssigkeit gleichzeitig durch die relativ großen Durchbrechungen 3 mit einer Geschwindigkeit geführt, die zwischen 5 und 12o m/s liegt, so daß ein geeigneter Turbulenzgrad in der Gas-Flüssigkeits-Mischung erzeugtEach of the breakthroughs or through-holes 3 of the dispersing plate 2 according to the invention has a size which is between 0.5 and 10 mm in diameter. The micropores, like them conventionally 'used in a device of comparable construction to allow only gas to pass through so divided into fine bubbles, on the contrary, have openings on the order of several tenths to several Hundreds of a micron. According to the invention, the gas and the liquid are simultaneously by the relative large breakthroughs 3 performed at a speed which is between 5 and 12o m / s, so that a suitable degree of turbulence is generated in the gas-liquid mixture
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wird, wenn sie durch die Durchbrechungen hindurchgeht. Das Gas wird dadurch in Blasen unterteilt, die so fein wie die mit den Mikroporen der bekannten Vorrichtung erzeugten oder noch feiner sind. Da die erfindungsgemäßen Durchbrechungen genügend groß und einem durch sie hindurchgehenden konstanten Flüssigkeitsstrom ausgesetzt sind, können sie durch Abscheidungen nicht zugesetzt oder verstopft werden, die bei fortschreitender Reaktion erzeugt werden,'was besonders zweckmäßig für die Reaktion einer Suspension ist. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Gas in den Reaktionsbehälter 1 nur bei einem Druck eingeführt werden kann, der ungefähr dem Druck der Flüssigkeitssäule in dem Behälter entspricht.when it passes through the perforations. That Gas is thereby divided into bubbles that are as fine as those produced with the micropores of the known device or still are finer. Because the openings according to the invention are sufficient large and exposed to a constant flow of liquid passing through them, they can be caused by deposits are not added or clogged, which are generated as the reaction proceeds, 'which is particularly useful is for the reaction of a suspension. An additional advantage of the invention is that the gas in the reaction container 1 can only be introduced at a pressure which is approximately the pressure of the liquid column in the container is equivalent to.
Obwohl der Feinheitsgrad der erfindungsgemäß erzeugten Gasblasen der Anderxmg unterliegt, die von den Gas- und Flüssigkeilsmengen abhängt, welche in den Reaktionsbehälter 1 eingeführt werden, ist dieser Grad sehr stark von dem Durchmesser und der Gesamtzahl der Durchbrechungen der Dispersionsplatte 2 festgelegt, wenn der Durchmesser der Durchbrechungen in dem vorstehenden Bereich zwischen o,5 und Io mm liegt. Es wurde auch festgestellt, daß, wenn alle Durchbrechungen annähernd die gleiche Größe haben, das Gas in feine Blasen von im wesentlichen gleichem Grad unterteilt werden kann. Wenn der Durchmesser der Durchbrechungen größer als Io mm wird, neigen die erzeugten Blasen dazu,' nicht gleichförmig in der Flüssigkeit zu dispergieren. Wenn andererseits die Durchbrechung kleiner als o,5 mm ist, muß die Anzahl der Durchbrechungen erhöht werden, um die Gasdispersion.in der gleichen Menge und beim gleichen Druckverlust wie bei dem vorstehend genannten Größenbereich zu führen, wobei die Herstellungskosten der Dispergierplatte unvermeidbar zunehmen. Infolge der Errosion der Durchbrechungen durch die Reibung des hindurchtretenden Fluids wird darüber hinaus die Größe derAlthough the degree of fineness of the gas bubbles produced according to the invention the change is subject to that of the gas and liquid wedge quantities depending on which are introduced into the reaction vessel 1, this degree is very much dependent on the diameter and the total number of perforations of the dispersion plate 2 is set when the diameter of the perforations is in the above range between 0.5 and Io mm. It was also found that when all of the breakthroughs are approximate are the same size, the gas can be divided into fine bubbles of substantially the same degree. if the diameter of the perforations becomes larger than Io mm, the bubbles generated tend not to disperse uniformly in the liquid. If on the other hand the breakthrough is smaller than 0.5 mm, the number of perforations must be increased in order to disperse the gas in the same amount and at the same pressure loss as in the aforementioned size range, with the manufacturing cost increase inevitably on the dispersion plate. As a result of the erosion of the perforations by the friction of the penetrating Fluids will also increase the size of the
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Durchbrechungen verändert, was zur Folge hat, daß der Fluidmengenstrom durch die Dispergierplatte entsprechend verändert wird. Eine Größe unterhalb von o,5 nun wird deshalb nicht empfohlen.Breaks changed, which has the consequence that the fluid flow is changed accordingly by the dispersing plate. A size below 0.5 is now therefore not recommended.
