CH448030A - Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung chemischer Reaktionen in wässriger Lösung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung chemischer Reaktionen in wässriger Lösung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung von insbesondere rasch verlaufenden, chemischen Reaktionen mit chemischen Stoffen in Form von wässrigen Lösungen, bevorzugt für Ionen-Reaktionen, aber auch für Oxydations- oder Reduktionsvorgänge, wie z. B. die Oxydation von Cyaniden oder die Reduktion von Chromaten. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.



   Die bisher angewendeten Verfahren zur Durchführung vorgenannter chemischer Reaktionen lassen sich nach der Konzentration der Reaktanten in der Lösung in zwei Gruppen einteilen:
1. Die Konzentration in der Lösung ist gross und kann vor der Durchführung des Verfahrens in gewissen Grenzen genau eingestellt werden.



   2. Die Konzentration eines Reaktionspartners ist niedrig und unterliegt grösseren Schwankungen.



   Die erste Gruppe ist für die vorliegende Erfindung verhältnismässig uninteressant, da hierzu in der chemischen Grossindustrie bereits zahlreiche, gut ausgebildete und erprobte Verfahren bekannt sind. Die zweite Gruppe hat für die Abwassertechnik grosse Bedeutung und wird bisher nur mit unzureichenden Mitteln durchgeführt. Im wesentlichen geht man in der Abwassertechnik heute noch immer von einer reinen Vergrösserung der Arbeitsweise im Laboratorium aus.



   Im chemischen Laboratorium werden derartige Reaktionen normalerweise im Becherglas unter Rührung vorgenommen. In der Abwassertechnik hat man nun das Becherglas auf grosse, bisweilen viele m3 enthaltende Reaktionsbecken vergrössert und entsprechend starke Rührwerke eingesetzt. Das zu behandelnde Abwasser wird durch diese Reaktionsbecken durchgeleitet, wobei die zur Reaktion notwendigen Chemikalien an irgendeiner Stelle dieses Beckens zudosiert werden. Die Wirksamkeit einer solchen Anordnung ist aber derart gering, dass z. B. für eine einfache Neutralisations-Reaktion, deren Geschwindigkeit so gross ist, dass nur die Durchmischung zeitbestimmend ist, Reaktionszeiten von 3-5 Minuten gefordert werden müssen. Hieraus ergeben sich unnötig grosse Beckenvolumina, sowie der Nachteil, dass das Wasser im freien Gefälle durch die Becken geleitet werden muss.



  Wegen des tiefen Auslaufes der Entwässerungsleitungen von Gebäuden müssen die Becken auf ein sehr niedriges Niveau gesetzt, oder zusätzlich Pumpen zum Heben des Niveaus vorgesehen werden.



   Regeltechnisch verursachen grosse   B eckenvolumina    ebenfalls erhebliche Schwierigkeiten, vor allen Dingen aufgrund der auftretenden hohen Totzeiten bei der Homogenisierung des eintretenden Wassers mit dem vorhandenen Beckeninhalt.



   Bei gewissen chemischen Reaktionen, wie z. B. bei Fällungsreaktionen, oder der Oxydation von Cyaniden, treten weitere Schwierigkeiten dadurch auf, dass die Entgiftungsreaktionen nur bei sehr niedriger Konzentration einwandfrei durchgeführt werden können. Sind die Konzentrationen bei der Fällung von Metallsalzen zu hoch, so schliessen die gebildeten Niederschläge leicht nicht reagierte Abwassermengen ein. Bei der Entgiftung von Cyaniden entweicht bei zu hoher Konzentration des Cyanids das gasförmige, stark giftige und nachträglich nur schwer zu beseitigende Chlorcyan.



   Die vorstehend geschilderten Nachteile werden durch das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die umzusetzenden Lösungen so in eine grössere, in einem Kreislaufsystem umlaufende Wassermenge eingespeist werden, dass eine nahezu momentane Vermischung erzielt wird. Dabei wird beispielsweise wie folgt vorgegangen: Eine bestimmte Wassermenge wird in einem Kreislaufsystem mit hoher Geschwindigkeit umgewälzt. In diese Wassermenge, welche an sich nicht sehr gross zu sein braucht, wird die zu behandelnde Lösung eingespeist.



  Dabei tritt momentan eine Verdünnung im Verhältnis eingespeiste Menge : Kreislaufmenge ein. Gleichzeitig können in dieses Kreislaufwasser die zur Reaktion notwendigen Chemikalien in Lösung eingemischt werden.  



