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Schleuderreaktor Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine
Vorrichtung zum vollkommenen Mischen von Flüssigkeiten in einem kontinuierlichen
Verfahren und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Neutralisieren industrieller
Abfallprodukte.
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Auf dem Gebiet des Umweltschutzes sind verschiedene Vorrichtungen
entwickelt worden, um schädliche Industrieabfälle zu reinigen und zu entgiften.
Abfallprodukte in der Form von Beizflüssigkeiten, welche bei der Behandlung von
Metallen während der Erzeugung derselben verwendet werden und welche große Prozentsätze
von Säuren enthalten, müssen beispielsweise behandelt werden, um diese verbrauchten
Säuren zu neutralisieren, so daß der resultierende Abfluß in Übereinstimmung mit
verschiedenen Verunreinigungsverminderungsvorschriften in die Umgebung austreten
kann. Währned Neutralisierungstümpel zum Neutralisieren verbrauchter Säuren wirksam
sind, erfordern sie große Landflächen und der Neutralisierungsprozeß ist zeitraubend0
Demgemäß sind verschiedene Arten von Vorrichtungen ausgebildet worden, um den Neutralisierungsprozeß
zu beschleunigen. Eine solche Vorrichtung ist gewöhnlich auf ein schubweises Verarbeiten
eingestellt und verwendet kostspielige Rührwerke, Pumpen und Einrichtungen, welche
bewegliche Teile aufweisen, die der Abnützung unterworfen sind und ersetzt werden
müssen, Ueberdies muß diese kostspielige Vorrichtung häufig gereinigt und periodisch
ausgetauscht werden wegen der auftretenden stark korrodierenden Bedingungen. Nicht
nur die Kosten der Vorrichtung sind übermäßig hoch, sondern es sind auch große Energieaufwendungen
notwendig, welche zu den Kosten hinzukommenO Außerdem ist die Produktion auf einen
schubweisen Betrieb beschränkt.
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Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Ausbildung eines
verbesserten Reaktors von verhältnismäßig geringer Größe, welcher von einfacher
und starker Konstruktion ist, welcher genügend niedrige Kosten verursacht, um denselben
wirtschaftlich
brauchbar zu machen, welcher kompakt und dauerhaft
im Gebrauch ist, welcher nur ein Minimum von Energie erfordert, welcher keine beweglichen
Teile aufweist und welcher kontinuierlich in Betrieb ist, um eine vollkommene Reaktion
mit einer hohen Geschwindigkeit zu bewirken.
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Der Reaktor gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen kleinen
kompakten Mantel, der einen unteren konischen Teil aufweist, welcher in einen Abführungsauslaß
mündet. Angrenzend an das obere Ende des Mantels ist ein Einlaß vorgesehen, welcher
eine Strömung des Abfallstoffes in tangentialer Richtung in den Mantel längs der
Innenfläche desselben lenkt, wobei der Abfallstoff einen Film bildet, der sich längs
der Innenfläche spiralförmig nach unten bewegt. Ein zweiter Abfallstoff tritt durch
das obere Ende des Mantels in einen Sprinkler ein, der am unteren Ende mit Öffnungen
versehen ist, welche den zweiten Abfallstoff als einen Sprühnebel im allgemeinen
unter einem rechten Winkel gegen den ersten Abfallstoff lenken, um eine vollkommene
Mischung und eine Reaktion mit demselben mit einer hohen Geschwindigkeit zu bewirken.
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Die Erfindung betrifft daher einen Schleuderreaktor mit einem Mantel,
der einen Einlaß aufweist, welcher eine Strömung des Abfallstoffes in tangentialer
Richtung in den Mantel lenkt und einen Film bildet, der sich längs der Innenfläche
des Mantels in einer spiralförmigen Bahn nach unten bewegt. Ein zweiter Abfallstoff
wird durch das obere Ende des Mantels in einen Sprinkler eingeführt, welcher den
zweiten Abfallstoff als einen Sprühnebel im wesentlichen unter einem rechten Winkel
gegen den sich spiralförmig bewegenden Film lenkt, um eine vollkommene Mischung
und Neutralisiation der beiden Abfallstoffe zu bewirken.
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Die vorstehenden und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden genauen Beschreibung einiger Ausführungsformen derselben
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in deren Figuren gleiche Teile mit den gleichen
Bezugsziffern bezeichnet sind.
