DE2008646A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von Agglomeraten aus einer Suspension - Google Patents
Vorrichtung zum Erzeugen von Agglomeraten aus einer SuspensionInfo
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Description
Vorrichtung zum Erzeugen von Agglomeraten aus einer Suspension
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Agglomeraten aus einem oder mehreren festen Stoffen, die
in einer Flüssigkeit suspendiert sind, deren spezifisches Gewicht niedriger ist als dasjenige der Agglomerate, aus einem
langgestreckten zylindrischen Behälter, der am einen Ende einen Einlaß zum Zuführen einer Suspension und gegebenenfalls einen
oder mehrere Einlasse zum Zuführen eines oder mehrerer Hilfsstoffe
und am anderen Ende einen Auslaß zum Abführen von Flüssigkeit und Agglomeraten und der eine Rührvorrichtung aufweist,
auf deren zum Behälter koaxialen Rührwelle in Längsrichtung mehrere Rührelemente befestigt sii.nd.
liine solche Vorrichtung v/ird. im folgenden als eine
"Vorrichtung der genannten Ar'" oezoiehnet.
Im folrondon bezeichne!, f'or /uuxh'uck "fer;!;« ,"itoi's'o"
auch plastische und/odor ντ;ΐ·ίοπ<ιί·-ΗΌ Stoffe, clio sich bei
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der'in der Agglomerierungsvorrichtung herrschenden Temperatur
nicht im flüssigen Zustand befinden.
In der technischen Praxis wird das Agglomerieren von in einer Flüssigkeit suspendierten festen Stoffen häufug
angewendet, da diese Stoffe dann in einer Form erhalten werden können, die es ermöglicht, sie leicht von der Flüssigkeit
zu trennen. Dieses Verfahren kann zu verschiedenen Zwecken angewendet werden, z.B. um die Flüssigkeit oder die suspendierten
Stoffe in einer möglichst reinen Form zu gewinnen. Ferner ist es möglich, verschiedene in einer Suspension enthaltene
feste Stoffe voneinander zu trennen. Häufig wird der Agglomefe
rationsvorgang in der Gegenwart eines oder mehrerer Hilfsstoffe
durchgeführt, z.B. in Gegenwart eines Bindemittels, das das Entstehend der Agglomerate fördert, oder Stoffe, die
die Affinität der Teilchen des festen Stoffs bzw. der festen Stoffe in Beziehung zu der Suspensionsflüssigkeit oder einem
ebenfalls beigefügten Bindemittel beeinflussen.
Beim Durchführen des A^clomerationsprozesses ist es
wichtig, daß die in der Agglomeriervorrichtung enthaltene Flüssigkeit eine große kenge von bereits gebildeten Agglomeraten
enthält. Hierdurch wird die Agglomeration von neu zugefühiten
f( sten Stoffen gefördert. Jis hat sich gezeigt, daß
eine bestimmte Konzentration von Ap;glomeraten, die schwerer
ψ sind als die Suüpensionsflüssigkeit in der Vorrichtung nur
aufrechterhalten werden kann, wenn besondere h; ßnahmen getrofJ
en werden.
Gemäß der Erfindung soll nunmehr eine Vorrichtung
geschaffen werden, die es auf einfache Vk ise ermöglicht, den
Ablauf des Agglomerat ionsvor^mn3 erheblich zu verbessern.
Bei einer gemäß der r-ri'imiunt'; ausj^obildeten Vorrichtung
der genannten Ai1L" ist in der i.iihe mindestens eines der
Rührei eine nt e, jedoch höchstens in der Nähe der halben Gesamtzahl
der Lehrelemente aui ihror in die Strömungsrichtung
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weisenden Seite ein ringförmiges ümlenkcrgan vorgesehen, das
sich im rechten Winkel zur Mittelachse des Behälters erstreckt und der Behälterwand angepaßt ist.
'ύε.α>
bzw. jedes Umlenkorgan kann in Form einer flachen
latte ausgebildet sein und soll sich der Wand der Vorrichtung
so eng wie möglich anpassen, so daß keine Flüssigkeit in der Abgaberichtung zwischen der Wand und dem Umlenkorgan
hindurchströmen kann. Als sehr zweckmäßig haben sich Rührei emente der als 'üurbinenrülirer bezeichneten Art erwiesen,
bei denen die Eührwirkung durch Flügel erzeugt wird, die eine kreisrunde Anordnung bilden und sich jeweils parallel zu der
Welle der Rührvorrichtung erstrecken.