Wenn man das Gas allein durch die Dispergierplatte strömen lassen würde, die Durchbrechungen in der Größe von o,5 bis Io mm im Durchmesser hat, würden die so in der Flüssigkeit erzeugten Blasen einen Durchmesser in der Größenordnung zwischen Io und 60 mm haben, was experimentell bestätigt wird. Wenn jedoch die Flüssigkeit und das Gas gleichzeitig in den Reaktionsbehälter mit einem Volumenverhältnis von Flüssigkeit zu Gas im Bereich von o,ol bis 3 und derart eingeführt werden, daß die Gas-Flüssigkeits-Mischung durch die Durchbrechungen 3 mit einer Durchgangsgeschwindigkeit von 5 bis 12o m/s hindurchgeht, kann das Gas nach dem Durchgang durch die Durchbrechungen zu feinen Blasen mit einem Durchmesser zwischen 1 und 3 mm reduziert werden. Dies erfolgt offensichtlich dadurch, daß ein geeigneter Turbulenzgrad erzeugt wird, wenn das Gas durch die Durchbrechungen zusammen mit der Flüssigkeit, deren Volumen etwa ein Hundertstel oder mehr bezüglich des Gases beträgt, und mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 m/s und mehr hindurchgeht. Dies führt dazu, daß das Gas heftig mit der Flüssigkeit kollidiert und in feine Blasen verteilt wird. Um also das Gas in feine Blasen zu zerteilen, muß die Gas-Flüssigkeits-Mischung die Geschwindigkeit von 5 m/s oder mehr beim Durchtritt durch die Dispergierplatte 2 haben. Wenn diese Geschwindigkeit jedoch zu groß wird, d. h. die Grenze von.l2o m/s überschreitet, bieten die Durchbrechungen der Dispergierplatte einen außerordentlich hohen Widerstand für den Durchtritt des Gas-Flüssigkeits-Gemisches, der für den vorliegenden Zweck nicht erwünscht ist. Erfindungsgemäß ist es wesentlich, die Flüssigkeit und das Gas gleichzeitig in den Reaktionsbehälter einzuführen, um eine Turbulenz in der Gas-Flüssigkeits-MischungIf one were to let the gas flow through the dispersing plate alone, the perforations in the size of 0.5 to Io mm in diameter, the bubbles created in the liquid would have a diameter of the order of magnitude between Io and 60 mm, which has been confirmed experimentally will. However, if the liquid and gas are simultaneously entered into the reaction vessel with a volume ratio of Liquid to gas in the range of o, ol to 3 and can be introduced in such a way that the gas-liquid mixture flows through the openings 3 passes through with a passage speed of 5 to 12o m / s, the gas can after passage be reduced by the perforations to fine bubbles with a diameter between 1 and 3 mm. this happens evidently by having a suitable degree of turbulence is generated when the gas passes through the perforations together with the liquid, the volume of which is about a hundredth or more with respect to the gas, and passes through at a velocity of about 5 m / s and more. this causes the gas to violently collide with the liquid and to be dispersed into fine bubbles. So to put the gas in To break up fine bubbles, the gas-liquid mixture must pass the speed of 5 m / s or more when passing through have the dispersing plate 2. However, if this speed becomes too great, i. H. exceeds the limit of 12o m / s, the perforations in the dispersion plate offer an extremely high resistance to the passage of the gas-liquid mixture, which is not desired for the present purpose. According to the invention, it is essential that the liquid and simultaneously introducing the gas into the reaction vessel to create turbulence in the gas-liquid mixture
