PROCESS AND APPARATUS FOR CARRYING OUT (BIO)CHEMICAL REACTIONS IN A GAS/LIQUID-SYSTEM

Abstract: 1. Process for carrying out (bio)chemical reactions in a gas/liquid system, wherein a reaction mixture consisting of a liquid phase and a gas is passed through a first reactor section having loop reactor flow characteristic and through a second reactor section having tube reactor flow characteristic, which comprises recirculating the liquid phase in the reactor section having loop reactor flow characteristic in adjustable manner, passing the gas troughsaid reactor section substantially without recirculation and passing both phases through the second reactor section having tube reactor flow characteristic.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung (bio-) chemischer Reaktionen in fluiden Systemen Anwendungsgebiete und Stand der Technik Für das Strömungs-, Misch- und Verwei lzeitverhalt en fluider Reaktionssysteme gibt es die Grenzfälle: Vollkommene Durchmischung (idealer Rührkesselreaktcr) und Pfropfenströmung (idealer Rohrreaktor). Die realen Reaktoren nähern sich ihren jeweiligen Idealtypen mehr oder weniger an. Im Schlaufenreaktor /1/ überlagern sich Rohr- und Rührkesselcharakteristik. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass gemäss Fig. 1 und Fig. 2 mindestens eine definiert gelenkte Umlaufströmung erzeugt wird, die den gesamten Reaktionen raum erfässt. Dem Umlaufstrom M2 überlagert sich der Durchlaufstrom M1 zum Gesamtstrom M3 = M1 + M2. So entsteht das Strömungsbild einer Schlaufe wie Fig. 2 deutlich zeigt. Der einzelne Umlauf hat Rohrcharakteristik /2,3/. Das Mischverhalten des Schlaufenreaktors lässt sich durch die "Umwälzzahlgl EMI1.1 folgendermassen kennzeichnen: EMI1.2 ergibt reale Rochcharakteristik, z.B. wenn gemäss Fig. 1 im Schlaufenreaktor 1 das konzentrische Leitrohr 2 auf dem Reaktorboden aufsitzt; entspricht den idealen Rührkessel; ergibt etwa reale Rührkesselcharakteristik. Die charakteristisch gelenkte Umlaufströmung im Schlaufenreaktor kann erzeugt werden durch - hydrostatischen Mammutantrieb infolge unterschiedlichen Gasgehaltes (Dichteifferenz) in der aufwärts und in der abwärts gerichteten Strömung gemäss Fig. 3. Dabei wird über die Gasdüse 3 MG unten zentral zugeführt. Ein Teil des Gasstromes wird über den Ringraum rezirkuliert. Durch die Dichtedifferenz in Kern- und Ringraum wird der Liquidstrom M1 umgewälzt; - hydromechanischen Propellerantrieb mittels Propeller 4, (s. Fig. 4); - hydrodynamischen Strahlantrieb (s. Fig. 5). Der am Boden aufwärts mit hoher Geschwindigkeit WL 1 Z 20m/s injizierte L-Strahl ML1 fördert den Umlaufstrom ML2' vereinigt sich mit ihm zu ML3 und tritt unten durch 5 wieder aus. Bei diskontinuierlichem Betrieb wird MLI über einen Pumpenkreislauf zur Düse 3 zurückgeführt, bei kontinuierlichem Betrieb enthäkt ML1 den reaktionstechnisch bedingten L-Massendurchsatz MLzu (s. auch Figuren 10, 11 und 12). Die besonderen Vorteile des Schlaufenreaktors sind: - Gleichmässige Verteilung aller Komponenten in gesamten Reaktionsraum der Schlaufe z.B. mit Hilfe des Leitrohres 2 in Fig. 1; - feine Zerteilung des Gases M21, das beispielsweise gemäss den Figuren 10 und 11 über eine Ringdüse 6 oder gemäss Fig. 12 über ein schräges Begasun gsrcnr 7 an den inji- zierten Liquidstrahl herangeführt werden kann; - grosse spezifische Wandkühlflächen infolge der schlar Bauform lot EMI2.1 (s. Fig. 4) und der Möglichkeit, die Leitvorrichtung 2 gemäss Figuren 6, 7, 10, 11 und 12 als Zusatzkühlflächen auszuführen /4/; - geringcr spezifischer Leistungsbedarf EMI3.1 die Verteilwirkung (Mischung) infolge verlustarmer Strömung und für die Zerteilwirkung (Dispergierung) durch den injizierten Liquidstrahl. Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Durchführen (bio-)chemischer Reaktion in flüssiger Phase, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reaktionsgemisch in einer Schlaufe, deren Umlaufmenge einstellbar ist, mit nachgeschaltetem Rohr, dessen Strömungsverlauf Rohrcharak- teristik aufweist, geführt wird. Unter Reaktionsgemisch werden die flüssigen und/oder Das¯ förmigen Eingangsstoffe, die Reaktionsprodukte, etwaige Verdünnungsmittel und Inerte, sowie Katalysatoren verstanden. Darstellung der Erfindung mit 2 Beispielen Beispiel 1: Liquidsystem (Styrolpolymerìsation) Der gute Verteileffekt im gesamten Reaktionsraum bei ir.- tensiver Rezirkulation im Umlauf kann bei Liquidsystemen ohne Gasphase, z.B. der Styrolpolymerlzation, nachteilIg sein, weil er Hochpolymeres rezirkuliert und mit Niederpo- lymerem und Monomerem vermischt, und demzufolge ein sehr uneinheitliches Polymergemisch ausgetragen würde. Solche Polymerisationen führt man dashalb in zwei hintereinander geschalteten Reaktoren durch: - Ein Reaktor vom Schlaufentyp bzw. Rührkesseltyp für ersten Teil der Reaktion. Hier ist gute Durchmischun wegen der hohen Reaktionsgeschwindigkeit sowohl hins lich des stofflichen Umsatzes als auch der abzuführe: grossen Reaktionswärme erwünscht. - Ein nachgeschalteter Reaktor vom Rohrtyp zum Auspoly merisieren bei geringer Reaktionsgeschwindigkeit. Hier muss Rückmwschung vermieden werden, um am Ende möglichst einheitliches hochpolymeres Produckt auszutragen. Die Erfindung ermöglicht die-Kombination beider Reaktor typen In einem Reaktor. Fig. 6 zeigt im oberen Teil eine Propeller-Schlaufenreaktor in der typischen schlanken Bauform mit konzentrischem Leitrohr 2 als Zusatzkühlfläche für den ersten Teil der exothermen Polymerisation. Diese Ausführung ermöglicht bei H t5 das 27-fache Grenzvolu- D men, bei dem die entstehende Wärme gerade noch über die Kühlfläche abgeführt werden kann, gegenüber dem konven- tionellen Rührkessel mit H#1: näheres hierzu in /4/. D Dabei beträgt der spezifische Leistungsbedarf im Schlaufenteil wegen der guten Strömungsfüh EMI4.1 1 1 bis dessen beim üblichen Rührkessel. Die erforder- liche "Mischgüte" kann sehr einfach über #U eingestellt werden /3/. Aus dem Schlaufenteil 8 des Reaktors fliesst der kontinuier- liche Durchlaufstrom M1 mit unterschiedlichem Polymerisa t ionsgrad direkt in den darunter befindlichen Rohrreaktor- teil 9. Dieser wird mit geringer Längsmischung (Strömungs- profil) durchströmt, um am unteren Auslauf Produkt mit möglichst einheitlichem Polymerisationsgrad infclge gleich- mässiger Verweilzeit auszutragen. Da hier bei langsamem Auspolymerisieren nur geringe Wärme übertrarun benötigt wird, @ gc-nürt der Reaktormantel als Wärmeübertragungsfläche. Der Durchmesser der unteren Rofrreaktorteils 9 kann je nach benötigter Verweilzeit und angestrebter Bauhöhe auch von dem des oberen Schlaufunteils 8 verschieden sein. Diese Reaktorbauform ähnelt der von Rektifizierkolonnen und eignet sich besonders - wie diese für Freiluftbauweise. Der Rohrteil 9 ist hier unter dem Schlaufenteil 8 angeord- net, weil der Styrol-Durchsatz mit zunehmendem Polymerisa- tionsgrad spezifisch schwerer wird, also auch die Dichtedifferenz