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Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen, Kühlen und Reinigen von Gasen oder Dämpfen und zum Ausscheiden einzelner Bestandteile aus Gasen oder Dämpfen.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen, Kühlen und Reinigen von Gasen oder Dämpfen und zum Ausscheiden einzelner Bestandteile aus Gasen oder Dämpfen in der Weise, dass die Gase oder Dämpfe mittels rotierender Zentrifugierorgane auf und durch von innen beheizte oder gekühlte, um die Schleudervorrichtung angeordnete Rohrsystem oder sonst mit Durchbrechungen versehene Heiz- bzw. Kühlkörper ausgeschleudert werden und dabei, möglichst gleichmässig verteilt, infolge des durch die Zentrifugalwirkung beim Aufprallen erzeugten Druckes immer wieder von neuem mit den Heiz- bzw. Kühlssächen in innige Berührung kommen.
Hiebei ist es im Gegensatz zu bekannten Verfahren und Vorrichtungen wesentlich, dass die Heiz-oder Kühlfläche mehrfach durchbrochen ist und so um die Zentrifugiervorrichtung angeordnet ist, dass die Gase oder Dämpfe nicht nur radial auf die Heiz- und Kühlfläche unter Druck ausgeschleudert werden, sondern auch durch die Heiz- und Kühlfläche durchtreten und dieselben vor allem auch in tangentialer Richtung durchziehen und dabei immer wieder von neuem verteilt und vermischt werden.
Ausserordentlich wirksam gestaltet sich das Verfahren bei Verwendung von Desintegratoren
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Vorrichtungen eine mehrfache innige Austauschwirkung erzielt wird. Es können sowohl Desintegratoren mit vertikaler Welle als auch mit horizontaler Welle, mit teils feststehenden und teils rotierenden oder gegenläungen Desintegratorkörben benutzt werden. Es können z. B. sämtliche Desintegratorkörbe geheizt oder gekühlt werden oder nur die feststehenden. In gleicher Weise können bei den gegenläufigen Desintegratoren beide Desintegratorkörbe oder nur einer geheizt oder gekühlt werden. Die Gase oder Dämpfe können die Desintegratorvorrichtung von aussen nach innen oder von innen nach aussen passieren.
Das Heizmittel kann sein Warmwasser, Dampf, heisse Gase und dgl. Das Kühlmittel kann sein gekühlte Soole, gekühlte Öle, Ammoniakdämpfe und dgl.
Das Verfahren findet beispielweise Anwendung bei der Ausscheidung des Teeres aus Gasen. um z. B. den Teer wasserfrei zu gewinnen. Damit dabei der Teer flüssig bleibt, werden die Desintegratorfächen oder Körper z. B. mittels warmen Wassers oder Dampfes von innen geheizt und beispielsweise auf einer Temperatur von zirka 60 bis 80 C gehalten, während aussen herum die Gase geleitet bzw. durch die Schlagorgane auf die geheizten Flächen geschleudert werden.
Zugleich kann auch Teer, und zwar am besten heisser Teer, in das Gas eingespritzt werden. Das Verfahren. findet ferner Anwendung bei der direkten Ammoniakgewinnung, wobei das von Teer gereinigte Gas in Schwefelsäure geleitet wird. Hiebei ist es unter Umständen notwendig, den Teer ohne Wassereinspritzung herauszuwaschen und das Gas auf etwa 60 bis So"C zu halten.
Auch wenn es sich um eine rasche intensive Kühlung oder Trocknung des Gases handelt, beispielsweise auch bei bereits reinen Gasen, wobei es sich also nicht gerade um die Ausscheidung von Bestandteilen handeln muss, kann das neue Verfahren benutzt werden. Dasselbe kann ausserdem auch angewendet werden zum Ausscheiden bestimmter Bestandteile aus Gasen bei niederen Temperaturen. Bei Durchführung des Verfahrens kann es eventuell auch notwendig sein, das Gas bei einer bestimmten konstanten Temperatur zu halten.
Im allgemeinen ist das Prinzip der Gegenstromführung zu wahren, z. B. bei Kühlung heisse Gase mit den am meisten angewärmten Desintegratorflächel1, kälter werdende Gase mit den weniger angewärmten Desintegratorflächen und kalte Gase mit den kältesten Desintegratorflächen zusammenzuführen.
In der Zeichnung sind in den Fig. i bis 30 verschiedene Ausführungsformen zur Durchführung des eben beschriebenen Verfahrens dargestellt.