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hervorzurufen, wenn diese durch die Durchbrechungen 3 hindurchgeht, um so einen innigeren Kontakt zwischen Gps und Flüssigkeit zu gewährleisten. Aus diesem Grund soll der Anteil der in den Reaktionsbehälter eingeführten Flüssigkeit nicht unter ein Hundertstel des Volumens bezogen auf das des Gases fallen, das gleichzeitig zugeführt wird. Wenn andererseits das Volumen der zugeführten Flüssigkeit mehr als das Dreifache des Gasvolumens beträgt, schreitet die Reaktion zwischen den Stoffen wegen der geringen Gaszufuhr nicht wirksam fort und die Durchbrechungen der Dispergierplatte erzeugen eine übermäßig hohen Widerstand für den Durchtritt der Gas-Flüssigkeits-Mischung.cause when it passes through the openings 3, in order to ensure a closer contact between the GPS and the liquid. For this reason, the Proportion of the liquid introduced into the reaction vessel not less than one hundredth of the volume based on that of the Falling gas that is supplied at the same time. On the other hand, if the volume of the supplied liquid is more than that Is three times the gas volume, the reaction between the substances does not proceed because of the low gas supply continues effectively and the perforations in the dispersing plate create an excessively high resistance to passage the gas-liquid mixture.
Die in der Zeichnung gezeigten Einlaßleitungen k und 5 können mit dem Reaktionsbehälter 1 an irgendeiner gewünschten Stelle underhalb der Dispergierplatte 2 verbunden sein. Gewüns'chtenfalls können das Gas und die Flüssigkeit dem Behälter durch ein und dieselbe Leitung zugeführt werden. The inlet pipes k and 5 shown in the drawing can be connected to the reaction vessel 1 at any desired location below the dispersing plate 2. If desired, the gas and the liquid can be fed to the container through one and the same line.
Da die für das Zerteilen des Gases in feine Blasen verwendete Flüssigkeit konstant nach oben durch den Reaktionsbehälter strömt, werden die Gasblasen ebenfalls zwangsweise nach oben mit dieser Geschwindigkeit getragen, so daß ihre Wiedervereinigung auf ein Minimum zurückgeführt ist. Deshalb kann die Strömungsgeschwindigkeit der Blasen in dem Behälter hoch gemacht werden.As the liquid used to break the gas into fine bubbles is constant up through the reaction vessel flows, the gas bubbles are also forcibly carried upwards at this speed, so that their reunification is reduced to a minimum. Therefore, the flow velocity of the bubbles in the container can be high be made.
Da die erfindungsgemäße Dispergierplatte mit einer Vielzahl von Durchbrechungen versehen ist, von denen jede, wie vorstehend erwähnt, einen Durchmesser zwischen o.,5 und Io mm hat, besteht kaum eine Möglichkeit, daß diese Durchbrechungen verstopft werden, auch wenn schwierig aufzulösende Substanzen in der Flüssigkeit im Behälter in einem Ausmaß erzeugt werden, das die Grenze der Löslichkeit der Flüssigkeit übersteigt. Das Entfernen von Abscheidungen, falls solche AbscheidungenSince the dispersing plate according to the invention with a variety is provided by perforations, each of which, as mentioned above, has a diameter between 0.5 and 10 mm there is little possibility that these perforations will be clogged, even if substances are difficult to dissolve are generated in the liquid in the container to an extent exceeding the limit of the solubility of the liquid. The removal of deposits, if any
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vorhanden sind, ist wegen der im wesentlichen ungestörten Flüssigkeitsströmung äußerst einfach. Da die großen Durchbrechungen für den Durchtritt der Gas-Flüssigkeits-Mischung nur geringen Widerstand aufweisen, kann ein großes Gasvolumen leicht zu Blasen der gewünschten Feinheit aufgeteilt bzw. reduziert werden.are present is extremely simple because of the essentially undisturbed flow of liquid. Because the big breakthroughs a large gas volume can have only low resistance for the passage of the gas-liquid mixture can easily be divided or reduced into bubbles of the desired fineness.