Ihn im gewollten Stromungssinn abwärts treibt. Die Anordnung kann aber grundsätzlich auch umgekehrt ausgeführt werden, wenn das günstiger ist. Dieselbe verfahrensmässige Koppelung von Schlaufen- und Rohrcharakteristik lässt sich auch durch die Ausführung - Fig. 7 verwirklichen. Dabei ist der Rohrteil des Reaktors um den Schlaufenteil herum angeordnet. Diese Ausführung ergibt bei gleichem Gesamtreaktorvolumen niedrigere Gesamt bauhöhe und grössere spezifische Kühlfläche. In beiden Ausführungsarten des kombinierten Schlaufen Rohr-Reaktors lässt sich der Umlauf im Schlaufenteil auch hydrodynamisch antreiben, indem M1 als L-Strahl (Treíb- strahl) mit hoher Geschwindigkeit EMI5.1 injiziert wird. Fig. 8 zeigt Versuchsergebnisse für Treibstrahl¯ unc Propellerantrieb mit höherviskosen Medien, wie sie im gewählten Beispiel 1 der Polymerisation vorliegen. Als Mass für die erzeugte Umlaufintensität im Schlaufenteil eignet sich besonders die mittlere Umlauf-Reynoldszahl /1/, wie Fig. 7 veranschaulicht. EMI5.2 Dabei ist eine mittlere Umlaufgeschwindigkeit der Flüssi5- keit so definiert, dass sie die Strömungen in Kern- und Ringraum erfasst, aber dennoch unabhängig vom Durchmesser DE des Leitrohrs ist-, und zwar gemäss Fig. 7 zu: EMI5.3 Aus Fig. 8 ist zuentnehmen, dass im untersuchten Bereich der kinematischen Zähigkeit #m beide Antribsarten etwa gleiche Ümlauf-Reynoldtzähler ergeben. Stranlantrieb biete gegenüber Propellerantrieb die Vorzuge, dass der Reaktor keine bewegten Bauteile aufweist und dadurch auch keine Abdichtungsprobleme an Wellendurchführungen nat. Beispiel 2: Gas-Liquid-System (Biomasse-Produktion) Auch für Reaktionen In heterogenen Gas-Liquid-Systemen (G-L-Systeme) bietet die Kombination von Schlaufen- und Rohrcharakteristik bedeutende Vorteile, wie am Beispiel der Biomasse-Produktion zur Erzeugung von Single Cell Protein (SCP) gezeigt sei /6/. Eine der schwierigsten verfahrenstechnischen Aufgaben ist dabei, den hohen O2 Bedarf der in der wässrigen "Kulturbrühe" suspendierten Einzeller (Hefen, Bakterien) von m0#8 kg O2 je m3 Brühe und Stunde durch Belüftung des Systems einzutragen. Der O2-Transport von den Luftblasen a: die Zellen wird bestimmt durch die Diffusion im Liquidfilm an der G-L-Phasengrenzfläche entsprechend dem 1. Fickschen Diffusionsgesetz (s. Fig. 9) /5/. EMI6.1 EMI6.2 Spezifischer O2-Bedarf KL # 1,6 m : O2-Transferkoeffizient h EMI6.3 : Spezifische G-L-Phasengrenz fläche bezogen auf Liquidvolu men VL der Kulturbrühe EMI6.4 Treibendes Konzentrations gefälle für den O2-Transfer Für die Durchführung dieser Biorektion eignet sien tesenders der Schlaufenreaktor aus folgenden Gründen: - Er schafft bei Strahlantrieb die grosse spezifische G-L Phasengrenzfläche a, t2000 m # mit dem geringen spezl- fischen Leistungseintrag EMI7.1 während andere Reaktortypen dafür die zwei- bis vierfache Leistung be nötigen /7/. Das liegt an der ausgezeichneten Disper gierung des Gases durch den injizierten L-Strahl gemäss den Figuren 10, 11 und 12, der hier also sowohl die Zerteilung (Gasdispergierung) als auch die Verteilung (Umlaufantrieb) bewirkt. Die intensive Durchströmung und Mischung im gesamten Reaktionsraum des Schlaufenteils aufgrund der definiert gelenkten Umlaufströmung gewährleistet, dass z.B. überall der benötigte 02-Nachschub sichergestellt ist und keine Uberkonzentration an Methanol (Substrat), womit die Mi- kroorganismen bevorzugt "gefüttert' werden, auftreten. Die Konzentration des 