Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feinstverteilung eines Gases in einer Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es gewährleistet eine erhöhte Wirtschaft¬ lichkeit und ist besondes vorteilhaft zur Hydrierung von Flüssigkeiten einsetzbar. Darüber hinaus wird eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegeben. Die bezeichnete Anlage sowie das Verfahren zu ihrem Betrieb ermöglichen eine kostengün¬ stige Wasserbehandlung ohne das Entstehen zu entsorgender Abfallprodukte.

Technische Gase spielen bei vielen Prozessen eine wichtige Rolle und werden oft als Reaktionspartner zusammen mit einer flüssigen Phase angewendet. Im allgemeinen strebt man eine möglichst feine Verteilung des Gases an; ideal wäre die vollkommene Lösung des Gases in der Flüssigkeit. Zur Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten sind mechanisch arbeitende Verfahren allgemein bekannt, die im wesentlichen auf die Erzeugung möglichst großer Turbulenzen gerichtet

sind. Gebräuchlich sind zum Beispiel Rührvorrichtungen und statische Rohrmischer, in denen eine Vielzahl von Schikanen eingesetzt sind. Andere Anlagen arbeiten unter Ausnutzung des sogenannten Ejektorprinzips, bei dem die Strömungsener¬ gie einer Flüssigkeit Gas aus einer im spitzen Winkel angeschlossenen Rohrleitung mitreißt. Der Nachteil dieser mechanisch arbeitenden Verfahren besteht einerseits in ihrem hohen Energiebedarf, was sich negativ auf die Wirt¬ schaftlichkeit der Anlage auswirkt, und andererseits in einer begrenzten Wirksamkeit. Das heißt, die Gasblasen können nicht beliebig zerteilt werden, da die eingesetzte turbulenzerzeugende Energie stets begrenzt ist.

Aus der DE-Al 38 30 850 ist ein kontinuierlich durchführba¬ res Verfahren zur Entfernung oder Verminderung des Nitrit- und/oder Nitratgehaltes in Wasser bekannt, bei dem das belastete Wasser mit Wasserstoffgas begast und mit einem geeigneten Metallkatalysator kontaktiert wird. Als Katalysa¬ tormaterialien werden Paladium und/oder Rhodium und als Aktivator ein Metall der Kupfergruppe, sofern Nitrat und/o¬ der Nitrit im Wasser vorkommen, vorgeschlagen. Als Katalysa¬ torträger sind poröse Teilchen, vorzugsweise auf der Basis von Aluminiumoxid, mit einer bimodalen Porenradienvertei- lung mit einem mindestens 20 %igen Anteil bezogen auf das Gesamtporenvolumen an den Makroporen mit einem Mindestradi¬ us von 2000 Ä vorgesehen. Alternativ dazu wird vorgeschla¬ gen, Teilchen kleiner 20 μm zu verwenden, wobei das Metall auf der Oberfläche konzentriert sein soll.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Anlage besteht im wesentlichen aus einer Vorbehandlungsstufe, in der eine Filtration und - soweit erforderlich - eine Entkei¬ mung und pH-Werteinstellung des Wassers vorgenommen wird.

Daran schließt sich ein mit einer Wasserstoffquelle verbun¬ denes H ₂ -Begasungsmodul an. Anschließend wird das Wasser durch einen oder mehrere hintereinandergeschaltete Strö¬ mungsreaktoren geleitet, in denen sich die katalytisch wirkende Füllung befindet. Von Nachteil ist, daß die vorge¬ schlagene katalytisch wirkende Reaktorfüllung einen ver¬ gleichsweise hohen hydraulischen Widerstand aufweist. Außerdem sind Vorkehrungen erforderlich, die sicherstellen, daß der Flüssigkeitsstrom die nur staubkorngroßen Katalysa¬ torträger nicht aus der Anlage ausspült.

Darüber hinaus wird ein relativ großer Aufwand zur Vertei¬ lung des Wasserstoffs im H ₂ -Begasungsmodul betrieben, um eine möglichst große Reaktionsfläche zu erzeugen. Unter anderem wird zur Erzielung eines blasenfreien Wasserstof¬ feintrags vorgeschlagen, eine Permeationsbegasung, bei¬ spielsweise mittels Silikonschläuchen, vorzunehmen. Um große Mengen Wasserstoff durchzusetzen, ist es jedoch erforderlich, eine vergleichsweise große Membranoberfläche zur Verfügung zu stellen oder mit hohen Drücken zu arbei¬ ten, da der Gastransport ausschließlich auf der Grundlage der Diffusion erfolgt und die transportierte Gasmenge von den äußeren Triebkräften (Konzentrationgefälle, Druckgra¬ dient) abhängt.

Die GB 1 531 918 beschreibt eine Begasungseinrichtung für Flüssigkeiten unter Verwendung von gewickeltem Drahtgewebe, das in unterschiedlichen Maschenweiten, in kaskadenartig hintereinandergeschalteten Anlagenteilen angeordnet ist. Beim Durchströmen des Drahtgewebes sollen die Gasblasen möglichst stark verkleinert und gleichmäßig verteilt wer¬ den. Dieses mechanische Verfahren besitzt den Nachteil, daß zur Erzeugung sehr kleiner Gasblasen, deren Durchmesser

unter einem Millimeter liegt, ein überproportionaler Ener¬ gieeinsatz und Anlagenaufwand notwendig ist.

Ein biegsames poröses Gewebe aus Kunst-, Natur- oder Metall¬ fasern zur Flüssigkeitsbegasung beschreibt die DE 1 052 364. Die dargestellte technische Lösung ist zwar sehr einfach und von nur geringem Aufwand, sie eignet sich jedoch nicht für Prozesse, die eine Feinstverteilung von Gasen im Sinne ihrer Auflösung in der Flüssigkeit verlan¬ gen.

Neben keramischen Materialien, z.B. in Form von Platten oder Kerzen, ist auch die Begasung von Flüssigkeiten durch poröse Sintermetalle aus Chem.-Ing.-Techn. 28 (1956) Nr. 12, Seiten 783 bis 786 bekannt. In Abhängigkeit von der Porengröße, dem Gasdurchsatz und der Strömungsgeschwindig¬ keit der zu begasenden Flüssigkeit bilden sich unterschied¬ lich große Blasendurchmesser. Eine blasenfreie Begasung kann mit dieser Technologie nicht erreicht werden. Außerdem verursacht die unregelmäßige Porenstruktur einen relativ großen Druckverlust.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feinstverteilung eines Gases in einer Flüssigkeit, vorzugs¬ weise zur Hydrierung von Flüssigkeiten, zur Verfügung zu stellen, das einen effizienten Betrieb bei minimalen Be¬ triebskosten gewährleistet. Des weiteren soll eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens entwickelt werden, die bei vergleichsweise geringen technischen Aufwendungen eine wesentliche Leistungssteigerung erlaubt. Dies soll durch eine möglichst homogene und blasenfreie Verteilung des Gases in der Flüssigkeit gewährleistet werden. Die Erfin¬ dung soll insbesondere zur Hydrierung von Wasser geeignet

sein .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Die übrigen Ansprüche geben Vorzugsvarianten der Erfindung wieder.