Die Durchbrechungen der Dispergierplatte gemäß der Erfindung können kreisförmig, elliptisch, rechteckig sein oder eine andere Querschnittsform haben und ihren Durchmesser auf der Ober- und auf der Unterseite der Dispergierplatte ändern. Gewünschtenfalls können Führungen geeigneter Bauweise unter der Dispergierplatte befestigt werden, um einen gleichmäßigen Strom von Gas und Flüssigkeit durch die Durchbrechungen zu gewährleisten.The perforations of the dispersing plate according to the invention can be circular, elliptical, rectangular or have a different cross-sectional shape and their diameter on the top and bottom of the dispersing plate change. If desired, guides of suitable construction can be attached under the dispersing plate in order to provide a to ensure an even flow of gas and liquid through the perforations.
Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert.The invention is further illustrated by the following examples.
Ein säulenförmiger Reaktionsbehälter mit einem Innendurchmesser von I50 mm und einer Tiefe von I500 mm wird in seinem Inneren in einen oberen und unteren Abschnitt durch eine Dispergierplatte unterteilt, die eine Stärke von 3 mm aufweist und in der zwölf Durchbrechungen jeweils mit einem Durchmesser von 2 mm in einem räumlichen Abstand von Io 111111 vorgesehen sind. Zwei Einlaßleitungen, eine für das zuzuführende Gas und die andere für die Flüssigkeit, sind mit Offnungen verbunden, die in der Wand des Behälters an einer Stelle etwa 5o mm unterhalb der Dispergierplatte ausgebildet sind. Der so gebaute Reaktionsbehälter wird zuerst mit Wasser gefüllt. Dann wird frisches Wasser kontinuierlich mit einem Mengenstrom von 8σο l/h durch den Flüssigkeitseinlaß zugeführt, während gleichzeitig Luft mit einem Meiigenstrom vonA columnar reaction container having an inner diameter of I50 mm and a depth of I500 mm is divided in its interior into an upper and lower portion by a dispersion plate having a thickness of 3 m m and the twelve through-holes each having a diameter of 2 mm are provided at a spatial distance from Io 111111. Two inlet lines, one for the gas to be supplied and the other for the liquid, are connected to openings which are formed in the wall of the container at a point about 50 mm below the dispersing plate. The reaction vessel constructed in this way is first filled with water. Then fresh water is fed continuously with a flow rate of 8σο l / h through the liquid inlet, while at the same time air with a flow rate of
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looo l/h durch den Gaseinlaß zugeführt wird. Man sieht, daß die Luft in dem Wasser über der Dispergierplatte zu Blasen dispergiert ist, die einen im wesentlichen konstanten Durchmesser von etwa 1 mm haben. Die Luftblasen sind gleichförmig bis zur Oberfläche des Wassers in dem Behälter dispergiert. Eine Wiedervereinigung der Blasen wird kaum beobachtet. Die Geschwindigkeit des Luft-Wasser-Getnisches beim Durchtritt durch die Durchbrechungen der Dispergierplatte beträgt 13,3 m/s.looo l / h is fed through the gas inlet. One can see that the air in the water above the dispersing plate is dispersed into bubbles that have a substantially constant diameter of about 1 mm. The air bubbles are uniformly dispersed to the surface of the water in the container. A reunion of the bubbles is hardly observed. The speed of the air-water table when passing through through the perforations in the dispersion plate is 13.3 m / s.