02 sollten etwa 1 ppm nicht unter schreiten und die des Methanols etwa 1 % nicht über schreiten. Der 02-Transferkoeffizient KL hat praktisch denselben Wert wie im intensiv durchmischten Begasungsrührkessel und liegt wesentlich über dem von Blasensäulen /8/. Die grosse spezifische Kühlfläche und der hohe Wärmeübergangskoeffizent EMI7.2 im Schlaufenreaktor /9/ ermöglicht es, den sehr hohen spezifischen Wärme strom von q 40 kw je m3 Kulturbrühe bei den sehr klei nen Temperaturdifferenzen von #T#5 bis 10 0G direkt ohne äusseren Kühlkreislauf abzuführen bis zu Reaktorgrössen von VR#600 m3 /6/. Der Schlaufenreaktor hat aber mit seiner Rezirkulation zwei beträchtliche Nachteile (ebenso wie der BegasunQs- rührkessel) gegenüber einem Reaktor vom Rohrtyp, im Fall des G-L-Systems also einer Blasensäule, wo das Gas prak tisch ohne Rückmischung aufsteigt und auch die Flüssigkeit ohne wesentlicheRezirkulation die Blasensäule durchströmt. - Für das treibende Konzentrationsgefälle des O2-Transfers Is. Fig. 9) EMI8.1 gilt bei Rohrcharakteristik des Gasdurchsatzes für C0 das logarithmische Mittel von C0 am Gaseintritt und C0 am Gasaustritt /8/, also EMI8.2 Beim idealen Rührkessel mit vollkommener Durchmischung auch der Gasphase gilt hingegen EMI8.3 Fig. 13 zeigt, dass mit zunehmendem 02-Umsatz t 2 der durchströmenden Luft C0 wesentlich grösser wird als Co45 ln (hier beide bezogen auf CO@ = = const). Bei #O2 = 75 ist EMI8.4 Die Rezirkulaticn des Gases ist also beim Sehlaufenreaktor und beim Rührkessel ungünstig gegenüber der Rohrcharakteristik der Blasensäule. - Wie in Beispiel 1 der Styrolpolymerisation sollte auch hier nur das gewollte Produkt mit MLab austreten, im jetzt betrachteten SCP-System also nur Brühe mit der ge wollten Biomasse, nicht aber Substrat (Methanol), wie das beim Schlaufenreaktor mit Intensiver Rückmischung der Fall ist. Mit ausgetragenes Substrat belastet auch die spätere Aufarbeitung zur Isolierung des SCP. Aus den betrachteten Vor- und Nachteilen des Schlaufenreaktors für heterogene G-L-Systeme ergibt sich, dass es vorteilhaft ist, auch hier eine Kombination von Schlaufenund Rohrcharakteristik zu verwirklichen wie sie beispiels- weise die Figuren 10, 11 und 12 zeigen. Die Erfindung ermöglicht für derartige heterogene Systeme die Kombination von Schlaufenreaktor und folgender Blasen- säule derart, dass im Schlaufenteil zwar die Flüssigphase (+L3) rezirkuliert wird, die Luft jedoch gemäss Fig. 10 aus der Aufwärtsströmung des Schlaufenteils direkt mit MG2 in den darüber befindlichen Blasensäulenteil aufsteigt ohne jegliche Rezirkulation im Schlaufenteil oder gemäss Fig. 11. nach einem Umlauf im Schlaufenteil mit MG3 in den Blasensäulenteil überströmt und in diesem mit Rohrcharakteristik aufsteigt. Der in Fig. 11 aus dem Schlaufenteil oben austretende Luft strom 1 MG4 und der unten austretende MG3 durchströmen un- terschiedlich zu Fig. 10, wo der Gesamtluftstrom MG2 oben austritt, den Blasensäulenteil verschieden lange. In jedem Fall durchläuft aber die Luft vom Eintritt MGzu bis Austritt MGab den Gesamt reaktor nur mit Rohrcharakteristik, so dass sich das grosse treibende Konzentrationsgefälle EMI9.1 ergibt. Dabei bleiben die vorgenannten Vorteile des Schlaufenteils voll erhalten. Da im Blasensäulenteil auch der Flüssigkeitsdurchsatz Rohrcharakteristik aufweist, kann die Zuführung von Substrat so eingestellt werden, dass es bis zum Austritt am Kopf des Reaktors völlig aufgezehrt und in Biomasse