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In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schleuderreaktors
gemäß der Erfindung, Fig. 2 in größerem Maßstab einen Längsschnitt des Schleuderreaktors,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3 - 3 der Figur 2, Fig. 4 einen Querschnitt
nach der Linie 4 - 4 der Figur 2, Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Anordnung,
welche den Schleuderreaktor gemäß der Erfindung enthält, Fig. 6 eine schematische
Ansicht einer anderen Anordnung, in welcher der Schleuderreaktor gemäß der Erfindung
Verwendung findet, und Fig. 7 eine schematische Ansicht noch einer anderen Anordnung,
welche den Schleuderreaktor gemäß der Erfindung enthält.
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In den Figuren 1 und 2 ist eine beispielsweise Ausführungsform eines
Schleuderreaktors dargestellt, welcher gemäß der Erfindung ausgebildet und allgemein
mit 10 bezeichnet ist. Derselbe besteht aus einem Mantel 12, welcher eine obere
Endwand 14 aufweist, aus einem oberen zylindrischen Seitenwandteil 16 und aus einem
unteren konischen Seitenwandteil 18, der an seinem oberen Ende in das untere Ende
des zylindrischen Wandteils 16 übergeht. Der konische Seitenwandteil 18 hat die
Form eines Kegelstumpfes, der sich mit einem kontinuierlich abnehmenden inneren
Durchmesser nach unten verjüngt bis zu einem Punkt eines minimalen inneren Durchmessers,
welcher einen Abführungsauslaß 20 begrenzt. Das untere Ende des konischen Wandteils
18 ist mit einem ringförmigen Flansch 22 versehen, welcher gewünschtenfalls durch
(nicht dargestellte) entsprechende Mittel an einem Vorratsbehälter oder einer Rohrleitung
befestigt werden kann zwecks Sammlung oder- Förderung des abgeführten Produkts.
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Eine Leitung 24 besteht mit dem Mantel 12 aus einem Stück oder ist
auf andere Weise an demselben befestigt. Die Leitung 24 ist in tangentialer Richtung
mit dem oberen Ende des zylindrischen Wandteils 16 (Fig. 4) verbunden, um eine durch
die Leitung 24 geförderte Strömung in tangentialer Richtung längs der Innenfläche
des zylindrischen Wandteils 16 zu lenken0 Das innere Ende der Leitung 24 begrenzt
einen Einlaß 26 für den Mantel 12. Das andere Ende der Leitung 24 ist mit einem
ringförmigen Flansch 28 versehen, welcher durch eine (nicht dargestellte) entsprechende
Kupplung mit einer Zuführungsleitung 29 verbunden werden kann.
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Ein Rohr 30 erstreckt sich durch die obere Endwand 14 nach unten und
ist mit derselben verschweißt oder auf andere Weise flüssigkeitsdicht an derselben
befestigt. Das Rohr 30 ist zu dem zylindrischen Wandteil 16 konzentrisch und sein
inneres Ende liegt unterhalb des Einlasses 26. Das andere oder äußere Ende des Rohres
30 ist mit einem ringförmigen Flansch 32 versehen, welcher an einem Stützflansch
34 durch (nicht dargestellte) Mittel befestigt wird, wie zum Beispiel Bolzen, die
durch ausgerichtete Öffnungen in den Flanschen 32 und 34 hindurchgehen. Ein Sprinkler
36 in der Form eines hohlen Rohres oder einer Leitung ist an dem Flansch 34 starr
befestigt und innerhalb des Rohres 30 konzentrisch angeordnet. Der Sprinkler 36
erstreckt sich über das untere Ende des Rohres 30 nach unten und ist angrenzend
an das untere Ende mit einer Vielzahl von Öffnungen 38 versehen, um Flüssigkeitsstrahlen
in radialer Richtung vom Sprinkler 36 weg zu lenken. Die Anzahl der Öffnungen 38
und das Muster, in welchem dieselben angeordnet sind, kann in gewünschter Weise
verändert werden. Auf dem inneren unteren Endee des Sprinklers 36 ist eine Kappe
40 befestigt, um denselben zu verschließen. Wie Fig. 2 zeigt, ist das obere Ende
des Sprinklers 36 mit einem Gewinde 42 versehen, um denselben in eine Kupplung 44
einzuschrauben, die mit einer Zufühüungsleitung 46 verbunden ist. Eine Wasserzuführungsleitung
48 kann in die Kupplung 44 eingeführt werden, um das Innere des Mantels 12 gewünschtenfalls
spülen zu können.