Das Wesen der Erfindung besteht in der Verwendung eines Bereichs mit gerichteter kapillarer Struktur, der in einem Strömungsweg angeordnet ist und von einem blasigen Gas-Flüs¬ sigkeitsgemisch durchströmt wird, wobei der kapillarstruktu¬ rierte Bereich zumindest an seiner Oberfläche ein Material mit guter Absorptions- und Desorptionsfähigkeit für das betreffende Gas aufweist. Des weiteren sind Mittel vorgese¬ hen, mit denen alternierende Prozeßbedingungen eingestellt werden können, die eine Absorption beziehungsweise Desorpti¬ on des Gases bewirken. Hierfür eignen sich Mittel zur Erzeugung hinreichend großer Temperatur- und/oder Druckwech¬ sel. Für den erfindungsgemäßen Zweck lassen sich Erfahrun¬ gen verwerten, die bei der sogenannten Temperatur- bzw. Druckwechselabsorption gewonnen wurden und in der einschlä¬ gigen Literatur zur Verfügung stehen.

In Abweichung zu allen bekannten Verfahren, die eine direk¬ te (meist unvollkommene) Lösung des Gases durch immer feinere Verteilung der Gasblasen, z.B. durch engmaschige oder kapillare Trennwände, anstreben, geht die Erfindung von einem blasigen Gas-Flüssigkeitsgemisch mit vergleichs¬ weise großen Gasblasen aus, wobei das Gas zunächst einer kapillaren Struktur mit einer großen zur Absorption und Desorption geeigneten Oberfläche zugeführt und dort in der Festkörperstruktur gebunden wird. Mit der Desorption wird dann das Gas absolut blasenfrei an den Flüssigkeitsstrom abgegeben; es entsteht eine vollkommene Lösung.

Da aufgrund des zwischen Absorption und Desorption wechseln¬ den Prozeßregims diskontinuierliche Grundbedingungen gege¬ ben sind, ist es zur Schaffung kontinuierlicher Verfahrens¬ bedingungen vorteilhaft, die benachbarten (beheizbaren) Bereiche jeweils im entgegengesetzt gerichteten Prozeßregim zu fahren, das heißt, wenn der eine beheizbare Bereich beheizt wird, dann werden die benachbarten Bereiche gerade abgekühlt und umgekehrt. Einen vergleichbaren Effekt kann man erreichen, wenn zwei Reaktoren mit jeweils mehreren Absorptions-/Desorptionsbereichen parallel betrieben wer¬ den, wobei sich die Reaktoren jeweils im entgegengesetzt gerichteten Prozeßregim befinden, das heißt, wenn sich zum Beispiel alle Bereiche des einen Reaktors in der Absorpti¬ onsphase befinden und begast werden, befinden sich alle Bereiche des anderen Reaktors in der Desorptionsphase und werden entgast.

Zur Minimierung des hydraulischen Druckverlustes sind die kapillaren Strömungskanäle im wesentlichen parallel zum Hauptströmungsweg ausgerichtet und ihre Oberflächen mög¬ lichst glatt. Zumindest diese Oberflächen weisen ein Materi¬ al mit guter Absorptions- und Desorptionsfähigkeit für das in der Flüssigkeit zu verteilende Gas auf. Die Wirkungswei¬ se der erfindungsgemäßen Anlage ist folgende:

Das Gas-Flüssigkeitsgemisch trifft entlang seines Strömungs¬ weges auf die Kapillarstruktur und dringt darin ein. Dabei wirkt die Kapillarstruktur wie ein Zerkleinerer und Mischer für größere Gasblasen. Aufgrund der herrschenden Kapillar¬ kräfte und einer Geschwindigkeit von vorzugsweise mehr als 0,05 m/s (bezogen auf die Viskosität von Wasser bei etwa 10 °C) kommt es zu einem innigen Kontakt zwischen der

Oberfläche der Kapillarstruktur und dem Gas der Gasbläschen. Trotz seiner großen inneren Oberfläche wird nur ein vergleichsweise geringer hydraulischer Widerstand verursacht, so daß relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten gefahren werden können, die die Dynamik im Grenzflächenbe¬ reich (Helmholtz-Schicht) von Flüssigphase und Wandung des Strömungskanals vorteilhaft beeinflussen. Die sogenannte Nernstsche Schichtdicke verringert sich erheblich, was zu einer bedeutenden Beschleunigung des Reaktionsablaufs führt. So bilden hohe Strömungsgeschwindigkeiten eine wichtige Voraussetzung für eine hohe Absorptionsrate, das heißt, sie gewährleisten einen schnellen Einbau einer möglichst großen Gasmenge in das Kristallgefüge der Kapil¬ larstruktur.

Nachdem eine hinreichende Menge des Gases auf einem unteren Temperatur- und/oder Druckniveau in das Material der Kapil¬ larstruktur absorbiert ist, kann der Prozeß umgekehrt werden. Durch Erhöhung von Temperatur und/oder Druck wird die Desorption des soeben aufgenommenen Gases eingeleitet. Dabei sollte eine möglichst gleichmäßige Abgabe des Gases an den Flüssigkeitsstrom gewährleistet werden, damit eine gleichmäßige Beladung der Flüssigkeit erfolgt.

Während das absorbierte Gas vor der Kapillarstruktur noch in der gasförmigen Phase (also in From von Bläschen) vor¬ lag, ist das desorbierte Gas nach der Kapillarstruktur weitestgehend molekular und in klusterartigen Verbänden in der Flüssigkeit gelöst. Hierdurch wird die Reaktionsflache zwischen Gas und Flüssigkeit um mehrere Größenordnungen vergrößert, was die notwendige Verweilzeit in einem Reaktor drastisch verringert und zu einer stark verbesserten Ausnut¬ zung nachgeschalteter katalytischer Reaktoren führt. Mithin

können erhebliche Mengen teuren Katalysatormaterials einge¬ spart und die Größe der Anlage reduziert werden. Alternativ ist natürlich auch eine Steigerung des Anlagendurchsatzes möglich.

Untersuchungen an Strömungsreaktoren, aufgebaut aus einer Vielzahl aneinander-gestapelter folienartiger Elemente auf der Basis eines sehr glatten glasmetallischen, amorphen Werkstoffs, haben ergeben, daß etwa ab einer Strömungsge¬ schwindigkeit von 0,05 m/s in den kapillaren Kanälen optima¬ le Reaktionsbedingungen erreicht werden. Die als Spalten ausgebildeten kapillaren Kanäle wiesen eine mittlere Weite von 0,08 mm bis 0,4 mm auf. Ähnliche Kapillarstrukturen können auch auf der Basis von keramischen Werkstoffen, Kunststoffen oder anderen Werkstoffen erzeugt werden, zum Beispiel durch Extrusion. Nach ihrer Beschichtung mit für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten Materialien für die Absorption bzw. Desorption des entsprechenden Gases, sind auch derartige Kapillarstrukturen für den erfindungsge¬ mäßen Zweck einsetzbar.

Der erfindungsgemäße Bereich zur alternierenden Absorption und Desorption des betreffenden Gases mit seinen im wesent¬ lichen unidirektional gerichteten Strömungskanälen kann unter Anwendung verschiedenster Materialien auf unterschied¬ liche Weise gestaltet sein. Beispielsweise können die kapillaren Spalten von aufeinandergestapelten folienartigen Elementen gebildet sein, wobei die kapillaren Spalten von Profilierungen fixiert werden, die wenigstenε jedes zweite der folienartigen Elemente aufweist. Solche Profilierungen können quer zur Längsachse der folienartigen Elemente verlaufende Wellungen oder Prägungen, aber auch Materialauf- tragungen sein. Die Materialien können nahezu beliebig

gewählt werden, das heißt, entsprechend des konkreten Anwendungsfalls wird ein geeignetes Material eingesetzt. Natürlich muß die Oberfläche der Kapillarstruktur mit einer für den vorgesehenen Absorptions- und Desorptionsprozeß geeigneten Werkstoff beschichtet werden, soweit dieses Material nicht schon als Grundwerkstoff zur Herstellung der Kapillarstruktur dient.

Eine kostengünstige Methode zur Erzeugung amorpher folienar¬ tiger Bänder besteht in der Anwendung deε sogenannten Schmelz-Spinn-Verfahrens. Hierdurch können auch Legierungen erzeugt werden, die man in kristalliner Form nicht erhalten würde. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Möglichkeiten der Auswahl der Legierungspartner als auch hinsichtlich ihrer anteilmäßigen Zusammensetzung. Die Dicke derart erzeugter Bänder liegt im allgemeinen zwischen 10 μm und 100 μm. Durch das Wickeln der beschriebenen, mit Profilierungen zur kapillaren Beabεtandung versehenen folienartigen Elemente zu einer Spirale entsteht eine Vielzahl quer zur Spiralebe¬ ne verlaufender kapillarer Spalten.

Gemäß einer vorteilhaften Erfindungsvariante sind in einem Gehäuse mehrere kapillarεtrukturierte Bereiche hintereinan¬ der angeordnet, wobei εich die benachbarten Bereiche je¬ weilε im entgegengeεetzten Prozeßregim befinden, daε heißt, wenn εich der eine Bereich in der Phaεe der Abεorption befindet, so arbeitet der benachbarte Bereich in der Phase der Desorption. Gasblasen, die einen vorangehenden Bereich passieren konnten, werden mit dem Flüssigkeitsstrom dem nächsten kapillarstrukturierten Bereich zugefrüht und dort zumindest teilweise absorbiert. Hierdurch kann eine gleich¬ mäßige Beladung des Flüssigkeitsstromeε erreicht werden. Aber auch beim Einsatz nur eines erfindungsgemäßen Bereichs

kann eine gleichmäßige Beladung ohne diskontinuierliche Betriebsweise erreicht werden, wenn ein Teil des Flüssig¬ keitsstroms über einen Bypass im Kreis gefahren wird.

Das durch Desorption freigesetzte feinstverteilte Gas sollte auf seinem Weg zwischen zwei erfindungsgemäßen Bereichen weitestgehend für die vorgeεehene Reaktion ver¬ braucht werden, damit möglichεt nur in Gasblasen auftreten¬ des Gas zur Absorption zur Verfügung εteht. Soweit eε sich um eine katalytiεch unterstützte Reaktion handelt, ist es zweckmäßig, den Raum zwischen den Bereichen mit geeigneten Reaktorpackungen auεzufüllen. Sollten gaεformige Reaktionε- produkte in erheblichem Maße entstehen, so können vor jedem kapillarstrukturiertem Bereiche oder vor einem Teil der Bereiche Mittel zu deren Ausεchleusung vorgesehen sein.

Die Gliederung der Anlage in einzelne, die Reaktorpackung aufnehmende Zwischenzargen und dazwischen angeordnete kapillarstrukturierte Bereiche gestattet eine rationelle und an unterschiedlichεte Anforderungen anpaßbare Modulbau¬ weise. Mit der Aneinanderreihung der Zwischenzargen und der erfindungsgemäßen Bereiche kann in gewünschter Weise auf die Verweilzeit des Flüssigkeitsstromes Einfluß genommen werden, wobei zwischen zwei benachbarten Zwischenzargen auch mehrere absorbierende/desorbierende Bereiche einge¬ setzt sein können. Ebenso ist es möglich, mehrere Zwischen¬ zargen zwischen zwei dieser Bereiche anzuordnen.

Soweit die durchzuführende Reaktion nicht ohnehin unter erhöhtem Druck erfolgen soll und deshalb entsprechende Druckbehälter und zugehörige Vorrichtungen (Kompressoren, Druckminderungsventile und anderes) zur Verfügung εtehen, wird die Temperaturwechselabsorption in der Regel mit

weniger Aufwand anwendbar sein. Für diesen Fall sind Ener¬ giequellen zur Beheizung der betreffenden Bereiche vorzuse¬ hen, die an den Aufbau dieser Bereiche angepaßt sein müs¬ sen.

Beispielsweise kann der zu beheizende Bereich von zwei scheibenförmigen Elektroden mit gerichteter kapillarer Struktur gebildet sein, zum Beispiel in Form einer aus dünnem bandartigen Material gewickelten Spirale, wie εie dem Prinzip nach bereits beεchrieben wurde. Verbindet man daε kurzbeabεtandete Elektrodenpaar mit einer Wechselspan¬ nungsquelle, so können diese direkt elektrisch beheizt werden, vorausgeεetzt, die durchεtrömende Flüssigkeit ist elektriεch leitend, zum Beiεpiel Waεεer. Die Wechεelspan- nungsfrequenz muß so ausreichend hoch sein, daß keine Elektrolyεeprodukte entεtehen, wenn die Spannung über der Zersetzungsspannung liegt.

Ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet für derart aufgebaute beheizbare Bereiche sind Strömungsreaktoren zur Entfernung von Sauerstoff aus dem Wasser von Heizkreisläufen und insbesondere aus εogenanntem Kesselεpeisewasser, um der Korrosion von Behältern und Rohrleitungen entgegenzuwirken. Zu dieεem Zweck wird die Oberfläche des Strömungsreaktors mit einem geeigneten Katalysatormaterial, vorzugsweise aus der Platingruppe, beschichtet und das zu behandelnde Wasser im stochiometrischen Verhältnis mit Wasserεtoff beladen. Der Katalysator ermöglicht die Umεetzung deε gelöεten Sauerεtoffε mit dem zugeführten Wasεerstoff zu Wasser, so daß kein auε der Anlage auεzuεchleuεendes Reaktionsprodukt entsteht. Ein weitereε Einsatzgebiet beεteht in Anlagen zur katalytischen Reduzierung von Nitrat und/oder Nitrit in Wasser, insbeεondere in Trinkwasser, unter Einsatz von

Wasserstoff zur Umwandlung des Nitrats/Nitritε in Waεser und Stickstoff.

Verfahren, die auf der Basis polarer Flüsεigkeiten, wie Wasser, arbeiten, können als Energiequelle für den zu beheizenden Bereich auch Mikrowellen einsetzen. Dies wäre jedoch eine indirekte Beheizung, da zunächst die Flüssig¬ keit erhitzt würde, die ihrerseits anschließend einen Teil der zugeführten Energie an die eigentlich zu beheizende KapillarStruktur abgibt. Diese Variante iεt eher für diεkon- tinuierliehe Verfahren wirtεchaftlich einεetzbar, bei denen der Flüεεigkeitsstrom ohnehin eine Temperaturerhöhung erfahren soll.

Ähnlicheε gilt für Widerstandsheizungen, die nach dem Prinzip eines Wasεerboilers arbeiten und in Strömungsrich¬ tung vor dem zu beheizenden Bereich angeordnet εind. Eine effektivere Art der Widerstandsheizung ist bei einer elek¬ trisch leitenden Kapillarεtruktur möglich, wenn der Heiz- εtrom direkt durch diese hindurch geleitet werden kann.

Sofern eε die verwendeten Materialien und die konεtruktiven Gegebenheiten der Anlage zulaεεen, sollte eine induktive Heizung vorgesehen werden, da die Heizenergie unmittelbar im Material des zu beheizenden Bereichs entsteht und kein körperlicher Eingriff in den Strömungsweg der Anlage erfor¬ derlich ist. Für die sich anschließende Absorptionsphase notwendige Abkühlung des beheizbaren Bereichs kann durch den Flüssigkeitsεtrom gewährleistet werden, der quasi als Kühlmittel fungiert.

Zur Speicherung von Wasserstoff wurde bereits eine größere Anzahl von Materialien entwickelt, wie zum Beispiel Magneεi-

um-Eisen-Hydrid. Wasserstoffspeichernde Schichten lassen sich vor allem auf der Basis von Nickel, Aluminium und/oder den Metallen der Platingruppe in die kapillare Struktur des zu beheizenden Bereichs einlagern. Welches der Materialien zum Einsatz kommen kann hängt nicht zuletzt vom jeweiligen Prozeß εelbst ab, das heißt, unter anderem von der Aggressi¬ vität der zu begasenden Flüssigkeit und den Temperaturbedin¬ gungen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungεbei- spielen sowie der dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 schematiεche Darεtellung eineε beheizba¬ ren, kapillarstrukturierten Bereichs mit einer induktiven Heizung;

Figur 2 schematische Darstellung eines beheizba¬ ren, kapillarεtrukturierten Bereichs mit einer Mikrowellenheizung für eine polare Flüεεigkeit;

Figur 3 schematische Darstellung eines beheizbaren, kapillarstrukturierten Bereichs mit einer Heizschlange;

Figur 4 schematiεche Darεtellung eineε beheizba¬ ren, kapillarεtrukturierten Bereichε mit einer direkten Widerεtandsheizung;

Figur 5 schematische Darstellung eines Reaktors zur

Beladung deε mit Nitrat verunreinigten Was¬ sers mit Wasserstoff, wobei das Gas-Flüssig¬ keitsgemisch gemeinsam dem Reaktoreinlauf zugeführt wird;

Figur 6 schematische Darstellung eines Reaktors zur

Beladung des mit Nitrat verunreinigten Waε- sers mit Waεserstoff, wobei Gaε und Wasser dem Reaktor getrennt zugeführt werden;

Figur 7 schematiεche Darεtellung einer Verεchal- tungsvariante von zwei parallel betriebenen Reaktoren deε in Figur 6 dargeεtellten Typs;

Figur 8 schematische Darstellung einer weiteren

Verschaltungεvariante von zwei parallel be¬ triebenen Reaktoren;

Figur 9 Querεchnitt durch einen Reaktor mit kapil¬ larstrukturierten, beheizbaren Bereichen, die als paarige Elektroden ausgebildet und mit einer Wechselεpannungsquelle verbunden sind;

Figur 9a einen vergrößerten Ausschnitt des Reaktors der Figur 9;

Figur 11 schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Teil eines aus folienartigen Elementen aufgebauten Absorptions-/Deεorpti- onsbereichs bzw. einer Reaktorpackung;

Figur 12 stark vergrößerte perspektivische Darstel¬ lung eines einzelnen folienartigen Elements mit Distanzstegen;

Figur 13 perspektivische Darstellung eines

Ausεchnittε einer auε mehreren Packungεein- heiten beεtehenden Reaktorpackung;

Figur 14 aus zwei folienartigen Bändern zu einer

Spirale gewickelte Packungseinheit;

Figur 15 aus mehreren spiralförmig gewickelten

Packungseinheiten beεtehende Reaktorpackung.

Grundlage der erfindungsgemäßen Anlage zur Feinstverteilung eines Gases in einer Flüsεigkeit iεt ein im Strömungsweg eines Gas-Flüssigkeitsgemisches angeordneter kapillarstruk¬ turierter Bereich, dessen Oberfläche zumindest teilweise aus einem Material mit guter Absorptions- und Desorptionsfä¬ higkeit für das dem Flüssigkeitsεtrom zugegebene Gas be¬ steht. Auf diesen Bereich wirken periodisch Mittel ein, die das betreffende Material bezüglich des Gases abwechselnd in eine absorptive beziehungsweise desorptive Phase überfüh¬ ren. Geeignet hierfür sind Mittel zur Erzeugung eineε hinreichend großen Temperatur- und/oder Druckwechsels.

In den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung werden aus¬ schließlich Varianten unter Ausnutzung der Temperaturwech¬ selabsorption beschrieben. Die Prinzipien der allgemeinbe¬ kannten Druckwechselabsorption können bei geeigneter Gestal¬ tung der Anlage natürlich ebenfalls für den erfindungsgemä¬ ßen Zweck eingesetzt werden. In dieεem Zuεammenhang εei auf das Anlagenschema von Figur 8 hingewieεen, das in einfacher

Weise auch für die Druckwechselabsorption Anwendung finden kann. Dazu wäre lediglich sicherzustellen, daß die beiden parallel betriebenen Reaktoren 3001, 300r mit ihren kapil¬ larstrukturierten absorptiven/desorptiven Bereichen alter¬ nierend einem erhöhten Druck ausgesetzt werden. Bezogen auf Figur 8 befindet sich der Reaktor 3001 gerade in der Absorp¬ tionsphase, wobei über die Gasverteiler 5 den Bereichen 1 Wasserstoffgas H2 zugeführt wird. Deshalb ist der Druck im linken Reaktor 3001 während dieser Phaεe niedriger alε der Druck im rechten Reaktor 300r, in dem der erhöhte Druck zur Deεorption des Gases aus den Bereichen 1 führt. Die geeig¬ netsten Druckregims werden am besten experimentell ermit¬ telt; sie sind im wesentlichen abhängig vom eingeεetzten Abεorptionsmaterial in der Kapillarstruktur und vom vorherr¬ schenden Temperaturniveau im Reaktor bzw. im Absorptionsbe¬ reich.

Die schematischen Darstellungen der Figuren 1 bis 4 zeigen beheizbare kapillarstrukturierte Bereiche la, lb, lc, ld, die von einem Gas-Flüssigkeitεgemiεch, beεtehend auε der Flüssigkeit 2 und den Gasbläschen 3, durchströmt werden. Dabei ist angedeutet, daß die Gasbläschen idealerweise während einer Absorptionsphase vollständig von der Kapillar- struktur des Bereichs la, lb, lc, ld absorbiert werden und daß das Gas während einer Deεorptionεphaεe in feinεter Verteilung an die Flüεεigkeit abgegeben wird, εo daß daε Gaε dann im Fluidstrom 2' weitestgehend in gelöster, daε heißt, in molekularer Form vorliegt. Alle dargeεtellten Varianten sind auf eine Temperaturwechεelabsorption ausge¬ richtet; sie verwenden jedoch unterschiedliche phyεikali- sche Prinzipien zur Beheizung des kapillaren Bereichs 1.

In Figur 1 ist eine induktive Beheizung 10a des gut elek¬ trisch leitenden Bereichs la angedeutet. Mit Hilfe magneti¬ scher Wechselfelder, die kräftige Wirbelströme hervorrufen, erfolgt die Erwärmung des Bereichs la. Da die Eindringtiefe der Wirbelströme und somit die Tiefe der erwärmten Schicht frequenzabhängig ist, kann bei Bedarf eine rasche Erwärmung der oberflächennahen Schicht, in der die Absorptionε- und Desorptionsvorgänge ablaufen, erreicht werden.

Gemäß Figur 2 iεt zur Beheizung des Bereichs lb eine Mikro¬ wellenheizung 10b vorgesehen, wobei zunächεt die Flüssig¬ keit 2 erwärmt wird, die ihrerseits einen Teil der Wärme an den Bereich lb abgibt, wenn sie diesen entlang des Strö- mungswegeε 20 paεsiert. Es handelt sich hierbei um eine indirekte Beheizung des Bereichs lb, die sich zur Erwärmung von schlecht oder nicht leitenden Fussigkeiten ( wie zum Beispiel Wasεer) mit polaren Molekülen auf der Baεiε auftre¬ tender dielektrischer Verluste eignet. Bei der Dimenεionie- rung derartiger Heizungen iεt zu berücksichtigen, daß die Eindringtiefe von der Wellenlänge des Mikrowellenfeldes abhängt.

Ebenfalls indirekt erfolgt die Erwärmung des Bereichs lc in Figur 3. Eine konventionelle Heizschlange 10c wird peri¬ odisch mit Energie versorgt und erwärmt so das vorbeiströ¬ mende Wasser 2. Nach Beendigung jeder einzelnen Heizphaεe kommt es aufgrund der kälteren Fluidströmung zu einer Abkühlung des Bereichs lc, so daß eine neuerliche Absorpti¬ on von Gaε erfolgen kann. Da keine εeparaten Mittel zur Kühlung der Bereiche la, lb, lc, ld vorgeεehen sind, über¬ nimmt die Fluidströmung diese Aufgabe auch in den anderen Ausführungεbeispielen.

In Figur 4 ist eine direkte Widerstandsheizung lOd unter unmittelbarer Einbeziehung des elektrisch leitenden Materi¬ als des kapillaren Bereichs ld angedeutet. Eine Erwärmung tritt also auf infolge ohmscher Leistungsverluεte.

Die beheizbaren Absorptionsbereiche des im Querεchnitt in Figur 9 dargestellten Reaktors sind von jeweils zwei schei¬ benförmigen Elektroden le', le'' mit einer gerichteten Kapillarstruktur gebildet, deren Strömungskanäle sich im wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung erstrek- ken. Die Elektroden le' , le' ' können einen Aufbau besitzen, wie er beispielsweise in Figur 14 dargetellt und weiter unten beschrieben ist. Während der Heiz- bzw. Desorpti- onsphase werden die Elektroden le', le'' von einer Wech- εelεpannungεquelle gespeist, die mit einer Steuerungsein¬ richtung in Verbindung steht. Die Wechselεpannungsfrequenz und Höhe der Spannung sind so gewählt, daß keine Elektroly¬ seprodukte entεtehen, falls Wasεer oder eine andere elektro- lytiεch zersetzbare Flüsεigkeit zum Einεatz kommt.

Der Reaktor beεteht im weεentlichen auε mehreren Zwiεchen- zargen 3, zwiεchen denen die beheizbaren Bereiche le', le'' angeordnet εind. An den Enden iεt der Reaktor von einer Einlaufzarge 31 bzw. einer Auslaufzarge 32 begrenzt. Falls der Reaktor für einen katalytischen Prozeß eingesetzt werden εoll, ist es sinnvoll, den Raum in den Zwischenzar¬ gen 3 mit einer katalytischen Packung auszufüllen, die, ebenso wie die schon beschriebenen Abεorptionε-/Deεorptionε- bereiche la, lb, lc, ld, le', le' ' , eine gerichtete Kapil¬ larεtruktur aufweisen.

Um elektrische Kurzschlüεse zu vermeiden, sind sowohl zwischen den Kapillarεpaltelektroden le', le'' εelbst, als

auch zwischen den angrenzenden (nicht dargeεtellten) Reak¬ torpackungen in den Zwiεchenzargen 3 Abstandshalter 11, 12 angeordnet. Zur Verdeutlichung ist dies in einem vergrößer¬ ten Ausεchnitt in Figur 9a dargestellt. Die Stromversorgung der Elektroden le', le'' erfolgt über die am Umfang anlie¬ genden Elektrodenringe 10e', 10e''.

Nachfolgend werden Möglichkeiten zum Aufbau der kapillar¬ strukturierten Absorptions-/De-εorptionεbereiche 1, 1', 1", 1"', la, lb, lc, ld, le', le" εowie der bei Bedarf einzuεetzenden Reaktorpackungen angegeben. Eine erεte Gestaltungsvariante besteht in der parallelen Anordnung einer Vielzahl von folienartigen Elementen 4a, 4b, wobei sich gerade Elemente 4a und durch Wellungen profilierte Elemente 4b abwechseln. Figur 11 zeigt einen stark vergrö¬ ßerten Ausschnitt der beschriebenen Anordnung. Hierbei bilden sich zwischen den Elementen 4a, 4b kapillare Strö¬ mungskanäle 40a, deren Querschnitt von der Höhe der Wellun¬ gen abhängig ist. Durch Zusammendrücken der aneinandergela- gerten folienartigen Elemente kann der Querschnitt der kapillaren Strömungskanäle 40a praktisch beliebig reduziert und so optimal an die jeweils herrschenden Bedingungen angepaßt werden.

Soweit eine metallische Kapillarstruktur vorgesehen ist, läßt εich dieεe in vielen Fällen besonderε günεtig durch bandförmige Folien-Elemente 4a, 4b herεtellen, die nach dem sogenannten Schmelz-Spinn-Verfahren erzeugt wurden. Dabei wird die gewünschte Legierung, gegebenenfalls unter Zuεatz von Katalyεator- und Aktivatormaterial, im flüεεigen Zu¬ stand aus einer Kokille auf eine rotierende, gekühlte Trommel gegeben, wo die Schmelze mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 Mio °K pro Sekunde abgeschreckt und der amorphe

Zustand der Schmelze eingefroren wird. Das Material weist eine vergleichsweise glatte Oberfläche auf. Derzeit kann es mit einer Dicke von ca. 10 μm bis 120 μm und einer Breite bis zu ca. 0,5 m hergestellt werden.

Figur 12 zeigt ein Beispiel aus einer Vielzahl von Möglich¬ keiten zur Anformung von Profilelementen, die den kapilla¬ ren Abstand zwischen den benachbarten folienartigen Elemen¬ ten gewährleisten. Danach stellen die Distanzεtege 41 deε Elementε 4c quer über deεεen Breite 42 verlaufende Materia¬ lerhebungen dar. In dieεem Ausführungsbeispiel entspricht die Höhe der Distanzelemente 41, welche den kapillaren Abεtand definiert, etwa der Dicke 43 deε Elementε 4c. Die geometriεchen Abmessungen der Elemente sind im wesentlichen von der Wahl deε Werkεtoffε und dem Herεtellungεverfahren der Folienelemente abhängig. Neben metalliεchen Werkεtoffen können auch Kunεtεtoffe und keramische Werkstoffe zum Einsatz kommen. Bei Anwendung eines Extrusions- oder Strang¬ preßverfahrens, beispielsweise bei dem ein Formwerkzeug zum Einsatz kommt, sollten die Distanzstege 41 schon während des urformgebenden Prozesses angeformt werden, so daß die Distanzstege 41 entlang der Längserstreckung des Bandes verlaufen. Bei einem durch Walzen hergestellten Element könnte die profilerzeugende Matrize der Walzenoberfläche auch so beschaffen sein, daß sich die Distanzstege 41 quer zur Längsachse des Bandes erstrecken.

Figur 13 zeigt schematisch eine aus vier Packungseinheiten 44 bestehende Reaktorpackung, deren kapillare Struktur aus den voranbeschriebenen folienartigen Elementen 4a, 4b oder lc oder ähnlichen Elementen aufgebaut wurde. Ihre, den kapillaren Abstand 40 zwischen benachbarten Elementen 4 gewährleistenden Profilierungen (Wellungen oder Distanzεte-

ge) erstrecken sich parallel zur Strömungsrichtung 20 der Reaktanten und damit quer zur Längserstreckung der bandför¬ migen Elemente 4. Die übereinander gestapelten Packungsein¬ heiten 44 sind zu den benachbarten jeweils um 90 Grad verdreht, so daß sich die einzelnen Elemente 4 kreuzen.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung einer kapillaren Struktur auf der Basis folienartiger Elemente 4a, 4b zeigt Figur 14. Dementεprechend werden das gerade, unprofilierte bandförmige Element 4a und das gewellte Element 4b gemein¬ sam zu einer spiralförmigen Packungεeinheit 44a gewickelt, die aufgrund ihrer kreiεrunden äußeren Kontur besonders für den Einsatz in einem zylindriεchen Reaktor geeignet iεt. Figur 15 stellt eine aus mehreren gewickelten Packungsein¬ heiten 44a aufgebaute Reaktorpackung dar. Auch hier können die kapillaren Strömungskanäle 40a durch mehr oder weniger straffes Wickeln dimensioniert und so an die herrschenden Bedingungen angepaßt werden.

Beim Einsatz eines Reaktors gemäß den Figuren 9 und 9a zur Denitrifizierung von Trinkwasser kommen aus Elektrodenpaa¬ ren le', le'' bestehende Absorptions-/Deεorptionεbereiche zur Anwendung, deren Kapillarstruktur der von Figur 14 entsprach. Als Ausgangsmaterial dienten amorphe Bänder mit einer Breite von etwa 5 mm. Unter den gegebenen Bedingungen wurden Zyklen mit einer Dauer von etwa 30 Sekunden erfolg¬ reich getestet, wobei ein Zyklus die Absorptionε- und Desorptionεphaεe umfaßt. In Abhängigkeit von der Dimensio¬ nierung der Anlage und den Prozeßbedingungen können auch kürzere Zyklen, etwa von 10 Sekunden Dauer, oder deutlich längere Zyklen mit einer Dauer von einigen Minuten zweck¬ dienlich sein. In jedem Falle sollte man aber dafür sorgen, daß eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit inner-

halb der gerichteten kapillaren Strömungskanäle 40, 40a herrscht, um optimale hydraulische Stoffaustauεchbedingun- gen zu gewährleisten.

Hohe Strömungsgeschwindigkeiten beeinflusεen die Dynamik im Grenzflächenbereich (Helmholtz-Schicht) von Flüssigphase und Wandung des Strömungskanals vorteilhaft. Die sogenannte Nernstsche Schichtdicke verringert sich erheblich, was inεbesondere bei katalytischen Prozessen zu einer erhebli¬ chen Beschleunigung des Reaktionεablaufε führt. Untersuchun¬ gen haben ergeben, daß etwa ab einer Strömungsgeεchwindig- keit von 0,05 m/ε in den kapillaren Kanälen optimale Reakti- onεbedingungen erreicht werden. Die alε Spalten ausgebilde¬ ten kapillaren Kanäle wiesen eine mittlere Weite von 0,08 mm bis 0,4 mm auf. Eε verεteht sich von selbst, daß die genannte Strömungsgeεchwindigkeit nur einen Richtwert darstellen kann. Die jeweils optimale Strömungsgeschwindig¬ keit sollte unter realen Prozeßbedingungen und unter Ein- εatz des vorgesehenen Reaktors ermittelt werden.

Nach einer Vorzugsvariante der Erfindung ist die Zyklusdau¬ er zur Absorption und Desorption des betreffenden Gases derart mit der Verweilzeit der Flüsεigkeit abgestimmt, daß der Flüssigkeitsstrom während der Zyklusdauer in etwa die Distanz zwischen zwei Bereichen 1, 1', 1'', 1''', la, lb, lc, ld, le', le' ' überbrückt, die sich in der gleichen Arbeitsphase, alεo Absorptions- oder Desorptionsphase, befinden. Dadurch wird sichergestellt, daß die Flüssigkeit gleichmäßig mit feinstverteiltem, molekular desorbiertem Gas angereichert wird.

Figur 5 zeigt die schematische Darstellung eines Reaktorε für eine Anlage zur Denitrifizierung von Trinkwaεεer. Er

besteht auε mehreren Zwischenzargen 3, denen beheizbare Bereiche 1, 1', 1'' vorgeschaltet sind. An die untere Einlaufzarge 31 ist eine Leitung 310 für daε mit Nitrat belaεtete Rohwasser angeschlossen, dem Wasserstoffgas zugemischt wurde. Das obere Ende des Reaktors wird von einer Auslaufzarge 32 gebildet, über die daε aufbereitete Waεser abgeleitet wird.

Gemäß dieser Darstellung befindet sich der untere Bereich 1 in der Desorptionsphase, da er aufgeheizt wird, was durch die Richtung des Wärmestromε Q angedeutet ist. Die Wärmezu¬ fuhr kann beispielsweiεe nach einer der bereits beεchriebe- nen Methoden erfolgen. Am vorteilhaftesten sind jedoch diejenigen Methoden, welche daε kapillarεtrukturierte Material direkt, vorzugεweise nur in einem begrenzten Oberflächenbereich erwärnen und somit eine nur unweεentli- che Erhitzung der Fluidεtrömung verursachen.

Durch die Temperaturerhöhung des Materials des Bereichs 1 verringert sich dessen Speicherkapazität für Wasεerstoff. Der desorbierte Wasserstoff wird von der Kapillarstruktur des Bereichs 1 an das vorbeiströmende Wasser in feinster, blasenfreier Form abgegeben. Er bildet für das gelöste Nitrat eine weitaus größere Reaktionsfläche als die gleiche Menge Wasserstoff in Form von Gasbläschen, auch wenn diese einen Durchmeεer von nur wenigen Mikrometern aufweiεen würden. Bei der Reaktion des Waεεerstoffs mit Nitrat an einem Katalyεator entεtehen Waεεer und Stickεtoff.

Da εich der Bereich 1 definitionsgemäß in der Desorpti¬ onsphase befindet, kann er natürlich kein Wasεerεtoffgaε auε den Bläεchen aufnehmen und muß dieεe paεεieren lassen. Der darüberliegende Bereich 1' befindet sich zu diesem

Zeitpunk in der entgegengesetzten, nämlich in der Absorpti¬ onsphase, was durch den entsprechend angedeuteten Wärmestrom Q verdeutlicht werden soll. Das Material dieses Bereichs 1' wird durch den Flüssigkeitsstrom abgekühlt, wodurch dieser wieder in die Lage versetzt wird, einen Teil des Wasserstoffε auε den aufεteigenden Gasbläschen zu absorbieren, so daß daε Gaε-Flüεsigkeitsgemiεch 2'' zwi¬ schen den Bereichen 1' und 1'' eine verringerte Menge gasförmigen Wasεerεtoffs enthält. In dem Gas-Flüεεigkeitεge- misch 2' ' ' nach dem Bereich 1'' sollte nach Möglichkeit kein gasförmiger Wasserεtoff (in Form von Gaεbläεchen) mehr vorkommen.

Die Dimenεionierung deε Reaktorε εollte εo erfolgen, daß der deεorbierte, in gelöster Form vorliegende Wasεerεtoff weiteεtgehend innerhalb einer Zwiεchenzarge 3 umgeεetzt wird, damit er bei Erreichen deε nächsten (absorbierenden) Bereichs 1' nicht zur Absorption zur Verfügung steht. Besonders geeignet sind Katalysatorpackungen, die - ebenso wie die Abεorptions-/Deεorptionεbereiche 1, 1', 1'' - eine gerichtete Kapillarstruktur aufweisen.

Auch die Erfindungεvariante gemäß Figur 6 bezieht εich auf einen Reaktor zur Trinkwaεseraufbereitung, bei der jedoch Rohwasser und Wasεerεtoff getrennt zugeführt werden. Über die Einlaufzarge 31 wird der Reaktor mit Rohwasser gespeist und pasεiert auf εeinem Weg zur Auslaufzarge 32 nacheinan¬ der mehrere Abεorptionε-/Deεorptionεbereiche 1, 1', 1'', 1''', zwischen denen Zwischenzargen 3 mit (nicht dargestell¬ ten) katalytisch wirkenden Reaktorpackungen angeordnet sind. Das Wasεerstoffgas wird in den Reaktor εeparat einge¬ leitet, und zwar direkt mittelε unterhalb der Bereiche 1, 1', 1", 1"' angeordneter Gaεverteiler 5, 5', 5", 5'".

Die Gaszufuhr zu den einzelnen Bereichen 1, 1', 1'', 1' ' ' ist über die Ventile 50, 50', 50'', 50''' derart gesteuert, daß nur diejenigen Bereiche 1', 1''' mit Wasεerstoff ver¬ sorgt werden, die sich in der Absorptionεphase befinden. Die desorbierenden Bereiche 1, 1'' werden in dieεer Phase erhitzt und geben molekularen Wasserstoff an den Fluidstrom ab. Dieser reagiert unter Einwirkung des in den Zwischenzar¬ gen vorgesehenen Katalyεators unter Bildung von Wasser und Stickstoffgaε mit dem gelöεten Nitrat. Der gebildete Stick- εtoff konzentriert εich im oberen Teil der Zwiεchenzarge 3 und εollte unmittelbar unterhalb der Gaεverteiler 5, 5', 5'', 5''' mittelε Gaεausschleuser 6, 6', 6'' aus dem Reak¬ tor entfernt werden, um negative Auswirkungen auf die Effektivität des Absorptionsprozeεεeε in den Bereichen 1, 1', 1'', 1' ' ' zu vermeiden.

Die benachbarten Bereiche 1, 1', 1'', 1''' befinden εich jeweilε im entgegengesetzten Prozeßregim, das in einem festgelegten Zyklus wechselt, so daß trotz der diskontinu¬ ierlichen Elemente des Prozesses der Gesamtprozeß im Reak¬ tor quasi kontinuierlich abläuft, da von den Bereichen 1, 1', 1'', 1''' des Reaktors praktisch stetε die gleiche Menge Wasserstoff absorbiert beziehungsweise desorbiert wird. Vorzugsweise ist die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers so eingestellt, daß während eines Absorptions-/Desorptionszykluε' die Diεtanz zwischen zwei Bereichen 1, 1', 1'', 1''' zurückgelegt wird, die sich im selben Prozeßregim, also in der Desorptions- oder in der Absorptionsphase befinden.

Eine Parallelschaltung des voran beschriebenen Reaktorauf¬ baus mit den Reaktoren 3001, 300r ist in Figur 7 darge¬ stellt. An einer gemeinsamen Gaεzuleitung 500 εind die

Gasverteiler 5, 5 ^λ , 5'', 5''' beider Reaktoren 3001, 300r angeschlossen. Im übrigen gilt die Beschreibung zu Figur 6 analog.

Im Unterschied zur voran beschriebenen Auεführungεvariante befinden sich gemäß Figur 8 sämtliche Bereiche 1 eines der beiden parallelgeεchalteten Reaktoren 3001, 300r im εelben Prozeßregim, wobei sich jeweils der eine Reaktor 3001 in der Absorptionsphase befindet und die entsprechenden Berei¬ che 1 mit Wasserstoffgas begast werden, während die Berei¬ che 1 des anderen Reaktors 300r zur selben Zeit Wasεerstoff desorbieren. Vorzugsweiεe iεt die Anlage so auεgelegt, daß während der Zeit eines Prozeßzyklus' der Bereiche 1 der Fluidstrom die Distanz zwischen zwei benachbarten Bereichen 1 zurücklegt. So wird bei einfacher Prozeßführung und geringem apparativen Aufbau eine gleichmäßige Beladung deε Flüssigkeitsεtroms mit Wasεerεtoff gewährleistet.

An dieser Stelle sei noch darauf hingewieεen, daß die Ausführungεvariante von Figur 8, wie εchon weiter vorne beschrieben, besonders für Druckwechselabεorption geeignet iεt, wobei der Druck in den Reaktoren 3001, 300r zwiεchen zwei Druckniveaus schwankt und sich die Reaktoren 3001, 300r jeweils im entgegengesetzten Prozeß- bzw. Druckregim befinden.

Bezugszeicheniiste

I beheizbarer Bereich la beheizbarer Bereich lb beheizbarer Bereich lc beheizbarer Bereich ld beheizbarer Bereich le' Teil des beheizbaren Bereichs, Elektrode le'' Teil des beheizbaren Bereichs, Elektrode

1' beheizbarer Bereich

1'' beheizbarer Bereich

1''' beheizbarer Bereich

10a induktive Heizung

10b Mikrowellenheizung

10c Heizschlange lOd direkte Widerstandsheizung

10e' Elektrodenring

10e'' Elektrodenring

II Abstandshalter

12 Abstandshalter

13 Lochdeckel

14 Lochdeckel

Flüssigkeit vor einem beheizbaren Bereich ' Gas-Flüssigkeitsgemisch nach bzw. zwischen zwei beheizbaren Bereichen '' Gaε-Flüssigkeitsgemisch zwiεchen zwei beheiz¬ baren Bereichen ' ' ' Gas-Flüsεigkeitεgemisch zwischen zwei beheiz¬ baren Bereichen

20 Strömungsrichtung

3 Zwischenzarge

31 Einlaufzarge

32 Auslaufzarge

300 Reaktor

3001 (linker) Reaktor

300r (rechter) Reaktor

4 folienartiges Element 4a folienartigeε Element 4b folienartigeε Element 4c folienartiges Element

40 kapillare Strömungskanäle, Spalten 40a kapillare Strömungskanäle, Spalten 40b kapillare Strömungεkanäle, Spalten

41 Distanzsteg

42 Breite des folienartigen Elementε

43 Dicke deε folienartigen Elementε

44 Packungεeinheit 44a Packungεeinheit

5 Gasverteiler 5' Gasverteiler 5'' Gasverteiler 5''' Gaεverteiler

50 Ventil vor dem Gasverteiler

50' Ventil vor dem Gasverteiler

50'' Ventil vor dem Gasverteiler

50''' Ventil vor dem Gasverteiler

501 Ventil

50r Ventil

500 Gaszuleitung

5001 Gaεzuleitung

500r Gaεzuleitung

6 Gasausεchleuεung (für Reaktionεprodukte) 6' Gaεausschleusung (für Reaktionεprodukte) 6'' Gaεauεschleusung (für Reaktionsprodukte) 6''' Gasausschleusung (für Reaktionsprodukte) 60 Ventil nach Gasausεchleusung

60' Ventil nach Gasausεchleusung

60'' Ventil nach Gasauεεchleusung

60''' Ventil nach Gasausschleusung

600 Ableitung für gasförmige Reaktionεprodukte

H ₂ Wasserstoff

H ₂ O Wasser

N ₂ Stickstoff

N0 ₃ Nitrat

Q Wämeεtrom