  Auch die Konzentration dieser Chemikalien kann sehr hoch gewählt werden, da sofort nach dem Einmischen eine entsprechend starke Verdünnung eintritt. Das Kreislaufsystem ist so angeordnet, dass das gesamte Kreislaufwasser kräftig durchgemischt wird. Dadurch wird ein an einer Stelle eingetragener Chemikalienstoss nahezu momentan mit der gesamten Kreislaufwassermenge vermischt. Von dieser Kreislaufwassermenge wird nur soviel Wasser abgezogen, als durch Abwasser und Chemikalien zugeführt wurde. Anstelle der grossen Puffervolumina bei den konventionellen Abwasserbehandlungsanlagen tritt also im vorliegenden Verfahren eine kleine, aber mit hoher Geschwindigkeit im Kreislauf gefahrene Wassermenge.



   Eine anhand der Zeichnung dargestellte   Vorrich-    tung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht z. B. aus einer Pumpe 1, einer Mischdüse 2, einem zylindrischen Reaktor mit kegelförmigem Unterteil 3, einer Rücklaufleitung 4, einer Drossel in dieser Rücklaufleitung 5, sowie den Einläufen für das zu behandelnde Rohwasser und die Chemikalien 6 und 7, sowie dem überlauf 8.



   Die Pumpe 1 drückt das Wasser-Chemikaliengemisch mit hoher Geschwindigkeit durch eine Mischdüse tangential in den Reaktor, so dass dort eine kräftige Zirkulation entsteht. Die Zirkulationsgeschwindigkeit wird aber immer klein sein gegenüber der Einströmgeschwindigkeit aus der Düse. Dadurch wird das eintretende Druckwasser in breitem Strahl in das rotierende Wasser im Reaktor eingemischt. Um die Durchmischung noch intensiver zu gestalten, ist der Reaktor in seinem unteren Teil kegelförmig ausgebildet, so dass bis zur Absaugleitung eine ausserordentlich hohe Rotationsgeschwindigkeit und damit Durchwirbelung der gesamten Wassermenge eintritt. Im Absaugrohr liegt eine Drossel, um auf der Saugseite der Pumpe ausreichenden Unterdruck zu erzeugen.

   Mit Hilfe dieses Unterdrucks auf der Saugseite der Pumpe kann das Abwasser aus   Sammelgruben    oder Kanalisationsschächten bis in die Apparatur angehoben werden, ohne zusätzliche Pumpen zu benötigen. In gleicher Weise werden durch den Unterdruck an der Saugseite der Pumpe die zur Durchführung der Reaktion notwendigen Chemikalien angesaugt. Der Zufluss dieser Chemikalien kann von Regel- oder Magnetventilen gesteuert werden. Im Reaktor können die an sich bekannten Messfühler, z. B. zur Messung des pH-Wertes oder des Redoxpotentials angeordnet werden.



   Der Ablauf des behandelten Wassers erfolgt am tiefsten Punkt des Reaktors durch ein Überlaufrohr, welches weiterhin als zusätzliches Puffervolumen ausgebildet werden kann. Dieses Rohr wird so hoch geführt, dass das Niveau im Reaktor durch natürlichen Überlauf konstant bleibt.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung chemischer Reaktionen mit chemischen Stoffen in Form von wässrigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass die umzusetzenden Lösungen so in eine grössere, in einem Kreislaufsystem umlaufende Wassermenge eingespeist werden, dass eine nahezu momentane Vermischung erzielt wird.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein mindestens im oberen Teil zylindrisches Reaktionsgefäss vorgesehen ist, dass am Oberteil dieses Reaktionsgefässes mindestens eine Mischdüse für die zusammen mit Kreislaufwasser von einer Pumpe kommenden, unter Druck eintretenden, umzusetzenden Lösungen, derart angeordnet ist, dass die Lösungen tangential in das Reaktionsgefäss eingetragen werden, dass zwischen Reaktionsgefäss und Pumpe eine Rücklaufleitung vorgesehen ist, in die mindestens eine Zuleitung für die umzusetzenden Lösungen mündet, und dass an der tiefsten Stelle des Reaktionsgefässes ein Auslass für die umgesetzten Lösungen vorgesehen ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Pumpe aus einem Reaktionsgefäss wässrige Lösung abgezogen und nach Zumischen der umzusetzenden Lösungen so in das Reaktionsgefäss zurückgedrückt wird, dass die rückgeführte Lösung sofort nach dem Einströmen in das Ge samt-Reaktions-Volumen eingemischt wird.

   2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugseite der Pumpe ein ausreichender Unterdruck erzwungen wird, so dass die umzusetzenden Lösungen selbsttätig angesaugt und auf der Unterdruckseite der Pumpe eingemischt werden.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgefäss einen kegelförmigen Unterteil aufweist.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung vor der Einmündung der Zuleitungen der umzusetzenden Lösungen ein Drosselorgan vorgesehen ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des Reaktionsgefässes an ein Überlaufrohr angeschlossen ist.