DE624276C - Verfahren und Vorrichtung zum Waschen oder Extrahieren von nicht oder nur teilweise mischbaren Fluessigkeiten im Gegenstrom - Google Patents

Description

Beim Waschen oder Extrahieren von Flüssigkeiten ist die Regelung der Größe der Tropfen, mit der die eine Flüssigkeit in der anderen Flüssigkeit verteilt ist, von größter Bedeutung für di'e Erzielung möglichst hoher Ausbeuten. Wenn man eine Flüssigkeit .durch eine Öffnung hindurch in eine andere Flüssigkeit, beispielsweise mit Hilfe eines Injektors, einführt, hängt die Tropfengröße dieser eingeführten Flüssigkeit zur Hauptsache von der Weite der Öffnung und von der Geschwindigkeit ab, mit der die Flüssigkeit durch diese Öffnung hindurchgeht. Diese Geschwindigkeit muß groß genug sein, um den eingeführten Flüssigkeitsstrahl in ungefähr gleichmäßige Tropfen von gewünschter Größe aufzuteilen. Wenn die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles zu niedrig ist, sind die Tropfen zu groß. Ist die Geschwindigkeit jedoch zu hoch, so erhält man zwar kleine Tropfen, die aber hinsichtlich ihrer Größe nicht einheitlich sind.

Erfindungsgemäß wird eine siebartig mit

Öffnungen versehene Wand verwendet, durch deren Öffnungen eine der beiden Flüssigkeiten

as abwechselnd hindurchbewegt wird; hierdurch wird jeweils die eine Flüssigkeit tropfenweise in die andere eingeführt.

Bei Rühr- oder Misclivorrichtungen zur Herstellung beständiger Mischungen oder Emulsionen u. dgl. hat man schon siebartige Elemente verwendet, durch' deren Öffnungen das Flüssigkeitsgemisch oder ein Teil desselben abwechselnd in verschiedenen Richtungen hindurchgetrieben wurde. Im vorliegenden Fall handelt es sich im Gegensatz hierzu nicht um die Herstellung dauerhafter Mischungen, sondern um eine vorübergehende Verteilung einer Flüssigkeit in einer anderen, wobei die gleichmäßig verteilten Tropfen der einen Flüssigkeit durch die andere Flüssigkeit bewegt werden und sich nach kurzer Wegstrecke wieder vereinigen.

Eine Förderung der Flüssigkeiten durch die Wandöffnungen kann im Prinzip erreicht werden, entweder durch Bewegung der Wand gegenüber den als Ganzes genommen unbeweglichen oder praktisch unbeweglichen Flüssigkeiten, -oder umgekehrt durch Bewegung der Flüssigkeit gegenüber der unbeweglichen Wand. Wie dieses ausgeführt wird, wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, in der zwei Ausführungsbeispiele von Wasch- oder Extraktionssäulen, bei denen die obengenannten erfindungsgemäßen

Prinzipien angewendet worden sind, in den Abb. ι und 4 schematisch dargestellt sind, während die Abb. 2 und 3 Einzelheiten - der Vorrichtung gemäß Abb. 1 zeigen. ^ Die beiden Vorrichtungen sind bestimmt für die Behandlung einer spezifisch leichteren Flüssigkeit mit ieiner spezifisch schwereren Flüssigkeit, wobei die beiden Flüssigkeiten sich im Gegenstrom zueinander durch die ίο Kolonne hindurchhewegen. Die schwerere, von oben nach unten strömende Flüssigkeit wird durch-ein Verteilerrohr 2 zugeführt und durch die Leitung 3 abgeführt, während die leichtere, von unten nach oben strömende Flüssigkeit aus einem Rohr 4 zugeführt und über die Leitung 5 abgeführt wird. Insofern stimmen die beiden Arbeitsweisen der Vorrichtungen gemäß Abb. 1 und 4 miteinander überein.

