DE69704466T2

DE69704466T2 - Vorrichtung zur Behandlung von Gas mit Flüssigkeit

Info

Publication number: DE69704466T2
Application number: DE69704466T
Authority: DE
Inventors: Hisao Kojima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2017-09-06
Also published as: JP3108025B2; EP0827777A1; EP0827777B1; US6283459B1; JPH1080627A; US6209856B1; US5945039A; DE69704466D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät, das einen statischen Fluidmixer (bewegungsloser Fluidmixer) benutzt, das anwendbar ist für den Substanzübergang von einem Gas zu einer Flüssigkeit wie die Gasabsorbtion und die Gaslösung, den Substanzübergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas wie die Diffusion, die Gasphasenreaktion mit einer zu bearbeitenden Substanz in einer Flüssigkeit wie die Aeration/Luftzufuhr und die Inkubation, die chemische Reaktion mit einem Gas und einer Flüssigkeit wie Halogenisierung, Hydrierung, Oxidation und Sulfidisierung, und die Dreiphasenreaktion von Gas-Flüssig-Festkörper wie ein Bioreaktor und ein bioreagierendes Gerät.

Beschreibung der zugehörigen Technik

In der Lebensmittelindustrie wird Kohlendioxid in Wasser in dem Produktionsprozeß von Erfrischungsgetränken wie Sodawasser absorbiert. In der petrochemischen Industrie werden eine Flüssigkeit und ein Gas in einem Oxidationsreaktionsgerät, einem Hydrierungsreaktionsgerät oder einem Gerät zum Lösen eines Gases in Wasser kontaktiert. In der Papier- und Zellstoffindustrie werden eine Flüssigkeit und ein sulfidisiertes Wasser für die Absorbtionsreaktion eines sulfidisierten Wassers kontaktiert. Ein Kontaktprozeß eines Gases und einer Flüssigkeit ist ebenfalls für ein Umweltgerät wie ein Gerät tiefer Aeration, ein Gerät der Chlorpasteurisierung von Wasser, ein Gerät zur Verarbeitung von Abgasen, ein Reinigungsgerät von industriellen Abwassern, Wasserlieferung oder Spülwasser, ein Prozeßgerät der industriellen Abwässer mit Ozongas, Wasserlieferung oder Spülwasser und ein Aerator notwendig. Weiter wird bei der Fischindustrie Luft mit Wasser durch Kontaktieren von Luft mit Wasser zum Einbringen von Sauerstoff in einen Fischteich gemischt.
Das Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät wird insbesondere in einem Reinigungsgerät zum Beseitigen einer Organochlorverbindung wie 1-1-1-Trichlorethan, Trichlorethylen und Tetrachlorethylen aus einer Abfallflüssigkeit, einem Gerät zum Beseitigen einer gefährlichen Substanz zum Beseitigen einer Substanz wie Chlor, Trihalomethan und rauchender Säure aus Leitungswasser oder aus Brunnenwasser, einem Pasteurisierungsgerät zur Sterilisation oder Pasteurisierung von gelöstem und angereichertem Sauerstoffgas, Ozon, Chlordioxid oder Chlorgas in Rohwasser und einem Bioreaktor, in dem Aerobakterien benutzt werden, benutzt.
Ein herkömmliches Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät (ein Gas-Flüssigkeitskontaktgerät), das einen statischen Fluidmixer benutzt, weist einen Spiralklingenkörper in einem Durchgangsrohr und eine Mehrzahl von Fluiddurchgängen zum Durchlassen eines Fluides in der Rohrachsenrichtung, die senkrecht angeordnet sind, auf zum Liefern einer Flüssigkeit von einer Position höher als der Fluidmixer durch die hydrostatische Druckdifferenz, und weiter kann ein Gas in den Fluidmixer gehen (japanische Patentoffenlegungsschrift 5-96 144), ist bekannt.
Da jedoch die Flüssigkeit von der oberen Richtung in bezug auf den Flüssigkeitsmischer durch die hydrostatische Druckdifferenz in den Fluidmischer bei dem herkömmlichen Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät geliefert wird, weist es, obwohl die Herstellungskosten und die laufenden Kosten niedrig sein können, da keine Bewegungsleistung benötigt wird, einen Nachteil einer geringen Gas-Flüssigkeitskontaktwirksamkeit auf.
Aus der JP 60-153 922 A ist ein Abgasbehandlungsgerät mit einem statischen Mischer bekannt. Abgas wird zu dem statischen Mischer geliefert, und eine Behandlungslösung wird durch ein Zerstäubungsgerät und eine Lieferdüse geliefert. Das Abgas und die Behandlungslösung werden in dem statischen Mischer gemischt, und eine schädliche Substanz in dem Abgaswert während der Behandlung absorbiert. Gereinigtes Abgas wird ausgegeben.