Solche Hührelemente übertragen kinetische Energie mit
einer großen radialen Komponente auf das aus der Flüssigkeit, dem festen Stoff und den Agglomeraten oder Klumpen bestehende
Gemisch. Wenn man die Umlenkorgane so einbaut, daß sie bei ihrer Betrachtung in der Strömungsrichtung kurz hinter dem
zugehörigen liührelenient angeordnet sind, besteht Gewähr dafür,
daß dem Gemisch auf der der Strömung zugewandten Seite des Umlenkorgans eine erheblich größere Menge an kinetischer
Energie zugeführt wird als auf der in die Strömungsrichtung weisenden Seite. Hierbei werden einerseits die Agglomerate
vor dem Umlenkorgan zu der Wand geleitet und nahe der Wand in Kichtung auf das Eintrittsende des ^ehälters umgelenkt,
so daß sie in dem vor dem Umlenkorgan liegenden Abschnitt der Vorrichtung verbleiben. Andererseits sind auf diese Weise
auf die Flüssigkeit eine Pumpwirkung in Richtung auf das Eintrittsende ausgeübt und wegen dieser Pumpwirkung kann das
Gemisch zu dem vor dem U lenkorgan liegenden Abschnitt durch die zentrale öffnung des Umlenkorgans hindurch zurückströmen,
wobei einer axialen Durchmischung von Flüssigkeit zwischen durch ein Umlenkorgan getrennten Abschnitten der Vorrichtung
entgegengewirkt wird, und wobei die Streuung der ' " ' -·■
Verweilzeit der Flüssigkeit verringert wird. Agglomerate, die schwerer sind als die Flüssigkeit, sammeln sich in erster
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Linie an der Wand der Vorrichtung. Dadurch, daß einer axialen
Strömung längs der Wand entgegengewirkt wird, wird somit verhindert, da%.^Agglomerate in Richtung auf das Austrittsende
der Vorrichtung/bransportiert werden. **entlang der Wand
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, größere
Agglomerate oder Zusammenballungen zu erzeugen, die eine höhere mechanische Festigkeit haben; wenn ein Bindemittel
benötigt wird, um die Agglomeration einzuleiten, kommt man daher gemäß der Erfindung; mit einer kleineren Menge des Bindemittels
aus. Wegen der höheren Konzentration der Agglomerate spielt sich der Agglomerationsvorgang vollständiger ab,
und man kann eine reinere flüssige Phase erhalten; teilweise deshalb, weil die axiale Durchmischung eingeschränkt wird,
kann man in vielen Fällen in der Vorrichtung eine erheblich größere iwenge der Suspension behandeln, so daß sich die
Durchsatzleistung der Vorrichtung erhöht.
Wenn der Durchmesser der Welle z.B. gleich dem 0,25-bis
0,50-fachen des Durchmer-, :ers der Vorrichtung ist, kann
die Welle in einem großen Ausmaß dazu beitragen, daß kinetische Energie auf das Gemisch übertragen wird.
Das Ausmaß, bis z\i welchem die Konzentration der Agglomerate
in dem Haum auf der der Strömung zugewandten Seite eines UmIenkorgangs erhöht wird, richtet sich hauptsächlich
nach der Breite des Umlenkorgans und nach der Menge an kinetischer Energie, die dem Gemisch durch das dem Umlenkorgan
zugeordnete lehrelement zugeführt wird.
In vielen i'ällen läßt sich eine genügend hohe Konzentration der Agglomerate erzielen, wenn die in radialer Hichtung
gemessene Breite der Umlenkorgane höchstens 25% des
Durchmessers der Vorrichtung beträgt. In diesem Fall verbleibt in der Mitte der Vorrichtung ein ausreichender ^aum, der es
den Agglomeraten und der Flüssigkeit ermöglicht, zum Abgabeende
der Vorrichtung zu strömen. Wenn mehrere Umlenkorgane
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vorgesehen sind, kann man z.B. durch ein allmähliches Verkleinern der Breite der Umlenkorgane in der Strömungsrichtung
erreichen, daß sich eine allmähliche Verringerung der Kon- . zentration ergibt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen einem kührelement und dem ihm zugeordneten Umlenkorgan höchstens
gleich der doppelten Breite des betreffenden Umlenkorgans ist., Durch eine solche Anordnung wird das Umlenken der
Agglomerate in Richtung auf das Eintrittsende der Vorrichtung gefördert. Dieser Umlenkvorgang wird außerdem günstig beeinflußt,
wenn die Kanten oder Ecken zwischen dem Umlenkorganen und der Wand des Behälters auf der der Strömung zugewandten
Seite und/oder der in die Strömungsrichtung weisenden Seite abgerundet sind.