Wenn vergleichsweise nur Luft mit einem Volumenstrom von looo l/h in den Reaktionsbehälter eingeführt wird, nachdem dieser mit Wasser gefüllt worden ist, erzeugen die Durchbrechungen der gleichen Dispergierplatte große und hinsichtlich der Größe unregelmäßige Blasen mit einem Durchmesser von etwa Io bis sogar 6o mm.When comparatively only air with a volume flow of looo l / h is introduced into the reaction vessel after this has been filled with water, create the breakthroughs the same dispersing plate, large and irregular in size bubbles with a diameter from about Io to even 60 mm.
Die bei der Vorrichtung von Beispiel 1 verwendete Dispergierplatte wird durch eine Dispergierplatte mit einer Stärke von Io mm ersetzt( wobei die Abmessung und Lage der Durchbrechungen genau denen des Beispiels 1 entsprechen. Wasser und Luft werden gleichzeitig in den Reaktionsbehälter mit Mengenströmen von 73o l/h bzw. looo l/h eingeführt. Wie bei Beispiel I erkennt man, daß in dem Wasser im oberen Abschnitt des Behälters die Blasen gleichförmig dispergiert sind und jeweils einen Durchmesser von etwa 1 mm haben. Die Geschwindigkeit des durch die Durchbrechungen der Dispergierplatte hindurchgehenden Luft-Wasser-Gemisches beträgt 12,8 m/s.The dispersing plate used in the device of Example 1 is replaced by a dispersing plate with a thickness of Io mm ( the dimensions and position of the openings correspond exactly to those of Example 1. Water and air are simultaneously in the reaction vessel with flow rates of 73o l / h As in Example I, it can be seen that the bubbles are uniformly dispersed in the water in the upper section of the container and each have a diameter of about 1 mm. Water mixture is 12.8 m / s.
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Es wird der gleiche Reaktionsbehälter wie bei Beispiel I verwendet, mit der Ausnahme, daß eine Dispergierplatte horizontal in dem Behälter befestigt wird, deren Stärke 3 mm beträgt und die mit hundert Durchbrechungen versehen ist, von denen jede einen Durchmesser von o,5 mm hat. Wie bei den anderen Beispielen sind die Einlaßleitüngen für das Gas und die Flüssigkeit unterhalb der Dispergierplatte vorgesehen.The same reaction vessel as in Example I is used is used, except that a dispersing plate is fixed horizontally in the container, the thickness of which is 3 mm and which is provided with a hundred perforations, each of which has a diameter of 0.5 mm. Like the In other examples, the inlet ducts for the gas and the liquid are provided below the dispersing plate.
Die Luft wird in den Reaktionsbehälter durch die Gaseinlaßleitung mit einem Volumenstrom von 26oo l/h und das Wasser gleichzeitig durch die Flüssigkeitseinlaßleitung mit einem Mengenstrom von 28o l/h eingeführt. Man sieht, daß die durch die Durchbrechungen hindurchgegangene und in der Flüssigkeit über der Dispergierplatte dispergierte Luft als fein verteilte Blasen von 1 bis 2 mm im Durchmesser vorliegt. Die Geschwindigkeit des Luft-Wasser-Gemisches beim Durchtritt durch die Durchbrechungen beträgt etwa ko m/s.The air is introduced into the reaction vessel through the gas inlet line with a volume flow of 26oo l / h and the water at the same time through the liquid inlet line with a volume flow of 280 l / h. It can be seen that the air which has passed through the perforations and dispersed in the liquid above the dispersing plate is present as finely divided bubbles 1 to 2 mm in diameter. The speed of the air-water mixture when passing through the openings is about ko m / s.
