DE1126359B - Vorrichtung zum Inberuehrungbringen von Feststoffen, Fluessigkeiten oder Gasen mit Fluessigkeiten oder von Feststoffen mit Gasen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Inberührungbringen von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen mit Flüssigkeiten oder von Feststoffen mit Gasen Es ist bekannt, verschiedenartige Flüssigkeiten zum Zwecke einer guten Durchmischung mit oszillierenden Schwinggeräten zu behandeln. So verwendet man z. B. in Laboratorien zur Vermischung relativ kleiner Mengen Flüssigkeiten sogenannte Schwingrührer, die eine an einer oszillierenden Stange befestigte Lochplatte aufweisen. Weiterhin ist es bekannt, Flüssigkeiten zur Durchführung von Extraktionen in Kolonnen zu behandeln, die mit einer Anzahl beweglicher Böden ausgerüstet sind. Die Böden derartiger Extraktionskolonnen sind an einer zentralen Stange befestigt, die während des Betriebes in vertikaler Richtung hin und her bewegt wird. Bei manchen Ausführungen geschieht die Abwärtsbewegung der Stange unter dem Einfluß der Schwerkraft. Außerdem sind Extraktionskolonnen bekannt, bei denen die Flüssigkeitssäule der Kolonne mittels eines Pumpwerkes, z. B. einer Kolbenpumpe, wechselnd bewegt wird.
• Gemäß der französischen Patentschrift 1127088 ist es bekannt, Extraktionskolonnen mit Lochplatten auszurüsten, die durch einen Vibrator in Schwingungen senkrecht zur Plattenebene versetzt werden. Dabei sind die Lochplatten paarweise angeordnet, und jedem Paar ist ein im Innern der Kolonnen befestigter Vibrator zugeordnet.
• Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen werden im allgemeinen zur Behandlung kleiner Flüssigkeitsmengen benutzt, weil großtechnische Ausführungen erheblichen statischen Schwierigkeiten begegnen.
• Darüber hinaus erfordert die rasch wechselnde Bewegung der Massen, d. h. der Böden und der Stange oder der Flüssigkeitssäule, einen erheblichen Energieaufwand.
• Die zur Destillation vielfach verwendeten Drehkolonnen mit mehreren um eine meist vertikale Achse drehbaren Böden bewirken ein Sichten der Komponenten insofern, als die schwerere Komponente unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte an die Kolonnenwand geschoben wird. Sie sind daher für Flüssig-Extraktionen nicht geeignet.
• Ein ähnlicher Zentrifugaleffekt tritt auch bei den Extraktionskolonnen auf, die gemäß der französischen Patentschrift 818 912 mit pendelartig aufgehängten perforierten Platten versehen sind; denn diese Platten führen, wenn sich auch die Richtung ihrer horizontalen Plattenachsen infolge der vierfachen Aufhängung nicht verschiebt, dennoch eine kreisförmige Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit und gleichbleibendem Drehsinn aus.
• Es sind auch Vorrichtungen zum Mischen und Beschleunigen chemischer Reaktionen bekanntgeworden, die drehschwingbare Rührelemente aufweisen.
• Die dort verwendeten Rührelemente schwingen jedoch frei im Gefäß. Ein Teil des Stoffgemisches kann daher in unerwünschter Weise außerhalb des Wirkungsbereiches der Rührelemente bleiben.
• Bei Kolonnen mit unbeweglichen Einbauten in Form von Glocken-, Sieb- oder Rostböden, Siebblechen, losen Schüttungen und Packungen, wie sie beispielsweise zum Destillieren, Extrahieren, Absorbieren und anderen Verfahren der Stofftrennung angewandt werden, ergeben durch ungleichmäßigen Kontakt, d. h. durch unvollständige Durchmischung und Verteilung, unbefriedigend niedrige Wirkungsgrade.
• Es wird nun eine Vorrichtung zum Inberührungbringen von Feststoffen und/oder Flüssigkeiten mit Gasen und/oder Flüssigkeiten mit drehschwingbaren Einbauten vorgeschlagen, mit deren Hilfe es gelingt, die vorstehend aufgezeigten Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten, gegen die Kolonnenwand ganz oder teilweise abgedichtet, wie Kolonnenböden übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame, in der Kolonnenachse verlaufende Welle aufweisen, die mit einem regelbaren Frequenzgenerator verbunden ist.
• Mit Hilfe dieser Vorrichtung gelingt es, die Komponenten bzw. Phasen während des Verfahrensablaufes in einem engen gleitenden Kontakt zu halten und auf den gesamten Kolonneninhalt einzuwirken, wodurch selbst bei großen Abmessungen gute Wirkungsgrade erzielt werden.
• Der Frequenzbereich des Schwingungsgenerators wird zweckmäßig so gewählt, daß er den Resonanzbereich des drehschwingungsfähigen Systems umfaßt, weil man hierbei mit einem Minimum an Antriebsenergie auskommen kann. Es ist dabei zweckmäßig, für eine vollständige Füllung der Kolonne zu sorgen, um mit Sicherheit ein Aufschaukeln der Schwingungen zu vermeiden; die flüssigen bzw. festen Komponenten wirken hierbei dämpfend.
• Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die schwingungsfähigen Einbauten in Frequenzen zu bewegen, die außerhalb ihres Eigenschwingungsbereiches liegen.
• In den Fällen, in denen die Eigenfrequenzen der Einbauten so hoch liegen, daß unter Umständen mit Emulsionsbildungen zu rechnen ist, ist es vorteilhaft, unterhalb des Resonanzbereiches zu arbeiten. Dies kommt insbesondere in Betracht, wenn es sich darum handelt, verschiedene Flüssigkeiten miteinander in Kontakt zu bringen.
• Auch bei Systemen mit geringer Dämpfung, z. B. bei Verwendung von Glockenböden und ähnlichen, insbesondere zu Zwecken der Destillation starr angeordneten Böden, ist es zur Vermeidung von Resonanzbrüchen vorteilhaft, die schwingungsfähigen Einbauten in Drehschwingungen zu bewegen, die außerhalb ihres Eigenschwingungsbereiches liegen.
• In diesen beiden letzterwähnten Fällen bietet die vorliegende Erfindung gegenüber der Anwendung oszillierender Schwingungen den Vorzug, daß die Hubarbeit fortfällt.
• Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, plattenförmige Einbauten zu verwenden, die noch Aussparungen aufweisen. Die Aussparungen können in beliebig geformten Lochungen bestehen. Durch Aussparungen in Form von Abschnitten aus der kreisförmigen Platte kann dem Flüssigkeitsinhalt der Kolonne eine zusätzliche Bewegungskomponente aufgezwungen werden.
• Die Einbauten können aber auch Füllkörperschüttungen oder Packungen enthalten. Solche Einbauten sind zweckmäßig korbähnlich ausgebildet und vorteilhaft aus Streckmetall oder Lochblech gefertigt.
• In der Zeichnung ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in beispielsweiser Ausführungsform dargestellt. Abb. 1 zeigt eine Kolonne2, die am Kopf und am Fuß mit Zu- und Abflußorganen versehen ist.
• Die drehschwingungsfähigen Einbauten 1 sind wie Kolonnenböden übereinander angeordnet und durch Gleitringe 7 gegen die Kolonnenwand teilweise abgedichtet; die gemeinsame Welle 6 ist mit einem Schwingungsgenerator 3 gekuppelt.
• Die im oberen Teil der Kolonne 2 eingezeichneten plattenförmigen Einbauten 1 enthalten gebohrte Aussparungen 4. DieAbb. 3, 4 und 5 stellen zweckmäßige Formen dieser Aussparungen 4 dar. Die Aussparungen können aber auch wie in Abb. 2, die einen Hori- zontalschnitt der Kolonne nach A-B zeigt, schlitzförmig gestaltet sein. Die kreisabschnittförmigen Aussparungen 5 einer Platte sind gegenüber denen der benachbarten Platten versetzt angeordnet.
• Zum Durchtritt der Komponenten stehen lediglich die Aussparungen 4 und 5 zur Verfügung.
• Die in den Abbildungen gezeigte Form der Einbauten ist lediglich eine beispielsweise Ausführungsform. An Stelle von ebenen Platten können z. B. auch gewölbte oder kegelig geformte Platten vorgesehen sein. An Stelle von Platten können auch Sieb-.
• Schlitz-, Loch- oder Streckmetallböden angeordnet sein. Glockenböden eignen sich in gleicher Weise zum schwingungsfähigen Einbau. Man kann mit Vorteil auch korbähnliche Gebilde verwenden, wie im unteren Teil der Abb. 1 gezeigt, die Füllkörper oder andere Schüttungen enthalten.
• Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Inberührungbringen von verschiedenen Flüssigkeiten, wie z. B. bei Extraktionen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, gelochte, tellerförmige Einbauten in der Kolonne 2 zu verwenden. Handelt es sich darum, Flüssigkeiten und Gase miteinander in Berührung zu bringen, z. B. beim Begasen, Rektifizieren, so verwendet man vorteilhafterweise Glocken-, Sieb-, Schlitz- oder Lochböden. Siebe oder Paddeln haben sich als zweckmäßig erwiesen, wenn es sich darum handelt, Flüssigkeiten mit Feststoffen in Berührung zu bringen. Beim Inberührungbringen von Feststoffen mit Gasen, z. B. beim Adsorbieren oder Trocknen, haben sich tellerförmige Gebilde als Einbauten in der Kolonne 2 als vorteilhaft erwiesen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Inberührungbringen von Feststoffen und/oder Flüssigkeiten mit Gasen und/oder Flüssigkeiten mit drehschwingbaren Einbauten, dadurch gekennzeichnet, daß Einbauten (1), gegen die Kolonnenwand (2) ganz oder teilweise abgedichtet, wie Kolonnenböden übereinander angeordnet sind und eine gemeinsame, in der Kolonnenachse verlaufende Welle (6) aufweisen, die mit einem regelbaren Frequenzgenerator verbunden ist.
2. 2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten plattenförmig gestaltet sind und Aussparungen (4 und 5) aufweisen.
3. 3. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten Füllkörperschüttungen oder Packungen enthalten.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1 127 688, 818 912; österreichische Patentschrift Nr. 171 689.