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Während die vorstehende Vorrichtung in irgendeinem Verfahren verwendet
werden kann, bei welchem zwei Flüssigkeitsbestandteile in
einem
stöchiometrischen Verhältnis zu mischen sind und bei welchem vollkommene Mischung
und Reaktion erforderlich sind, wird deren Wirkungsweise nachstehend genauer beschrieben
unter besonderer Bezugnahme auf das Verfahren der Neutralisierung eines schädlichen
Abfallprodukts, wie zum Beispiel kerbrauchtLRr Beizflüssigkeit, die bei der Behandlung
von Stahl verwendet wird und eine Mischung von H2S04 und FeS04 enthält. In der schematischen
Darstellung der Figur 5 ist ein Behälter 50 gezeigt, der die Beizflüssigkeit enthält,
und ein Behälter 52, der eine alkalische Abfallflüssigkeit speichert, welche etwa
20 % Calciumoxid enthält.
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Eine Leitung 54 mit einem üblichen Regelventil 56 verbindet den Behälter
50 mit einer Meßpumpe 58, die einen Auslaß aufweist, welcher mit der Leitung 46
verbunden ist. Diese ist ihrerseits mittels der Kupplung 44 mit dem Sprinkler 36
verbunden. Eine Leitung 60 mit einem üblichen Regelventil 62 verbindet den Behälter
52 mit einer Meßpumpe 64, die einen Auslaß aufweist, welcher mit der zur Leitung
24 führenden Leitung 29 verbunden ist. Die Meßpumpen 58 und 64 sind von üblicher
Art und sind einstellbar, um Flüssigkeiten mit einer gegebenen Geschwindigkeit unter
einem vorherbestimmten Druck zuzuführen.
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Im Betrieb wird die Calciumoxidaufschlämmung als eine Strömung mit
hoher Geschwindigkeit durch die Leitung 24 und den Einlaß 26 in tangentialer Richtung
in den Mantel 12 längs der Innenfläche des zylindrischen Wandteils 16 gefördert.
Das Rohr 30 begrenzt eine ringförmige Kammer am oberen Ende des Mantels 12 und trachtet,
die Strömung der Aufschlämmung gegen die und längs der Innenfläche zu führen. Diese
Strömung der Aufschlämmung bildet einen sich auf der Innenfläche des Wandteils 16
bewegenden Film und wird in einem spiralförmigen, zyklonartigen Weg längs dieser
Oberfläche und der Innenfläche des konischen Wandteils 18 nach unten gelenkt, welcher
die spiralförmige Bewegung des Aufschlämmungsfilms erleichtert. Die Beizflüssigkeit
fließt über den Behälter 50, das geöffnete Ventil 56, die Pumpe 58 und die Leitung
46 in den Sprinkler 36 und wird durch die Öffnungen 38 als ein Sprühnebel im wesentlichen
im rechten Winkel zum spiralförmigen Weg der Bewegung der Calciumoxidaufschlämmung
in den Mantel 12 gelenkt, w eine Scherkraft erezeugt, welche die Reaktionsstoffe
innig
miteinander mischt, um eine neutrale halbfeste Mischung zu
bilden, die durch den unteren Auslaß 20 abgeführt wird. Das Verfahren ist kontinuierlich,
indem die Reaktionsstoffe mitvorherbestimmten Geschwindigkeiten in den Mantel 12
eingeführt werden0 Wie Fig. 5 zeigt, kann das neutralisierte Produkt in einem Vorratsbehälter
66 abgeführt werden oder der Auslaß 20 kann mit einer Rohrleitung oder einem Fördersystem
verbunden werden, um das Endprodukt gewünschtenfalls zwecks späterer Behandlung
einer entfernten Stelle zuzuführen. Bei jeder Anordnung ist eine Sonde 68 im Weg
der Abführungsströmung angebracht und mit einem Regler 70 für den pH-ltZert wirksam
verbunden, der die Neutralität des Endprodukts abtastet. Der Regler 70 ist auch
mit der Meßpumpe 64 verbunden, um die Fördermenge derselben in Abhängigkeit von
dem Säuregehalt oder der Alkalinität des abgeführten Produkts einzustellen, die
durch die Sonde 68 abgetastet werden. Wenn daher der Abfluß über zulässige Grenzwerte
hinaus säurehaltig ist, bewirkt der Regler 70 eine Zunahme der Fördermenge der Pumpe
64. Der Regler 70 kann auch mit der Meßpumpe 58 verbunden werden, um die Fördermenge
derselben nach Bedarf zu vergrößern oder zu verringern, in über einstimmung mit
dem Säuregehalt des abgeführten Abflusses.
