DE2345261A1 - Hochleistungseinbauten fuer chemische apparate - Google Patents

Description

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Hochleietungseinbauten fuer chemische Apparate

Die Erfindung betrifft Hochleistungseinbauten fuer chemische Apparate, insbesondere zur Dispergierung oder Suspendierung heterogener Gemische bei der Durchfuehrung von Stoffaustauschprozessen oder chemischen Reaktionen.

Es sind Extraktionskolonnen fuer Flue ssig-3Tu.es si g-Extraktionen bekannt, die auf einer drehbaren axialen Rotorwelle je nach dem beabsichtigten Extraktionseffekt in bestimmten Abstaenden Quirlsterne besitzen. Der Randabstand zwischen den Quirlenden und der Kolonnenwand ist so minimal, dass die Quirle nahezu" den gesamten Querschnitt des Kolonnengehaeuses bestreichen.

Waehrend sich die spezifisch leichtere und die schwerere Phase im Gegenstrom durchdringen, werden sie von den Quirlenden aufgespalten und verteilt.

Nachteilig bei diesem System ist infolge der Rotation der Quirlsterne das staendige Zurueckreissen der Phasen mit unterschiedlichen Dichten, da geeignete Einbauten, wie Statorscheiben, -segmente usw., in derartigen Apparaten fehlen.

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Die bei solchen Kolonnen zu verzeichnende Rueckverraischung reduziert den Wirkungsgrad des Extrakteurs wesentlich. Bekannt sind weiter. Extraktionskolonnen, die neben dem Rotor mit den radial zugeordneten Rotorscheiben an der Innenwand der Kolonne Statorscheiben oder Sektoren besitzen. Jene. Statorscheiben oder Sektoren sind in vertikalen Abstaenden parallel oder versetzt senkrecht zur Rotorwelle montiert, wobei durch die Anordnung im Kolonneninnenraum Abteilungen definiert werden, die nur durch Oeffnungen in den Mittelpunkten der Statorscheiben bzw. durch freie Plaechen zwischen den Sektoren miteinander in Verbindung stehen.

Eine andere Loesung sieht vor, Ver- oder Zerteilungsplatten direkt radial an der Rotorwelle zu befestigen, die sich ueber den gesamten Innenquerschnitt des Kolonnengehaeuses erstrekken und neben einem geringfuegigen Spalt an der Kolonnenwand in beliebiger Verteilung noch zusaetzlich kleine Oeffnungen achsparallel zur Rotorwelle aufweisen. Bei beiden erfindungsgemaessen Loesungen sind die Oeffnungen fuer eine axiale und bedingt radiale Stroemung der Phasen geeignet.

Durch diese Oeffnungen ist jedoch wegen des starken verminderten freien Querschnitts im Kolonneninnenraum nur ein eingeschraenkter Fluessigkeitsdurchtritt moeglich, so dass lediglich eine begrenzte Durchsatzleistung mit derartigen Apparaten erreicht werden kann. Ausserdem schliessen die Zonen verminderter Stroemungsgeschwindigkeit unmittelbar am Apparategehaeuse Totraeume nicht aus, was den Wirkungsgrad des Apparates erheblich verringert. Des weiteren kommt es auch bei diesen Loesungen infolge der nichtausreichenden Beruhigung der Phasen zu einer Rueckvermischung, die nur ueber eine Verlaengerung der Kolonne abgebaut werden kann. Erweiterungen der Bauhoehe von Apparaten ziehen jedoch Schwierigkeiten mechanischer und betriebstechnischer Natur, welche von der groesseren Laenge des Rotors einschliesslich der quantitativen Zunahme seiner Einrichtungen wie Ver- oder Zerteilungsplatten, Quirle, Rotorstege usw. herruehren, nach eich, da eine groessere Masse angetrieben werden muss.

