DE2361298A1

DE2361298A1 - Anlage zur begasung von fduessigkeiten, insbesondere von fermentationsfluessigkeiten

Info

Publication number: DE2361298A1
Application number: DE2361298A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Dipl Ing Jagusch; Werner Dipl Ing Schoenherr
Original assignee: Chemieanlagenbaukombinat Leipzig Grimma VEB
Current assignee: Veb Chemieanlagenbaukombinat Leipzig-Grimma Ddr 7
Priority date: 1972-12-28
Filing date: 1973-12-08
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE2361298C2; DE2410574A1

Description

Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere von Fermentatlonsflüsslgkelten

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, Insbesondere zur intensiven Begasung von stark emulgierenden Fermentat-ionsflüsslgkelten.

Es Ist eine Anlage bekannt, die aus einem Raktlonsbehälter, einer .Zentrifuge und einer Begasungseinrichtung besteht, die in dieser Reihenfolge durch Rohrleitungen miteinander verbunden sind und die zur Durchführung eines Umwälzbegasungsverfahrens Yerwendung findet. -■-■-'".... Die mit den bei der Reaktion entstandenen Gasen beladene Flüssigkeit wird in der Zentrifuge entgast. Die,entgaste Flüssigkeit wird mittels der Zentrifuge durch eine Wasserstrahlpumpe, wo sie Frischluft ansaugt, in den Reaktionsbehälter gefördert. Das in der Zentrifuge freiwerdende Gas entweicht In die Atmosphäre. ■

Die großtechnische Anwendung dieser bekannten Anlage ist mit großem apperativen Aufwand verbunden, weil bei dem Umwälzbegasungsverfahren große jlüssigkeltsmengen von mehreren hundert bis mehreren tausend Kubikmeter je Stunde gefördert werden müssen und bekannte Förderzentrifugen nur, geringe Förderleistungen besitzen. .

Die Zentrifuge gewährleistet eine gute Entgasung der umgewälzten Flüssigkeit, jedoch Ist der Energieaufwand bei der Förderung von Flüssigkeiten Im Yergleieh zur Zentrifugalpumpe sehr hoch₀

Bei einer anderen bekannten Belüftungsvorrichtung, bei vielcher die flüssigkeit mit Hilfe von Zentrifugalpunipen durch einen externen Kühlkreislauf gefördert wird, ist ein Bekan&iergefäß im bzw. außerhalb des Reaktors angeordnet.. Die Zentrifugalpumpen saugen aus dem Dekandiergefäß teilweise entgaste Flüssig-

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keit ab, vrodurch eine Verbesserung des hydraulischen Wirkungsgrades erreicht wird. Diese bekannte technische Lösung ist für ein intensives Begasen jedoch nicht ökonomisch anwendbar» da der· Vorteil 'der hohen Ramn-Zeit-Ausbeuten in. aktiven Reaktionsraum durch das große Volumen des erforderlichen Dekandiergefäßes aufgehoben wird.

Bei einer weiteren bekannten Umwälzbegasungsvorrichtung werden . zur -Erzeugung von stark turbulenten Gas enthaltenden Flüssig— keitsstrahlen sogenannte Schaciitüber fälle verwendet, die vorteilhaft eine mehretagige Anordnung der Reaktionsräume er-mög— liehen,. Durch die vorgesehene einfache zentrale Öffnung für den Gaseintritt am Eintritt in das Schachtrohr sind' jedoch nicht die günstigsten Voraussetzungen für das Erreichen eines homogenen Strahles rait feinster- Gasdispergierung am Schachtaustritt, wie es für einen optimalen Gaseintrag erforderlich ist, gegeben. Zum anderen sind bei mehretagiger Anordnung der Reaktionsräunie die StrömungsVerhältnisse in der untersten Etage anders, als in den darüber befindlichen Reaktionsräumen. In der unteren Etage strömt der Umwälzstrom vom Reaktorboden ab, während in den oberen Etagen das begaste Medium nur von der Oberfläche in die Schachtüberfälle abströmt, so daß zur Auftriebsbewegung durch die Gasbläschen noch eine zusätzliche Strömungs komponente kommt, die zur Verkürzung-der Verweilzeit der Gasbläschen .in der Flüssigkeit führt. Dadurch ist die Homogenität und damit die Voraussetzung für einen optimalen Gaseintrag in den oberen Etagen Schlechter als in der untersten Etage.

