DE1032225B - Vorrichtung zum Mischen von zwei oder mehreren Fluessigkeiten oder von Fluessigkeiten mit Gasen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Mischen von zwei oder mehreren Flüssigkeiten oder von Flüssigkeiten mit Gasen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von zwei oder mehr Fl2ssigkeiten miteinander oder von Flüssigkeiten mit Gasen innerhalb emes senkrechten Behälters, dessen Boden von dem zur Zuführung der miteinander zu mischenden Medien die nenden, parallel zum Behälter angeordneten Düsengruppen durchsetzt ist, deren Düsen koaxial ineinlandier angeordnet sind.
• Ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Synthese von Kohlenwasserstoßen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff in Gegenwart von Katalysatoren, die in einem Kohlenwasserstofföl in feiner Verteilung suspendiert sind. Das Ausgangsgas, vielfach auch Synthesegas genannt, wird ! durch die in einem turmartigen Behälter befindliche Katalysator-01-Suspension, in folgendem kurz als Kontaktöl bezeichnet, hindurchgeleitet, wobei die frei werdende Reaktionswärme durch Kühlrohre od. dgl. abgeleitet wArd, so daß die Reaktion in dem gewünschten Temperaturbereich vor sich gehen kann.
• Um eine derartige Synthese von Kohlenwasserstoffen ausreichendwirtschaftlichdurchführen zu können, kommt es wesentl, ich darauf an, den ganzen Innenraum des Reaktionsgefäßes fur. die gewünschten Reaktionen auszunutzen. Voraussetzung dafür ist, daß die Reaktionsmedien unten möglichst gleichmäßig über den ganzen Turmquerschnitt verteilt werden und daß diese Verteilung über die ganze Hoche des Reaktionsbehälters aufrechterhalten werden kann.
• Um das Synthesegas gleichmäßig über den Reaktionsraumquerschnitt zu verteilen, ist vorgeschlagen worden, am Boden des turmarttigen Reaktors poröse keramische Platten od. dgl. anzuordnen, durch welche das Synthesegas in die den Turm ausfüllende Flüssigkeitssäule eintritt. In diesem Zusammenhang ist auch vorgeschlagen worden, das Kontaktöl im Kreislauf zu bewegen, indem es ohen am Turm. abgezogen, von den erzeugten dampf-oder gasförmigen Reaktionsprodukten und dem Restgas getrennt und danach mit oder ohne Anwendung einer Pumpe am Boden des Turme. s oberhalb des Gaseintritts wieder eingeleitet wird. Mit einer derartigen Ausführung des Reaktors sind. an sich befriedigende Ergebnisse erzielt worden, jedoch nur dann, wenn Reaktoren von vergleichsweise kleinem Durchmesser benutzt wurden. Bei größeren Durchmessern, die für industrielle Anlagen Voraussetzung zur Erzielung einer ausreichenden Wirtschaftlichkeit si, nd, treten hingegen Störungen auf, die bisher zu einer erheblichen Verminderung der Synthesegasmenge je Flächeneinheit des Reaktorquerschnitts zwingen.
• Die Erfindung wendet zur Beseitigung der vorerwähnten Mängel der bisher bekannten Reaktionsvorrichtungen für die Kohlenwasserstoffsvnthese aus Kohlenoxyd und Wasserstoff innerhalb eines Kontaktöls, hier allgemein als Flüssigphasesynthese bezeichnet, und für andere Reaktionen oder Behandlungsvorgänge folgendes Prinzip an : Das Synthesegas wird zusammen mit dem Kontaktöl unten in den Reaktionsraum durch düsenartige Öffnungen eingeleitet, deren Achse im wesentlichen parallel zur Achse des Reaktionsturmes, d. h. senkrecht, verläuft. Dabei wird die Düse für das Synthesegas innerhalb einer ringförmigen Düse und gleichachsig dazu angeordnet, durch welche das umlaufende Kontaktöl fließt.
• Gemäß der Erfindung wird jede dieser ejektorartigen Düsengruppe so ausgebildet, daß die Wandung jeder äußeren ringförmigen Düse einer Gruppe in einen lavaldüsenartigen Leitkörper übergeht, der an seinem oberen Ende mit der Behälterwand bzw. den benachbarten Leitkörpern verbunden ist, so daß der gesamte Behälterquerschnitt von den Enden der Leitkörper ausgefüllt ist.