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An Stelle der bereits geschilderten Statorscheiben, Sektoren oder Zerteilungsplatten koennen auch Drahtnetzpackungen im Kolonnengehaeuse eingesetzt werden, die den Kolonneninnenraum in Beruhigungszonen mit reduzierter und in Mischzonen mit erhoehter Stroemungsgeschwindigkeit unterteilen. Der Rotor ist zentriech im Kolonneninnenraum angebracht und verfuegt in den Mischzonen ueber Scheiben, Stege o'der Streifen.

Apparate dieser Ausfuehrungen schliessen zwar durch die Beruhigungszonen eine Rueckvermischung der Phasen aus, sie sind jedoch nur fuer kleinere Querschnitte fertigungstechnisch geeignet und haben durch den stark herabgesetzten freien Querschnitt eine geminderte Durchsatzleistung, Llontagetechnisch unguenstig ist bei diesen Loesungen auch der Einbau von Draht netzpackung und Rotor, weil jeder montierten Packung einzeln die entsprechende Rotorscheibe zugeordnet werden muss.

Der Zweck der Erfindung bezieht sich auf HocTileistungseinbauten in chemischen Apparaten, die die Durchsatzleistung der Kolonne unter Reduzierung der Material- und Investitionskosten erhoehen, Leistungsverluste moeglichst ausschliessen und optimale Montage- oder Demontagebedingungen fuer den Ein- und Ausbau des Rotors gewaehrleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die zweckentsprechende Ausgestaltung und Anordnung der Apparateeiribauten den freien Flaechenquerschnitt der Apparate zu erhoehen und durch geeignete Einrichtungen die axiale Rueckvermischung der Phasen sowie die Bildung von Totraeumen auszuschliessen.

Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass im Apparateinnenraum Schikanen mit kreisfoermigem Querschnitt radial zur Stroemung der Phasen befestigt sind. Die Schikanen setzen sich aus Trennwaenden zusammen, die durch ihre axiale oder radiale Anordnung zur Rotorwelle und parallel zur Stroemungsrichtung, unterschiedliche geometrische Formen aufwei- : sen, so dass die Schikanen in eine Vielzahl von Sektionen

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aufgegliedert werden. Da die Schikanen auf ihren kreisfoermi-' •gen Querschnitten in Stroemungsrichtung offen sind, koennen sich die Phasen ungehindert hindurchbewegen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuehrungsbeispiel naeher erlaeutert werdenj

In der Figur ist ein Extrakteur in Vorderansicht und Draufsicht mit einer Ausfuehrungsform der Schikane dargestellt. Die Hochleistungseinbauten oder Schikanen mit angepassten Ruehrern 5 sind in einer Vielzahl im Kolonneninnenraum radial zur Rotorwelle 1 entsprechend des beabsichtigten Beruhigungseffektes angebracht. Die Schikanen werden durch Trennwaende 2 gebildet, die unterschiedliche geometrische Formen, wie Sternforraen, Vielecke anderer Art usw., aufweisen koennen. Durch die spezifische Anordnung der Trennwaende 2 axial oder radial zur Rotorwelle 1 werden die Schikanen in verschiedene Sektionen unterteilt. Hierbei v/erden die Trennwaende 2 beispielsweise zusammengeschweisst, geloetet oder genietet. Zur Gewäehrleistung eines kontinuierlichen Flusses der Phasen sind die Schikanen auf ihren kreisfoermigen Querschnitten in Stroemungsrichtung offen. Um eine bessere Vermischung der Phasen zu erreichen, hat es sich als zweckmaessig erwiesen, verschiedene Trennwaende 2, wie aus der Figur ersichtlich ist, innerhalb der Hoehe der Schikane zu unterteilen, wodurch die Stroemung der Medien zusaetzlich beeinflusst und umgelenkt wird.

