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Verfahren zur Entfernung von Nebelschwaden aus Gasen oder Gasgemischen
Bei der Weiterverarbeitung von Gasen oder Gasgemischen, wie sie bei zahlreichen chemischen Verfahren anfallen, bereitet die Entfernung von Nebelschwaden in der Regel grosse Schwierigkeiten.
In besonderem Ausmasse ist dies der Fall bei der Verarbeitung und Zerlegung von Gas-NebelGemischen, welche bei vielen Umsetzungen von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise bei der Krakkung von Kohlenwasserstoffen oder bei der Polymerisation von Olefinen, auftreten können. Gerade bei diesen Arbeitsvorgängen ist die Entnebelung meist unerlässlich, da die Weiterverarbeitung des Reaktionsgases in der Regel Nebelfreiheit erfordert.
Es sind bereits eine Reihe von Verfahren zur Entnebelung von Gasen vorgeschlagen worden, so z. B. das Waschen der Gase in Waschtürmen mit Füllkörpern oder Glockenböden, in FieldWaschern, Leiten der Gase durch feinporige Körper oder Elektrofilter. Teils wird der erstrebte Effekt nur unvollständig erreicht, teils sind erhebliche apparative Aufwendungen bei den bisher üblichen Entnebelungsvorschlägen erforderlich.
Es wurde nun gefunden, dass man die Entfernung von Nebelschwaden aus Gasen und Gasgemischen auf einfache und sichere Weise durchführen kann, wenn man die nebelhaltigen Gase in innige turbulente Oberflächenberührung mit einer Flüssigkeit bringt, welche in der Lage ist, die nebelbildenden Stoffe aus dem Gase herauszuwaschen und aufzunehmen, die entstandene innige Mischung von Gas und Flüssigkeit nach Phasen trennt in einen gasförmigen, nebelfreien Anteil und die die nebelbildenden Stoffe enthaltende Flüssigkeit, indem man die erforderliche innige Mischung der zu entnebelnden Gase mit der zur Entnebelung anzuwendenden Flüssigkeit in einer Flüssigkeitsring-Gaspumpe vornimmt, das in dieser Flüssigkeitsring-Gaspumpe erzeugte Flüssigkeit-Gas-Gemisch in einem nachgeschalteten tangential beaufschlagten Gefäss nach Phasen trennt,
das Gas seiner weiteren Verwendung zuführt und die Flüssigkeit ganz oder teilweise wieder in die Flüssigkeitsringpumpe zurückführt.
Das Verfahren ist anwendbar sowohl auf Gase, welche ausser den nebelbildenden Verunreini- gungen nur aus einer Komponente bestehen, als auch auf Gasgemische, welche eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen, ferner Mischungen von Kohlenwasserstoffgasen mit andern Gasen wie Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenoxyd, Kohlendioxyd, Schwefelverbindungen enthalten können.
In vorliegender Patentanmeldung seien unter der Bezeichnung Gase alle diese Möglichkeiten genannt.
Als Waschflüssigkeiten kommen als artver- wandte Stoffe z. B. flüssige Kohlenwasserstoffe, als artfremde andere Lösungsmittel, wie z. B.
Chlorkohlenwasserstoffe, Alkohole, Glykole, Glykoläther, Glyzerin, Schwefelkohlenstoff, Ester organischer Säuren, in Betracht. Die Waschflüssigkeit muss geeignet sein, die im Gasgemisch als Nebel suspendierten Flüssigkeitströpfchen aufzunehmen bzw. zu lösen. Deswegen kann man auch mit der gleichen Flüssigkeit waschen, die als Nebel im Gas verteilt ist und herausgewaschen werden soll. In Wegfall kommen Flüssigkeiten, welche mit dem zu entnebelnden Gas oder Bestandteilen derselben chemische Umsetzungen eingehen würden oder deren Dampfdruck störende Beimengungen des Behandlungsgutes ergeben könnten. Dieser Umstand ist besonders beim Arbeiten bei höheren Temperaturen zu berücksichtigen, denn an sich ist das neue Verfahren temperaturunabhängig und somit in vorteilhafter Weise den betrieblichen Gegebenheiten anpassbar.