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Ein bemerkenswerter Vorgang der Erfindung ist die Kompaktheit und
verhältnismäßig geringe Größe des Reaktors relativ zum Volumen des Abfallprodukts,
das durch denselben verarbeitet werden kann.
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Ein typischer Reaktor 10, der beispielsweise einen Mantel mit einer
Gesamtlänge von etwa 375 mm, einen zylindrischen Wandteil, der eine größte Abmessung
mit einem Durchmesser von 100 mm und einen Einlaß mit einem Durchmesser von 25 mm
aufweist, kann mehrere tausend Liter Abfallmaterialien pro Stunde verarbeiten. Als
ein Beispiel kann eine Aufschlämmung, die 20 , Calciumoxid enthält, in einen Mantel
12 mit den obigen Abmessungen mit einer Geschwindigkeit von 226,8 1/min eintreten,
was einen Aufschlämmungsfilm mit einer Dicke von 3,125 mm längs der Innenfläche
des Wandteils 16 erzeugt. Eine Beizflüssigkeit, welche das Äquivalent von 20 96
freier Schwefelsäure enthält, kann in den Mantel 12 mit einer Geschwindigkeit von
ungefähr 453,6 1/min eingeführt werden und mit der Calciumoxidaufschlämmung reagieren,
um eine vollkommen neutrale halbfeste Mischung zu ergeben, wie zum Beispiel Calciumsulfat
und
Ferro- oder Ferrihydroxid, die durch den Auslaß 20 kontinuierlich abgeführt werden.
Eine solche Mischung ist unschädlich und kann als eine wertvolle Bodenfüllung verwendet
werden, oder dieselbe kann weiter verarbeitet und in ein für den Handel bestimmtes
Produkt umgewandelt werden, wie zum Beispiel Bauplatten. Die Aufenthaltszeit der
Abfallprodukte vom Einlaß zum Auslaß in einem Mantel 12, der die obigen Abmessungen
aufweist, beträgt etwa 0,25 Sekunden. Während das obige Beispiel die geringe Größe
der Vorrichtung relativ zum Volumen der verarbeiteten Abfallmaterialien veranschaulicht,
sind diese Abmessungen selbstverständlich nur beispielsweise angegeben und können
sich entsprechend der besonderen Anwendung verändern, Es wurde gefunden, daß bei
der Neutralisierung verbrauchter Säuren durch den Schleuderreaktor gemäß der Erfindung
Aufschlämmungen mit bis zu 30 % Calciumoxid und Säurekonzentrationen bis zu 98 %
verwendet werden können. Ein Abfluß, der 50 96 feste Stoffe enthält, wird beispielsweise
mit einer Aufschlämmung, die 30 % Calciumoxid enthält, und einer Flüssigkeit, die
das Äquivalent von 40 96 Schwefelsäure enthält, erhalten, während eine Aufschlämmung,
die 20 96 Calciumoxid enthält, und eine Flüssigkeit, die 98 % Schwefelsäure enthält,
ebenfalls ein Endprodukt mit 50 % festen Stoffen ergibt. Die übliche Beizflüssigkeit,
welche 4 bis 7 5' 112504 und 12 bis 18 96 FeS04 enthält, erzeugt einen neutralen
Kuchen, der etwa 30 bis 35 96 feste Stoffe enthält.
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Wie bereits erwähnt, ist der Schleuderreaktor gemäß der Erfindung
nicht auf die Verwendung zum Neutralisieren von Abfallprodukten beschränkt, welche
Calciumoxid und Schwefelsäure enthalten. Beispielsweise können Phosphorsäurelösungen
mit Calciumoxidaufschlämmungen reagieren, um unlösliche Calciumphosphte zu erzeugen,
oder das Alkali kann Natriumhydroxid und das Produkt eine Lösung von Natriumphosphat
sein. Irgendein entsprechendes Alkali kann verwendet werden, falls dasselbe aufgeschlänmit
oder in Wasser gelöst werden kann. Ebenso kann irgendeine säurehaltige FlUssigkeit
verwendet werden. Auch Plattierflüssigkeiten, welche Chromsalze enthalten, können
unlöslich gemacht werden, indem zuerst das Chrom aus der sechswertigen Form in die
dreiwertige Fvrm
umgewandelt und dann mit Calciumoxidaufschlämmung
neutralisiert wird. Schädliche Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Pyridinlösungen,
Bortrifluoridverbindungen, Phenollösungen und alle wohlriechenden Amine und Amide
können mit einem Mindestmaß an Rauch und in den meisten Fällen ohne irgendwelchen
Rauch neutralisiert werden. Der Schleuderreaktor gemäß der Erfindung kann in irgendeinem
Verfahren Verwendung finden, bei welchem zwei Flüssigkeitsbestandteile in einem
stöchiometrischen Verhältnis zu mischen sind und bei welchem vollkommene Mischung
und Reaktion erforderlich sind. Während der Schleuderreaktor gemäß der Erfindung
vorzugsweise zur Verarbeitung flüssiger Reaktionsstoffe verwendet wird, können in
demselben selbstverständlich auch Gase verarbeitet werden, wie nachstehend beschrieben
wird.