In der Vorrichtung gemäß Abb. 1 ist eine Anzahl von waagerechten Scheidewänden 7 vorgesehen, die mit Öffnungen versehen sind. Diese Scheidewände 7 bestehen beispielsweise aus gelocktem" Blech oder aus Metalldrahtgewebe und sind· in der Kolonne 1 mit Hilfe von Ketten 6 untereinander hängend angeordnet. An der untersten Trennwand 7 hängt an Ketten ein Gewicht zum Spannen. An ihrer Außenkante sind die Trennwände 7 mit einem RandS versdhen, der in 'einer Nut eine Packung 14 tragt, um eine Abdichtung an der Kolonnenwand zu erzielen (Abb..2). Diese Abdichtung zwischen Trennwand 7 und Kolonnenwand kann auch in anderer Weise herbeigeführt werden, beispielsweise so, daß man nur leinen langen schmalen Schlitz zwischen der Kolonnenwand und dem senkrechten Rand jeder Scheidewand freiläßt Dieser senkrechte Rand jeder Trennwand 7 ist zweckmäßig kugelförmig ausgebildet, um ein Klemmen zu vermeiden (Abb. 3). Um einen weiteren Abschluß mit der Kolonnienwand herbeizuführen, können in. diesem senkrechten Rand schraubenförmige Ringie 15 in Nuten angeordnet +5 sein. Die Trennwände/ werden mit Hilfe eines Kurbelantriebes 9 auf- und abwärts bewegt. Dieser Antrieb kann natürlich auch ein beliebiger anderer Antrieb geeigneter Bauart sein.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Es sei angenommen, daß· sich die siebartigen Trennwände 7 etwa in der niedrigsten Stellung*in der Kolonne befinden. In jedem Zwischenraum), der zwischen zwei Trennwänden 7 gebildet wird, ist die schwerere Flüssigkeit zu Boden gesunken, wahrend die leich- -tere Flüssigkeit nach oben gestiegen ist, so daß auf jeder Trennwand 7 praktisch eine Schicht schwererer Flüssigkeit ruht, während die Unterseite einer jeden Trennwand mit eimer Schicht leichterer Flüssigkeit in Berührung steht. "Der Widerstand, der durch die Trennwand 7 ausgeübt wird, ist groß genug, um 'eine ins Gewicht fallende Bewegung von 6g Flüssigkeit auf Grund der verschiedenen spezifischen Gewichte durch die Öffnungen der Trennwände hindurch zu verhindern. Dann werden die Trennwände 7 nach oben bewegt, wobei die Fliissigfceitsschichten praktisch unverändert in ihrer Lage verharren. Dabei wird dann die auf jeder Trennwand 7 ruhende Schicht schwererer Flüssigkeit durch die sich nach oben bewegende Trennwand unterteilt in Flüssigfceitsstrahlen, die dann in die darunterliiegiende Schicht leichterer Flüssigkeit sinken und dabei in Tropfen aufgeteilt werden.

Diese einzelnen Strahlen der schwereren Flüssigkeit besitzen eine im Vergleich zur leichteren Flüssigkeit große Geschwindigkeit, welche gegenüber der absoluten Geschwindigkeit der einzelnen Trennwände etwa proportional ist dem Verhältnis zwischen dem Gesamtquerschnitt der Waschkolonne und dem Gesamtquerschnitt der einzelnen Öffnungen in der Trennwand. Auf diese Weise wird die schwerere Flüssigkeit in gleichmäßig feiner Verteilung mit der leichteren Flüssigkeit in Berührung gebracht, so daß teilweise als go Folge der Entwicklung von Wirbelbewegungen eine intensive Wäsche zwischen den beiden Flüssigkeiten stattfindet. Bei der nachfolgenden. Abwärtsbewegung der Trennwände 7 verlaufen die Vorgänge ähnlich, nur mit dem Unterschied, daß in diesem Fall die leichtere Flüssigkeit in der schwereren Flüssigkeit fein verteilt wird. Es ist zu bemerken, daß die Flüssigfceitsschicht, die bei der Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der mit Öffnungen versehenen Trennwand durch diese nicht aufgeteilt wird, verhältnismäßig ruhig stehenbleibt, so daß dort die Trennung der beiden Flüssigkeiten infolge ihrer verschiedenen spezifischen Gewichte praktisch ungestört vor sich geht. Infolgedessen ist das Leistungsvermögen der Kolonne praktisch, dasselbe wie das einer Kolonne ohne die mit Öffnungen versehenen Trennwände;, d.h. das höchstmögliche Leistungsvermögen.

Der oben geschilderte Vorgang wiederholt sich an jeder einzelnen mit Öffnungen versehenen Trennwand, so daß eine innige Berührung zwischen beiden Flüssigkeiten über die gesamte Kolonnenlänge gewährleistet ist.

Die Geschwindigkeit der Bewegung der ■einzielnen mit Öffnungen versehenen Scheidewände, die Größe ihres Anschlages, die Zahl und Größe der Öffnungen an den Scheidewänden und der Abstand der Scheidewände voneinander sind in jedem Sonderfall den herrschenden Verhältnissen wie Art und

Menge der miteinander in Berührung zu bringenden Flüssigkeiten anzupassen. Der Durchmesser und die Zahl -der Öffnungen können in jeder einzelnen Scheidewand verschieden sein. Man hat es dadurch in der Hand, für jede einzelne Stufe des Waschvorganges die günstigste Tropfengröße zu erzielen. Das Verhältnis der nutzbaren Fläche der Öffnungen in jeder Scheidewand zum gesamten

ίο Querschnitt der Kolonne darf nicht zu klein sein, da sonst unerwünschte Störungen eintreten können.