umge- setzt ist. Falls der stetig zuzuführende Liquidstrom MLzu nicht ausreicht für die erforderliche L-Strahlleistung, kann ein zusätzlicher Liquidstrom ML5 und/oder ML6 möglichst gas frei mit der Zulaufpumpe zur !,-Düse zurückgefördert wer- den. In Figuren 10 und 11 kann der Durchmesser beider Reaktorteile - ebenso wie in Fig. 6 - verschieden sein je nach gewünschter Verweilzeit und Bauhöhe. Beim heterogenen G-L-System kann gemäss Fig. 12-dieselbe verfahrensmässige Koppelung von Schlaufen- und Rohrcharakteristik auch verwirklicht werden, indem der Rohrteil (Blasensäule) um den Schlaufenteil herum angeordnet wird. Anstelle des hier gezeigten Uberlaufs zur Erzielung mög- lichst gasfreien L-Austrags MLab kann auch bei gleichbleibendem Aussendurchmesser des Reaktors ein Gasabweiser 10 in der Auführung gemäss Fig. 10 verwendet werden. In allen Ausführungsarten ergibt Ich bei heterogenen G-L Systemen im Schlaufenteil auch ein beträchtlicher hydrostatischer Mammutantrieb des Umlaufs. In den Figuren 10 bis 12 verstärkt er den hydrodynamischen L-Strahlantrieb. Anstelle des L-Strahlantriebs könnte auch ein gleichsinnig wirkender hydromechanischer Propellerantrieb verwendet werden. Bei entsprechenden Gasdurchsätzen kann der Umlauf im Schlaufenteil auch allein durch Mammutantrieb bewirkt werden. Vorversuche mit dem System Wasser-Luft in einem Reaktor gemäss Figur 14 haben gezeigt (s. Fig. 15), dass bei einem spezifischen Gesamtleistungseintrag mit dem L-Strahl (P1) und dem Gas'(P) von EMI10.1 etwa 60 % des zugeführten Gasstroms MGzu als t2 (s. Fig. 11 und 12) über den Schlaufenteil zum Blasensäulenteil transportiert werden. Parameter in Fig. 15 ist die "Glasleerrohrgeschwindigkeit" (s. Fig. 1") EMI11.1 Eine Strömungsführung der oberen Umlenkung, wie sie beispielsweise in den Bildern 11 und 12 gezeit ist, kann gegenüber den in der Apparatur von Fig. 14 gewonnenen in Fig. 15 aufgeführten Werten den Nachteil des von der abwärts gerichteten Strömung eingezogenen Gasanteile MG2 sicher noch erhöhen. Es muss je nach Anwendungsfall wirtschaftlich überprüft werden, ob und wie man den aus dem Schlaufenteil in Fig. 12 und 16 austretenden Gasstrom MG4 entweder oben der abwärts gerichteten Ringraumströmung oder - wie in Fig. 12 angedeutet - unten dem Blasensäulenteil zuführt mit Verdichtern beliebiger Art. Literatur: /1/ Blenke H., K.Bohner, S.Schuster, Beitrag zur optima- len Gestaltung chemischer Reaktoren /2/ Stein W., Zur Berechnung von Schlaufenreaktoren Chemie-Ingenieur-Technik, 40 (1958) 17, 829/837 /3/ Lehnert J., Berechnung von Mischvorgängen in schlan ken Schlaufenreaktoren Verfahrenstechnik, 6 (1972) 2, 58/63 /4/ Blenke H., Einflüsse von Bauform und Wärmeübertra gung auf Grenzleistung und Stabilitätsverhalten chemischer Reaktoren Chemie-Ingenieur-Technik, 39 (1967) 3, 109/116 /5/ Marquart R. , H.Blenke, Umlauf mittel- bis hochvis koser newtonscher und nicht-newtonscher Flüssigkei ten in Propeller-Schlaufenreaktcren Verfahrenstechnik 12 (1978) 9 (erscheint demnächst) /6/ Blenke H., Single Cell Protein (SCP) - Ein indu striell produzierter Rohstoff für Nahrungsmittel VDI-Berichte, Nr. 277 (1977) 127/136 /7/ Blenke H., W.Hirner, Stoffübergang in GasiFüssig- keits-Strahlreaktoren und Blasenkolonnen VDI-Berichte, Nr. 218 (1974( 549/578 /8/ Hirner W., H.Blcnke, Gasgehalt und Phasengrenzfläche in Schlaufen- und Strahlreaktoren Verfahrenstechnik, 11 (1977) 5 /9/ Raible G., Wärmeüberagang im Schlaufenreaktor für das System Gas/Fiüssigkeit Diss. Universität Stuttgart, 1976 /10/ Blenke H., K. Bohner, W. Pfeiffer, Hydrodynamische Berechnung von Schlaufreaktoren für Einphasen systeme Chemie-Ingenieur-Technik, 43 (1971) 1 + 2, 10/17