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Fig. 6 veranschaulicht schematisch eine Anordnung zur Behandlung von
Abfallmaterialien, welche Cyanid enthalten, wie zum Beispiel die Cyanidabfälle,
die sich bei dem Verfahren des Plattierens verschiedener Metalle ansammeln. Ubtlicherweise
wird der Cyanidgehalt in einer schubweisen Operation zerstört. Eine normale Anlage
verarbeitet etwa 18.900 Liter Cyanidplattierabfälle und braucht elf Stunden zur
vollständigen Zerstörung des Cyanidgehalts. Bei dieser Operation wird Natriumcyanid
mit Natriumhydroxid und Chlor zur Reaktion gebracht entsprechend der Gleichung 2
NaCN + 8 NaOH + 5 Cl2 - 10 NaCl + 4 H20 + N2 + 2 C02. Während die Chlormenge, die
zur Reaktion entsprechend der vorstehenden Gleichung notwendig ist, nur 3,62 Pfund
pro Pfund Natriumcyanid beträgt, wurde gefunden, daß 10 Pfund Chlor für jedes Pfund
Natriumcyanid verwendet wurden. Es ist leicht ersichtlich, daß diese übliche schubweise
Operation nicht nur eine begrenzte Leistungsfähigkeit aufweist, sondern auch in
hohem Grade unwirksam ist. Es wurde gefunden, daß der Schleuderreaktor 10 gemäß
der Erfindung bei einer solchen Anwendung in wirksamer Weise verwendet werden kann,
um den Cyanidgehalt mit einer verhältnismäßig hohen Betriebsgeschwindigkeit in einer
Anordnung zu zerstören, wie sie in Fig0 6 dargestellt ist.
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Fig0 6 zeigt einen Behälter 80, der die verbrauchte Cyanidlösung enthält,
einen Behälter 82, der eine alkalische Abfallflüssigkeit
enthält,
und einen Behälter 84, der flüssiges Chlor speichert.
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Leitungen 86 und 88, welche mit Meßpumpen 90 bzw. 92 versehen sind,
verbinden die Behälter 80 und 82 mit einer gemeinsamen Leitung 94, die zur Leitung
24 des Schleuderreaktors 10 führt. Der Behälter 84 ist durch eine Leitung 98 mit
einem Verdampfer 96 verbunden. Eine Leitung 100, welche mit einer Meßpumpe 102 versehen
ist, verbindet den Verdampfer 96 mit dem Sprinkler 36 im Reaktor 10, Die Meßpumpen
90, 92 und 102 sind von üblicher Art und sind einstellbar, um Flüssigkeiten mit
einer gegebenen Geschwindigkeit unter vorherbestimmten Drücken zuzuführen.