Aus der US 4,252,654 ist ein Gerät zur Behandlung von Wasser mit Ozon/Sauerstoff bekannt. Die Mischung von Wasser mit Ozon und Sauerstoff wird in einem Wasserstrahl-Gaskompressor ausgeführt, und die Mischung von Ozon/Sauerstoff und Wasser wird in eine Füllkörpersäule eingeführt.
Aus der US 5,102,104 ist ein Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät mit einem statischen Inlinemischer, der in der vertikalen Richtung angeordnet ist, bekannt. Das Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät weist ein Flüssigkeitsliefermittel zum Liefern einer Flüssigkeit und ein Gasliefermittel zum Liefern eines Gases auf.
Aus der US 4,792,229 ist eine Vorrichtung zum Mischen von Gas- und/oder Dampfströmen einschließlich von Flüssigkeitskomponenten, die darin dispergiert sind, bekannt, das ein statisches Mischelement aufweist.
Aus der US 5,356,533 ist ein System zum Reinigen von Wasser bekannt mit einer Dampf-Flüssigkeitsmischvorrichtung, einer Druckpumpe zum Pumpen einer zu behandelnden Vorratslösung, einem Kompressor zum Zuführen komprimierter Luft in die Vorratslösung, einem Drucktank, einem Druckventil, das sich bei einem vorbestimmten Druck öffnet. Aus dem in der Drucklösung gelösten Gas werden Gasblasen zur Benutzung bei einer Flutationstrennung gebildet.
Aus der EP 0 678 329 A ist ein Behandlungsgerät für ein Abgas bekannt. Das Abgas wird zu einem Fluidmischer vom Statiktyp des Behandlungsgerätes geliefert und von einer Gasphase zu einer Flüssigkeitsphase aufgrund einer Mischkatalysatorwirkung zwischen dem Gas und einer Flüssigkeit, die zum benutzen zirkuliert wird, übertragen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gas- Flüssigkeitsprozeßgerät mit einer Kontaktwirkung zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit und einer hohen Reaktionsrate und einer hohen Mischwirkung bei niedrigen Produktionskosten vorzusehen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden eine Flüssigkeit und ein Gas gemischt und kontaktiert zum Erzeugen einer bestimmten Reaktion, einer Gasabsorbtion oder einer Lösung, während sie durch den Fluidmischer gehen. In diesem Fall wird das Fluid in einem Zustand unter Druck in dem Fluidmischer vom Statiktyp gehalten. Bevorzugt werden die Flüssigkeit und das Gas zirkuliert und in den Fluidmischer vom Statiktyp geliefert. Folglich wird bei der vorliegenden Erfindung ein Fluid in einem Zustand unter Druck höher als der Atmosphärendruck gehalten, und bevorzugt zirkuliert und in den Fluidmischer vom Statiktyp geliefert. Daher werden ein Gas und eine Flüssigkeit kontaktiert und gemischt mit hoher Wirksamkeit. Da eine Bewegungsleistung nicht zum Rühren des Gases und der Flüssigkeit benutzt wird, hat sie weiter einen Vorteil der niedrigen Herstellungskosten.
Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrzahl von Fluidmischern von Statiktyp parallel zueinander angeordnet, und der Behälter ist durch die Unterteilungsteile so unterteilt, daß sich eine Flüssigkeit frei zwischen den Räumen bewegen kann, aber ein Gas sich nicht frei bewegen kann. Dann wird das Gas in den Gaseinführungsabschnitt eines benachbarten Fluidmischer vom Statiktyp durch das Rohr eingeführt. Dann geht das Gas durch den Fluidmischer vom Statiktyp eines jeden Raumes aufeinanderfolgend und kommt in Kontakt mit der Flüssigkeit. Folglich werden das Gas und die Flüssigkeit in den Fluidmischer vom Statiktyp eingeführt, der an einem des Behälters so angeordnet ist, daß ein Gemisch des Fluid in dem Behälter von dem Raum an dem anderen Ende des Behälters ausgegeben wird. Ähnlich wird ein Fluid in einem Zustand unter Druck in dem Fluidmischer vom Statiktyp auch gemischt, da die Kontaktlänge eines Gases und einer Flüssigkeit in dem zweiten Aspekt lang ist, die Kontaktwirkung der Flüssigkeit und des Gases ist extrem hoch. Durch Zirkulieren und Liefern eines Fluids in dem Fluidmischer vom Statiktyp in jedem Raum kann die Kontaktwirkung einer Flüssigkeit und eines Gases noch höher werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Bild eines Fluidmischers vom Statiktyp;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Mischelementes vom 90º-Drehtyp;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Mischelementes von 90º-Drehtyp;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Fluidmischers vom Statiktyp, der das Mischelement benutzt;
