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Vorrichtung zum Reinigen und/oder Kühlen von Gasen und
Gasgemischen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen und/oder Kühlen von Gasen und Gas- gemischen, die aus einem aufrecht angeordneten Behälter besteht, in welchem das Gas bzw. das Gasge- misch im Gegenstrom durch eine mit der Reinigungs-bzw. Kühlflüssigkeit beaufschlagte, als Wirbel- schicht ausgebildete Füllkörperschicht geleitet wird, u. zw. insbesondere zum Reinigen und Kühlen von
Gasen, die zum Saturieren von gekalkten Zuckersäften dienen.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, die in der USA-Patentschrift Nr. 2,253, 261 beschrieben ist und zur Entfernung von Staub aus Luft dient, wird die Wirbelschicht von Hohlzylindern aus keramischem Material gebildet. Die Wirksamkeit dieser Hohlzylinder ist dadurch beeinträchtigt, dass sich nach und nach an ihnen Fremdkörper ansetzen, weil sich die Zylinder nicht in allen Richtungen wenden können, so dass ein Teil ihrer Oberfläche unwirksam wird. Dazu kommt noch, dass die Zylinder, da sie aus keramischem Material bestehen, verhältnismässig schwer und daher nicht sehr beweglich sind.
Aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 400, 810 ist ferner eine Vorrichtung zur Behandlung von Gasen mit Flüssigkeiten bekannt, die aus einem Behälter mit einer Füllung aus Gummikugeln besteht. Diese Kugeln werden durch angetriebene Transportschnecken in ständiger Bewegung gehalten. Es handelt sich hier somit um eine Vorrichtung anderer Art als der angeführten, auf die sich die Erfindung bezieht, da bei dieser bekannten Vorrichtung die Füllkörper keine Wirbelschicht bilden. Es kommt daher auch nicht auf das Gewicht der Gummikugeln an, da diese nicht allein von der Strömung bewegt werden sollen.
Es ist ferner bekannt, das zu kühlende und zu reinigende Gas durch Wasserschichten zu drücken. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht im wesentlichen darin, dass hiebei der Druckverlust, der erforderlich ist, um die Flüssigkeitsschicht zu überwinden, sehr gross ist. Ausserdem tritt hiebei das Gas in grösseren Blasen durch die Flüssigkeit, wodurch die Trennfläche an der Phasengrenze "Flüssigkeit - Gas" kleiner und infolgedessen der Stoff- und Wärmeaustausch beeinträchtigt wird. Bei andern bekannten Vorrichtungen zum Reinigen und Kühlen von Gasen tritt das Gas im Gegenstrom oder im Kreuzstrom durch einen Flüssigkeitsschleier, wie z. B. in dem sogenannten"Ströder-Wäscher", oder bei Vorrichtungen, die nach dem sogenannten Kaskaden-System arbeiten.
Die Nachteile dieser Vorrichtungen bestehen vor allem darin, dass sie einen erheblichen Raumbedarf erfordern, eine schlechte Ausnützung des Wäschervolumens haben, wobei ausserdem der effektive Weg, den das Gas durch den Flüssigkeitsschleier nimmt, sehr kurz ist. Aus diesem Grunde ist es hiebei erforderlich, diese Wäscher mit zahlreichen Stufen zu versehen, wodurch die gesamte Vorrichtung zwangsläufig ausserordentlich grosse Ausmasse erhält. Andere Gaswäscher und-kühlertypen arbeiten auf der Grundlage einer ruhenden Füllkörperschicht, die z. B. aus den bekannten Raschigringen besteht und welche ebenfalls im Gegenstrom benetzt werden. Die Nachteile derartiger Vorrichtungen mit liegenden Schichten bestehen darin, dass sie leicht zu Verstopfungen neigen und vor allem auch durch Kanalbildung (Kriechwege) nur unvollständig ausgenutzt werden.
Zur Vermeidung der Kriechwege sind bereits sogenannte Regelschüttungen angewendet worden, jedoch benötigt man hiezu geometrisch definierte Körper und kann daher gebrochene Schüttmaterialien, wie z. B. Koks oder Kalkstein, nicht verwenden.
Die Erfindung besteht im Wesen darin, dass die Wirbelschicht aus Hohlkugeln besteht, die vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 10 - 70 mm besitzen und aus Kunststoff, wie z. B. aus Polypropylen,
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gefertigt sind. Durch diese aus Hohlkugeln gebildete Wirbelschicht ist erreicht, dass die einzelnen Kugeln sich durch die ständige Bewegungreiben und dadurch ein Ansetzen von irgend welchen Fremdkörpern mit
Sicherheit verhindert ist. Ebenso ist eine Kanalbildung im Sinne von Kriechwegen durch das ständige Pul- sieren der Wirbelschicht ausgeschlossen. Die Füllkorperoberfläche wird nunmehr völlig für den Stoff- und
Wärmeaustausch ausgenutzt, da sie sowohl gleichmässig. benetzt als auch gleichmässig vom Gas bestri- chen wird.
Die aktive Oberfläche der Kugeln ist sehr gross und entspricht praktisch der gesamten Kugel- oberfläche. Die Vorrichtung hat eine gedrungene Bauweise, ohne dass Verstopfungen auftreten können, wobei auf einem sehr langen wirksamen Weg eine sehr grosse Grenzfläche zwischen den Phasen "Gas - Flüssigkeit" gewährleistet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, das weitere neue und fortschrittliche Merkmale desselben erkennen lässt.
Der Gaswäscher und-kühler besteht im wesentlichen aus einem stehenden Zylinder 1, der aus einem dem zu behandelnden Gas angepassten Werkstoff gefertigt ist. Der untere Boden 13 wird vorzugsweise ko- nisch ausgeführt, um ein Ablassen des sich dort sammelnden Schlammes zu erleichtern. Im Boden 13 ist ein Ablassventil 2 vorgesehen, welches zum Ablassen von Schlamm oder zur völligen Entleerung der Ap- paratur dient. Im unteren Teil des Gefässes sammelt sich das für das Waschen verwendete Wasser. Die
Höhe der Flüssigkeitsschicht ist durch den Überlauf 3 bestimmt. Falls der Gaswäscher als Absorber arbeiten soll, so kann die Flüssigkeit, die als Absorptionsmittel dient, teilweise wieder, zwecks Anreicherung in die Apparatur, eingedüst werden. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet sich seitlich der Gaseintritt 4.
Die Gase steigen im zylindrischen Körper 1 nach oben und treten durch die aus den Kugeln 5 gebildete Wirbelschicht 12, die sich zwischen zwei Sieben, Lochplatten oder Rosten 6 befindet, hindurch.
Die Kugeln 5 sind hohl und haben einen Durchmesser von etwa 10 bis 70 mm. Sie sind vorzugsweise aus Kunststoff, z. B. Polypropylen, gefertigt. Der Durchmesser der Apparatur ist so auf den Gasdurchsatz abgestimmt, dass durch den Staudruck der Gase die Kugelschicht in Bewegung gerät und sich in eine Wirbelschicht ausreichender Höhe verwandelt. Es werden somit die hervorragenden Eigenschaften einer Wirbelschicht hinsichtlich des Wärmeaustausches für die Kühlung und des Stoffaustausches hinsichtlich der Gasreinigung sowohl mechanisch als auch absorptiv ausgenutzt.
Oberhalb der Wirbelschicht 12 befinden sich eine oder mehrere regelbare Düsen 7, die im Vollkegelstrahl den gesamten Querschnitt des Gefässes und damit die Kugelschicht beaufschlagen. Die Gase treten durch den Flüssigkeitsschleier und anschlie- ssend durch einen Tropfenfänger 8 im konischen Dach 14 hindurch und verlassen bei 9 zentral oder seitlich das Gefäss.
Um zu verhindern, dass bei Ausfall der entsprechenden Pumpe oder bei Verstopfen der Düsen 7 die unbenetzte Oberfläche der Kugeln 5 mit den heissen Gasen in Berührung kommt, wodurch die Füllkörper bei Überschreitung einer Gastemperatur von etwa 100 bis 1300C zerstört würden, ist eine weitere Düse 10 vorgesehen, die in der Gaseintrittsleitung 4 eingebaut ist. Zweckmässigerweise sind in der Gaseintrittsleitung 4 Leitbleche 11 für das Flüssigkeits-Gasgemisch angeordnet, um eine bessere Mischung von Gas und Wasser zu gewährleisten. Die Leitbleche 11 können verschieden winkelig einstellbar ausgebildet sein.
Durch die Düse 10 wird eine auf die Gasmenge abgestimmte Wassermenge bestimmter Temperatur eingespritzt, wodurch die Gastemperatur durch Verdampfung des eingespritzten Wassers auf etwa100 bis 1200C gesenkt wird.
Die-Düsen 7 und 10 sind zweckmässig an getrennte Netze angeschlossen, um die Sicherheit zu haben, dass die Kugelschicht 12 bei Ausfall einer Pumpe oder Verstopfung eines Düsenstockes nicht über den Erweichungspunkt des Kunststoffes erwärmt wird. Die Temperaturen der durch die Düsen 7 bzw. 10 verdüsten Flüssigkeit werden so gewählt, dass bei ausreichender Beaufschlagung für die Reinigung des Gases die gewünschte Endtemperatur erreicht wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Reinigen und/oder Kühlen von Gasen und Gasgemischen, bestehend aus einem aufrecht angeordneten Behälter, in welchem das Gas bzw. das Gasgemisch im Gegenstrom durch eine mit der Reinigungs-bzw. Kühlflüssigkeit beaufschlagte, als Wirbelschicht ausgebildete Füllkörperschicht geleitet wird, insbesondere zum Reinigen und Kühlen von Gasen, die zum Saturieren von gekalkten Zuckersäften dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschicht (12) aus Hohlkugeln (5) besteht.