Zweck der Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen und dadurch auch bei stark emulgier enden Flüssigkeiten hohe Stoff üb erg=-.ngsges chwindigkeiten bei niedrigem Energieverbrauch zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere zur intensiven Begasung von stark emulgierenden Fermentationsflüs^igkeiten zu schaffen, welche die umgewälzte Flüssigkeit vor der Begasung mit minimalem Energie- und Apparateaufwand weitgehend entgast und damit die Triebkraft für den Stoffübergang optimal steigert, den

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Wirkungsgrad der Umwälzpumpen bei der Förderung von stark . emulgierten Flüssigkeiten verbessert, im gesamten zur Verfügung stehenden Reaktionsraum einen intensiven Stoffaustausch sichert, falls erforderlich, eine möglichst hohe Ausnutzung der einzutragenden Gaskomponente aus Gasgemischen bei minimalstem Energieaufwand ermöglicht sowie bessere Voraussetzungen für eine feinblasige und homogene Begasung des gesamten Reaktionsrauraes schafft. . . ■

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere von stark emulgierenden Fermentationsflüssigkeiten, in einer Anlage, bestehend aus einem an sich bekannten ein- oder mehretagigen Reaktionsbehälter, in dessen unterem Teil,- zentral über einer am Boden beginnenden Saugleitung, ein Gasabscheider mit einer Sehaumabführungsleitung, die mit einer Drosseleinrichtung versehen ist und-über die Flüssigkeitsoberfläche einer der Etagen-des Reaktionsbehälters führt, angeordnet ist; einer oder mehreren entgasenden Kreiselpumpen·, deren Entgasungsleitung zu einem Flüssigkeitsabseheider führt, an dessen unterem Teil ein oder mehrere Flüssigkeitsförderorgane angeordnet sind, die über eine Rückführleitung mit dem Reaktionsbehälter verbunden sind, sowie aus an sich bekannten, Gas^-Flüssigkeitsstrahlen erzeugenden, senkrecht angeordneten und über der Flüssigkeitsoberfläche im Reaktionsbehälter endenden Begasungsvorrichtungen, durchgeführt wird.

Im Gasabscheider erfolgt unter Ausnutzung der Schwerkraft eine Abscheidung der größeren in der umgewälzten Flüssigkeit enthaltenden Gasblasen. Diese Gasblasen werden durch die Schaumabführungsleitung zurückgeführt. Die Drosseleinrichtung in der Schaumabführungsleitung dient zur Einstellung einer optimalen Arbeitsweise des Gasabscheiders. Die vorentgaste Flüssigkeit strömt über die Saugleitung den entgasenden Kreiselpumpen zu. In diesen Kreiselpumpen erfolgt, unter Ausnutzung der .in dem. Lauf-, rad'auftretenden Zentrifugalkräfte eine weitere: Entgasung der umgewälzten Flüssigkeit. Dabei vrerden die kleineren schon hoch ausgenutzten Gasbläschen, die den Gasaustauschprozeß: behindern, in den Kanälen des Kreiselpumpenlaufrades in Uabennähe abgeschieden«, Das Flüssigkeitstropfen enthaltende Gas wird aus den Kanälen des

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Kreiselpumpenlaufrades über die Entgasungsleitung dem Flüssigkeit sabscheider zugeführt, der mit einer Abgasleitung versehen ist. Die sich im Flüssigkeitsabscheider abscheidende Flüssigkeit wird mit den nachgeschalteten Fördereinrichtungen über die Rückführleitung wieder in den Fermentor gefördert. Die unter Ausnutzung der Schwerkraft und unter Ausnutzung der Zentrifugalkräfte im Laufrad der Kreiselpumpen weitestgehend entgaste Flüssigkeit wird durch die Kreiselpumpen über die Förderleitung zur Begasung des Reaktorinhaltes den an sich bekannten Gas-Flüssigkeitsstrahlen erzeugenden Begasungseinrichtungen zugeführt. Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß ohne zusätzlichen Energieaufwand fsinverteiltes Gas, das stark verarmt ist an den Gaskomponenten, die Z₀B₀ bei Fermentationsprozessen verbraucht werden, und das stark angereichert ist mit dem Gas, welches z.B. bei der Fermentation erzeugt wird, aus der Flüssigkeit weitestgehend e'ntfernt wird, so daß die Partialdruckdifferenz für den Stoffübergang erhöht und die Verhältnisse für die Aufnahme von feinsten Frischgasblasen durch die Flüssigkeit verbessert werden. Außerdem wird bei den.entgasenden Kreiselpum- · pen der hydraulische Wirkungsgrad erheblich verbessert. Der Energiebedarf für die im Verhältnis zur Hauptumwälzpumpe sehr kleinen Pumpe'für das Zurückfördern der im Flüssigkeitsabscheider anfallenden Flüssigkeit ist gegenüber den Energieeinsparungen auf Grund des höheren hydraulischen Wirkungsgrades der Hauptumwälzpumpe vernachlässigbar gering.