Der Temperaturbereich ist begrenzt durch die Siedetemperatur der anzuwendenden Flüssigkeit bei dem Druck, der bei Eintritt derselben in die Flüssigkeitsring-Gaspumpe herrscht. Ebenso ist es an keinen bestimmten Betriebsdruck gebunden ; so kann die Entnebelung gleichzeitig mit einer Gasverdichtung verbunden werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann man mit besonderem Vorteil in der Weise durchführen, dass man die Gase und Gasmischungen einer Flüssigkeitsring-Gaspumpe, wie eine solche in John H. Perry, Chem. Eng. Handbook, McGrawHill Comp., 3. Aufl. 1950, S. 1452, beschrieben und dort in Fig. 128 gezeigt ist, zuführt, die eine Flüssigkeit enthält, die zur Entfernung der Nebelschwaden geeignet ist, dass man die Gase
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und Gasmischungen mit dieser Flüssigkeit wäscht, indem man sie durch die Flüssigkeitsring-Gaspumpe führt.
Nach Pneiderer, Die Kreiselpumpen", 1932, Seite 438 usw., arbeitet eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe so, dass in einem zylindrischen Hohlraum exzentrisch ein sternförmiges Schaufelrad rotiert. Füllt man diesen an den Stirnseiten abgedichteten Hohlraum mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge, so wirdbei der Rotation die Flüssigkeit sich als ein an der Wand liegender Ring ausbilden und
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An den Stirnseiten des zylindrischen Hohlraumes angeordnete Schlitze lassen Flüssigkeit und förderndes Gas ein-bzw. austreten, normalerweise liegen diese Schlitze symmetrisch zur Mittelachse.
Die Lage der Auslassschlitze bestimmt die radiale Erstreckung des rotierenden Flüssigkeitsringes.
Da das umlaufende Schaufelrad exzentrisch angeordnet ist, bilden sich in jedem Schaufelkanal Flüssigkeitskolben, die auf der Saugseite eine Volumenvergrösserung im Gasraum und auf der Druckseite eine Volumenverringerung desselben bewirken. Die Wasserring-Gaspumpe ist mit einem Windkessel verbunden, in welchem das die Druckseite verlassende Flüssigkeits-Gas-Gemisch hineingelangt, um sich dort zu trennen, und aus welchem die Betriebsflüssigkeit angesaugt wird. Die Betriebsflüssigkeit wird also im Kreislauf geführt, während das geförderte Gas aus dem Windkessel seiner weiteren Verwendung zugeleitet wird. Solche Flüssigkeitsring-Gaspumpen sind bekannt und werden als Förderorgane vor allem für Gase, in der Technik benützt.
Es ist bekannt, zur Trennung von Gasen von Flüssigkeiten beispielsweise einen Ventilator zu verwenden, dessenLeitschaufelapparat als Reiniger ausgebildet ist, welcher aus Düsenkammern besteht, die mit Füllkörpern, Prallscheiben, Stahlspänen oder Raschigringen gefüllt sind. Abgesehen davon, dass diese Füllungen den eigentlichen Reiniger bilden, wird bei Anwendung dieser Vorrichtung als Förderorgan ein Kreiselrad verwendet, welches als hydrodynamische Druckerhöhungsmaschine arbeitet, während die bei Durchführung der erfindungsgemäss verwendeten Vorrichtung als hydrostatische Druckerhöhungsmaschine angesehen werden muss, da die Veränderung der Kompressionsräume durch Flüssigkeitskolben des Flüssigkeitsringes erfolgt.
Ferner ist für den gleichen Zweck auch ein Gegenstromapparat beschrieben, bei welchem die beiden Medien im Gegenstrom zueinander durch oder zwischen mehreren Platten mit sich übergreifenden Wellen hindurchgeleitet werden.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird dagegen ein in seiner Bauart und Wirkungsweise abweichendes Gleichstrom-System verwendet, welches ausser dem von der Anmelderin gefundenen und beschriebenen Reinigungseffekt noch eineDruckerhöhungdes behandelten Gasgemisches gestattet, die bei dem entgegengehaltenen Verfahren nicht möglich ist.
Schliesslich ist es auch bekannt, eine Vorrichtung zu verwenden, durch welche feinverteilte Nebel oder Dämpfe aus Gasen, die zugleich grössere tropfbare Teilchen enthalten, entfernt werden, indem die zu behandelnden Gase zwischen eng einander gegenüberliegenden, mit Vorsprüngen versehenen Flächen hindurchgeführt werden, wodurch beim Aufprallen auf die Vorsprünge die tropfbaren Teile in kleinere Tropfen zersprengt werden, die sich in der Gasmasse verteilen und dabei die zu entfernenden Dämpfe und Nebel aufnehmen. Während nach dieser Arbeitsweise die Zerstäubung der Aufnahmeflüssigkeit angestrebt wird, ergibt sich erfindungsgemäss durch die
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Die Vorteile der Erfindung, welche nicht vorauszusehen waren und auch bei Gasgemischen unterschiedlichster Zusammensetzung eine vollständige Entnebelung gestatten, lassen die Entnebelungsvorrichtung an beliebigen Stellen einer Anlage einbauen, wobei die erforderlichen Einzelbestandteile der Apparatur gleichzeitig andern Aufgaben dienen können, so die Flüssigkeitsringpumpe selbst zur Gasverdichtung, der ihr zugehörige Abscheidekessel beispielsweise zu gleicher Zeit als Bestandteil einer angeschlossenen Gaswaschvorrichtung zur Entfernung weiterer Gasbestandteile, vor allem als Sumpf einer Raschigring- oder Glockenbodenkolonne.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist anwendbar bei zahlreichen chemischen Prozessen, vor allem bei Kohlenwasserstoffumwandlungen, wie Kracken, Dehydrieren, Polymerisieren, Emulsionspolymerisationen, wobei es gestattet, nebelförmige Anteile des Emulsionsmittels aus dem der Polymerisationsapparatur entweichenden Gas zu entfernen.
Eine Anwendungsmöglichkeit des vorliegenden Verfahrens ist an Hand der beigegebenen schematischen Darstellung beschrieben : Rohes Krackgas, wie es bei der Spaltung von Kohlenwasserstoffen anfällt, wird durch die Leitung 1 der Flüssigkeitsring-Gaspumpe 2 mit Abscheidekessel 4, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, zugeführt.
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wasserstoffe oder Fraktionen derselben, die über Leitung 3 und einem Wäscheraufsatz 7 dem Abscheidekessel 4 zugeleitet werden. Aus diesem wird über die Leitung 5 die für die Beaufschlagung der Pumpe 2 erforderliche Ölmenge abgezogen, welche mit dem Spaltgas über Leitung 6 wieder nach dem Kessel 4 zurückgeleitet wird.
Hier trennen sich die gasförmigen von den flüssigen Bestandteilen. Erstere werden durch das aus Leitung 3 kommende und die Glockenböden 7 herabrieselnde Öl durchgeleitet und so noch einer Nachwäsche unterworfen. Die Gase verlassen in Leitung 8 völlig nebelfrei die Anlage. Das im Apparat 4 mit den aufgenommenen Nebelschwa- : den angereicherte Öl, welches durch ein Rohrschlangensystem 9 gegebenenfalls gekühlt oder erwärmt werden kann, wird über die Leitung 10,
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Pumpe 11 und Leitung 12 der Spaltanlage zugeführt und durch Zufluss der entsprechenden Roh- ölmenge aus Leitung 3 ersetzt. Sofern eine starke Beaufschlagung des Wäschers 7 erwünscht ist, kann über Leitung 13 ein Teil des bereits aufgenommene Nebel enthaltenden Öles in den Kreislauf zurückgeführt werden.
Würde man das Krackgas nicht durch die Flüssigkeitsringpumpe, sondern direkt in den Abscheidebehälter und Wäscher einleiten, so wären selbst bei starker Ölbeschickung in dem bei 8 entweichenden Gas immer noch Kohlenwasserstoffnebel in störender Menge nachweisbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entfernung von Nebelschwaden aus Gasen durch Auswaschen nebelhaltiger Gase mit einer Flüssigkeit, welche in der Lage ist, die nebelbildenden Stoffe aus den Gasen zu lösen bzw. aufzunehmen, und Trennen der entstandenen Mischung von Gas und Flüssigkeit in eine gasförmige nebelfreie Phase und die die nebelbildenden Stoffe enthaltende Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu entnebelnden Gase mit der zur Entnebelung anzuwendenden Flüssigkeit, gegebenenfalls unter erhöhtem Druck, in einer Flüssigkeitsring-Gaspumpe in innige turbulente Oberflächenberührung bringt und das in der Flüssigkeitsring-Gaspumpe erzeugte Flüssigkeits-Gas-Gemisch in einem nachgeschalteten tangential beaufschlagten Gefäss trennt.
2. Verfahren nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den für die Trennung von Gas und Flüssigkeit verwendeten Abscheider gleichzeitig als einen Teil einer weiteren Gaswaschvorrichtung ausbildet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man von nebelhaltigen Gasen ausgeht, welche ausser den Nebelbildnern nur eine Komponente enthalten.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man von nebelhaltigen Gasgemischen ausgeht, welche ausser Kohlenwasserstoffen auch noch andere Bestandteile enthalten.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die zur Entnebelung eingesetzte Flüssigkeit mindestens zum Teil im Kreislauf führt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verfahren bei erhöhten, jedoch unterhalb des Siedepunktes der zur Anwendung gelangenden Waschflüssigkeit liegenden Temperaturen durchführt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Herauswaschen der nebelbildenden Stoffe diesen artverwandte Flüssigkeiten verwendet.
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