Fig. 5 ist ein schematisches Bild einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist ein schematisches Bild eines Fluidmischers vom Statiktyp;
Fig. 7 ist ein schematisches Bild eines Fluidmischers vom Statiktyp;
Fig. 8 ist ein schematisches Bild eines Fluidmischers vom Statiktyp;
Fig. 9 ist ein schematisches Bild eines Fluidmischers vom Statiktyp; und
Fig. 10 ist ein schematisches Bild einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Hier im folgenden werden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konkret unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Fig. 1 ist ein schematisches Bild eines Fluidmischer vom Statiktyp. Fig. 2 und 3 sind perspektivische Ansicht eines Mischelementes vom 90º-Drehtyp. Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Fluidmischers vom Statiktyp, der das Mischelement benutzt. Wie in Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, weist jedes der Mischelemente 1 und 8 eines Fluidmischers vom Statiktyp 30, die bei dieser Ausführungsform benutzt werden, ein zylindrisches Durchlaßrohr 2 oder 9 und Spiralklingenkörper 3, 4 oder 10, 11 auf, die in dem Durchlaßrohr 2 oder 9 angeordnet sind. Die Klingenkörper 3, 4 und 10, 11 sind im Uhrzeigersinn (rechtshändige Drehung) oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn (linkshändige Drehung) um 90º verdreht, so daß sie Fluiddurchgänge 5, 6 oder 12, 13 bilden. Die Klingenkörper 3, 4 oder 10, 11 sind nicht auf der Achse des Durchlaßrohres 2 oder 9 vorhanden. Folglich ist ein Öffnungsabschnitt 7 oder 14 auf der Achse des Durchlaßrohres 2, 9 gebildet, wenn es zweidimensional gesehen wird. Daher stehen die Fluiddurchgänge 5, 6 und die Fluiddurchgänge 12, 13 miteinander über die Öffnungsabschnitte 7 und 14 über die gesamte Länge der Durchlaßrohre 2 und 9 in Verbindung.
Der Fluidmischer 30 vom Statiktyp kann durch Einpassen der Mischelemente 1 und 8 in ein zylindrisches Gehäuse 15 abwechselnd so zusammengesetzt werden, daß die Kanten der Klingenkörper 3, 4 und 10, 11 der Mischelemente 1 und 8 senkrecht zueinander sind.
Während zwei Arten von Fluiden FA, FB durch die Fluiddurchgänge des Fluidmischers 30 vom Statiktyp des oben erwähnten Aufbaues gehen, dreht sich ein Teil des Fluids spiralig um 90º, so daß es teilweise an dem Öffnungsabschnitt geschert wird, es verbindet sich mit dem Fluid, das durch den anderen Fluiddurchgang gegangen ist und weiter geteilt ist, und dreht sich spiralig um 90º in die andere Richtung. Während die Drehung, das Scheren, das Zusammenfließen und Unterteilen wiederholt wird, wie oben erwähnt wurde, können die Fluide gemischt werden. In dem Fluidmischer 30 des Statiktypes können Klingenkörper vom 180º- Drehtyp anstelle der Klingenkörper vom 90º-Drehtyp benutzt werden.
Der Fluidmischer 30 des Statiktypes des oben erwähnten Aufbaues wird senkrecht in bezug auf seine Längsrichtung in einem abgedichteten Prozeßbehälter 31 angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Fall ist eine Einführungsöffnung 31a an dem oberen Teil des Behälters 31 als ein Raum zum Einführen eines Gases und einer Flüssigkeit vorgesehen, und ein Speicherabschnitt 31b ist an dem unteren Teil des Behälters 31 zum Aufbewahren einer Flüssigkeit vorgesehen.
Ein Rohr 32, das mit einer Flüssigkeitsversorgung verbunden ist, ist mit dem Einführungsabschnitt 31a an dem oberen Teil des Behälters 31 verbunden. Ein Flußregulierventil 34 ist in dem Rohr 32 vorgesehen. Ein mit einer Gasversorgung verbundenes Rohr 33 ist mit dem Einführungsabschnitt 31a verbunden. Ein Flußregulierventil 35 ist in dem Rohr 33 vorgesehen. Eine Flüssigkeit und ein Gas wird in dem Behälter 31 mit Druck von der Flüssigkeitslieferung und der Gaslieferung geliefert. Eine Sprühdüse 37 ist in dem Einführungsabschnitt 31a an dem oberen Teil des Behälters 31 zum Ausstoßen der Flüssigkeit vorgesehen.
Andererseits ist ein Rohr 36 mit dem Speicherabschnitt 31b an dem unteren Teil des Behälters 31 zum Ausgeben der in dem unteren Teil des Behälters gespeicherten Flüssigkeit zu der Außenseite des Behälters über das Rohr 36 verbunden. Das Rohr 36 ist mit der Sprühdüse 37 an dem oberen Teil des Behälters so verbunden, daß die von dem Bodenabschnitt des Behälters ausgegebene Flüssigkeit zu der Sprühdüse 37 an dem oberen Teil des Containers über das Rohr 36 geliefert wird, so daß es zu der Innenseite des Behälters 31 über die Düse 37 ausgestoßen wird. Folglich wird die Flüssigkeit in dem Behälter 31 in den Behälter 31 über das Rohr 36 zurückgeführt, so daß es zirkuliert wird und zu dem Fluidmischer 30 vom Statiktyp in dem Behälter 31 geliefert wird. Eine Pumpe 38 ist in dem Rohr 36 vorgesehen, und weiter ist ein Flußregelventil 39 darin vorgesehen. Ein Rohr 40 zweigt sich von dem Rohr 36 an der stromaufwärtigen Seite in bezug auf das Flußregelventil 39 ab. Ein Schaltventil 41 ist in dem Rohr 40 vorgesehen.
Der Betrieb des Gas-Flüssigkeitsprozeßgerätes des oben beschriebenen Aufbaues wird erläutert. Wenn das Ventil 41 geschlossen ist und das Ventil 39 geöffnet ist, werden die Ventile 34 und 35 mit einem vorbestimmten Winkel zum Liefern der Flüssigkeit und des Gases in den Behälter 31 über die Rohre 32 und 33 mit einer vorbestimmten Rate unter Druck geöffnet. Dann werden die Flüssigkeit und das Gas gerührt und gemischt in dem Fluidmischer 30 vom Statiktyp so, daß das Gas in der Flüssigkeit gelöst wird, die mit Luft zu versorgen ist, oder durch ausreichendes Kontaktieren des Gases und der Flüssigkeit reagiert.
Die in dem Behälter 31 gespeicherte Mischflüssigkeit wird zu der Sprühdüse 27 an dem oberen Teil des Behälters 31 durch die Pumpe 38 geliefert, so daß es in den Behälter 31 durch die Sprühdüse 37 ausgestoßen wird. Dann werden eine Flüssigkeit und ein Gas, die von den Rohren 32 und 33 geliefert werden, und das Mischfluid von der Sprühdüse 37 gemischt, während sie durch den Fluidmischer vom Statiktyp 30 gehen. Nach Anlegen des Druckes an das Gas und die Flüssigkeit in dem Behälter 31, bis der Druck höher als der Atmosphärendruck wird, werden die Ventile 34 und 35 geschlossen, so daß das Mischfluid der Flüssigkeit und des Gases in dem Behälter 31 eingeschlossen sind. Das Fluid, das durch den Fluidmischer vom Statiktyp 30 in dem Behälter 31 geht, zirkuliert in dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 in einem unter Druck gesetzten Zustand. Folglich kontaktieren die Flüssigkeit und das Gas ausreichend, so daß das Gas in der Flüssigkeit gelöst, die Flüssigkeit belüftet wird oder damit reagiert.
Danach wird das Fluid nach dem Misch- und Kontaktprozeß von dem Behälter 31 über das Rohr 40 ausgegeben, indem das Ventil 39 geschlossen wird und das Ventil 41 geöffnet wird.
Fig. 5 ist ein schematisches Bild der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem Behälter 42 ist eine Mehrzahl von Fluidmischern vom Statiktyp 30 über zylindrische Abstandshalter 43 mit der gleichen Durchmessergröße wie das Gehäuse der Fluidmischer vom Statiktyp verriegelt. Eine Lücke ist zwischen den Behältern und den Fluidmischern vom Statiktyp 30 oder den Abstandshaltern 43 für den Durchgang eines Fluides gebildet. Das heißt, der Behälter 42, die Fluidmischer vom Statiktyp 30 und die Abstandshalter 43 haben einen Doppelrohraufbau. Die Abstandshalter 43 sind mit Löchern 43a für den Durchgang eines Fluides so vorgesehen, daß ein Fluid in die Abstandshalter 43 von der Lücke über die Löcher 43a fließen kann. Ein Mischfluid des Gases und der Flüssigkeit wird an dem Bodenabschnitt des Behälters 42 gespeichert, und das Mischfluid wird zu der Sprühdüse 37 an dem oberen Teil des Behälters über die Pumpe 38 zurückgeführt.
Bei dem Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät des oben erwähnten Aufbaues wird ein Flüssigkeit aus der Sprühdüse 37 in den obersten Fluidmischer vom Statiktyp 30 ausgestoßen, so daß sie mit einem Gas, das von der Oberseite des Behälters zu der Innenseite des Behälters eingeführt wird, gemischt wird, es kontaktiert und verarbeitet wird. Das Mischfluid wird auch mit einem Gas gemischt, das über die Löcher 43a an den Abstandshaltern 43 eingeführt wird, so daß es weiter in den unteren Fluidmischer vom Statiktyp 30 eingeführt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der Kontaktprozeß eines Gases und einer Flüssigkeit in einem Zustand unter Druck höher als der Atmosphärendruck ausgeführt, und somit ist die Kontaktwirksamkeit extrem hoch. Da weiter ein Fluid zirkuliert wird und zu den Fluidmischern vom Statiktyp 30 geliefert wird, kann die Lösung des Gases oder die Reaktion zwischen dem Gas und der Flüssigkeit ausreichend voranschreiten.
Fig. 6 ist ein schematisches Bild eines anderen Fluidmischers vom Statiktyp. Eine Flüssigkeit wird in einen Behälter 50 zum Speichern geliefert. Der Fluidmischer vom Statiktyp 30 ist in der unteren Hälfte davon angeordnet und in die Flüssigkeit in dem Behälter 50 eingetaucht, wobei das Fluid in der Richtung senkrecht vorbeigeht. Ein Einführungsabschnitt 51 ist an dem oberen Teil des Fluidmischers vom Statiktyp 30 zum Einführen eines Gases in den Fluidmischer vom Statiktyp 30 vorgesehen, und die Sprühdüse 37 ist in dem Einführungsabschnitt 51 zum Zirkulieren und Liefern einer Flüssigkeit vorgesehen. Der äußere Umfang des Fluidmischers vom Statiktyp 30 des Abschnittes, der in das Fluid in dem Behälter 50 eingetaucht ist, ist mit Spiralklingenkörpern versehen, so daß der Fluidmischer vom Statiktyp 53 durch die Spiralklingenkörper gebildet ist.
Bei dem Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät des oben beschriebenen Aufbaues wird eine Flüssigkeit in dem Behälter 50 geliefert, und die Flüssigkeit wird in den Einführungsabschnitt 51 durch die Pumpe 38 hochgepumpt. Die Flüssigkeit wird innerhalb des Einführungsabschnittes 51 über die Sprühdüse 37 so ausgestoßen, daß sie mit Druck in den Fluidmischer vom Statiktyp 30 geliefert wird, wobei die Luft zu dem Einführungsabschnitt 51 geliefert wird. Die Flüssigkeit und das Gas werden gemischt, während sie durch den Fluidmischer vom Statiktyp 30 nach unten gehen. Das Mischfluid betritt den Behälter 50 von dem unteren Ende des Fluidmischers vom Statiktyp 30 und wird weiter gemischt, während es durch den Fluidmischer vom Statiktyp 53 in dem Anstiegsprozeß geht. Da der Druck, der zu dem Einführungsabschnitt 51 des Gases geliefert wird, so eingestellt wird, das die Oberfläche des Fluids in dem Behälter 50 immer oberhalb des unteren Endes des Fluidmischers vom Statiktyp 30 ist, wird das Fluid mit einem Druck höher als der Atmosphärendruck an einer Position niedriger als die Fluidoberfläche in dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 angelegt. Folglich wird ein Fluid mit hoher Wirksamkeit gemischt.
Fig. 7 ist ein schematisches Bild eines anderen Fluidmischers vom Statiktyp. Der Fluidmischer vom Statiktyp 30 ist einem Behälter 60 angeordnet. Ein Einführungsabschnitt 62 ist an dem oberen Teil des Fluidmischer vom Statiktyp 30 vorgesehen. Der untere Teil des Einführungsabschnittes 62 und der Fluidmischer vom Statiktyp 30 sind von einem Behälter 61 umgeben. Der Behälter 61 ist in dem Behälter 60 zwischen den Behälter 60 und dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 angeordnet. Eine Mehrzahl von Löchern 63 ist in dem Behälter 61 so vorgesehen, daß das Fluid in dem Behälter 61 zu der Außenseite über die Löcher 63 ausgegeben wird. Andererseits wird der Lieferdruck einer Flüssigkeit und eines Gases so ausgewählt, daß die Fluidoberfläche in dem Behälter 60 immer oberhalb des Fluidmischers vom Statiktyp 30 ist.
Bei dem Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät des oben beschriebenen Aufbaues werden eine Flüssigkeit und ein Fluid immer zu dem Einführungsabschnitt 62 geliefert, durch den Fluidmischer vom Statiktyp 30 gemischt und in den Behälter 61 ausgegeben. Weiter wird das Fluid in den Behälter 60 über die Löcher 63 ausgegeben und wieder in den Einführungsabschnitt 62 von der Sprühdüse 37 an dem oberen Abschnitt des Fluidmischers vom Statiktyp 30 durch die Pumpe 38 geliefert. Folglich wird das Fluid zirkuliert und zu dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 geliefert. Da der Fluidmischer vom Statiktyp 30 unterhalb der Fluidoberfläche in den Behälter 60, 61 ist, wird das Fluid in dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 mit Druck auf der Grundlage der hydrostatischen Druckdifferenz angelegt. Daher ist die Gas- und Flüssigkeitskontaktierwirksamkeit eines Fluids hoch.
Fig. 8 ist ein schematisches Bild eines anderen Aufbaues, der eine Modifikation der ersten Ausführungsform ist, worin eine Mehrzahl von Gas-Flüssigkeitsprozeßgeräten des Fluidmischers vom Statiktyp, der in Fig. 1 gezeigt ist, parallel vorgesehen sind. Drei Fluidmischer vom Statiktyp 30 sind in dem abgedichteten Behälter 70 angeordnet, wobei der untere Teil eingezogen ist. Ein Fluid wird in dem Behälter 70 gespeichert. Trennteile 71 weisen Trennplatten auf, die von der Bodenplatte des Behälters bis zu einer Position niedriger als die Fluidoberfläche hervorstehen, und Trennplatten, die von der oberen Platte des Behälters tiefer als die Fluidoberfläche herunterhängen, sind zwischen den Fluidmischern vom Statiktyp angeordnet. Ein Einführungsabschnitt 31 eines Gases ist an dem oberen Teil des Fluidmischers vom Statiktyp 30 vorgesehen. Ein Rohr 32 zum Einführen einer Flüssigkeit in den Einführungsabschnitt 31 und ein Rohr 33 zum Einführen eines Gases in den Einführungsabschnitt 31 von außen sind mit dem Einführungsabschnitt 31 des Fluidmischers vom Statiktyp 30 verbunden, die an einem Ende des Behälters 70 angeordnet sind. Ein Ausgaberohr 73 zum Ausgeben eines Gases und ein Ausgaberohr 74 zum Ausgeben einer Flüssigkeit sind mit dem Raum, der den Fluidmischer vom Statiktyp 30 aufweist, auf dem gegenüberliegenden Ende des Behälters 70 verbunden. In jedem Raum, der von den Trennteilen 71 unterteilt ist, wird ein Fluid zu der Sprühdüse 37, die an dem Einführungsabschnitt 71 des Fluidmischers vom Statiktyp 30 eines jeden Raumes vorgesehen ist, durch die Pumpe 38 über das Rohr 36 so geliefert, daß es zirkuliert und in den Fluidmischer vom Statiktyp 30 geliefert wird.
Bei dem Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät des oben beschriebenen Aufbaues werden eine Flüssigkeit und ein Gas in den Einführungsabschnitt 31 des Fluidmischers vom Statiktyp 30 auf dem linken Ende der Zeichnung über die Rohre 32, 33 eingeführt. Die Flüssigkeit und das Gas werden in dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 gemischt und in den Behälter 70 ausgegeben. Der Druck der Flüssigkeit und des Gases, die über die Rohre 32, 33 eingeführt werden, ist so bestimmt, daß die Fluidoberfläche in dem Behälter 70 an einer relativ hohen Position in dem Behälter 70 positioniert ist, wie in der Zeichnung gezeigt ist, so daß der Fluidmischer vom Statiktyp 30 ausreichend in dem Fluid getränkt wird.
In dem Behälter 70 fließt eine Flüssigkeit zu einem benachbarten Raum über die Trennteile 71, aber ein Gas in jedem Raum wird von dem oberen Raum des Raumes zu den Einführungsabschnitt 31 des Fluidmischers vom Statiktyp 30 eines benachbarten Raumes über ein Rohr 75 geliefert. In jedem Raum zirkuliert eine Flüssigkeit und wird zu dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 über ein Rohr 36 durch die Pumpe 38 geliefert.
Das durch ausreichendes Kontaktieren mit der Flüssigkeit bearbeitete Gas wird von dem Behälter 70 über das Rohr 73 ausgegeben, und die Flüssigkeit wird über das Rohr 74 ausgegeben. Bei dieser Modifikation werden eine Flüssigkeit und ein Gas gemischt und kontaktiert in jedem Fluidmischer vom Statiktyp, und ein Gas bewegt sich in die Fluidmischer vom Statiktyp aufeinanderfolgend so, daß es mit der Flüssigkeit in jedem Raum in Kontakt kommt. Folglich ist die Kontaktwirksamkeit zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit extrem hoch.