Es kann ■vorteilhaft sein, wenn die Kührelemente, in
deren Hähe ein Umlenkorgari angeordnet ist, nahe der Welle mit
Öffnungen versehen sind. Hierdurch wird das Eindurchströmen
von -flüssigkeit durch die Vorrichtung gefördert, und außerdem
können bei dieser Anordnung Gase, die sich nahe der Mittelachse der Vorrichtung ansammeln, leichter abpjeführt werden.
Eine zweckmäßige Ausführung^ form der Erfindung ergibt
sich dann, wenn in der liähe von zweien der in der Vorrichtung vorgesehenen Mihrelementen je sin Umlenkorgan angeordnet ist,
so daß die beiden Umlenkorccine den Irmenraum des zylindrischen
Behälters in drei Zonen unterteilen, wobei in jeder der beiden dem Eintritbsende benachbarten Zonnen mindestens
drei iführeiewerite und in dar üe&, Austrittsende benachbarten
Zone mindestens ein KÜrireleiiie-nt angeordnet sind. Bei dieser
AusfÜhrungsform kann in der g&s&iuten Vorrichtung eine genügend
hohe Kcü^'.ntröticr;;. der A'^iomerato erzielt werden, und.
in d?v tii'hä=.; Λ :-s L'irtrlv::- . ■ ·"'*;,? :-st es rr«ö^:.l.:..ch9 dea 3?ii-;e führte η
St lot ;-,B, rail; '-.in on: l'A'Li .\':■·:, ϊΐ 'jrüricilich EU iBischon,
-'-■■ox' iii'T'C-hiiü.ßHer -e·? !<·<. ν -..·;:\:.iit-lA'-h.Q.ii üj'ii'iAÜ^isiniou. he—
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Jedem Umlenkorgan von einem verhältnismäßig großen Wert auf
der Eintrittsseite auf einen verhältnismäßig kleinen Wert auf der Austrittsseite auf eine solche Weise verkleinern, daß
der Durchmesser eines Behälterabschnitts, der in der ütrömungsrichtung
hinter einem Umlenkorgan liegt, vorzugsweise größer bleibt als der Durchmesser der Öffnung des betreffenden
Umlenkorgans. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Konzentration der Agglomerate, die sich bereits gebildet haben,
in der Strömungsrichtung abnimmt.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schcmatischer Zeichnungen
■ an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Pig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 und 3 zeigen jeweils in einem Querschnitt längs
der Linie A-A1 in !.''ig. 1 zwei verschiedene Ausführungsformen
von Kührelementen.
Fig. 4 zeigt im Längsschnitt einen 'iril einer anderen
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 und 6 zeigen im Längsschnitt bzw. in einem Querschnitt
längs der Linie B-B1 in Fig. b eine weitere Ausfüh-
* rungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Die in Fi p;. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung umfaßt einen
Behälter 1, in dem eine Welle 2 gelagert ist, ferner eine .Rohrleitung 3 zum Zuführen einer Üuspenuion, eine .Rohrleitung·
M- zum Zuführen eines l-lilfssto.fi s sowie eine Uolirleitung 5
zum Abrühren von l'lui-fiierkt i t. und A»;r;lomeraten -. Ju.it Hilfe
eines Hiebes 6 köm.-en die k\ :\ lomeru t e von der Flüssigkeit
getrennt wo ro er;. Di ι- j.·1! upsi^koi t; wird über einen Trichter
abii,ef;ebf. n, wühr^nd aie /i(;;f.,'l ei,ι ;-.'it" iibyr e..t.o·· weiteren l'i'i.chtijrr
ö abi1 '.'.fiil· π v'1'j^'.ur:. Dir We. L' >
crv'^t ; :: "ere Rühre Leniente
9» '! der oi !·οπιιΐηρ;£-;-loht, Mt·, h:,.;, .er zwei -üi'irelereilten L)
0 0933 3/1930
— Π —
ist in der Mähe -jedes dieser beiden Bührelemente ein Umlenkorgan
10 bzw. 11 Engeordnet. Line Ausfühi'ungsform eines Hührelements
9 ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses liühre lern ent umfaßt
eine bcheibe 12, an der sechs flache Flügel 13 befestigt
sind. bus Umlenkorgan 11 hat eine öffnung, deren Durchmesser
annähernd gleich dem Außendurcnmesser des ihm am nächsten benachbarten
Rührelemcnts ist.