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kanteisen hergestellten, feststehenden Desintegratorflächen an der Ringscheibe G ein System aus fortlaufend schlangenförmig gebogenen Rohren so angeordnet, dass zwischen den Rohren die z. B. aus kleinen Winkeleisen a gebildeten Desintegratorflächen rotieren.
In Fig. 2 ist ein Stück dieser schlangenförmig. beispielsweise U-förmig gebogenen Rohre in Draufsicht dargestellt. während Fig. i schematisch die Seitenansicht bei beispielsweise vier und Fig. 3 einen Seiten-
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die Schlangenrohre, beispielsweise U-Rohre, des zweiten Ringes übertritt, diese dann auf dem ganzen Umfang durchläuft, bei in den dritten Ring übertritt usw. Auf diese Weise durchläuft das Heiz-oder Kühlmedium also das gesamte Rohrsystem. in der Umlaufsrichtung des Pfeiles 1 von Ringfläche zu Ringfläche von aussen nach innen. Wenn nun das Gas den Desintegrator von innen nach aussen passiert, entsteht zunächst ein Gegenstrom in radialer Richtung, weil Heiz- medium von aussen nach innen, Gas von innen nach aussen läuft.
Wenn ferner die rotierenden
Desintegratorflächen bzw. die Winkeleisen a entgegengesetzt zum Pfeil 1, also in der Richtung des Pfeiles 2 rotieren und dadurch auch die Gasumfangsrichtung bestimmt wird, so entsteht ferner ein zweiter Gegenstrom in der Umfangsrichtung. Da endlich das Heiz-oder Kühlmedium, wie namentlich aus Fig. 2 ersichtlich ist, in den einzelnen Schlangenrohren abwechselnd sich in entgegengesetzter Richtung bzw. quer zu dem Gas bewegt, entsteht hiedurch ein dritter Gegen-oder richtiger Querstrom, welcher ebenfalls günstig ist. Die Rohrschlangen bzw. Rohrschlangenzylinder sind beispielsweise durch Rohrschellen S an der Tragplatte G befestigt.
Bei der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsform werden an Stelle eines Rohres einzelne U-förmig gebogene Rohre (vgl. insbesondere Fig. 5 und 6) verwendet und an der Ringscheibe G in Aussparungen bzw. Verbindungs- oder Umleitungskanälen derart befestigt, dass diese Kanäle je zwei U-Rohre verbinden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, 5 ist ferner die Ringplatte G auf der einen Seite mit den in Fig. 4 punktiert angedeuteten, in Fig. 5 und 6 im Längs-und Seitenschnitt ersichtlichen Kanälen so versehen, dass beim Abdecken bzw. Abdichten dieser Kanäle mittels einer aufgeschraubten Blech-oder dgl. Platte c die oben erwähnte fortlaufende Verbindung der einzelnen U-förmigen Rohre entsteht. Die Führung des Heiz-oder Kühlmediums ist dabei wie oben bei Fig. i bis 3 beschrieben.
Der Abstand der Schenkel aller U-förmig gebogenen Rohre ist gleich. Das Medium kann jedem Rohrsystem an einer Stelle selbstständig zugeführt und nach dem Durchlaufen des betreffenden Rohrringes wieder selbstständig abgeleitet werden, eventuell können jedoch auch die einzelnen Rohrring mit mehreren Zu-und Ableitungsstutzen versehen und so eine beliebige Unterteilung des Heiz-oder Kühlstromes erreicht werden, wodurch zwar die Gegenstromführung nicht mehr gewahrt ist, die aber unter Umständen nicht immer notwendig ist.
Um den Gegenstrom zu wahren und eine symmetrische Unterteilung des Mediums zu erreichen, können die Röhren auch in einzelne Sektoren unterteilt auf der Ringscheibe befestigt werden. Eine solche Ausführungsform zeigt die Fig. 7, wobei eine Sammelleitung d aussen und eine Sammelleitung e innen an der Ringscheibe angeordnet ist. Die Teilung der Kreisfläche der Tragplatte kann je nach Erfordernis gross oder klein sein, z. B. zwei-, fünf-, sechs-, zwölfteilig (in Fig. 7 rechts zwölfteilig) und jedes dieser Sechstel, Zwölftel oder dgl. wird mit dem Abstand x der U-Schenkel in konzentrische Ringe unterteilt. Die kleinste Sektorenlänge y erhält man, wenn man die Länge y der konzentrischen Ringabschnitte dem Abstand x der U-Schenkel gleichsetzt (siehe Fig. 7 links). Bei Fig. 7 rechts wird das Heiz- bzw.
Kühlmediurn ein Stück im Rohrringstück d1 in der Umfangsrichtung, dann mittels Rohrstückes an der Tragplatte radial nach innen zu dem innerhalb des Sektors liegenden Rohrring d2 in der Umfangsrichtung zurück, dann wieder radial nach innen zu da usw. geleitet. Das Rohrringstück d1 (bzw. d2, da, d4) ist dabei entweder fortlaufend schlangenförmig, wie in Fig. 2, oder besteht aus einzelnen U-Stücken mit Umleitungskanälen, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
In Fig. 8 bis 10 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher an Stelle von U-förmig gebogenen Rohren einzelne, gerade Rohrstücke A verwendet werden, die die Stelle der früheren massiven Desintegratorstäbe vertreten. Bei dieser Anordnung münden die Rohre h in Rohrbogenstücke. f und g. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, entsteht ebenfalls ein fortlaufender Strom des Heiz-oder Kältemediums, wenn an jeder Verbindungsstelle der Rohrbogenstücke durch einen Blindflansch m bzw. n die Rohrleitung f bzw. g unterbrochen wird.
In Fig. II bis 13 ist eine Ausführungsform dargestellt, welche sich von der vorher beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 8 bis 10 nur dadurch unterscheidet, dass an Stelle des inneren Rohres f entsprechende Kanäle in der Tragplatte bzw. der Ringscheibe G angeordnet sind, in welche die Verbindungsrohre h münden. Der Stromlauf des Heiz-und Kältemediums ist im übrigen der gleiche, wie vorher beschrieben. Die äussere Verbindung kann, wie aus Fig. 12 und 13 ersichtlich, an Stelle von Flanschrohren, auch durch einzelne angeschweisste oder angelötete Rohrstutzen k erfolgen.
In Fig. 14 und 14 a sind weitere Ausführungsformen eines Desintegrators schematisch gezeigt, bei welchen zwischen den rotierenden Desintegratorflächen fortlaufende Schlangenrohre schraubenförmig (Fig. 14) bzw. ringförmig (Fig. 14 a) verlaufen. In Fig. 14 wird das Medium bei b zu-, durch das einzelne Rohr b2 von links nach rechts und dann durch die äussere schraubenförmige Rohrschlange von rechts nach links geführt. Von hier geht das Medium radial an der Tragplatte durch zum inneren Desintegratorzylinder. Das Medium kann nun wiederum mittels eines einzelnen Rohres oder mittels einer schraubenförmigen Rohrschlange von links
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nach rechts geführt werden. um dann durch eine weitere Rohrschlange wieder von rechts nach links geleitet zu werden.
Die gleiche Führung des Mediums, zuerst in der einen und dann in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung, findet auch bei der Ausführungsform nach Fig. 14 a statt. Hiezu wechseln in achsialer Richtung zwei verschiedene Ringgrössen miteinander ab, von denen sowohl die grossen als auch die kleinen Ringe durch achsiale Verbindungsstücke miteinander verbunden sind und der letzte grosse Ring durch ein kurzes Verbindungsstück mit dem anliegenden, in bezug auf den Zurückführungsweg ersten kleineren Ring in Verbindung steht.
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zentrischen Ringen oder spiralförmig oder sternförmig angeordneten Rohren besteht.
Die Gase oder Dämpfe können auch zwei oder mehrere Desintegratoren nacheinander passieren, z. B. um eine intensive Kühlung oder Anwärmung zu erreichen oder um eine allmähliche Abkühlung von hoher Temperatur auf niedrige Temperatur zu erzielen, oder um Bestandeile durch allmähliche oder intensive Kühlung auszuscheiden, oder um verschiedene Bestandteile bei verschiedenen Temperaturen niederzuschlagen bzw. auszuscheiden.
In Fig. 16 ist eine besonders zweckmässige Ausführungsform eines dreifachen Desintegrators dargestellt. Das Gas tritt bei A ein und passiert dann im Sinne der eingezeichneten Pfeile nacheinander die Desintegratoren 1, 11, 111 jeweils von innen nach aussen und wird bei B
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spielsweise nach Fig. 1 bis 14 gebaut sein ; beispielsweise ist Desintegrator III und Il nach Fig. 7 gebaut ; Desintegrator I ist ebenfalls ähnlich Fig. 7 gebaut, aber mit Umleitungskanälen und die Sammelleitungen d und e sind ersetzt durch Kanäle dl und el.
Damit ein solcher mehrteiliger Desintegrator nach Fig. 16 einfach montiert und demontiert werden kann, sind die heiz-oder kühlbaren Desintegratorflächen, wie oben schon beschrieben,
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Mittelebene zweiteilig ausgeführt. Zunächst werden die Ringscheiben G vom Gehäuseteil ab- geschraubt und dann durch Druckschrauben abgedrückt. Hierauf werden die Schrauben der Mittelvernanschung des Gehäuses gelöst und der Gehäuseoberteil wird hoch gehoben. Nunmehr befinden sich die feststehenden Desintegratorelemente in den rotierenden Desintegratorkörben eingehängt. Sodann wird die ganze Trommel, d. h. die Welle mit den rotierenden Desintegratorkörben samt den feststehenden Desintegratorkörben hochgehoben. E sind abdeckbare Einsteiglöcher.
Damit die beschriebene Demontage nicht durch die Zu-und Weiterleitungen der Kühlund Wärmeflüssigkeit behindert wird, werden in den genannten Leitungen Trennungsstellen vorgesehen und an diesen Trennungsstellen je zwei Sicherheitsabschlussorgane (Hähne, Ventile, Schieber oder dgl.) h bzw. k1 angeordnet, von denen das eine Abschlussorgan jedes Abschluss- organpaares zum Abschliessen des bei einer Demontage im unteren Gehäuseteil verbleibenden Leitungsteiles und das andere Abschlussorgan zum Abschliessen des mit dem oberen Gehäuseteil zum Abheben gelangenden Leitungsteiles dient.
Die beiden Abschlussorgane k bzw. k1 jedes Abschlussorganpaares sind lösbar miteinander verbunden. Dies kann z. B. durch Rohrzwischenstücke z erfolgen. Um bequem zu den Abschlussorganen kund k1 zu gelangen, können am Gehäuse bei F oder an den Querwänden bei H abschraubbare Deckel vorgesehen sein.
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gestellt. wobei jede rotierende Scheibe zwei Desintegratorkörbe trägt und wobei ein Einsteigschacht zur Montage und Demontage genügt. Das eintretende Gas passiert die Desintegrator-
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Kühlmedium von IV nach 111, 11 und I geleitet wird.
Je nachdem man das Heiz-oder Kälte- medium durch die einzelnen Desintegratoren IV bis I von innen nach aussen oder von aussen nach innen führt, wird in den einzelnen Abteilungen auch der radiale Gegenstrom erhalten, Die ausgeschiedenen Bestandteile werden bei Dl'Dz, D4. Ds abgeleitet, wobei in Dg noch die mitgerissenen und in dem Einsteigschacht niederfallenden Bestandteile abgeführt werden können.
Erwähnt sei, dass bei den beiden letzterwähnten Ausführungsformen nach Fig. 16 und 17 nach Bedarf auch einzelne Desintegratoren geheizt und die anderen Desintegratoren gekühlt werden können, ferner dass zwei oder mehrere Apparate nach Fig. 16 und 17 nebeneinander oder hintereinander geschaltet werden können.
In Fig. 18 und 19 sind verschiedene Ausführungsformen von Desintegratoren veranschaulicht, bei welchen ausser den Desintegratorflächen auch noch die Gehäuse oder teilweise ganz geheizt bzw. gekühlt werden können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 18 sind zu diesem Zwecke hei. f. A'. (7 heiz-oder kühlbare Mäntel angeordnet, während bei der Ausführungsform
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nach Fig. J9 der ganze äussere obere Teil des Desintegrators mittels eines gemeinsamen Mantels P geheizt bzw. gekühlt werden kann.
In Fig. 20 und 21 ist eine besonders zweckmässige Ausbildung der Desintegratorflächen veranschaulicht, und zwar in der Weise, dass der Querschnitt nicht, wie oben beschrieben, rund, sondern ähnlich wie bei Turbinenschaufeln geformt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 20 wird dies z. B. durch entsprechendes Pressen eines Rohres erreicht, welches jedoch am äusseren Ende zweckmässig noch rund bleibt, um dasselbe leicht befestigen zu können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 21 sind dagegen die feststehenden Desintegratorfiächen gegossen, geschweisst
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entsprechende Wahl der Ein-und Austrittswinkel der feststehenden und der rotierenden Des- integratorflächen, ähnlich wie bei Turbinen, ein möglichst stossfreier Übertritt erzielt wird.
Das eingangs genannte Verfahren kann selbstverständlich auch in einem Desintegrator mit gegenläufig bewegten Desintegratorftächen ausgeführt werden (siehe Fig. 22 und 23). Die Anordnung und Ausbildung der heiz-bzw. kühlbaren Desintegratorflächen kann hiebei ähnlich wie oben beschrieben erfolgen, nur ist dafür zu sorgen, dass die Zufuhr und die Ableitung des Heiz-bzw. Kältemediums jeweils durch doppelt hohle Wellen erfolgt. Handelt es sich hier beispielsweise um Dampf als Heizmedium, so genügt unter Umständen vielleicht auch nur eine Zufuhr für den Dampf und somit eine Welle mit einer Höhlung und ist für entsprechende Abführung des Kondenswasser Sorge zu tragen.
Fig. 24 zeigt einen desintegratorartigen Apparat mit vertikaler Welle, und zwar links
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aber vertikal gestellt.
Fig. 25 stellt eine konische Desintegratorfläche zu Fig. 24 links gehörig dar, wobei der hohle Kegel durchbrochen und mit Führungsabteilungen versehen ist. Auch Fig. 24 rechts unten zeigt ähnliche Flächen, nämlich hohle, durchbrochene, mit Führungsabteilung versehene Scheiben.
Es ist wohl selbstverständlich, dass hiebei die Durchbrechungen mit Wandungen versehen sind, da ja z. B. der Hohlkegel (Fig. 25) als ein geschlossenes, dichtes Gefäss für die Aufnahme des Kühl-oder Heizmediums anzusprechen ist. In gleicher Weise könnten z. B. bei Fig. 6, To, 13 usw. durchbrochene Hohlzylinder verwendet werden mit oder ohne besondere Zirkulationsoder Führungsabteilungen.
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Desintegratorkörpern, während Fig. 26, rechts, ungefähr den vertikal gestellten Apparat der ig. lö darstellt.
Fig. 27,28, 29 und 30 sind nicht mehr als Desintegratoren anzusprechen, weil die Schleuderbzw. Zentrifugierorgane nicht mehr konzentrisch ineinander angeordnet sind. In Fig. 27, links, Fig. 28, 29 und 30 sind nur einfache Flügelräder als Zentrifugierorgane dargestellt, während in Fig. 27, rechts, mehrere Flügelräder übereinander angebracht sind. Die einfachste Ausführung ist die nach Fig. 29, wobei um das Flügelrad eines gewöhnlichen Ventilators ein z. B. aus drei Ringen bestehendes Rohrsystem (ähnlich wie in Fig. i) angeordnet ist. Eine sehr einfache Ausführung zeigt auch Fig. 30, bei welcher ein Theisenscher Zentrifugalwascher verwendet wird, um dessen rotierende Flügeltrommel mehrere Rohrzylinder angeordnet sind.
Diese Rohrzylinder mit Zwischenräumen zum Durchschleudern sind in Fig. 30 in einfacher Weise als Schraubengänge dargestellt, ähnlich Fig. 14.
Erwähnt sei noch, dass nach dem beschriebenen Verfahren und mit den beschriebenen Vorrichtungen eventuell auch Flüssigkeiten gekühlt und gereinigt bzw. einzelne Bestandteile ausgeschieden werden können. Durch die Schleuderorgane wird dabei die Flüssigkeit zunächst intensiv zerstäubt und dann ähnlich wie nasse Dämpfe in den Vorrichtungen behandelt.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Verfahren zum Trocknen, Kühlen und Reinigen von Gasen oder Dämpfen und zum Ausscheiden einzelner Bestandteile aus Gasen oder Dämpfen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase oder Dämpfe mittels rotierender Zentrifugierorgane auf und durch von innen beheizte oder gekühlte, um die Schleudervorrichtung angeordnete Rohrsysteme oder sonst mit Durchbrechungen versehene Heiz-bzw. Kühlkörper unter Druck ausgeschleudert werden und dabei,
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mit den Heiz-bzw. Kühlflächen in innige Berührung kommen.