V/aehrend die Beruhigung der Phasen in den Beruhigungszonen 4, gebildet durch die Trennwaende 2 der Schikanen erfolgt, sind denselben beidseitig parallel Mischzonen 3 zugeordnet, in denen sich die Ruehrer 5 der Rotorwelle 1, welche zentrisch saemtliche Zonen des Apparates durchdringt, befinden. Die Anzahl der Ruehrstege oder -scheiben kann entsprechend der Ausfuehrungsform der Schikanen variieren, wobei es in Jedem Fall durch die Anpassung der Ruehrer 5 an die Geometrie der Schikanen moeglich ist, in einer bestimmten Stellung die komplette Rotorwelle 1 durch die eingebauten Schikanen des Apparates hindurchzuschieben oder auch axial aus dem Apparat zu entfernen. Als vorteilhaft hat sich bei den

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Apparaten fuer die Hoehe der Beruhigungszonen 4 zu denen der Mischzonen 3 ein Verhaeltnis von 1 j 2 bis 4 : 1 erwiesen. Da bei Apparaten mit solchen Einbauten ein freier Kolonnenquerschnitt von mindestens 0,9 erreicht wird, laesst sich iiierdurch der Durchmesser derselben wesentlich reduzieren. Der freie Kolonnenquerschnitt ergibt sich aus den Einflussgroessenj

Kolonnenquerschnitt - Wellenquerschnitt - Querschnitt

der Einbauten

q Kolonnenquerschnitt

Wird nun am Kopf des Apparates bei Fluessig-Fluessig-Extraktionen die schwere Phase, kontraer die leichte Phase zugefuehrt, dann entsteht ohne die erfindungsgemaessen Schikanen durch die Dichteunterschiede der Phasen eine Axial- und durch die wirkende Zentrifugalkraft, resultierend aus der Rotation von Rotorwellen 1 und Ruehrer 5, eine Radialbewegung. Insbesondere die Radialbewegung wird jedoch durch die von den Trennwaenden 2 gebildeten Sektionen in den Schikanen abgebaut, so dass in diesen Zonen der Prozess der Beruhigung unter verringerten Stroemungsgeschwindigkeiten stattfindet, sich beide Phasen nur im Gegenstrom durch die Beruhigungszonen bewegen und damit die neigung zu einer Rueckvermischung abbauen« Gelangen anschliessend die Phasen aus diesem Bereich der Beruhigung wieder in den der zugeordneten Mischzonen 3_f dann werden sie erneut in eine heftige Turbulenz versetzt. Diese Vorgaenge wiederholen sich entsprechend der Vielzahl der Hochleistungseinbauten, sie sichern durch eine guenstige Verweilzeit in den einzelnen Zonen eine innige Beruehrung der Phasen bei geringer Rueckvermischung und garantieren damit einen hohen Extraktionserfolg.

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Claims (3)

Patentansprueche

1. HochleistungBeinbauten fuer chemische Apparate zur Dispergierung oder Suspendierung heterogener Gemische bei Stoffaustauschprozessen oder chemischen Reaktionen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des Apparategehaeuses (6) Schikanen mit kreisfoermigen Querschnitt befestigt sind,, die parallel zur Stroemungsrichtung der Phasen sowie axial oder radial zur Rotorwelle (1) mit Ruehrern (5) angeordnete Trennwaende (2) besitzen und durch die Anordnung der Trennwaende (2) die Schikanen auf ihren kreisfoermigen, beidseitig offenen Querschnitten unterschiedliche geometrische Formen, wie Sternform oder Vielecke anderer Art, aufweisen.

2. Hochleistungseinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schikanen uebereinander angeordnet sind und das Apparategehaeuse (6) in 3eruhigungs- und Mischzonen (4; 3) unterteilen, wobei das Verhaeltnis der Höehe der Beruhigungszone (4) zur Hoehe der Mischzone (3) von 1 j 2 bis 4 i 1 variiert.

3. Hochleistungseinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der erfindungsgemaessen Schikanen in Verbindung mit dem der zugeordneten Ruehrer (5) einen freien Kolonnenquerschnitt von mindestens D,9 sichert.

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