Es wird ein Reaktionsbehälter mit einem Innendurchmesser von 6^o mm und einer Höhe von 35oo mm verwendet, in dem eine Dispergierplatte mit einer Stärke von Io mm horizontal befestigt ist, die sieben Durchbrechungen aufweist, von denen jede einen Durchmesser von Io mm hat. Unter der Dispergierplatte sind die Gaseinlaßleitung und die Flüssigkeitseinlaßleitung angebracht.A reaction vessel with an inner diameter of 6 ^ o mm and a height of 35oo mm is used in which a dispersing plate with a thickness of Io mm is fixed horizontally and has seven perforations of each of which has a diameter of Io mm. Under the dispersion plate the gas inlet pipe and the liquid inlet pipe are attached.
Die Luft wird in den Reaktionsbehälter durch die Gaseinlaßleitung mit einem Volumenstrom von 88 m /h , das Wasser gleichzeitig durch die Flüssigkeitseinlaßleitung mit einem Volumenstrom von 9 m /h zugeführt. Man stellt fest, daß die Luft in Blasen von 1 bis 5 mm Durchmesser in der FlüssigkeitThe air is drawn into the reaction vessel through the gas inlet pipe with a volume flow of 88 m / h, the water simultaneously through the liquid inlet line with a Volume flow of 9 m / h supplied. It is found that the air in the liquid forms bubbles 1 to 5 mm in diameter
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oberhalb der Dispergierplatte fein verteilt ist. Die Geschwindigkeit des Luft-Wasser-Gemisches beim Durchtritt durch die Dispergierplatte beträgt etwa 5o m/s.is finely distributed above the dispersing plate. The speed of the air-water mixture when passing through the dispersion plate is about 50 m / s.
Die Dispergierplatte der Vorrichtung des Beispiels I wird durch eine Platte ersetzt , die eine Stärke von 3 mm hat und in der zwei Durchbrechungen mit jeweils einem Durchmesser von 5 mm in einem Abstand von Io mm angeordnet sind. In den Reaktionsbehälter werden gleichzeitig Wasser und Luft mit Volunienströmen von k^o l/h bzw. looo l/h eingeführt. Man sieht, daß die Luft in dem Wasser im oberen Abschnitt des Behälters zu Blasen von etwa 1 bis 3 mm im Durchmesser gleichförmig dispergiert ist. Die Geschwindigkeit des Luft-Wasser-Gemisches beim Durchtritt durch die Durchbrechungen der Dispergierplatte beträgt lo,2 m/s.The dispersion plate of the device of Example I is replaced by a plate which has a thickness of 3 mm and in which two perforations, each with a diameter of 5 mm, are arranged at a distance of Io mm. At the same time, water and air are introduced into the reaction vessel with volume flows of k ^ o l / h and looo l / h, respectively. It can be seen that the air is uniformly dispersed in the water in the upper portion of the container in bubbles of about 1 to 3 mm in diameter. The speed of the air-water mixture as it passes through the perforations in the dispersion plate is 0.2 m / s.
Die Vorrichtung der Beispiele I und V wird zur Führung der Luftoxydation einer Suspension von Calciumsulfit verwendet, das bekanntlich äußerst schwierig zu oxydieren ist. In diesem Fall wird ein Teil der Calciumsulfitsuspension in dem oberen Abschnitt des Reaktionsbehälters wieder in dessen unteren Abschnitt durch die in der Zeichnung gezeigte Leitung zurückgeführt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt, wobei die in Klammern stehenden Zahlen die Daten angeben, die man durch-einen Vergleich erhält, bei dem nur Luft in die Vorrichtung gemäß Beispiel III eingeführt wird, ohne daß eine Rückführung bzw. Wiederumwälzung der Calciumsulfitsuspension erfolgt.The device of Examples I and V is used to conduct the air oxidation of a suspension of calcium sulfite, which is known to be extremely difficult to oxidize. In this case, part of the calcium sulfite suspension is in the upper section of the reaction vessel back into its lower section by the one shown in the drawing Line returned. The results are shown in the table below, with those in brackets Numbers indicate the data obtained by comparing only air into the device according to Example III is introduced without recirculation or recirculation of the calcium sulfite suspension.