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Das verarbeitete Abfallprodukt wird in einen Vorratsbehälter 104 abgeführt,
welcher auch eine vorherbestimmte Menge T?[asser enthält. Eine Leitung 106 verbindet
das obere Ende des Behälters 104 mit einem Absorptionsturm oder Berieselungswäscher
108, der am unteren Ende einen Abführungsauslaß aufweist, welcher mit einer Leitung
110 verbunden ist, die zum oberen Teil des Behälters 104 führt0 Eine Umlaufpumpe
112 empfängt durch die Zuführungsleitung 114 Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter
104 und führt dieselbe unter Druck einer Reihe von in senkrechtem Abstand liegenden
Leitungen 116 zu, die zu im Turm 108 angeordneten Auslaßdüsen führen, welche die
Flüssigkeit im Turm 108 nach unten sprühen. Im Vorratsbehälter 104 ist eine Sonde
118 angeordnet und mit einem Regler 120 für den pH-Wert wirksam verbunden, der die
Neutralität des Endprodukts abtastet. Der Regler 120 kann auch mit der Meßpumpe
90 oder der Meßpumpe 92 verbunden werden, um die betreffenden Fördermengen derselben
einzustellen, in Abhängigkeit von dem Säuregehalt oder der Alkalinität des abgeführten
Produkts, welche durch die Sonde 118 abgetastet wird0 Im Betrieb werden die Cyanidlösung
oder -abfälle im Behälter 80 hinsichtlich ihres Cyanidgehalts analysiert. Wenn der
Natriumhydroxidgehalt in der Alkalilösung des Behälters 82 bekannt ist, können die
Mengen des Alkali- und Chlorverbrauchs bestimmt und die Pumpen 90, 92 und 104 entsprechend
eingestellt werden. Die Cyanid- und Alkalilösungen werden als eine Strömung mit
hoher Geschwindigkeit durch die Leitung 24 und den Einlaß 26 in tangentialer Richtung
in den Mantel 12 des Reaktors längs der Innenfläche
des zylindrischen
Wandteils 16 eingeführt. Diese Strömung bildet einen sich auf der Innenfläche des
!iJandteils 16 bewegenden Film und ist in einem spiralförmigen oder schraubenlinienförmigen
Weg längs dieser Fläche und der Innenfläche des konischen Wandteils 18 nach unten
gerichtet. Das aus dem Behälter 84 austretende Chlor wird im Verdampfer 96 in ein
Gas umgewandelt und über die Leitung 100 in den Sprinkler 36 eingeführt. Das Chlorgas
tritt durch die Sprinkleröffnungen 38 unter Druck aus und dehnt sich aus, um den
Raum im Mantel 12 vollständig auszufüllen, so daß die ganze Oberfläche des dünnen
Flüssigkeitsfilms der Chlorgasatmosphäre ausgesetzt ist, um eine im wesentlichen
vollkommene Reaktion zu bewirken, Das flüssige Abfallprodukt wird durch den Reaktorauslaß
20 in den Behälter 104 abgeführt. Ein sehr kleiner Prozentsatz freien Cyanids reagiert
nicht im Reaktor 10 und wird in den Behälter 104 abgeführt. Die Flüssigkeit im Behälter
104 wird jedoch über die Leitung 114, die Pumpe 112 und die Leitungen 116 in den
Turm 108 gefördert und durch die im Turm 108 angeordneten Spritzdüsen abgeführt.
Ein Teil des freien Chlorgases, welches nicht reagiert hat und in das obere Ende
des Behälters 104 gelangt ist, strömt gleichzeitig durch die Leitung 106 in das
untere Ende des Absorptionsturms 108. Das restliche Cyanid im Turm 108 wird veranelaßt,
mit dem überschüssigen Chlorgas zu reagieren, um die Reaktion zu vervollständigen,
und die resultierende unschädliche Flüssigkeit wird aus dem unteren Ende des Turms
108 nach außen in die Leitung 110 und gegebenenfalls in den Behälter 104 abgeführt.
Die Flüssigkeit im Behälter 104 wird auf diese Weise während der ganzen Operation
kontinuierlich in Umlauf gesetzt. Wenn der Behälter 104 bis zu einem vorherbestimmten
Niveau gefüllt it, ist die Operation durch den Reaktor 10 beendet und die Zirkulation
der Flüssigkeit durch den Turm 108 wird während eines vorherbestimmten Zeitraumes
fortgesetzt, bis das ganze Cyanid und im wesentlichen das ganze Chlor zerstört sind0
In einem Beispiel enthalten 3,78 1 Cyanidlösung 45,3 g Natriumcyanid und 22,65 g
freies Natriumhydroxid0 Die alkalische Lösung im Behälter 82 enthielt etwa 30 %
Natriumhydroxid. In diesem Beispiel wurde ein größerer Reaktor verwendet, der einen
zylindrischen Teil mit einer Länge von 90 cm und einem Durchmesser von
30
cm aufwies, sowie einen konischen Teil mit einer Länge von 180 cm, welcher in einen
Auslaß mit einem Durchmesser von 50 mm mündet, Die Meßpumpe 90 war auf die Zuführung
von 226,8 1/min eingestellt und die Meßpumpe 92 war entsprechend auf die-Zuführung
von 21,9 1/min eingestellt. Die Meßpumpe 102 für die Chlorströmung war auf etwa
9,74 1/min eingestellt. Der Regler 120 war auf einen pH-Wert von 9 eingestellt.