• Es ist zwar schon bekannt, Gase mittels ejektorartig ausgebildeter Düsen, gegebenenfalls auch mittels Gruppen von koaxialen Düsen, in Flüssigkeiten einzuführen, zu dem Zweck, Emulsionen zwischen wenig Gas und viel-Fliissigkeit zu erzeugen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen sind aber keine Leitkörper vorgesehen, die eine gleichmäßige Verteilung des Gases auf den ganzen Flüssigkeitsquerschnitt gewährleisten, wie es bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Düsengruppe ist es möglich, bei geeigneter Einstellung der Menge und Geschwindigkeit des Kontaktöls und des Synthesegases, das durch jede ejektorartige Vorrichtung eintritt, eine praktisch gleichmäßige Verteilung des Kontaktöl-Gas-Gemisches über den ganzen Turmquerschnitt zu erreichen, und zwar unter Anwendung vergleichsweise weniger Eintrittsöffnungen, so daß eine Mengenregelung der Medien für jede Eintrittsstelle praktisch möglich ist. Es ist nämlich bei Anwendung der Erfindung möglich, den freien Querschnitt der einzelnen Sy. nthesegas--und Kontaktöleintritte erheblich zu vergrößern, ohne daß dadurch die Feinaulteilung des Synthesegases im Kontaktöl beeinträchtigt würde. Die Anwendung der Erfindung gesteattet damit eine Bauweise des-Reaktors, die eine sehr hohe spezifische Flächenbetastung des Reaktors mit Synthesegas bei praktisch beliebig zu wählendem Querschnitt ermöglicht, ohlle daß ein Überma ß von Regeleinrichtungen für die Gas- und Flüssigkeitsverteilung benötigt würde, dje für einen Großbetrieb nicht tragbar waren.
• Die durch die erfindungsgemäße Anordnung herbeigeführte Verteilung der Reaktionsstoffe (Kontaktöl und Synthesegas) über dren Turmqulersch. nitt am Fuße des Turmes bleibt, wie sich gezeigt hat, ohne Einfluß auf die AufrechterhaltungdieserVerteilungim Wege des Kontaktöl-Gas-Gemisches vom 13oden des Reaktionsgefäßes bis zu dessen Decke, vorausgesetzt. daß eine genügende Menge Kontaktöl oben am Reaktaonsturm abgezogen und nach unten zurückgeführt wird.
• Durch geeignete Wahl der umlaufenden Kontaktölmenge im Vergleich zum Querschnitt und zur Höhe des Reaktionsraumes und zum effektiven volumen des Synthesegases läßt sich die Strömung des Reaktionsgennisches innerhalb des Reaktionsraumes wesentlich beeinflussen. Man kann. je nach den gewünschten Reaktionsbedingungen, eine mehr laminare oder auch eidic in vielen Fällen vorteilhafte, mehr turbulente Strömung im Reaktor herbeiführen, wobei aber ein innerer Rücklauf des Kontaktöls i. m Reaktor, bei der ein wesentlicher Teil des Reaktioneraumquerschnitts nicht mehr für die Reaktion ausgenutzt werden kann. zu vermeiden ist.
• Die Anzahl der Düsengruppen richtet sich in der Regel nach der Querschnittsfläche des Reaktionsraumes. Unter Umständen ist es mogllich nur mi. t einer einzigen Düsengruppe auszukommen.
• Jeder DüsengruppekönnengegebenenfaHsmehrere Eintritte für Gas und Flüssigkeit zugeordnet xverderí, wobei die Düsen parallelachsig zum Leitkörper verlaufen. Vorzugsweise wird man eine zentrale Düse für die Einführung des einen Mediums, vorzugsweise des Gases, und eine ringförmige, die zentrale Düse iumgebende Düse für die Einführung des Öls vorsehen, wobei die äußere Wand der ringförmigen Düse itn ihrem weiteren Verlauf in den lavaldüsenartigen Leitkörper übergeht.
• Die Verteilung der Medien über den behälterquerschnitt kann gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung noch dadurch beeinnußt werden, daß gleichachsig zu den lavaldüsenartig geformten Leitkörpern oberhalb derselben etwa ringförmige L eitwände angeordnet werden, deren Begrenzungsnächen geometrisch der Begrenzungsfläche der Leitkörper entsprechen.