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der Durch
brechungennumber
the through
refractions
liche
Calcium-
sulfit-
konzentra-
tion in
mol/1Beginning
liche
Calcium
sulfite-
concentrated
tion in
mol / 1
tur in
°c tempera
tur in
° c
ter Luft
volumen
strom in
l/hintroduced
ter air
volume
current in
l / h
strom der
zurück
geführten
Suspension
in l/hvolume
current of
return
led
suspension
in l / h
nach
l4o min
in % oxidation
after
l4o min
in %
tritts-
geschwin-
digkeit
an der
Disper-
gierplat13
in m/sBy-
step-
speed
age
at the
Dispersing
gierplat13
in m / s
Durch
brechung
in mm0 the
By
refraction
in mm
-OO
-O
cnco
cn
- 12 -- 12 -
Am unteren Teil eines säulenförmigen Reaktionsbehälters mit einem Innendurchmesser von 64o mm und einer Tiefe von 7ooo mm wird eine Dispergierplatte horizontal angebracht, deren Stärke Io mm beträgt und die mit vierzehn Durchbrechungen versehen ist, von denen jede einen Durchmesser von 5 nun hat. Zwei Einlaßleitungen, die eine für die Einführung von Gas und die andere für die Einführung der Flüssigkeit, sind mit Öffnungen verbunden, die in der Wand des Behälters an Stellen etwa ho cm unter der Dispergierplatte ausgebildet sind. Der so gebaute Reaktionsbehälter wird für die Luftoxydation einer Calciumsulfitsuspension verwendet. In diesem Fall wird ein Teil der Calciumsulfitsuspension in dem oberen Abschnitt des Reaktionsbehälters durch die Flüssigkeitseinlaßleitung in den unteren Behälterabschnitt zurückgeführt, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, nachdem die Blasen daraus abgetrennt worden sind. Der Volumenstrom der in dem Behälter eingeführten Flüssigkeit beträgt etwa h. m /h, während der Volumenstrom der eingeführtenAt the lower part of a columnar reaction vessel with an inner diameter of 64o mm and a depth of 7ooo mm, a dispersing plate is attached horizontally, the thickness of which is Io mm and which is provided with fourteen perforations, each of which has a diameter of 5 now. Two inlet conduits, one for the introduction of gas and the other for the introduction of the liquid, are connected to openings formed in the wall of the container at locations about half an inch below the dispersing plate. The reaction vessel constructed in this way is used for the air oxidation of a calcium sulfite suspension. In this case, a part of the calcium sulfite suspension in the upper portion of the reaction vessel is returned to the lower vessel portion through the liquid inlet pipe as shown in the drawing after the bubbles have been separated therefrom. The volume flow of the liquid introduced into the container is approximately h. m / h, while the volume flow of the imported
3
Luft etwa 56 m /h beträgt. Die Temperatur im Behälter liegt
bei etwa 45 C, die Durchtrittsgeschwindigkeit der Fluide
gemessen an der Dispergierplatte liegt bei 60,5 m/s. In den Behälter wird eine frische Aufschlämmung von Calciumsulfit in
einer Konzentration von l,lo mol/l bei einem Volumenstrom von
o,4 m /h als Zumischung zur umgewälzten Flüssigkeit kontinuierlich
zugeführt. Die Oxydation nach 12o min Verweilzeit erreicht die Höhe von etwa 93,2 %. 3
Air is about 56 m / h. The temperature in the container is around 45 C, the flow rate of the fluids measured on the dispersing plate is 60.5 m / s. A fresh slurry of calcium sulfite in a concentration of 1.0 mol / l at a volume flow of 0.4 m / h is continuously fed into the container as an admixture to the circulated liquid. The oxidation after a residence time of 120 minutes reaches a level of about 93.2 %.