Fig. 9 ist ein schematisches Bild eines anderen Fluidmischers vom Statiktyp. Ein Rohr 81 zum Ausgeben des Gases in dem Speicherabschnitt 31b ist mit dem Speicherabschnitt 31b des Behälters 31 verbunden. Ebenfalls ist ein Ventil 82 in dem Rohr 81 vorgesehen. Der andere Aufbau ist der gleiche wie in Fig. 1 gezeigt.
Der Betrieb des Gas-Flüssigkeitsprozeßgerätes des oben beschriebenen Aufbaues wird erläutert. Wenn das Ventil 41 geschlossen ist und die Ventile 39 und 82 offen sind, sind die Ventil 34 und 35 in einem vorbestimmten Winkel zum Liefern der Flüssigkeit und des Gases in den Behälter 31 über die Rohre 32 und 33 mit einer vorbestimmten Rate unter Druck geöffnet. Dann werden die Flüssigkeit und das Gas gerührt und gemischt in dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 so, daß das Gas in der Flüssigkeit gelöst wird, die mit Luft zu versehen ist oder zu reagieren hat, durch ausreichendes Kontaktieren des Gases und der Flüssigkeit.
Das in dem unteren Teil des Behälters 31 gespeicherte Mischfluid wird zu der Sprühdüse 37 an dem oberen Teil des Behälters 31 durch die Pumpe 38 geliefert, so daß es in den Behälter 31 durch die Sprühdüse 37 ausgestoßen wird. Dann werden eine Flüssigkeit und ein Gas, die von den Rohren 32 und 33 geliefert werden, und das Mischfluid von der Sprühdüse 37 gemischt, während sie durch den Fluidmischer vom Statiktyp 30 gehen. Nach dem Schließen der Ventile 34 und 83 und Anlegen eines Druckes an das Gas und die Flüssigkeit in dem Behälter 31, bis der Druck höher als der Atmosphärendruck wird, durch das Rohr 33 wird das Ventil 35 geschlossen zum Abdichten des Mischfluids von der Flüssigkeit und dem Gas in dem Behälter 31. Das durch den Fluidmischer vom Statiktyp 30 in dem Behälter 31 gehende Fluid zirkuliert in dem Fluidmischer vom Statiktyp 30 in einem Zustand unter Druck. Folglich kontaktieren die Flüssigkeit und das Gas ausreichend so, daß das Gas in der Flüssigkeit gelöst wird, dazu zugeführt wird oder reagiert.
Danach wird das Fluid nach dem Misch- und Kontaktprozeß von dem Behälter 31 über das Rohr 40 durch Schließen des Ventiles 39 und Öffnen des Ventiles 41 ausgegeben.
Fig. 10 ist ein schematisches Bild der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zweiten Ausführungsform wird das Mischfluid des Gases und der Flüssigkeit von dem Behälter 42 an dem Boden 42a davon herausgezogen. Der andere Aufbau der zweiten Ausführungsform ist der gleiche wie der der ersten in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform.
Die Fluidmischer vom Statiktyp, die in Fig. 1 bis 4, in Fig. 5, in Fig. 9 und in Fig. 10 gezeigt sind, sind wirksam als ein Gerät zum Entfernen einer Stickstoffverbindung in einer wäßrigen Lösung. Sie sind ebenfalls wirksam als ein Gerät zum Entfernen von Stickstoff des Amoniaktypes in der Wasserversorgung oder dem Abwasser und einem Gerät zum Diffundieren einer flüchtigen Materie in Abwasser. Weiter sind sie vorteilhaft auch als ein Gerät zum Injizieren und Zufügen eines Chlorgases oder eines Gerätes zum Lösen eines Sauerstoffgases.
Der Fluidmischer vom Statiktyp, der in Fig. 6 und in Fig. 7 gezeigt ist, kann als ein Gerät zum Prozessieren von Wasserversorgung, Abwasser oder industrielle Abwässer mit Ozon verwendet werden. Weiter ist die eine in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform vorteilhaft als kontinuierliches Belüftungsgerät oder Abwasserprozeßgerät durch das aktivierte Schlammverfahren. Weiter ist sie vorteilhaft auch als ein Wasserprozeßgerät mit einem Ozongas oder ein Abwasserprozeßgerät durch das aktivierte Schlammverfahren.
Wie hierzu vorher erwähnt wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung, da eine Flüssigkeit und ein Gas in einem Zustand unter Druck in einem Fluidmischer vom Statiktyp gemischt werden, vorteilhaft, daß die Kontaktwirksamkeit hoch ist als auch daß die Produktionskosten niedrig sind.

Claims

1. Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät mit:

mindestens einem Fluidmischer vom Statiktyp (30), der im wesentlichen vertikal angeordnet ist;

einem Flüssigkeitsliefermittel (32, 34) zum Liefern einer Flüssigkeit in einem Durchgangsrohr; und

einem Gasliefermittel (33, 35) zum Liefern eines Gases in dem Durchgangsrohr;

einem Druckmittel zum Anlegen von Druck derart an ein Fluid, das aus der Flüssigkeit und dem Gas besteht, daß es in einem Druckzustand höher als der Atmosphärendruck in dem Fluidmischer vom Statiktyp (30) ist; und

ein Zirkulierungsmittel (36, 38, 39, 37) ist vorgesehen zum Zurückführen des Fluids von dem Bodenabschnitt des Fluidmischers vom Statiktyp (30) zu dem oberen Abschnitt davon zum Zirkulieren des Fluids,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein röhrenförmiges Abstandsstück (43) zwischen den Fluidmischern vom Statiktyp (30) vorgesehen ist,

wobei das Abstandsstück (43) eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (43a) aufweist.

2. Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät nach Anspruch 1, weiter mit einer Mehrzahl von Fluidmischern vom Statiktyp (30), die parallel zueinander und im wesentlichen vertikal angeordnet sind;

einem Behälter (70) zum Halten eines Fluids und Anordnen der Fluidmischer vom Statiktyp (30) so, daß sie mindestens teilweise in dem Fluid benäßt werden;

Trennteilen (72) zum Trennen des Inneren des Behälters (70) für jeden der Fluidmischer vom Statiktyp (30), daß der Durchgang einer Flüssigkeit erlaubt wird, aber nicht der Durchgang eines Gases erlaubt wird; und

Rohren (75) zum Verbinden des Gasraumes eines jeden Raumes des Behälters (70), der durch die Trennteile unterteilt ist, und eines Gaseinführungsabschnittes eines benachbarten Fluidmischers vom Statiktyp (30), worin das Fluid in dem Zustand unter Druck höher als der Atmosphärendruck in den Fluidmischern vom Statiktyp (30) ist.

3. Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät nach Anspruch 2, mit einem Zirkulierungsmittel (36, 38) zum Zurückführen des Fluids zu dem oberen Abschnitt des Fluidmischers vom Statiktyp in jedem der Räume zum Zirkulieren des Fluids.

4. Gas-Flüssigkeitsprozeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Fluidmischer vom Statiktyp (30) ein Durchlaßrohr (2, 9) für den Durchgang eines Fluides und einen Spiralklingenkörper (3, 4, 10, 11) in dem Durchgangsrohr aufweist, wobei eine Öffnung (7, 14) in dem Spiralklingenkörper an dem Mittelabschnitt des Durchgangsrohres (2, 9) gebildet ist.