Der Gasabscheider besteht erfindungsgemäß aus im Wechsel angeordneten scheibenförmigen Leiteinrichtungen und mit Löchern oder Schlitzen versehenen kegelförmigen Leiteinrichtungen, die im Wechsel außen und innen durch zylindrische Zwischenstücke verbunden sind. Die 'im Reaktor begaste Flüssigkeit strömt dabei von außen nach innen durch die Zwischenräume der Leiteinrichtungen. Die Strömungsgeschwindigkeit ist dabei so bemessen, daß sich aus der gashaltigen Flüssigkeit die größeren Gasblasen aufgrund der Schwerkraft nach "oben abscheiden. Diese Gasblasen strömen durch die mit Löchern oder Schlitzen versehenen kegelförmigen Leiteinrichtungen zu der sich zentral an die Leiteinrichtungen anschliessenden Schaumabführungsleitung. Die vorentgaste Flüssigkeit strömt über die scheibenförmigen Leiteinrichtungen und durch ra-

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dial angeordnete Sammelkanäle zu einer zentral im Reaktionsbehälter angeordneten Sammelleitung, an welche die Saugleitung der Kreiselpumpe anschließt.

Eine weitere Ausführungsform des Gasabseheiders besteht erfindungsgemäß aus kegelförmigen und aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten Leiteinrichtungen. Die Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Leiteinrichtungen ist ebenfalls so. bemessen, daß sich aus der gashaltigen Flüssigkeit die größe-

ren Gasblasen aufgrund *der Schwerkraft nach oben abscheiden können. Die aus der gashaltigen Flüssigkeit abgeschiedenen ■ größeren Gasblasen strömen im oberen Teil der durch die Leiteinrichtungen gebildeten Zwischenräume radial nach innen zu der sich zentral an die oberste kegelförmige Leiteinrichtung anschließenden Schaumabführungsleitung. Die vorentgaste Flüssigkeit strömt aufgrund der kegelförmigen Leiteinrichtung und der Schwerkraft entgegen der Eintrittsströmungsrichtung radial von innen nach außen, wird durch. Samme!taschen aufgefangen ; und gelangt von dort durch Öffnungen in durch die einzelnen Segmente der Leiteinrichtungen gebildete Hohlräume. Aus diesen Hohlräumen strömt die vorentgaste Flüssigkeit zwischen der untersten kegelförmigen Leiteinrichtung und dem Behälterboden zu der Saugleitung der entgasenden Kreiselpumpe. ■"" ;

Die im Flüssigkeitsabscheider anfallende Flüssigkeit wird "erfindungsgemäß vorzugsweise mit einer Wasserstrahlpumpe, deren Treibstromanschluß über eine Jerbindungsleitung mit der Förderleitung der entgasenden Kreiselpumpe verbunden ist, zurück in den Reaktionsbehälter gefördert. Dadurch wird für die erfindungsgemäße Lösung kein zusätzlicher Antrieb mit sich be- ' wegenden-Teilen benötigt. - - '

-^rfindungsgemäß kann nach der entgasenden Kreiselpumpe in der j'örd er leitung eine Vorbegasungseinriehtung angeordnet sein. Durch diese Begasung wird das Kreislaufvolumen wieder für einen intensiven Gasaustauschprozeß aufbereitet. Der gesamten Flüssigkeit wird so im Reaktionsbehälter und im Umwälzstrom ständig · frisches Gas zugeführt, wodurch ein maximaler Gasubergang gesichert wird. Das Zuführen von Gas nach der" entgasenden Kreiselpumpe senkt auf Grund der Dichteverringerung des Umwälzstromes außerdem den erforderlichen Förderdruck der entgasenden Kreiselpumpe. Dadurch wird der Energiebedarf für die" Umwälzung einer bestimmten Flüssigkeitsmenge geringer.