Die Umlaufpumpe 112 hatte eine festgesetzte Zuführung von 151,2 1/min und der Vorratsbehälter
104 enthielt genügend Wasser, um der Pumpe 112 zu ermöglichen, die Spritzdüsen im
Turm 108 ständig in Betrieb zu halten. Der sich längs der Innenfläche des Reaktors
10 bewegende Flüssigkeitsfilm hatte eine Dicke von etwa 2,125 mm und die Aufenthaltszeit
desselben betrug etwa 0,56 Sekunden.
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Unter den obigen Bedingungen wurden ungefähr 99 94 des Cyanidgehalts
im Reaktor 10 zerstört, während der ç Rest im Absorptionsturm 108 vollständig zerstört
wurde. Die Gesamtzeit für die Zuführung von 18.900 1 betrug weniger als 1,5 Stunden
und das verarbeitete Endprodukt wies nur 2,265 1 Chlor pro Minute auf, das in Übereinstimmung
mit allen bekannten Verunreinigungsverminderungsvorschriften gefahrlos in die Umgebung
austreten darf. Es ist daher ersichtlich, daß der Schleuderreaktor gemäß der Erfindung
für die Behandlung von Cyanidabfällen verwendet werden kann0 DerselbeR ist weit
wirksamer und kann mit höheren Geschwindigkeiten betrieben werden als die derzeit
üblicherweise verwendeten Operationen.
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In Fig. 7 ist noch eine andere praktische Anwendung des Schleuderreaktors
gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Bei der Erzeugung von Kohlenstofftetrachlorid
durch die Chlorierung von Kohlenstoffdisulfid in der Lösung von Schwefelchlorid
erfolgt eine Zunahme der Menge von Schwefelchlorid in der Anordnung und die Ansammlung
von Chloroform aus einer Nebenreaktion. Im Laufe der Zeit muß dieses in der Anordnung
angesammelte überschüssige Abfallmaterial entfernt und/oder zerstört werden. Fig.
7 veranschauliit eine Anordnung, welche den Schleuderreaktor gemäß der Erfindung
enthält, zum Zerstören solcher Abfallmaterialien. Wie Figo 7 zeigt, ist ein Behälter
120 vorgesehen, der eine entsprechende
alkalische Lösung enthält,
und ein Behälter 122 speichert die Abfallflüssigkeit. Entsprechende Meßpumpen 124
und 126 sind in den Leitungen 128 und 130 angeordnet, welche zu der Leitung 24 bzw.
zum Sprinkler 36 des Schleuderreaktors 10 führen. Der Auslaß des Reaktors 10 führt
in einen Vorratsbehälter 132 ab, der eine Sonde 134 enthält, welche mit einem Regler
136 wirksam verbunden ist. Dieser ist seinerseits mit der Pumpe 124 verbunden, um
dieselbe entsprechend dem Säuregehalt und/oder der Alkalinität des Abfallprodukts
einzustellen, das in der vorstehend beschriebenen Weise von dem Behälter 132 aufgenommen
wird. Eine Leitung 138 verbindet das obere Ende des Behälters 132 mit einem Kondensator
140, um demselben im Reaktor 10 erzeugte Gase zuzuführen. Am unteren Ende des Kondensators
140 ist ein Auslaß 142 vorgesehen, um das flüssige Produkt aus demselben in einen
Behälter 144 abzuführen, der eine Abführungsleitung 146 aufweist, welche zu einem
Speicherplatz rührt.
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In einer beispielsweisen Operation wurde eine typische Abfallillssigkeit,
die ungefähr 80 % Schwefelchlorid (S2C12), 18 56 Chloroform (CHCl3) und 2 96 Kohlenstoffidisulphid
(CS2) enthielt, in dem Schleuderreaktor gemäß der Erfindung unter Verwendung einer
Calciumoxidaufschlämmung zerstört, die etwa 10 96 Calciumchlorid (CaO) enthielt.
Das Chloroform und das Kohlenstoffdisulphid wurden im Reaktor 10 in Gase umgewandelt
und später im Kondensator 140 zu einer Flüssigkeit kondensiert. Nur das Schwefelchlorid
reagiert mit dem Calciumoxid entsprechend der Gleichung S2Cl2 + Ca(OH)2 - CaC12
+ 2 S + H20 + Warme Nach dieser Gleichung e reagieren 135 Pfund Schwefelchlorid
-mit 56 Pfund Calciumoxid oder 74 Pfund Calciumhydroxid. Die Abfallflüssigkeit hatte
eine Dichte von 13,3 Pfund pro Gallone und jede Gallone der Abfallflüssigkeit brauchte
für eine richtige Reaktion 5 Gallonen der Aufschlämmung, welche i 10 96 Calciumoxid
enthielt.