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren für (bio-)chemische Reaktionen in flüssiger Phase, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reaktions- abschnitt in einem Reaktorteil mit Schlaufencharakte- ristik einstellbarer Rezirkulation bei grosser spezi fischer Wärmeübertragungsfläche stattfindet und der zweite Reaktionsabschnitt in einem direkt nachgesenal- teten Reaktorteil mit Rohrcharakteristik. 2. Verfahren für (bio-)chemische Reaktionen in Gas-Liquid- Systemen dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reak tionsabschnitt in einem Reaktorteil stattfindet, der für die Flüssigkeit Schlaufencharakteristik mit ein stellbarer Rezirkulation, für das Gas hingegen Rohr charakteristik ohne Rezirkulation und für das System grosse spezifische Wärmeübertragungsfläche aufweist; und dass der zweite Reaktionsabschnitt in einem direkt nachgeschalteten Blasensäulenteil sowohl für die Flüssigkeit als auch für das Gas Rohrcharakteristik aufweist. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Schlaufenteil oben austretende gasstrom MG4 entweder gemäss Fig. 11 direkt in den Blasensäulenteil eintritt oder wie in Fig. 12 getrennt abgeführt und mit Hilfe eines Verdichters der abwärts gerichteten Strömung des Schlaufenteils oben (wie M22) oder dem nachgeschalteten Blasensäulenteil unten z.B. wie in Fig. 12 über einen Lochring zugeführt wird. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfanrens cc nach sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, a.5 dass in --n & . Reaktor der Schlaufen- und der Rohrteil (bzw. Balsen- säulenteil) direkt gekoppelt sind, wobei der Rohrtei (bzw. Blasensäulenteil) über oder unter dem Schlaufen teil z.B. gemäss Figuren 6, 10 und 11, oder der Rohr teil (bzw. Blasensäulenteil) neben oder um den Schlaufenteil herum angeordnet ist z.B. gemäss Figuren 7, 12 und 16, so dass je nach baulichen Gegebenheiten der Gesamtreaktor entweder in Form einer sehr schlan ken hohen Kolonne oder eines etwas gedrungenen Turms ausgeführt werden kann. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schlaufenteil und auch im Rohrteil durch Ausführung der Leitrohre als Kühlelemente (z.B. als Doppelmantelrohre) in ihrer Wirkung leicht einstellbare Zusatzkühlflächen gewonnen und die Grenzgrösse des Reaktors dadurch auf ein Viel faches (z.B. das 30-fache) bisher üblicher Reaktorty pen erhöht werden kann. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An sprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Un terkante der Leitvorrichtung 8 in den Figuren 11, 12 und 16 so viel höher als die Unterkante der Leitvor richtung 2 angeordnet ist, dass Im Schlaufenteil des Reaktors kein Gas sondern nur Flüssigkeit rezirkuliert wird. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An sprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass gemäss Fig. 11 die aus dem Schlaufenteil austretenden Teil gasströme MGLI oben und MG3 unten direkt in den Blasen säulenteil eintreten. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An sprüchen 2 und 3, dadurchgekennzeichnet, dass gemäss Figuren 12 und 16 der aus dem Schlaufenteil oben aus tretende Teilgasstrom MG4 über Verdichter zurückge führt wird in die Abwärtsströmung des Schlaufenteils oder in den Blasensäulenteil. 9. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach An sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Um lenkung der Strömung um die Stirnkanten der Leitvor richtung durch Stromführungen verbessert werden sowohl hinsichtlich des Druckverlustes als auch hinsichtlich der Trennung von Flüssigkeit und Gas, wie z.B. die Figuren 6, 11 und 12, sowie Abb. 4 in /10/ zeigen. 10. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach An sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ver besserung der Gasabscheidbng von der reiirkulierenden Flüssigkeit 1 ML2 ein Gasabweiser z.B. gemäss Fig 10 auf das Leitrohr aufgesetzt ist. 11. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach An sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Re aktor auch andere Bauformen, z.B. rechteckige, haben kann und als Strömungsleiteinrichtungen auch andere als Rohre, z.B. Leitbleche verwendet werden können wie es im Prinzip Fig. 16 zeigt. 12. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach An sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlaufen- und der Rohrteil (bzw. Blasensäulenteil) gemäss Figuren 6, 10 und 11 unterschiedliche Quer schnittsflächen und Querschnittsformen haben konnen. 13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des zuzuführenden Liquidstroms MLzu gemäss Figuren ', und 12 ein zusätzlicher Liquidstrom 15 und/oder mit den Zulaufpumpe zur L-Düse zurückgefördert wird. 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach spruch 1, dadurch gckennzeichnet, dass sich gcr.Lss Fl;. 7 an den Schlaufen- und Rohrteil zur Verlängerung der Verweilzeit wie in Fig. 17 weitere Rohrteile an schliessen können. 15. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach An sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristisch gelenkte Umlaufströmung im Schlau- fenreaktor gemäss Fig. 3 bis 5 einzeln oder ih Kombi nation erzeugt werden kann durch hydrostatischen Mam- mutantrieb, hydromechanischen Propellerantrieb oder hydrodynamischen Strahlantrieb. 16. Verfahren zum Durchführen (bio-)chemischer Reaktionen in flüssiger Phase, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktonsgemisch in einer Schlaufe, deren Umlaufmenge einstellbar ist, mit nachgeschaltetem Rohr, dessen Strömungsverlauf Rohrcharakteristik aufweist, Geführt wird. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Anteile des Reaktionsgemisches mit einstellbarer Umlaufmenge und der gasförmige Anteil des Reaktionsgemisches mit Rohrcharakteristik durch die Schlaufe geleitet werden und im Rohr alle Anteile des Reaktionsgemisches mit Rohrcharakteristik geführt werden. 18. Verfahren nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch ge kennzeichnet, dass der aus der Schlaufe austretende gasförmige Anteil des Reaktionsgemisohes nach Durch- laufen des Rohres in die Schlaufe zurückgeführt und dort fin verteilt wird. 19. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass einem Reaktor mit Einrichtungen zum Erzeugen von wenigstens einer Schlaufe ein Rohr vor- und/oder nachgeschaltet ist, dessen Strömungsverlauf Rohrcha rakteristik aufweist. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Erzeugen einer Schlaufe und/oder Reaktor und Rohr als Wärmetauscher ausgebil det sind.

Inventors: BLENKE, HEINZ, PROF. DR.-ING.
Applicants: BLENKE, HEINZ, PROF. DR.-ING.
Application year: 1979
Main classification: B01J10
IPC codes: B01J19, C02F3, B01J14, C08F2, C12M1, B01J10