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Erfindungsgemäß kann vor der Vorbegasungseinrichtung ein Strahlapparat angeordnet sein, an dessen Treibstromanschluß eine Treibgasleitung und an dessen Saugstutzen eine Gaszuführungsleitung angeschlossen sind und dessen "Druckstutzen mit der Vorbegasungseinrichtung verbunden ist, so daß die Energie"eines unter hohem Druck stehenden Gases genutzt werden kann» Zur Abführung der bei der Begasung von Flüssigkeiten freiwerdenden, oft erheblichen Reaktionswärmemengen kann er Jindungs gemäß" in der Förderleitung ein Wärmetauscher angeordnet sein_o Erfindungsgemäß kann die Abgasleitung des Flüssigkeitsabschelders mit der zentralen Abgasleitung des Reaktionsbehälters verbunden sein,,

Ist eine möglichst hohe Gasausnutzung erforderlich, wird erfindungsgemäß die zentrale Abgasleitung des Reaktionsbehälters mit der Frischgaszuführungsleitung der Begasungseinrichtung verbunden. Dadurch ist es möglich, das an der Flussigkeitsoberflache im Reaktionsbehälter entweichende Gas oder das aus dem Gasabscheider anfallende Gas erneut vollständig-oder teilweise durch selbsttätiges Ansaugen durch die Begasungseinrichtungen zur Begasung der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter zu verwenden. Bei einer weiteren Ausführungsform für hohe Gasausnutzung wird erx'indungsgemäß die zentrale Abgasleitung des Reaktionsbehälters mit der Frischgaszuführungsleitung der Begasungseinrichtung verbunden, wobei die Abgasleitung des r'lüssigkeitsabscheiders separat aus dem Anlagensystem führt. Das durch die zentrale Abgasleitung abgeführte Gas kann erneut vollständig oder teilweise durch selbsttätiges Ansaugen durch die Begasungseinrichtung zur Begasung der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter verwendet werden„ Eine Frischgaszufuhr erfolgt vollständig oder teilweise in der Vorbegasungseinrichtung oder der Begasungseinrichtung. Die Abführung von Abgas erfolgt nur aus der entgasenden Kreiselpumpe. Dieses Abgas ist am höchsten ausgenutzt«

Als Begasungseinrichtungen werden vorzugsweise Schachtüberfälle verwendet. Die Schachtüberfälle bestehen ?ua einem vorzugsweise senkrechten Schachtrohr und einem Schachtkopf. Am Einlauf des Schachtrohres ist eine Gasvcrverteilungsvorrichtung in Form von mehreren kreis-, oval-, tropfen- oder dreiecksförmigen Gaszuführungskanälen angeordnet. Diese GasZuführungskanäle sind über den

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gesamten einlaufquerschnitt des Schaentrohres gleichmäßig -verteilt. Dadurch kann die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem angesaugten Gas am Einlauf des Schachtrohres beliebig vergrößert werden. Es steht somitdiegesamte Länge des Schachtrohres über den gesamten Querschnitt zur Dispergierung des Gases in der Flüssigkeit zur Verfügung und am Austritt des Schachtrohres liegt ein vollkommen homogener Gas-flüssigkeits-Strahl vor.

Bei mehretagiger Anordnung der Reaktiönsräume sind die unteren Schachtüberfälle erfindungsgemäß mit einem zylindrischen Mantel zur Zuführung des überwiegenden Teiles der umgewälzten Flüssigkeit vom Boden des Reaktionsbehälters und mit einem Einlauf- ■ trichter zum Abströmen von Schaum sowie mit Verstellmöglichkeiten für die Größe der Einlaufquerschnitte ausgerüstet. Durch die Zuführung des überwiegenden Teiles der umgewälzten Flüssigkeit vom Boden des Reaktionsbehälters sind die Strömungsverhält-' nisse in den oberen Etagen den Strömungsverhältnissen in der unteren Etage, wo durch die entgasende Kreiselpumpe die Flüssigkeit vom Beckenboden abgesaugt.wird, angeglichen. Es wird damit sowohl eine bessere Homogenität im Reaktionsbehälter gewährleistet, als auch die Verweilzeit der Gasbläschen in der Flüssigkeit verlängert. Der Einlauftrichter gewährleistet, daß entstehender Schaum in die darunterliegende -Etage abgeleitet werden kann,, Mit der Verstellmöglichkeit für die Größe der Einlaufquerschnitte am Einlauftrichter kann einmal die abströmende Schsummenge reguliert werden und zum anderen ist. dadurch gewährleistet, daß kein verbrauchtes Gas, was sich über der begasten Flüssigkeit befindet, angesaugt wird, scndern nur Gas über die Frischgaszuführung vom Schachtüberfall in die darunterliegende Etage eingetragen wird₀ .

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, den mittleren Partia!druck der in die Flüssigkeit einzutragenden Gaskomponente und damit die Triebkraft für den Gasübergang erheblich zu steigern. Außerdem wird der hydraulische Wirkungsgrad der Kreiselpumpen wesentlich erhöht. Desweiteren ermöglicht die gefundene Lösung durch eine Vorbegasung des Umwälzstromes die intensive nutzung des ICreis lauf Volumens* Da das Volumen des Umwälzkreislaufes bis zu 25 % des Volumens des Reaktionsbe- '.''"' hälters betragen kann, ergibt sich daraus eine wesentliche Er-

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höhung des Gesaratgaseintrages_o Zum anderen werden durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen an den bekannten Schachtüberfällen die Bedingungen für eine feine Dispergierung des Gases im Austrittsstrahl und für die Homogenität im gesamten Arbeitsvolumen mehretagiger Reaktoren erheblich verbessert» Deshalb ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung insgesamt gegenüber dein Stand der Technik die Realisierung wesentlich höherer spezifischer Gasübergangsgeschwindigkeiten bei geringeren spezifischen Energie- und Investkosten für den Gasübergang. Der folgende Vergleich von spezifischen Lei&tungskennziffern der wichtigsten Umwalzbegasungsvorrichtungen z.B. beim Einsatz zur Kohlenhydratverhefung im technischen Maßstab macht dies deutlich:

Begasungsvor- Raum-Zeit-Ausbeute spez_# Energiebericht ung . in kg HTS/t h · darf in kWh/kg HTS

Rieche-Umwälzbütte	2	• * O	3	0,45	.»0 1	,0
Waldhof-Bütte	1	ooo	1,8	0,8	..o 2	,3
Lefrancois-Bütte	2	. . ο	3	0,45	ο. ο O	»8
Anlage gemäß der Erfindung	10	ooo	15	0,3-	*O O O**	,4

Außerdem ist durch die erfindungsgemäße Kreislauffahrweise des einzutragenden Gases bei Bedarf eine hohe Gasausnutzung einfach und sehr ökonomisch möglich.

Die -Erfindung soll nachstehend, an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1i Seitenansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung Fig. 2: Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß

der Erfindung
Pig. 3: Schnitt A-A nach Fig_o 2

■Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung strömt die stark emulgierte Flüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter 1 einem im unteren Teil zentral über den Boden angeordneten Gasabscheider 2 zu, wobei sie von außen nach innen durch die Zwischenräume von mehreren übereinander angeordneten

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kegelförmigen und sche-ibenförmlgen Leiteinrichtungen 3 und 4, die durch zylindrische Zwischenstücke.5 und 6 verbunden, sind, geführt wird. Ia erfolgt eine Trennung dieser stark emulgierten Flüssigkeit in eine Emulsion mit hohem Gasanteil und in eine vorentgaste flüssigkeit. Die Emulsion mit/hohem Gasanteil strömt durch die mit Öffnungen versehenen kegelförmigen Leiteinrichtungen 4 der Schaumabführungsleitung,7 zu, welche an ihrem oberen Ende mit einer Drosseleinrichtung 8 versehen ist. Die Drosseleinrichtung 8 kann mit einer Verstelleinrichtung zur Änderung des Austrittsquerschnittes versehen sein. Die unter Überdruck, bedingt durch die Dichteunterschiede- im Reaktionsbehälter -1 und in'der Schaumabführungsleitung 7, aus der Drossel-: einrichtung 8 austretende Emulsion mit hohem Gasanteil, trifft schräg auf die Oberfläche der begasten Flüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 auf. Die so .an der Oberfläche zusätzlich erzeugte Turbulenz führt gemeinsam mit den auftretenden Prallkräften zu einer Schaumzerstörung an der Oberfläche der 'begasten Flüssig-, •keit. ■""._■"■. ...---..-....

Die vorentgaste Flüssigkeit' strömt über radial angeordnete Samuelkanäle 9». einer zentral im Reaktionsbehälter. 1 angebrachten-Sammelleitung 10 und über die Saugleitung 11 der entgasenden Kreiselpumpe .12 zu. Die Kreiselpumpe 12 fördert die Flüssigkeit über die Förderleitung 13 und den Wärmeaustauscher 14' zum Flüssigkeits-Gas-Strahler 15. Gleichzeitig erfolgt in der. Kreiselpumpe-12 unter Ausnutzung der in ihrem Laufrad auftretenden Zentrifugalkräfte die weitere Entgasung der umgewälzten Flüssigkeit. Das Flüssigkeitstropfen enthaltende. Gas, welches sich !τι Laufrad der Kreiselpumpe 12 abscheidet, wird über die Entgasungsleitung 16, die im Kanal des Kreiselpumpenlaufrad,es in Habennähe beginnt, einem Flüssigkeitsabscheider 17 zugeführt. Die im Flüssigkeitsabscheider 17 anfallende Flüssigkeit fördert die Wasserstrahlpumpe 18, welche mit Flüssigkeit aus der förderleitung 13 über die Verbindungsleitung 19 betrieben wird,< über die Rückführleitung 20 zurück in den Reaktionsbehälter T» Das im Flüssigkeitsabscheider 17 anfallende Gas wird über die" ^: Abgasleitung 21 in die freie Atmosphäre oder über die Verbin- ' dungsleitung 22 in die zentrale Abgasleitung 23 abgeleitet.

