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Verfahren zur Füllung von Reaktions-, Absorptions-usw.-räumen bzw.-türmen.
Um in Türmen oder Reaktionsräumen Flüssigkeiten mit Gasen oder Dämpfen in möglichst innige Berührung zu bringen, füllt man derartige Türme und Räume mit Füllkörpern der verschiedensten
Art und Form bzw. setzt sie in regelmässiger Anordnung so aus, dass die berieselnde Flüssigkeit sich gut verteilt, anderseits auch dem Gasstrom viele Kanäle und Berührungsflächen geboten werden, ohne dass sich gleichzeitig der Widerstand des gefüllten Raumes gegenüber dem Gasdurchgang übermässig erhöht. Man hat Füllungen bzw. Aussetzungen, die diesem Zweck verhältnismässig vollkommen erfüllen.
Man hat aber gefunden, dass, wenn man derartige Türme und Reaktionsräume über ein gewisses Mass erhöht, die Wirksamkeit dieser Erhöhung stark nachlässt. Dies rührt daher, dass die verteilende Wirkung der Füllung auf die herabrieselnde Flüssigkeit immer weiter geht, indem diese das Bestreben hat, sich über eine möglichst breite Fläche zu verteilen. Da man, um z. B. auch den oberen Teil eines Turmes voll auszunutzen, die Berieselungsflüssigkeit bei der Aufgabe auch schon gut verteilen muss, kann es nicht ausbleiben, dass mit zunehmender Höhe des Turmes ein immer grösserer Teil der Flüssigkeit mit der Wandung in Berührung kommt. Diese Flüssigkeitsmenge geht nun für die Berieselung und beabsichtigte Wirkung fast ganz verloren, da sie im wesentlichen an den Wandungen herabrieselt.
Damit muss natürlich die Mitte des Raumes immer mehr an Berieselungsflüssigkeit verarmen. Dieser Übelstand macht sich besonders bemerkbar, wenn man im Gegenstrom arbeiten muss und infolgedessen eine grosse Höhe des Raumes bzw. Turmes von besonderen Wert ist, wie z. B. bei Anreicherungoperationen, Auswaschung von Ammoniak aus Kokereigas und ähnlichem.
Gemäss der Erfindung wird nun bei Räumen oder Türmen, in denen Gase oder Dämpfe in möglichst innige Berührung mit herabrieselnder Flüssigkeit gebracht werden sollen, die Flüssigkeit von den Wänden fort der Mitte zugeführt, u. zw. dadurch, dass Türme oder Reaktionsräume mit Füllkörpern so vollgeschüttet werden, dass ihre Flächen bzw. ihre Hauptflächen eine einseitige Ablenkung der herabrieselnden Flüssigkeit der Achse des Turmes zu bewirken, also einem Hindrängen der Berieselung nach den Wänden entgegenarbeiten.
Die Flächen bzw. Hauptflächen bilden also mit der Achse des Turmes einen spitzen Winkel (von oben gerechnet).
Als Füllkörper eignen sich alle an sich bekannten Füllkörper, so weit nicht ihre Flächen regelmässig sind, wie z. B. Füllkörper kugeliger oder annähernd kugeliger Gestalt bzw. würfelförmige Füllkörper.
Das Einbringen der Füllkörper durch Schüttung so, dass die Flächen bzw. Hauptflächen die gewünschte Ablenkung ausüben, ist dann möglich, wenn die Zuschüttung des Füllmaterials ganz oder teilweise von den Wänden des zu füllenden Raumes, also von verschiedenen Stellen des Randes aus erfolgt.
Dabei lagern sich die Füllkörper unter dem Winkel der ihnen zukommenden Böschung und beim weiteren Zuschütten von den Wänden aus gleiten die weiter zugeschütteten Körper die Böschungschräge entlang, so dass die Flächen bzw. Hauptflächen der Füllkörper in der gewünschten Weise im spitzen Winkel der Achse des Turmes oder Raumes zu gerichtet sind.
Diese Art des Einschüttens von den Rändern aus mit einem vom Zentrum nach den Wänden zu ansteigenden Böschungswinkel eignet sich für alle Füllkörper, die Tellerform besitzen, langgestreckt sind und für Ringfüllkörper mit einer Höhe, die den Durchmesser übersteigt.
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Bei andern Füllkörpern ist der gleiche Effekt dadurch zu erzielen, dass von der Achse aus geschüttet wird, nämlich bei solchen Ringfüllkörpern, bei denen die Höhe kleiner ist als der Durchmesser. Bei solchen Füllkörpern würden beim Einschütten von den Wandungen aus die Ablenkflächen, d. h. die Zylinderflächen, so gerichtet werden, dass sie den Flüssigkeitsstrom nach den Wänden zu ablenken.
Das Einbringen der Füllkörper durch Schütten bereitet keine Schwierigkeiten, wenn eventuell zu Anfang in geringem Masse durch entsprechendes Legen von Füllkörpern die anfänglichen schrägen Flächen gebildet werden.
Die Art der Schüttung und die dadurch hervorgerufene Wirkung wird am klarsten bei dem Beispiel von Füllkörpern mit tellerförmiger Gestalt.
Lässt man diese Füllkörper über ihre eigene Bösehungssehräge herabrutschen, so lagern sich die Hauptebenen dieser Teller alle mehr oder weniger in Richtung der Schräge und werden natürlich eine sehr erhebliche, sogar unter Umständen übermässige Ablenkung hervorrufen, die übrigens unter anderm noch den Nachteil hätte, dass die Gasströme stark nach der Aussenseite des Hohlraumes abgelenkt würden.
Wenn man nun den Füllkörpern eine Gestalt gibt, derart, dass die Differenz der Abmessungen der Füllkörper nach zwei mehr weniger senkrecht zueinanderstehenden Richtungen erheblich geringer ist als z. B. bei der Tellerform, so kann man Wirkungen erzielen, die gerade das gewünschte Ausmass haben. Man nimmt z. B. Füllkörper, deren Aussenumfang der Linsenform-auch Eiform-ähnelt.
Man kann Koksstücke oder Steinbrocken verwenden, sofern sie nur eine längliche Form aufweisen bzw. von der Kugelgestalt abweichen. Selbstverständlich können diese Füllkörper auch hohl mit Durchbohrungen, Einkerbungen usw. versehen sein, wenn sie nur eine Form haben, dass sie bei schräger Schüttung auftretenden Flüssigkeitsstrahlen eine Ablenkung von der Senkrechten erteilen. So können z. B. auch Füllringe in Frage kommen, deren Höhe grösser ist als der Durchmesser. Die Füllung eines
Hohlraumes auf diese Weise macht nicht nennenswert mehr Kosten, als die bisher übliche.
Zum Schluss wird der übrigbleibende Innenkegel durch Zuschütten von. den Aussenkanten der
Füllung her einplaniert.
Natürlich kann man auch nur für einen Teil der Füllung die vorgeschlagene Anordnung treffen, indem man z. B. nur. einzelne Schichten entsprechend anordnet. Man kann auch für die zwischen- liegenden Schichten an sich bekannte Füllkörper (z. B. Kugeln, Würfel) nehmen, die auch bei einer schrägen Schüttung die herabrieselnde Flüssigkeit nach allen Richtungen gleichmässig ablenken. Weiter kann man auch, um nur ein bestimmtes Mass der Ablenkungswirkung zu erzielen, derartige Füllkörper mit solchen mischen, die diese Erscheinung nicht zeigen.
Wie schon erwähnt, wird bei ausgesprochener Tellerform des Füllmaterials bei der vorgeschlagenen Schüttungsart eine nennenswerte Ablenkung des Gasstromes nach den Wänden des Hohlraumes bzw.
Turmes erwartet werden müssen. Setzt die Füllung dem Gasdurchgang einen nennenswerten Widerstand entgegen, so wird dieser dem Bestreben des Gases, nach der Wand zu drängen, entgegenarbeiten. Insbesondere bei Türmen und Räumen von grossem Durchmesser kann man eine Gegenwirkung auch erreichen, indem man den Gasabzug in der Mitte des Turmes anordnet.
Die vorgeschlagenen Füllkörper können natürlich in jedem geeigneten Material zur Verwendung kommen.
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schiedenen Stellen des Randes eingeschüttet.
Nach Erreichung einer Schütthöhe von 1-5 m wird eine, 0-5 m hohe, ungeordnete Zwischenschicht von Ringen mit ungefähr 5 cm Durchmesser und 5 cm Höhe eingeschüttet und mit der Hand geebnet.
Es wird dann weiter durch Einschütten von den Wänden eine ungefähr 1 m hohe Schicht der linsenförmigen Füllkörper erzeugt, danach wieder eine 50 cm hohe Schicht von Ringen eingebracht und bis zur Füllung des Turmes fortgefahren.
Beispiel 2 : Bei Benutzung von Ringen mit 10 cm Durchmesser und 5 cm Höhe wird ein Turm gleicher Ausmessung durch Schütten vom Zentrum aus zunächst mit einer 1-5 m hohen Schicht gefüllt. Es wird dann eine Zwischenschicht aus Ringen, deren Höhe gleich dem Durchmesser ist (z. B. 4 cm) angebracht, wobei auf unregelmässige Lagerung dieser Ringe Bedacht genommen werden muss.
Es wird dann weiter eine Schicht von Ringen, deren Höhe kleiner ist als der Durchmesser, durch Schütten vom Zentrum aus eingebracht und danach wieder eine Schicht von Ringen, deren Höhe gleich dem Durchmesser ist, und fortgefahren bis zur Füllung des Turmes.
Beispiel 3 : Bei einem Turm von 5 m Höhe und 1 m Durchmesser werden Füllkörper, wie sie im Beispiel 1 verwendet werden, auf dem Boden des Turmes zunächst von Hand an den Seiten so aufgeschichtet, dass sich nach dem Zentrum zu gerichtete Böschungen ergeben.
Es werden dann von den Seiten des Turmes aus die linsenförmigen Füllkörper eingeschüttet bis zu einer Höhe von ungefähr 2 m.
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Zur Vermeidung einer zu grossen Ablenkung der Flüssigkeit nach dem Zentrum zu wird dann eine Zwischenschicht, die eine Ablenkungstendenz nach den Seiten zu besitzt, durch Einschütten der linsenförmigen Hohlkörper vom Zentrum aus erzeugt. Diese Zwischenschicht hat eine Höhe von etwa 50 cm.
Es wird dann eine Schicht wieder durch Schütten der linsenförmigen Füllkörper von den Wänden aus in Höhe von 2 m erzeugt und eine obere Schicht angebracht aus Ringen, deren Durchmesser gleich ihrer Höhe ist, z. B. 5 cm, wobei diese Ringe möglichst im gesamten Querschnitt des Turmes geschüttet werden, um eine möglichst unregelmässige Lagerung zu erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Füllung von Reaktions-, Absorptions-usw.-räumen bzw.-türmen, insbesondere von Türmen, deren Höhe grösser ist als deren Durchmesser, mit an sich bekannten Füllkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass Füllkörper in dem zu füllenden Raum bzw. Turm derart geordnet gelagert werden, dass der grössere Teil ihrer Oberfläche gegen die Mittelachse des Turmes abfällt, zum Zwecke, um die herabrieselnde Flüssigkeit gegen die Mitte des Raumes bzw. Turmes abzulenken.