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Es wird ein Reaktionsbehälter mit einem Innendurchmesser von 64o mm und einer Höhe von 35oo mm verwendet, in dem eine Dispergierplatte mit einer Stärke von Io mm horizontal befestigt ist, die mit zwei Durchbrechungen versehen ist, von denen jede einen Durchmesser von 2o mm hat. Unter der Dispergierplatte sind die Gaseinlaßleitung und die Flüssigkeitseinlaßleitung angebracht.It becomes a reaction vessel with an inside diameter of 64o mm and a height of 35oo mm used in the a dispersion plate with a thickness of Io mm is fastened horizontally, which is provided with two perforations, each of which has a diameter of 20 mm. Under the dispersing plate are the gas inlet line and the liquid inlet line appropriate.
In den Reaktionsbehälter wird Luft durch die Gaseinlaßleitung mit einem Volumenstrom von loo m /h und gleichzeitig Wasser durch die Flüssigkeitseinlaßleitung mit einem Volumenstrom von Io m /h eingeführt. Man erkennt, daß die Luft zu Luftblasen verschiedener Größe aufgeteilt wird, die zwischen 2 und 60 mm im Durchmesser in der Flüssigkeit über der Dispergierplatte liegen. Die Blasen haben meist einen großen Durchmesser und sind in der Flüssigkeit nicht gleichförmig dispergier.t, Die Geschwindigkeit des Luft-Wasser-Geniisches beim Durchtritt durch die Dispergierplatte beträgt etwa 48 m/s.Air is drawn into the reaction vessel through the gas inlet line at a volume flow rate of 100 m / h and at the same time Water introduced through the liquid inlet pipe at a flow rate of Io m / h. You can see that the air is too Air bubbles of various sizes that are between 2 and 60 mm in diameter are split into the liquid above the dispersing plate lie. The bubbles are usually large in diameter and not uniform in the liquid dispersed, the speed of air-water genius when passing through the dispersion plate is about 48 m / s.
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Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP47020611A JPS5243788B2 (en) | 1972-03-01 | 1972-03-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2310027A1 true DE2310027A1 (en) | 1973-10-04 |
| DE2310027C2 DE2310027C2 (en) | 1983-05-05 |
Family
ID=12032046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2310027A Expired DE2310027C2 (en) | 1972-03-01 | 1973-02-28 | Method for operating a device for finely dispersing a gas in a liquid |
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| JP (1) | JPS5243788B2 (en) |
| DE (1) | DE2310027C2 (en) |
| GB (1) | GB1429671A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0153974A1 (en) * | 1984-03-09 | 1985-09-11 | Waterkotte Klemens | Distributor for gas-liquid mixtures consisting of a gaseous dispersing agent and the liquid disperse phase distributed therein |
| EP0726088A1 (en) * | 1995-01-20 | 1996-08-14 | Grünenthal GmbH | Process and device for the preparation of sprayable compositions |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608U (en) * | 1983-06-13 | 1985-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | cutting tool holding device |
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|---|---|---|---|---|
| DE1442691B (en) * | Fuji Shashin Film K.K., Kanagawa (Japan) | Device for carrying out reactions between liquid and gaseous or vaporous reactants | ||
| US1809033A (en) * | 1928-12-17 | 1931-06-09 | Duncan Stewart | Emulsifying apparatus |
| DE1153725B (en) * | 1960-01-12 | 1963-09-05 | Ralph V Wolff Dipl Ing | Method for gassing or ventilating fluids, especially sewage, medical baths or the like |
| FR1364167A (en) * | 1963-05-13 | 1964-06-19 | Waddington & Duval Ltd | Improvements to mixing devices |
-
1972
- 1972-03-01 JP JP47020611A patent/JPS5243788B2/ja not_active Expired
-
1973
- 1973-02-28 DE DE2310027A patent/DE2310027C2/en not_active Expired
- 1973-03-01 GB GB1000673A patent/GB1429671A/en not_active Expired
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2310027C2 (en) | 1983-05-05 |
| GB1429671A (en) | 1976-03-24 |
| JPS5243788B2 (en) | 1977-11-01 |
| JPS4889168A (en) | 1973-11-21 |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
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