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Die Flüssigkeit im Umwälzkreislauf wird in der Vorbegasungseinrichtung 24 zwischen der Kreiselpumpe 12 und dem Wärmeaustauscher 14 begast. D.ies erfolgt mit Hilfe des 5trah.lappi-.rntes 25, der·mit einem Treibgas hohen Druckes über die Treibgasleitung betrieben wird und. der über die Gas zuführungsleitung 27 Gas, welches unter einem geringen Druck anliegt, ansaugt. Die Begasung der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 erfolgt mit Hilfe des Flüssigkeits-Gas-Strahlers 15, der am oberen Teil des Reaktionsbehälters 1 senkrecht angeordnet ist und über der Flüssigkeitsoberfläche im Reaktionsbehälter 1 endet. Dieser Flüssigkei'ts-Gas-Strahler 15 wird mit Hilfe der umgewälzten Flüssigkeit betrieben und saugt Gas über die irischgaszuführungsleitung 28 oder teilweise bzw. vollständig über die Verbindungsleitung 29 aus der zentralen Abgasleitung 23 sjo.. Das Gas und die umgewälzte Flüssigkeit werden im Flüssigkeits-Gas-Strahler 15 innig vermischt und mit einem großen Impuls als homogener Flüssigkeits-Gas-Strshl in die im Reaktionsbehälter zu begasende Flüssigkeit eingetragen. Dabei werden die in dem Flüssigkeitsstrahl enthaltenen Gasbläschen tief in die Ilüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 eingetragen und müssen im durch den Strahl hervorgerufenen Turbulenzgebiet durch die gesamte Flüssigkeitshöhe zur Oberfläche aufsteigen. Das führt zu günstigen Verhältnissen für den Stoffübergang·Gas-Flüssigkeit. Das an der Flüssigkeitsoberfläche des Reaktionßbehälters 1 und das aus dem Gasabscheider 2 über die Schaumabführungsleitung 17 entweichende G&s wird über die zentrale Abgasleitung 23 i-ti die Atmosphäre abgeführt. Dieses Gas kann aber auch teilweise oder vollständig über die Verbindungsleitung 29 von dem J'lüssigkeits-Gas-Strahler 15 angesaugt und erneut zur Begasung der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 verwendet werden. Die zu begasende Flüssigkeit kann dem Reaktionsbehälter 1 kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt werden. Außerdem ist es möglich, die Begasung der Flüssigkeit unter Überdruck im Reaktionsbehälter 1 durchzuführen.

Pig·. 2 und 3 zeigen einen zweietagigen Reaktionsbehälter 1 mit Schachtüberfällen 34; 39 als Begasungseinrichtung in einer weiteren. Ausführungsform gemäß der i-rfindung. Die stark emul-

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gierte Flüssigkeit strömt aus der unteren Etage des Reaktionsbehälters 1 einem wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 angeordneten Gasabscheider 2 von außen radial zu. Zs erfolgt eine ■Trennung dieser stark emulgierten Flüssigkeit in eine Emulsion rait hohem ^üasanteil und In eine vorentgaste Flüssigkeit. Die Emulsion mit hohem Gasanteil strömt von außen nach innen durch die Zwischenräume der aus einzelnen Segmenten bestehenden kegelförmigen Leiteinrichtungen 30 der zentral im Reaktionsbehälter 1 angeordneten Schaumabführungsleitung 7 zu, die über der Flüssigkeitsoberfläche einer der Etagen des Reaktionsbehälters 1 endet und mit einer-Drosseleinrichtung 8 versehen ist, Die vorentgaste flüssigkeit strömt_entgegen der Eintritts-richtung auf den kegelförmigen Leiteinrichtungen 30 außen angeordneten krp.geiiförmigen Samneltaschen 31 zu und von dort weiter durch die öffnungen 32 in die zwischen den einzelnen Segmenten der kegelförmigen Leiteinrichtungen 30 vorgesehenen Hohlräume 33. Aus den Hohlräumen 33 läuft die vorentgaste Flüssigkeit unter der untersten kegelförmigen Leiteinrichtung 30 über die Saugleitung 11 der entgasenden kreiselpumpe 12 zu. Die Kreiselpumpe 12 fördert die Flüssigkeit über die Förderleitung 13 und. den Wärmeaustauscher 14 zum oberen Schachtüberfall 34· Gleichzeitig erfolgt, in der Kreiselpumpe 12 unter Ausnutzung der in ihrein Laufrad auftretenden Zentrifugalkräfte die weitere Ent-· gasung der Flüssigkeit. Das Flüssigkeitstropfen enthaltende Gas, welches sich im Laufrad der Kreiselpumpe 12 abscheidet, wird über die Entgasungsleitung 16 einem Flüssigkeitsabscheider 17 zugeführt. Die im 5'lüssigkeitsabscheider 17 anfallende Flüssigkeit wird mit der volumetrisch kleinen Pumpe 35 über die Rückführleitung 20 wieder in den Reaktionsbehälter 1 gefördert. Das- im Flüssigkeitsabseheider 17 anfallende Gas wird über die Abgasleitung 21 in die zentrale Abgasleitung 23 abgeleitet. Das in den beiden Etagen des Reaktionsbehälters 1 anfallende. Abgas wird ebenfalls, über die zentrale Abgasleitung.23 in die Atmosphäre abgeleitet.

Die Begasung der Flüssigkeit in der oberen Etage des Reaktionsbehälters 1 erfolgt durch den oberen Schachtüberfall 34. Die umgewälzte Flüssigkeit tritt über die Förderleitung 13 in den

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Schachtkopf 3β des oberen Schachtüberfalles 34 ein. Von dort stürzt die Flüssigkeit im freien Pail drallfrei in das Schacht-rohr 37 hinein und nimmt dabei das am Schachtkopf 36 unter Atmosphärendruck oder unter Überdruck stehende Gas über die Gaszufuhrungskanale 38 mit. Das angesaugte Gas und die umgewälzte Flüssigkeit werden im Schachtrohr 37 innig vermischt und mit einem großen Impuls als homogener F-lüsaigkeita-Gaa-Strahl in die flüssigkeit der oberen Etage des Reaktionsbehälters 1 eingetragen.

Die Begasung der Flüssigkeit in der unteren Etage des Reaktionsbehälters 1 erfolgt durch den unteren Schachtub.erfall39o_; Der Hauptteil der Flüssigkeit strömt vom Beckenboden der oberen Etage des Reaktionsbehälters 1 zwischen dem Schachtrohr 37 und dem zylindrischen Mantel 40 dem Einlauf des Schachtrohres 37 ZUo Von dort stürzt die Flüssigkeit im freien Fall drallfrei in das Schachtrohr 37 hinein und nimmt dabei einmal über die Frischgaszuführungsleitung 28 und die GasZuführungskanäle 38 Frischgas und zum anderen Schaum über den Einlauftrichter 41 mit. Der Einlauftrichter 41 kann mit Verstellmöglichkeiten für die Größe des Einlaufquerschnittes versehen sein_o Im Schachtrohr 37 werden das angesaugte Gas und die Flüssigkeit 'innig vermischt und mit einem großen Impuls als homogener Flussigkeits-Gas-Strahl in die Flüssigkeit der unteren Etage des Reaktionsbehälter s 1 eingetragen,,

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BAD OBSGiNAL

Claims

Patentansprüche . - ....

Anlage, zur Begasung von flüssigkeiten, bestehend aus einem ein- oder mehretagigen Reaktionsbehälter, an dessen unterem Teii eine Saugleitung beginnt, die zu einer Fördereinrichtung führt, welche gleichzeitig zur Entgasung der umgewälzten Flüssigkeit dient und. deren förderleitung mit einer Begasungseinrichtung verbunden ist, die am oberen Teil des Reaktions- behälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil zentral über der am Baden des Reaktionsbehälters·(1) beginnenden Saugleitung (11) ein Gasabscheider (.2) mit einer Schaumabführungsleitung (7), die mit einer Drosseleinrichtung (8) versehen ist und über die--Flüssigkeitsoberfläche einer der Etagen des Reaktionsbehälters (1) führt, angeordnet.ist, daß die entgasende Fördereinrichtung eine entgasende Kreiselpumpe (12) 1st, die eine Entgasungsleitung (to), beginnend.in den Kanälen des Kreiselpumpenlaufrades, besitzt, die zu einem j'lüssigkeitsabscheider (17)- führt,. der an seinem oberen Teil mit einerAbgasleitung (21) versehen ist und an dessen unterem

- Teil eine oder mehrere DTüssigkeitsförderorgane (18) (35) · angeordnet sind, die über eine Rückführleitung· (20) mit dem Reaktionsbehälter (1) verbunden sind und daß als Begasungseinrichtungen an sich bekannte ■Gas-Flüssigkeitsstrahlen erzeugende, senkrecht angeordnete und über der Flüssigkeitsoberfläche im Reaktionsbehälter (T) endende Vorrichtungen vorgesehen sindο .