B, i dieser Vorrichtung hat das Yon d^m Eintrittsende
weiter entfernte l'sle^lvorgRn 1" eine kleinere Breite als
das dem eintritt sends nähej?benacL'barte Umlenkorgai 10»
Eine weitere r.ve ;;kmäßige au η führung sform eines Mihrelements
ist in i'ig. f>
dargestellt. In diesem i'all trägt die
Welle 2 sechs gekrümmte Rührflügel 14, und der Durchmesser
der zentralen Öffnung des Umlenkor^an£ "'5 ist kleiner als
der Außendurchmesse.1· des Hühr el stents.
i'ig. 4 zeigt eine Ausfülvca-icsform einer erfindimgsgemäßen
Vorrichtung, bei der der liuruhiüeöser der yi.el.Le 16
etwa 40^ö des Darciui-.fi&sevs der Vorrichtung entspriclrc»
Die Suspension v;ird der YovricVitu.''^ über e":.no Rohrleitung
1? und durch ';-. äcr MeIIr-, \". fri^^ibilu^te Oi.v.T-ir-ij-in 18
zugeführt, ieraer ist sme liolirl^^.viinc 4 Esun Zn?vjxren eizies
Hilfsstofrs vorEesehar-, Die WeIl^ :6 trägt ]SühreIyi.i.3ii-l:e 19·
!bin weiteres Kührelement 21 ist in dei Sbr"mungsriohtung vor
einem Umlenkorgan 20 angeordnet * Die Lcken zwischen dsm Umienkorgan
20 und der V.and des is-.häluerts 1 sind auf beiden
Seiten des ümienkorgans abgerundet.
Bei dee in lviL>
y gezei^l-eii JAisfühx'U.ngsfürm hat d9
in-der Strc^üngsii ihtung vor t:i:iin TJialenkorgaii 22. li^^3j.i
Abschnitt, -lax- von einer \vand 2Ji uuschlcsssn ijt,., oin-j:i
größeren Durchaissssr alc der Cl. doi .Str-CBiurigsrishtuiis hin
dem Umlenlcorgan 22 lie^enae, von tC^oz Vi/ono. 2'\- 'jmotihl-jaGeixs
Abschnitt. LMe eine licks zwischen den umieficrgaii 22 und dor
Wand 25 ist abgerundet* In der Strömungsrichtung vor 'am
G ü S & 3 8 / "i Ö 3 0
Austrittsende ist ein zweites Umlenkorgan 25 vorgesehen. Am Austrittsende, wo die Vorrichtung von einer Wand 26 umschlossen
ist, ist der Durchmesser der Vorrichtung gleich dem Durchmesser der Öffnung des Umlenkorgans 25· Über Öffnungen
27 in der Wand einer einen Teil der Welle bildenden Kammer
28 und das aus dem Behälter nach außen geführte Ende 29 der Welle kann eine Flüssigkeit und/oder ein Gas abgeführt werden.
Die Austrittsleitung 5 dient zum Abführen von Flüssigkeit und Agglomeraten. Die Abmessungen der Rühreiemente verkleinern
sich in Richtung auf das Austrittsende der Vorrichtung. Gemäß Fig. 5 haben die Rührelemente 34 größere Flügel
als das Rührelement 30, und die Rührelemente 35 haben kleinere
Flügel als das Rühreiement 30.
Das lehrelement 30 umfaßt gemäß Fig. 6 eine Scheibe 31»
die Flügel 32 trägt und mit öffnungen 33 versehen ist. Die
übrigen Rührelemente können von ähnlicher Konstruktion sein
oddr den an Hand von Fig. 2 und 3 beschriebenen ähneln.
L'iit hilfe der Vorrichtung nach Fi{;. 1 wurden Versuche
durchgeführt; diese Vorrichtung hatte eine Länge von 900 mm
und einen Durchmesser von I50 mm. In der Vorrichtung waren
zwei Umlenkorgane in einem Abstand von 300 mm bzw. 750 mm
vom Eintrittsende angeordnet. Die Umlenkorgane hatten eine Breite von 27 mm. In der Strömungsrichtung vor dem ersten
Umlenkorgan waren sechs lüihrelemente vorgesehen, und zwar vier
Elemente zwischen den Umlenkorganen und zwei Elemente auf der dem Auetrittsende benachbarten Seite. Wenn man als Auegangsmaterial
eine Suspension von Kohlepulver mit einer Teilchengröße von weniger als 0,1 mm im Querschnitt unter Verwendung
von schwerem Hiizöl als Bindemittel ausging, erhielt man bei
einer Temperatur von 50° C harte Felletförmige Agglomerate
mit einem Durchmesser von 2 bis 5 Mn. Die benötigte Menge des
Bindemittels betrug 15 Gewichtsprozent der Agglomerate. Die
Verweilzeit der Agglomerate in der Vorrichtung betrug 20 min und diejenige der Flüssigkeit 6 bis 7 min. Das Gemisch
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' enthielt Agglomerate in einer M..nge von etwa 4-0 Gewichtsprozent.
Um einen Vergleich zu ermöglichen, wurde ein entsprechender Versuch durchgeführt, bei dem die gleiche Vorrichtung,
jedoch ohne die Umlenkorgane, benutzt wurde. Bei diesem Versuch wurden weiche Agglomerate mit einem Durchmesser
von nur 0,5 "bis 2 mm erhalten, die benötigte Bindemittelmenge betrug 25%, und sowohl die Agglomerate als auch die Flüssigkeit
verblieben 20 min lang in der Vorrichtung. In diesem i'all enthielt das Gemisch nur etwa 10 Gewichtsprozent an
Agglomeraten.
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Claims (6)
1. Vorrichtung zum Erzeugen von Agglomeraten aus einem
oder mehreren festen Stoffen, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, deren spezifisches Gewicht niedriger ist als
dasjenige der Agglomerate aus einem langgestreckten, im wesentlichen zylindrischen Behälter, der am einen Ende einen
Einlaß zum Zuführen einer Suspension und gegebenenfalls eine oder mehrere weitere Einlasse zum Zuführen eines oder mehrerer
Hilfsstoffe und am anderen Ende einen Auslaß zum Abführen von Flüssigkeit und Agglomeraten und der eine Rührvorrichtung aufweist,
auf deren zum Behälter gleichachsigen Rührwelle in Längsrichtung mehrere Rührelemente befestigt sind, dadurch gekennzeichnet , daß im Behälter (1) in der Nähe
mindestens eines der Rührelemente (9; 19» 21; 30, 34, 35), jedoch höchstens in der Nähe der halben Anzahl der Rührelemente
und auf deren in die Strömungsrichtung weisenden Seite ein ringförmiges Ab- bzw. Umlenkorgan (10, 11, 15; 20; 22, 25)
vorgesehen ist, das sich im rechten Winkel zur Längsachse des Behälters erstreckt und dessen Innenwand angepaßt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die in der radialen Richtung gemessene
Breite der Umlenkorgane höchstens 25 % des Durchmessers des zylindrischen Behälters entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Umlenkorgane vorgesehen
sind und die Breite der Umlenkorgane in der Strömungsrichtung
O O !) 3 3 8 /1 3 3 O
allmählich abnimmt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen einem Eührelement und dem zugehörigen umlenkorgan höchstens gleich
dem Zweifachen der Breite des betreffenden Umlenkorgans ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet , daß die Ecken zwischen den Umlenkorganen
und der Wand des Behälters auf der der Strömung
zugewandten Seite und/oder der in die Strömungsrichtung weisenden Seite abgerundet sind.
zugewandten Seite und/oder der in die Strömungsrichtung weisenden Seite abgerundet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch
gekennzeichnet, daß die Rühreiemente (19; 30),
in deren Nähe ein Umlenkorgan (22) angeordnet- ist, nahe der
lwelle mit Öffnungen (33) versehen ist.
lwelle mit Öffnungen (33) versehen ist.
7· Vorrichtung nach einem der iaisprüehe 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet , daß in der Hähe von zwei der
in der Vorrichtung vox gesehenen ioihreleiaente Jeweils ein Umlenkorgan angeordnet ist, daß diese beiden Umlonkorgane den
Innenraum des zylindrischen Behälters in drei Zonen unterteilen, daß mindestens drei Lülir elemente in jeder der beiden dem Eintrittsende der Von-ichtung benachbarten Zonen vorgesehen
sind, und daß mindestens ein i:ührelement in der dem Austrittsende "benachbarter Zone angeordnet ist.
in der Vorrichtung vox gesehenen ioihreleiaente Jeweils ein Umlenkorgan angeordnet ist, daß diese beiden Umlonkorgane den
Innenraum des zylindrischen Behälters in drei Zonen unterteilen, daß mindestens drei Lülir elemente in jeder der beiden dem Eintrittsende der Von-ichtung benachbarten Zonen vorgesehen
sind, und daß mindestens ein i:ührelement in der dem Austrittsende "benachbarter Zone angeordnet ist.
&. Vorrichtung nach einem dez- Ansprüche 1 bis 7» dadurch
gekennzeichnet, dal; sich der Durchmesse!? des im
wesentlichen zylindrischen Behälters (23, 24-) jedesmal in der
Strömungsrichtung hinter einem Umlenkorgan (22) von einem verhältnismäßig
großen wert auf der dem Eintrittsencie zugewandten
Seite auf einen verhältnismäßig kleinen Wert auf der dem Austrittsende zugewandten Seite verkleinert.
009838/1930
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