• In der 7elichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen senkrechten Schnitt durch den unteren Teil eines als Reaktionsraum dienenden senkrechten Behälters längs der Linie I-I def Abb. 2, Abb. 2 eine senkrechte Aufsicht t auf die Düsenanordnung und Abb. 3 die Anordnung der ringförmigen Leitwände im Bereich der Mündungen der Leitkörper.
• In der Zeichnung ist der turmartige. als Reaktionsraum dienende senkrechte Behälter von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt mit 1 bezeichnet. In dem Boden 2 des Reaktionsraumes ist eine Reilhe von Düsengruppen angeordnet, die aus einer zentralen Düse 3 für die Zuführung d, es Synthesegases aus der Sammelleitung4 und einer ringförmigen Düse 5 für die Zuleitung des Kontaktöls aus der SammelMliitung 6 bestehen. Die ringförmige Düse 5 geht in ihrem oberen Teil in einen lavaldüsenartig geformten Leitkörper 7 über, wobei die Leitkörper nach oben hin so weit verlängert sind, daß sie sich mit den benachbarten Leitkörpern bzw. der Behälterwand schneiden. Dabei entstehen Schnittfiguren, die in der Draufsicht als gerade Linien 8 bzw. 9 und in dem Schnitt bzw. der Seitenansicht als gekrümmte Liniten 8'bzw. 9'erscheinen.
• An den Zusammenstoßstellen werden die Leitkörper miteinander bzw. mit den Wänden des Reaktionsraumes dicht verbunden, z. B. durch Verschweißen, so daß der unterhalb der Leitkörper entstehende Raum 10 frei von Kontaktöl bleibt. Es ist jedbch auch möglich,. die Wände eines Leitkörpers oder alle der Leitkörper mit Perforation zu versehen und das Kontaktöl nur zum Teil durch die Sammelleitung 6 und die Ringdüse 5, zum anderen Teil jedoch durch den freien Raum 10 unterhalb der Leitkörper und der Perforar tion in den Reaktionsraum einzufiihtren.
• Wi (e die Abb. 3 zeigt, können im Bereich des weiten Endes der Leitkörper 7 noch Leitwände 11 bzw. 12 vorgesehen sein. die mit dem Leitkörper 7 bzw. untereinander durch Stege 13 bzw. 14 verbunden sind. Die Begrenzungsnächen der Leitwände 11 bzw. 12 werden dabei vorteilhaft mit einer derartigen Krümmung ausgeführt, daß si. e der Krümmung der Leitkörper 7 angepaßt sind. Bei einer solchen Ausführung unterstützen die Leitwände die Ausbildung einer laminai-en Strömung.
• Die Erfindung ist in vorstehendem an dem Beispiel der sogenan, nten Fliissigphasesyntheseanlage erläubert. Eine andre Anwendungsmöglichkeit besteht bei der Gewinnung vonelementaremSchwefel aus einer Wasohlösung. die durch direkte Berührung mit beispielsweise Kohlendestillationsgasen mit Schwefelwasserstoff angereichert worden ist. Derartige Wasohlösungen werden in sogenannten Oxydeuren, das sind hohe zylindrische Tiirme, mit Luft in direkte Beriihrung gebracht, die von unten in die Flüssigkeitssäule eingeleitet wird. Eine innige Vermischung der Luft mit der Wasohlösung ist für eine hohe Schwefelausbeute von großer Wichtigkeit.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Mischen von zwei oder mehreren Flüssigkeiten oder von Flüssigkeiten mit Gasen innerhalb eines senkrechten Behälters dessen Boden von den zur Zuführung der miteinander zu mischenden Medien dienenden, parallel zum Behälter angeordneten Düsengruppen durchsetzt ist. deren Düsen koaxial ineinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daB die Wandung jeder äußeren ringförmigen Düse einer Gruppe in einen lavaldüsenartigen Leitkörper übergeht, der an seinem oberen Ende mit der Behälterwand bzw. den benachbarten Leitkörpern verbunden ist, so daß der gesamte Behälterquerschnitt von den Enden der Leitkörper ausgefüllt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß gleichachsig zu den lavaldiisenartig geformten Leitkörpern im Bereich ihres oberen Endes ringförmige Leitwände angeordnet sind, deren Begrenzungsflächen geometrisch der Begrenzungsdäche der leitkörper nachgebildet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkörper perforiert sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften : Französische Patentschriften Nr. 837 313, 935 418.