2ο Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabscheider (2) aus im Wechsel angeordneten scheibenförmigen Leiteinrichtungen (3) und mit- Löchern oder Schlitzen versehenen kegelförmigen Leiteinrichtungen (4) besteht, die durch innere und äußere zylindrische Zwischenstücke (5) (6) verbunden sind, und daß radial angeordnete Sammelkanäle (9) von den inneren zylindrischen Zwischenstücken (5) zu einer zentral im Reaktionsbehälter (1) angeordneten Sammelleitung (10) führen, an die

- sich die Saugleitung (11) anschließt, und daß an die oberste scheibenförmige Leitung (3) zentral die Schaumabführungsleitung (7) angeschlossen ist.

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3· Anlage nach. Anspruch 1, dadurch, -gekennzeichnet, daß der Gasabscheider (2) aus kegelförmigen und aus einzelnen Seg-' menten zusammengesetzten Leiteinrichtungen (30) besteht, wobei zwischen den einzelnem- Segmenten Hohlräume (33) vorgesehen sind, die durch Öffnungen (32) mit kragenförmigen · Samaieltaschen (31)» die außen auf den kegelförmigen Leiteinrichtungen (30) angebracht sind, und mit der Sauglei— tung (11) unter der untersten kegelförmigen Leiteinrichtung (30) verbunden sind und daß zentral über der obersten kegelförmigen Leiteinrichtung (30) die Schaumabführungsleitung (7) angeordnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung .am Flüssigkeitsabscheider (17) eine^:Wasserstrahlpumpe (18) ist, deren Treibstromanschluß über eine Verbindungsleitung (19) mit der förderleitung (13) der entgasenden Kreiselpumpe (12) verbunden ist.

5· Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der entgasenden kreiselpumpe (12) in der Förderleitung (13) eine Vorbegasungseinrichtung (24) angeordnet ist.

6, Anlage nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vor.begasungseinrichtung (24) ein Strahlapparat (25) -angeordnet ist, an dessen Treibstromanschluß eine Treibgasleitung (26) und an dessen Saugstutzen eine Gaszuführungslei tung (27) angeschlossen sind und dessen Druckstutzen mit der Vorbegasungseinrichtung (24) verbunden ist.

7« Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (T3) ein 7/ärme aus tau scher (14) angeordnet ist _o

8, Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (21) des PlUssigkeitsabscheiders (17) mit der zentralen Abgasleitung (23) des Reaktionsbehälters (1) verbunden ist.

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9. Anlage nach-den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Abgasleitung (23) des Reaktionsbehälters (1)-mit der irischgaszuführungsleitung (28) der Begasungseinrichtung (15)(34) verbunden ist.

Anlage nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Abgasleitung (23) des Reaktionsbehälters (1) mit der KrischgaszuführungsTeituhg ('28) der Begasungseinrichtung (15)(34) verbunden ist und die Abgasleitung (21) des PlUssigkeitsabscheiders (17) separat aus dem Anlagensystem führte ■ . · '

ο Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß als Begasungseinrichtung Sehachtüberfälle (34)(39) verwendet werden, die aus einem vorzugsweise senkrechten Schachtrohr (37) und einem Schachtkopf (36) bestehen und am Einlauf des .Schachtrohres .(37) Jnit einer Gasvorverteilungseinrichtung in Form von mehreren kreis-, oval-, tropfenoderdreiecksf örmigen Gas Zuführungskanälen (38), die über den gesamten Einlaufquerschnitt,des Schachtrohres (37) gleichmäßig verteilt sind, versehen sind_o '

12ο Anlage nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch'gekennzeichnet, daß die bei mehretagiger Anordnung der Reaktionsräume als Begasungseinrichtung.zur Anwendung.kommenden unteren Schachtüberfälle (39) mit einem zylinderischen Mantel (40), mit einem Einlauftrichter (41) sowie mit Verstellmöglichkeiten für die Größe der Einlaufquerschnitte versehen sindo

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