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Vor der Operation wurde FemagemäB die Pumpe 124 so eingestellt, daß
sie dem Reaktor 10 0 378 1 der Calciumoxidaufschlämmung pro Minute zuführte, und
die Pumpe 126 wurde so eingestellt, daß sie dem Reaktor 10 75,6 1 aus dem Behälter
122 zuführte. Der Regler 136 wurde auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt.
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Im Betrieb wurden die Pumpen 124, 126 betätigt und Tviasser wurde
durch den Kondensator 140 in Umlauf gesetzt, um die Operation zu beginnen. Wegen
der im Reaktor 10 erzeugten starken Hitze von beispielsweise 1100 C wurden gasförmiges
Chloroform, Kohlenstoffdisulphid und Dampf erzeugt. Diese Gase strömten durch die
Leitung 138 in den Kondensator 140 und wurden zu einer Flüssigkeit kondensiert,
welche durch den Auslaß 142 in den Behälter 144 abgeführt wurde. Nachdem die Operation
beendet war, enthielt der Behälter 132 eine Aufschlämmung von Calciumchloridlösung,
Schwefel und eine kleine Menge Calciumhydroxid, ohne irgendeinen schädlichen Geruch
von Kohlenstoffdisulphid. Es ist daher ersichtlich, daß der Reaktor gemäß der Erfindung
in wirksamer Weise mit einer hohen Betriebsgeschwindigkeit für die Behandlung von
schädlichen, giftigen Abfallmaterialien verwendet werden kann, welche Schwefelchlorid,
Chloroform und Kohlenstoffdisulphid enthalten, sowie auch bei Anwendungen Verwendung
finden kann, bei welchen Gase erzeugt werden. Die vorstehend beschriebenen und in
den Figuren 6 und 7 gezeigten Anordnungen sind nur beispielsweise dargestellt.
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Der Schleuderreaktor gemäß der Erfindung kann selbstiverständlich
in einer großen Zahl von Anwendungen Verwendung finden und in andere chemische Verfahren
eingeschaltet werden.
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Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Aufgaben der Erfindung
in vollkommener Weise gelöst worden sind. Als ein Ergebnis der Erfindung ist ein
verbesserter Reaktor um kontinuierlichen Mischen von zwei Reaktionsstoffen mit einer
hohen Geschwindigkeit vorgesehen, um eine vollständige und genaue Neutralisation
oder Reaktion in einem kontinuierlichen Verfahren zu bewirken. Der Reaktor ist klein
und kompakt zwecks leichter Handhabung, und derselbe kann an vorhandenen Rohrleitungen
für die Abfallprodukte leicht befestigt werden. Gewünschtenfalls kann der Reaktor
beweglich gemacht werden, um den Abfluß desselben in irgendeine gewünschte Bodenvertiefung
abzuführen. Wegen der geringen Kosten des Reaktors ist derselbe ohne wesentliche
Erhöhung der Betriebskosten verwendbar. Eine Kunststoffauskleidung kann jedoch gewünschtenfalls
an den inneren Wandflächen des Reaktors anhaftend befestigt werden, um die Lebensdauer
desselben zu verlängern. Da sich innerhalb des eigentlichen Reaktors keine beweglichen
Teile befinden,
können weitere Ersparnisse an Betriebskosten erzielt
werden.
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Die einzigen notwendigen Energieaufwendungen sind jene für die Meßpumpen,
welche ausserhalb des Mantels des Reaktors angeordnet sind. Der Reaktor ist auch
im wesentlichen selbstreinigend infolge der kontinuierlichen spiralförmigen Strömung
der flüssigen Reaktionsstoffe durch denselben. Erforderlichenfalls kann der Reaktor
auch vollkommen gespült werden, ohne daß irgendwelche Teile entfernt oder abgenommen
werden.
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Ein anderer Vorteil des Reaktors gemäß der Erfindung besteht darin,
daß die durch die Reaktion erzeugte Wärme weder die Reaktion behindert, noch die
Produktion begrenzt, im Gegensatz zu ~ den schubweisen Operationen, bei welchen
die erzeugte Wärme genügend groß sein kann, um die Operation zeitraubend zu machen,
oder es muß eine angemessene Kühlung vorgesehen werden, wenn eine schnelle Reaktion
auszuführen ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen
Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Patentansprüche: