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Verfahren zur gegenseitigen Einwirkung von Gasen auf Flüssigkeiten
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fahren angepasst ist und etwa axial verlaufende Rillen haben.
Bekannt sind Gleichstrom-Wirbelbetten, für schwebende Feststoffteilchen. Bekannt sind Gaswäscher mit etwa senkrechten Rohren und darin wirksamen Sprühdüsen für Flüssigkeit. Neu ist jedoch, solche Wäscherohre als Wirbelbettrohre auszubilden und im Dauerbetrieb in ihnen flüssige Wirbelbetten für die Behandlung von Gasen zu erzeugen, besonders unter Verwendung einer drucklosen Selbstvertropfung von Flüssigkeiten. Gegenstand der Behandlung kann nach der Erfindung ebensogut das Gas wie die Flüssigkeit sein.
Die Erfindung besteht also darin, diese Einrichtung derart zu betreiben, dass verhältnismässig grosse Tropfen, wie sie durch einfaches Abfallen von drucklos aus Rohrenden austretenden Flüssigkeiten entstehen, von einem Gasstrom gerade in der Schwebe gehalten und entgegen ihrer Fallbewegung innerhalb des Rohres bis zu dessen Oberende hochgetragen werden. So entsteht ein quasi stationäres Wirbelbett aus Tropfenschichten, durch deren Zwischenräume das sie tragende Gas strömt. Das Gas kann dabei in Wirbelbetten übliche, aber auch neuartige Behandlungen erfahren. Chemische Umsetzungen, physikochemische Behandlungen, Reinigung, Trocknung, Kühlung und anderes sind möglich. Diese aus dem tanzenden Tropfenbett aus statistischen Gründen über das Oberende des Rohres hinausgetragenen Tropfen verlassen das Bett.
Die Tropfen bieten eine grosse Oberfläche für solche Umsetzungen dar, die wählbar und berechnet den Bedarfsfällen angepasst werden kann.
Ihre Oberflächenspannung wird infolge der Reaktionen verringert, die dem Gas dargebotene Oberfläche erneuert sich durch Reibung, Schwingungskräfte sowie durch Diffusion ständig. Soweit sich die wirbelnden Tropfen durch Zusammenfliessen vergrössern, werden sie zufolge schnelleren Falls und erhöhter Reibung sogleich wieder zerrissen.
Die Erfahrung lehrt, dass die aktive Oberfläche des quasi stationären Wirbelbettes aus Tropfen erheblich grösser ist als die rechnerische Tropfen-
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oberfläche. Dem entspricht auch die Anreicherung der Umsetzungsprodukte, die längs der Innenwand des Rohres abfliessen.
Das wirbelnde Tropfenbett im ganzen verhält sich nach eigenen Gesetzen, welche nur in erster Annäherung diejenigen der Zuleitung von Flüssigkeit in das Rohrinnere sind. Sperrt man die Flüssigkeitszuleitung ab, so bleibt das Wirbelbett noch eine geraume Zeit lang erhalten und wirksam. Leitet man das neue Verfahren ein, so währt es eine gewisse Zeit, bis der Ablauf der Umsetzungserzeugnisse beginnt. Auch ist innerhalb des regelmässigen Betriebes der Zu- und Ablauf der Flüssigkeit keineswegs gleich gross oder, auf die Zeit bezogen, verhältnisgleich. Einer kontinuierlichen Zufuhr von Flüssigkeit entspricht nicht selten ein rhythmisch zu- und abnehmender Ablauf.
Da das neue Verfahren nur mit wenigen Ver- änderlichen arbeitet und sich in einfachen, wenn nötig durchsichtigen Gefässen abspielt, lässt es sich leicht überwachen und fast allen Betriebsbedingungen anpassen. Die Flüssigkeit tritt durch freien Ausfluss zu. Eine Pumpe und Ventile sind meist entbehrlich. Die Wände des Behandlungsgefässes sind bevorzugt glatt, ebenso die Tropfenfänger. Betriebsstörungen sind leicht zu beobachten, sie stören oder schädigen bei kürzerer Dauer weder die Umsetzung noch die Einrichtung.
Das neue Verfahren lässt sich in bequemer Weise verbessern, um die Hauptwirkung zwischen Tropfen und Gas durch Nebeneinflüsse zu ergänzen, z. B. durch Bestrahlung des Rohrinneren, durch magnetische, elektrische oder mechanisch schwingende Felder.
Die Rückführung der benutzten Flüssigkeit in den Zufluss ist besonders einfach möglich, besonders um mit Feinschlammen oder Lösungen zu arbeiten, deren Oberflächenspannung niedriger ist als diejenige reiner Flüssigkeiten.
Beispielsweise Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens sind in der Zeichnung in lotrechten Schnitten schematisch dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen Behälter zum Betrieb des erfindungsgemässen Verfahrens, die Fig. 2 und 3 abge- änderte Ausführungsformen des Unterteiles des Behälters, Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform des Oberteiles des Behälters und Fig. 5 einen Behälter anderer Ausführung.
Ein konischer sich nach oben erweiternder Behälter 1 (Fig. 1), geht im oberen Teil in einen zylindrischen Teil 2 über. Ein Rost 3 trennt den konischen Teil vom zylindrischen Teil.
Der Gaseintrittsstutzen 4 ist von einem Behälter 5 mit Überlauf 6 für die Flüssigkeit 7 umgeben. Der Behälter 5 wird durch die Rohrleitung 9 mit Flüssigkeit gespeist. Die Strömung durch den Kanal 4 in der Richtung 8 reisst vom Überlauf 6 Tropfen ab, die sich in einem Bett 10 im Oberteil des Behälters 1 anreichern. Infolge des Gleichrichters 3 wird dieses Tropfenbett in ein quasi stationäres Wirbelbett 11 aus Tropfen verwandelt. Die Umsetzungsprodukte entweichen in Richtung des Pfeiles 12 unterhalb der Haube 13 in den erweiterten Überfang 14 des Behälters 1 und werden an die Wände des Behälters geschleudert ; sie rinnen durch die Auslässe 15 ab, die zwecks Rückführung mit dem Einlass 9 verbunden sein können. Das Trägergas entweicht in der Richtung des Pfeiles 16 aus dem Rohr 17.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 strömt das Trägergas in den Unterteil 4 des Behälters 1 in Richtung des Pfeiles 8. Die Flüssigkeit wird mittels eines den Unterteil 4 teilweise umgebenden Rohres 16 zugeführt. Die Wandungen des Rohres 16 und des Gasstutzens 4 sind an ihren Berührungsstellen durchbrochen, so dass die Flüssigkeit tangential im Querstrom in das Trägergas eintritt. Die Anlage zur Ausübung des Verfahrens nach Fig. 2 kann im übrigen entsprechend der Fig. 1 ausgebildet sein. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Stutzen 4, durch welchen das Trägergas in Richtung des Pfeiles 8 in den Behälter 1 eintritt, eine Rohrleitung 17 mit Brause 18 enthält, welche die Flüssigkeit 19 in Tropfen zerstäubt. Im übrigen kann die Anlage gemäss der in Fig. 1 beschriebenen ausgeführt sein.
Bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 schliesst sich an den konischen Behälter 1, in welchen das Trägergas in der Richtung des Pfeiles 8 hochsteigt, oberhalb des Rostes 3 mit dem Tropfenbett 1 eine Düse 20 an, aus welcher ein Behandlungsmittel 21 in das Tropfenbett verteilt wird.
Die Anordnung der Haube 13 des Überfangbehälters 14 mit Abfluss 15 für das Umsetzungsprodukt entspricht der Ausbildung nach Fig. 1.
Das Trägergas bzw. der gasförmige Anteil der Umsetzung tritt in Richtung des Pfeiles 16 aus dem Rohr 17 aus.
Die Ausbildung der Anlage nach Fig. 5 entspricht bezüglich der gleichen Bezugszeichen derjenigen nach Fig. 1, so dass sich die Wiederholung der Beschreibung erübrigt.
Oberhalb des quasi stationären flüssigen Tropfenbettes 11 verengt sich der Behandlungsbehälter 1 zu einem konischen Teil 21. Hieran schliesst sich die Rohrleitung 22 für das abziehende Trägergas bzw. gasförmige Umsetzungsprodukt an. Dieses tritt tangential in einen Zyklon 17 ein.
Aus diesem entweicht der gasförmige Anteil durch den Stutzen 18, während feste oder flüssige Umsetzungsprodukte durch den Auslauf 23 in Richtung des Pfeiles 24 entlassen werden. Der Auslauf 23 kann mit dem Einlass 9 in Verbindung stehen.
Das neue Verfahren und die zu seiner Aus- übung dienenden Vorrichtungen haben für verschiedene Zweige der Technik fortschrittliche Wirkungen.
Der Vorteil des neuen Verfahrens in physikalischer Beziehung besteht darin, dass im Betrieb praktisch ein Gleichgewicht zwischen den behandelten Gasen und dem Tropfenbett erzielt wird.
Man erreicht nämlich während einer Reaktions- dauer von etwa 5/10 sec fast ein TemperaturGleichgewicht zwischen Tropfenbett und hin-
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durchströmenden Gasen sowie eine Sättigung bis zu 100%.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur gegenseitigen Einwirkung von Gasen auf Flüssigkeiten, wobei der Gasstrom den in dünner Schicht aufwärts geführten Flüssigkeiten von unten entgegengeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas, das in den Unterteil eines leeren, aufrechten, vorzugsweise kegelig erweiterten Behälters eingeführt wird, im Behälter gebildete Tropfen im Gleichstrom in dessen Oberteil aufnimmt, wo sich durch einen Geschwindigkeitsdruck der Gase, der etwas höher ist als die Fallgeschwindigkeit der Tropfen, ein stationäres Wirbelbett aus schwebenden Tropfen ausbildet.