Es ist bereits oben auf die Bedeutung der Ränder 8 jeder Scheidewand 7 zur Herstellung

ig eines Verschlusses zwischen Scheidewand und Kolonnenwand hingewiesen worden. Trotz dieser Abdichtung leckt jedoch stets eine gewisse Menge von Flüssigkeit durch noch vorhandene Öffnungen von einer Seite der Scheidewand zur anderen Seite der -Scheidewand, die infolgedessen nicht oder nur unvollständig an dem Waschprozeß, teilnimmt. Diese Menge der am Rand durchleckenden Flüssigkeit ist um so größer, je kleiner der Kolonnendurchmesser ist. Diese Verluste durch Lecken können vermieden werden, indem man die siebartigen Scheidewände 7 fest in die Kolonne einbaut und die Flüssigkeit gegenüber diesen Scheidewänden bewegt, beispiels-.30 weise mit Hilfe der in Abb. 4 gezeigten Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung sind Kopf und Boden der Kolonne durch Leitungen 11 und 12, die von den Zuführungs- und Ableitungsleitungen für eine der beiden Flüssigkeiten' abgezweigt sind, mit je einer der beiden Seiten eines Zylinders 10 verbunden, in dem sich 'ein Kolben hin und her bewegt. Entsprechend der Bewegung des Kolbens im Zylinder 10 erhält die Flüssigkeit in der Kolonne eine entsprechende Aufwärts- und Abwärtsbewegung, die zum Ergebnis haben, daß an den Scheidewänden 7 dieselben Erscheinungen auftreten, wie sie oben an den beweglichen Scheidewänden gemäß Abb. 1 beschrieben sind.

Die Kolbenpumpe 10 kann natürlich durch andere Pumpen, beispielsweise eine Membranpumpe, ersetzt werden. Bei großen Vorrichtungen sind die Mengen an Flüssigkeit, die bewegt werden müssen, sehr groß, und in diesem Fall empfiehlt es sich, eine Anlage gemäß Abb. 1 mit beweglichen Scheidewänden zu verwenden.

Hinsichtlich der siebartigen Scheidewände sei darauf hingewiesen, daß Metalldrahtgewebe mit !einer Maschenweite von 1 mm bei Extraktionsverfahren befriedigende Ergebnisse gezeigt haben; zweckmäßig verwendet man Scheidewände aus einem Material, das nicht oder nicht leicht durch diejenige der beiden Flüssigkeiten benetzt wird, die als verteilte Phase auftritt.

Als Beispiel für die erfolgreiche Verwendung des neuen Verfahrens sei die Extraktion eines Schmieröldestillates mit Alkohol erwähnt. In diesem Fall war der Alkohol die äußere Phase. Es wurde ein nicht korrodierendes Metall für die Herstellung der siebartigen Scheidewände verwendet, weil poliertes Metall viel leichter durch Alkohol als durch Öl benetzt wird, wähnend die Verhältnisse bei oxydiertem Metall oder einem durch Schwefelverbindungen korrodierten Metall gerade umgekehrt liegen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Waschen oder Extrahieren von nicht oder nur teilweise mischbaren Flüssigkeiten im Gegenstrom unter Verwendung von siebartigen oder ,ahnliehen, in einem Behälter eingebauten Elementen, durch die eine innige Berührung der Flüssigkeitskomponenten stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Flüssigkeiten in regelmäßigen Zeitabständen wechselweise durch die Öffnungen der siebartigen Elemente hindurchbewegt wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Behälter (1) mit ein oder mehreren mit Öffnungen versehenen, in diesem Behälter senkrecht zur Strömungsrichtung der Flüssigkeiten hin und her beweglichen Scheidewänden (7). '

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände (7) durch Ketten (6) oder andere Glieder miteinander verbunden sind, die mit einer Antriebsvorrichtung zur Erteilung der Auf- oder Abwärtsbewegung gekuppelt sind.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (1) ein oder mehrere mit Öffnungen versehene Scheidewände (7) fest angeordnet sind und der Behälter mit einer Kolbenpumpe (10) o. dgl. derart verbunden ist, daß den Flüssigkeiten in dem Behälter eine H₀ hin und her gehende Bewegung erteilt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen