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PATENTANSPRÜCHE
1. Dünnschichtapparat mit einem Rotor zur Durchführung von Vorgängen unter Teilnahme von Flüssigkeit und Gas, der ein Gehäuse und zumindest einen Rieselabschnitt aufweist, der im Gehäuse (1; 20; 33; 64; 82; 104125; 137) um seine Achse drehbar angeordnet und mindestens durch eine Rinne (7, 7a, 26; 38; 73; 91; 114; 130; 140) gebildet ist, die in Form einer von der Achse des Rieselabschnittes (6; 25; 37; 70; 90; 113; 127; 139) divergierenden Spirale mit einem Spalt zwischen ihren Windungen zum Gasdurchtritt gebogen ist, sowie ein Mittel (3; 22; 34; 65; 84, 85, 102; 105; 107; 128; 148;
149) zur Flüssigkeitsförderung an den Rieselabschnitt enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Längenabschnitte der Rinne (7, 7a, 26, 38, 73) mit unterschiedlichem Abstand von der Achse des Rieselabschnitts (6,25,37,70,90, 113, 127, 139) in einer zur Achse parallelen Richtung zueinander derart versetzt sind, dass der Rieselabschnitt im ganzen schalenartig ist.
2. Dünnschichtapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinnen (7, 7a) des Rieselabschnitts (6) mit Längstrennwänden (16) versehen sind, die das Bett der Rinne (7, 7a) in mehrere zueinander parallele Kanäle (17, 18, 19) unterteilen (Fig. 1, 2, 3).
3. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rieselabschnitt (6) mehrere Rinnen (7, 7a) aufweist, die verschieden lang sind und in unterschiedlichen Abständen von der Achse des Rieselabschnitts (6) enden, wobei die verschieden langen Rinnen (7, 7a) in periodisch sich wiederholender Reihenfolge um diese Achse angeordnet sind (Fig. 1, 2, 3).
4. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Rieselabschnitts (25) lotrecht ist und dass die Längenabschnitte der Rinne (26) mit zunehmendem Abstand von der Achse nach oben versetzt sind (Fig. 4).
5. Dünnschichtapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne (26) des Rieselabschnitts (25) derart geneigt ist, dass ihre Oberseitenkante (31) von der Achse des Rieselabschnitts (25) weiter entfernt ist als deren Unterseitenkante (32) (Fig. 4).
6. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseitenwand des Gehäuses (33) um den Rieselabschnitt (37) herum eine ring förmige Tasche (49) zur Aufnahme der von diesem herabfliessenden Flüssigkeit vorhanden ist, wobei der obere Rand (50) der Tasche (49) oberhalb der Oberseitenkante (51) des untersten Längenabschnitts der Rinne (38) des gleichen Rieselabschnitts (37) angeordnet ist (Fig. 5).
7. Dünnschichtapparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rieselabschnitt (37) mit einer von unten her offenen zentralen Verteilungsbüchse (41) versehen und eine schräge Rücklaufleitung (52) unter dem Rieselabschnitt (37) vorhanden ist, dass das obere Ende (53) der Rücklaufleitung (52) mit der ringförmigen Tasche (49) in Verbindung (54) steht und dass das untere Ende (55) der Rücklaufleitung (52) in den Innenhohlraum der Verteilungsbüchse (41) von unten her hineinragt (Fig. 5, 6).
8. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne (38) des Rieselabschnitts (37) aus elektrisch leitendem Werkstoff besteht und dass ein gegen den Rieselabschnitt (37) und das Gehäuse (33) elektrisch isolierter Induktorleiter (60, 62) eines Heizinduktors mindestens einer der Stirnseiten des Rieselabschnitts (37) gegenüberliegt (Fig. 5).
9. Dünnschichtapparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung von verschiedenen Längenabschnitten der Rinne (73) so gewählt ist, dass der Boden der Rinne (73) eine imaginäre Rotationsfläche berührt, deren geometrische Achse mit der Drehachse des Rieselabschnitts (70) zusammenfällt (Fig. 7).
10. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schirm aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff zwischen dem Induktorleiter (80) eines Heizinduktors und dem Rieselabschnitt angeordnet ist (Fig. 7).
11. Dünnschichtapparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktorleiter (80) ausserhalb des Gehäuses (64) untergebracht ist und dass das Gehäuse (64) aus einem elektrisch nichtleitendem Werkstoff besteht, das die Funktion des Schirmes erfüllt (Fig. 7).
12. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere auf einer gemeinsamen Welle (89) derart übereinander angeordnete Rieselabschnitte (90) enthält, dass der obere Rand (94) eines untenliegenden Rieselabschnitts (90) oberhalb des unteren Randes (95) eines höherliegenden Rieselabschnitts (90) liegt (Fig. 9).
13. Dünnschichtapparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine an einen Rieselabschnitt (113) angeschlossene Überlaufleitung (121), die das Umfangsende (123) der Rinne (114) eines höherliegenden Riesel abschnitts (113) mit dem zentralen Teil des untenliegenden
Rieselabschnitts (113) verbindet, im Raum zwischen den
Rieselabschnitten (113) angeordnet ist (Fig. 10).
14. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 12 und
13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Welle (126) ver bundene, im wesentlichen radial gerichtete Prallwände (135) in den Zwischenräumen der Rieselabschnitte (127) angeord net sind (Fig. 12).
15. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Flüssigkeitsför derung an einen Rieselabschnitt (90) einen an der Seiten wand des Gehäuses (82) vorhandenen Stutzen (85, 102) ent hält, dessen Abflussende (103) in einem solchen Abstand (a) von der Achse des Rieselabschnitts (90) liegt, der den Min destabstand (b) von der Achse des Rieselabschnitts (90) zu dessen Peripherie übersteigt (Fig. 8).
16. Dünnschichtapparat nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Flüssigkeitsför derung an einen Rieselabschnitt (139) einen über diesem an geordneten Stutzen (146) enthält, in dessen Wand eine Reihe von in unterschiedlichen Abständen von der Achse dieses
Rieselabschnitts (139) liegenden Abflussöffnungen (148,
149) vorhanden ist (Fig. 14).
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dünnschichtap parat mit einem Rotor nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1. Der Apparat kann für Rektifikations- und Ab sorptionsvorgänge sowie Vorgänge der Nassentstaubung von Gasen und für Dünnschichtverdampfung von Flüssig keiten, d.h. Destillationsvorgänge, verwendet werden. Der besonders bevorzugte Anwendungsbereich der Erfindung ist
Destillation und Rektifikation von gegen erhöhte Tempera turen empfindlichen Substanzen wie z. B. Laktame, Fett säuren, mehrwertige Alkohole, Äthanolamine, schwer siedende Äther, verschiedene Öle, Nahrungsmittel und phar mazeutische Erzeugnisse.
Bekannt ist ein Dünnschichtapparat zur Durchführung von Vorgängen unter Teilnahme von Flüssigkeit und Gas (s. SU-Urheberschein Nr. 203 621), der ein Gehäuse enthält, in dem mehrere Rieselabschnitte drehbar angeordnet sind.
Jeder der Rieselabschnitte ist durch eine in Form einer von
der Achse des Rieselabschnitts divergierenden Spirale gebogene Rinne gebildet. Zwischen den Spiralwindungen liegen Spalte zum Gasdurchtritt. Die Rinnen eines jeden Abschnitts liegen in einer Ebene. Sie sind zwischen waagrecht angeordneten Radialbalken eingespannt, die mit einer Zentralsitzhülse in starrer Verbindung stehen. Die Rieselabschnitte sind auf einer lotrechten Welle des Apparates untereinander angeordnet. Um die Rieselabschnitte herum sind ringförmige Taschen vorhanden, die zur Aufnahme der herabfliessenden Flüssigkeit dienen. Der obere Rand der einen Rieselabschnitt umgebenden ringförmigen Tasche befindet sich unterhalb der Oberkante des untersten Abschnitts der Rinne des gleichen Abschnitts. Im lichten Abstand zwischen den Rieselabschnitten sind Flüssigkeitsfördermittel für jeden Rieselabschnitt angeordnet.
Sie sind als waagrecht angeordnete und mit dem Gehäuse verbundene Radialtröge ausgebildet. Die Umfangsenden der Tröge stehen mit den darüber angeordneten ringförmigen Taschen in Verbindung. Die Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte sind beim bekannten Apparat zur Flüssigkeitsbewegung von einer höherliegenden ringförmigen Tasche zu dem darunterliegenden Abschnitt bestimmt. Sie gewährleisten also gleichzeitig das Überströmen der Flüssigkeit von Rieselabschnitt zu Rieselabschnitt.
Der bekannte Apparat weist ebenfalls Einlassstutzen für Gas (Dampf) und Auslassstutzen für Endprodukte, Gas und Flüssigkeit, auf.
Beim Betrieb des bekannten Apparates als Rektifikationskolonne gelangt die Flüssigkeit über die Radialtröge zum Mittelteil der rotierenden Rieselabschnitte. Unter dem Einfluss von Fliehkräften gelangt die Flüssigkeit ins Innere der spiralförmig gekrümmten Rinnen. Ferner strömt die Flüssigkeit wie ein ununterbrochener Film ausserhalb des Innern längs der Rinne auf einer Spiralbahn vom Zentrum zur Peripherie des Rieselabschnitts. Von der Peripherie des rotierenden Rieselabschnitts gelangt die Flüssigkeit in Tropfen- und Strahlform auf die Innenfläche des Gehäuses. Unter der Schwerkraftwirkung sammelt sich die Flüssigkeit von den Gehäusewänden in der den Rieselabschnitt umgebenden ringförmigen Tasche an. Aus der Tasche strömt die Flüssigkeit über den darunterliegenden Trog zum nächsten darunterliegenden Rieselabschnitt.
Die vom untersten Rieselabschnitt abgegebene Flüssigkeit wird aus dem Apparat abgeleitet.
Der Dampf strömt in den Apparat von unten her ein und tritt durch die Spalte zwischen den Spiralwindungen der Rieselabschnitte hindurch. Dabei kommt der Dampf mit der Flüssigkeit, die das Innere der die Spirale bildenden Rinnen berieselt, in Berührung. Nach der Berührung mit der Flüssigkeit auf dem obersten Rieselabschnitt wird der Dampf aus dem Apparat abgeleitet.
Der bekannte Dünnschichtapparat ist jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, die den Stoff-Wärmeaustauschwirkungsgrad bei der Durchführung von Vorgängen unter Teilnahme von Flüssigkeit und Gas herabsetzen.
Einen der Nachteile bildet das teilweise Vorbeiströmen der Flüssigkeit am Rieselabschnitt. Am Ort des Flüssigkeitsfalls auf den Rieselabschnitt prallt die Flüssigkeit teilweise vom Rieselabschnitt ab. Dabei wird eine gewisse Flüssigkeitsmenge verspritzt. Die entstandenen Spritzer werden vom bewegten Gasstrom aufgenommen und werden unter dem Einfluss von Zentiifugalkräften gegen die Gehäuseinnenwände geworfen. Diese Flüssigkeitsmenge läuft nicht mehr zum jeweiligen Rieselabschnitt zurück. Wegen der genannten Erscheinung wird die Bewegungskraft des Stoff Wärmeaustauschvorganges vermindert und die benetzte Fläche des Rieselabschnitts geringer. Im Endergebnis nimmt der Gesamtwirkungsgrad des Stoff-Wärmeaustausches im Apparat ab.
Der erwähnte Nachteil tritt bei hoher Gasgeschwindigkeit, grossen Flüssigkeitsmengen, erhöhten Rotationsgeschwindigkeiten des Rieselabschnitts besonders merklich zutage.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Dünnschichtapparates besteht in der Unmöglichkeit, die Rückführung der Flüssigkeit auf den Rieselabschnitt zu verwirklichen. Die Unmöglichkeit, die den Rieselabschnitt verlassende Flüssigkeit zum selben Abschnitt zurücklaufen zu lassen, ist durch die Konstruktion des bekannten Apparates bedingt. Der Rücklauf der Flüssigkeit zum selben Abschnitt wird durch die Schwerkräft verhindert.
Die Rückführung der Flüssigkeit zum selben Rieselabschnitt würde die Möglichkeit bieten, die Benetzungsvoll ständigkeit der Arbeitsfläche des Rieselabschnitts auch in jenem Fall zu gewährleisten, wenn die dem Apparat zugeführte Gesamtflüssigkeitsmenge sehr klein ist. Bei der Vakuumrektifikation unter einem Restdruck von 1 bis 4 mbar ist z. B.
die Menge von Berieselungsflüssigkeit oder Phlegma, die auf eine Querschnittseinheit des Apparates anfällt, gewöhnlich überaus gering. Ausserdem wird die Berieselungsflüssigkeitsmenge bei gewissen Vorgängen, z.B. bei nasser Gasreinigung, absichtlich begrenzt, um ihre Wiedergewinnungskosten zu senken.
Noch ein Nachteil des bekannten Dünnschichtapparates besteht in der unzureichend entwickelten Wärmeaustauschfläche. Die zur Durchführung der Dünnschichterwärmung und insbesondere -verdampfung der Flüssigkeit erforderliche Wärme kann nur durch die Gehäusewände, auf die die Flüssigkeit vom rotierenden Rieselabschnitt herabfliesst, der Dünnschicht zugeführt werden. Während des Wärmeaustausches wird also die Arbeitsfläche des Apparates auf einen schmalen ringförmigen Streifen beschränkt, der den Rieselabschnitt umgibt. Im Gesamtergebnis wird die Wärmemenge vermindert, die in einer Arbeitsvolumeneinheit des Apparates auf die am Vorgang teilnehmenden Substanzen übertragen wird, d.h. der Wärmeaustauschwirkungsgrad im Apparat wird beeinträchtigt.
Einen weiteren Nachteil des bekannten Dünnschichtapparates bildet seine komplizierte Montage und Demontage sowie seine Betriebsunsicherheit. Die Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte sind als radiale Tröge ausgeführt, die mit dem Gehäuse in Verbindung stehen und sich im Zwischenraum der Rieselabschnitte befinden. Um die Welle mit den daran befestigten Rieselabschnitten aus dem Apparat herauszunehmen, müssen vorher alle Radialtröge aus dem Apparat entfernt werden, deren Anzahl oft sehr beträchtlich sein kann. Ausserdem können sich die Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte, d. h. die Radialtröge, beim zusammengebauten Apparat während dessen Betriebes manchmal wegen thermischer Spannungen, Vibrationen und aus sonstigen Gründen in Richtung der Rieselabschnitte verschieben.
Dadurch können die Radialtröge die rotierenden Rieselabschnitte streifen, was zum Bruch des Apparates führen kann.
Einen weiteren Nachteil des bekannten Dünnschichtapparates bildet die unvollständige Ausnutzung des Innenvolumens des Apparates wegen des Vorhandenseins von lichten Abständen zwischen den Rieselabschnitten. Diese lichten Abstände stellen aus dem Stoffaustauschvorgang ausgeschlossene Bereiche des Apparates dar. Sie werden zur Anordnung der Mittel zur Flüssigkeitsförderung an jeden Rieselabschnitt, db. nur zur Durchführung von Hilfsoperationen, verwendet. Im Endergebnis nimmt der Gesamtwirkungsgrad des im Apparat erfolgenden Stoff-Wärmeaustausches ab.
Noch ein Nachteil des bekannten Dünnschichtapparates besteht im Fehlen einer Verwirbelung, d. h. eines Durchein andermischens der Flüssigkeit, die sich im Innern der Rinnen bewegt. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Stoff-Wärmeabgabe im Film der den Rieselabschnitt berieselnden Flüssigkeit herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Dünnschichtapparat mit Rotor zu schaffen, bei dem eine Bauart des Rieselabschnitts mit vergrösserter Stoff-Wärmeaustauschfläche ein Flüssigkeitsvorbeiströmen am Rieselabschnitt ausschliesst, weiterhin eine Rückführung der Flüssigkeit zum selben Rieselabschnitt ermöglicht und eine Verwirbelung des Flüssigkeitsfilmes gewährleistet und wobei das Innenvolumen des Apparates vollständiger ausgenutzt werden kann.
Die erfindungsgemässe Ausbildung des Dünnschichtapparates ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.
Bei diesem Dünnschichtapparat kann das teilweise Flüssigkeitsvorbeiströmen am Rieselabschnitt, hervorgerufen durch Flieh- oder Schwerkräfte, bei beliebiger Anordnung der Drehachse des Rieselabschnitts vermieden werden. Die Flüssigkeitsspritzer, die an der Stelle des Flüssigkeitsfalls auf den Rieselabschnitt entstehen und vom Gasstrom aufgenommen werden, bewegen sich unter dem Einfluss von Flieh- und Schwerkräften auf einer bestimmten Bahn den Gehäusewänden entgegen. Durch die Schalenform des Rieselabschnitts müssen nunmehr diese Spritzer auf ihrem Wege unbedingt auf den Rieselabschnitt stossen und gelangen ins Innere ihrer Rinnen.
In allen Fällen bleiben die Flüssigkeitsspritzer innerhalb der Schale des Rieselabschnitts, ohne dass sie die Gehäusewände des Apparates erreichen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Dünnschichtapparat,
Fig. 2 einen Schnitt gemäss Linie II-II in Fig. 1 (der Dekkel des Apparates ist abgenommen),
Fig. 3 in grösserem Massstab ein Element der Rinne, in isometrischer Darstellung,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates,
Fig. 6 einen Schnitt gemäss Linie VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine zusätzliche Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates,
Fig. 9 in grösserem Massstab das Umfangsende der Rinne des Apparates nach Fig. 8, in isometrischer Darstellung,
Fig.
10 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates,
Fig. 11 einen Schnitt gemäss Linie XI-XI in Fig. 10,
Fig. 12 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates,
Fig. 13 einen Schnitt gemäss Linie XIII-XIII in Fig. 12 und
Fig. 14 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates.
Der Dünnschichtapparat enthält das Gehäuse 1 (Fig. 1) mit Mitteln zur Zuführung von am Vorgang teilnehmenden Ausgangsprodukten und Abführung von Endprodukten, welche Mittel Gaseinlassstutzen 2, Flüssigkeitseinlassstutzen
3. Gasauslassstutzen 4 und Flüssigkeitsauslassstutzen 5 auf weisen. Im Gehäuse list ein Rieselabschnitt 6 angeordnet, dessen Berieselungsfläche aus vier langen Rinnen 7 und vier kurzen Rinnen 7a besteht (Fig. 1, 2). Die Drehachse des Rieselabschnitts 6 liegt waagrecht. Die Rinnen 7, 7a sind in Form einer von der Achse des Rieselabschnitts 6 divergierenden achtgängigen Spirale, die in Draufsicht die Form einer archimedischen Spirale aufweist, ausgeführt und um die Achse des Rieselabschnitts 6 gebogen, wie Fig. 2 zeigt.
Zwischen den Nachbarwindungen der Spirale sind Spalte zum Gasdurchtritt vorhanden.
Die linke Seitenkante 8 (Fig. 1) und die rechte Seitenkante 9 der Rinnen 7 und 7a dienen zum Zurückhalten des Flüssigkeitsfilmes an der in den Apparat hinein gekehrten Innenfläche der Rinnen 7, 7a. Die Rinnen 7, 7a sind mit Hilfe von Radialbalken 10 an einer Zentralbüchse 11 mit Radialöffnungen 12 befestigt, die aus einem Stück mit der Welle 13 bestehen. Die Öffnungen 12 der Büchse 11 dienen zur Flüs sigkeitsverteilung in den Rinnen 7, 7a des Rieselabschnitts 6.
Die Welle 13 ist mittels Lager 14 im Gehäuse 1 des Apparates angeordnet.
Dadurch wird die Drehmöglichkeit des Rieselabschnitts 6 gewährleistet, wodurch sich die Flüssigkeit in Form eines Filmes über die Innenfläche der Rinnen 7, 7a vom Zentrum zur Peripherie des Rieselabschnitts 6 bewegt. Das Mittel zur Flüssigkeitszufuhr an den Rieselabschnitt 6 ist in Form einer krummlinigen, auf das Innenende des Stutzens 3 zum Flüssigkeitseinlass in den Apparat aufgesetzten Rohrleitung 15 ausgebildet.
Erfindungsgemäss sind die Längenabschnitte der Rinnen 7, 7a je nach der Entfernung von der Achse des Rieselabschnitts 6 in einer zu dessen Achse parallelen Richtung versetzt, so dass der Rieselabschnitt 6 im ganzen schalenartig ist. Die Form des Rieselabschnitts 6 begünstigt das Auffangen von Flüssigkeitsspritzern und -strahlen, die an der Stelle der Flüssigkeitszuführung an den Rieselabschnitt 6 von der Rohrleitung 15 entstehen. Der Innenhohlraum der Schale ist dem Auslassstutzen 4 für Gas (Dampf) zugekehrt. Dadurch weist der den Rieselabschnitt 6 verlassende Gasstrom keine scharfen Umkehrungen und plötzlichen Kontraktionen auf.
Die Rinnen 7, 7a des Rieselabschnitts 6 sind mit Längstrennwänden 16 versehen, die ihr Bett in parallele Kanäle 17, 18, 19 unterteilen (Fig. 3). Die Trennwände 16 sind in Form von in den Rinnen 7, 7a herausgedrückten Sicken ausgebildet und zum Verhindern des Ansammelns der Flüssigkeit an einer der Seitenkanten 8 bzw. 9 der Rinnen 7, 7a bestimmt.
Die Rinnen 7, 7a (Fig. 2) enden in unterschiedlichen Abständen von der Drehachse und sind verschieden lang. Je eine kurze Rinne 7a liegt zwischen zwei langen Rinnen 7, und umgekehrt liegt je eine lange Rinne 7 zwischen zwei kurzen Rinnen 7a. Die verschieden langen Rinnen 7 und 7a sind also in sich periodisch wiederholender Reihenfolge um die Achse des Rieselabschnitts 6 herum angeordnet. Im zentralen Teil des Rieselabschnitts 6 ist folglich die Gangzahl der Rinnenspirale gleich acht, während die Gangzahl der Spirale auf dem Umfang des Rieselabschnitts 6 vier beträgt, wodurch sich der Flüssigkeitsstrom in der Mitte des Rieselabschnitts 6 in acht und auf dem Umfang in vier Arme teilt.
Bei anderen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäs sen Dünnschichtapparates kann der Rieselabschnitt drehbar um die Vertikalachse angeordnet werden, wie Fig. 4 zeigt.
In diesem Fall enthält der Dünnschichtapparat ein lotrechtes zylinderförmiges Gehäuse 20 mit Mitteln zur Zuführung von am Vorgang teilnehmenden Ausgangsprodukten und Abführung von Endprodukten, welche Mittel Gaseinlassstutzen 21, Flüssigkeitseinlassstutzen 22, Gasauslassstutzen 23 und Flüssigkeitsauslassstutzen 24 aufweisen. Der Stutzen 22 stellt gleichzeitig ein Mittel zur Flüssigkeitsförderung an den Rieselabschnitt 25 dar. Letzterer hat eine Be rieselungsnäche, die aus gleich langen Rinnen 26 besteht.
Die Rinnen 26 sind in Form einer von der Achse des Riesel abschnitts 25 divergierenden Spirale gebogen und mittels Radialrippen 27 an einer Zentralbüchse 28 befestigt. Mit Hilfe der Büchse 28 steht der Rieselabschnitt 25 auf einer lotrechten Welle 29. Letztere ist ihrerseits mit Hilfe von Lagern 30 im Gehäuse 20 angeordnet. Dadurch ist die Drehmöglichkeit des Rieselabschnitts 25 um die Vertikalachse gewährleistet, wodurch die Flüssigkeit sich in Form eines Filmes im Innern der Rinnen 26 vom Zentrum zur Peripherie des Apparates bewegt. Die Spalte zwischen den Rinnen 26 dienen dabei zum Durchtritt von Gas, das mit dem Film der im Innern der Rinnen 26 befindlichen Flüssigkeit in Berührung kommt.
Je nach der Entfernung der Längenabschnitte der Rinnen 26 von der Achse des Rieselabschnitts 25 sind diese allmählich nach oben versetzt. Diese Orientierung des Rieselabschnitts 25 begünstigt das Auffangen von Flüssigkeitsspritzern, die an der Stelle des Flüssigkeitsfalls auf den Rieselabschnitt 25 entstehen, weil die Schwerkraft in diesem Fall nach dem Boden der Schale des Rieselabschnitts 25 gerichtet ist und zum Ablenken der Spritzerbahn in Richtung der Rinnen 26 beiträgt.
Die Rinnen 26 des Rieselabschnitts 25 weisen eine Oberseitenkante 31 und eine Unterseitenkante 32 auf, die das Zurückhalten des Filmes an der Innenfläche der Rinnen 26 fördern. Die Rinne 26 ist derart geneigt, dass sich ihre Oberseitenkante 31 weiter entfernt von der Achse des Rieselabschnitts 25 befindet als ihre Unterseitenkante 32. Diese Ausführung der Rinnen 26 wirkt dem Andrücken des Flüssigkeitsfilmes an die Unterseitenkante 32 der Rinne 26 unter dem Einfluss von Trägheits- und Gravitationskräften entgegen. Dies trägt zur gleichförmigeren Verteilung des Flüssigkeitsfilmes über die gesamte Innenbreite der Rinne 26 und zur Vergrösserung der Kontaktfläche zwischen Gas und Flüssigkeit bei.
Bei einer anderen Ausführungsvariante des Dünnschicht¯ apparates wurden weitere Ausgestaltungen realisiert, die insbesondere mit der Verwendung der schalenartigen Form des Rieselabschnitts für die Flüssigkeitsbewegung von den einen Teilen des Apparates zu anderen Teilen sowie mit der Erwärmung der Rinnen in Verbindung stehen, was die Möglichkeit bietet, den Vorgang der Flüssigkeitsverdampfung unmittelbar in den Rinnen durchzuführen.
In diesem Fall enthält der Dünnschichtapparat ebenfalls ein lotrechtes Gehäuse 33 (Fig. 5) mit Mitteln zur Zuführung von am Vorgang teilnehmenden Ausgangsprodukten und Abführung von Endprodukten, welche Mittel Flüssigkeitseinlassstutzen 34, Flüssigkeitsauslassstutzen 35 und Dampfauslassstutzen 36 aufweisen. Der Stutzen 34 stellt gleichzeitig ein Mittel zur Flüssigkeitsförderung an den Rieselabschnitt 37 dar.
Die Arbeitsfläche des Rieselabschnitts 37 ist in Form von zwei Rinnen 38 ausgeführt, die in Form einer von der Drehachse divergierenden zweigängigen Spirale mit Spalten zwischen ihren Windungen gebogen sind. Je nach der Entfernung der Längenabschnitte der Rinnen 38 von der Drehachse sind diese nach oben versetzt. Die Rinne 38 ist derart geneigt, da ihre Oberseitenkante 39 weiter von der Drehachse entfernt ist als ihre Unterseitenkante 40.
Der Rieselabschnitt 37 weist eine zentrale Verteilungsbüchse 41 mit waagrechter gelochter Trennwand 42 auf. Die Trennwand 42 ist zur Befestigung der Büchse 41 an einer zentralen Sitzhülse 43 bestimmt. Die zentrale Verteilungsbüchse 41 dient zur Übernahme der dem Rieselabschnitt 37 zugeführten Flüssigkeit und zur Flüssigkeitsverteilung in den Anfangsabschnitten der Rinnen 38. Dazu ist die Büchse 41 mit radialen Abflussstutzen 44 versehen (Fig. 5, 6), die an das Innere der Rinnen 38 in deren Anfangsabschnitten herangeführt sind. Die Rinnen 38 sind mittels Gleitsteinen 45 (Fig. 5) starr miteinander verbunden. Die der Drehachse nächsten Anfangsabschnitte der Rinnen 38 stehen mit der zentralen Verteilungsbüchse 41 mit Hilfe von Versteifungsrippen 46 in Verbindung. Mit Hilfe der Sitzhülse 43 sitzt der Rieselabschnitt 37 auf einer lotrechten Welle 47.
Die Welle 47 ist mit Hilfe von Lagern 48 im Gehäuse 33 angeordnet.
Dadurch wird die Drehmöglichkeit des Rieselabschnitts 37 gewährleistet.
An der Innenseitenwand des Gehäuses 33 ist eine ringförmige Tasche 49 zur Übernahme der vom Rieselabschnitt herabfliessenden Flüssigkeit vorhanden. Der obere Rand 50 der Tasche 49 liegt viel höher als die Oberseitenkante 51 des Anfangsabschnitts der Rinne 38. Durch die Vergrösserung der Anordnungshöhe der Längenabschnitte der Rinne 38 je nach ihrer Entfernung von der Drehachse wird die Rotationsenergie des Rieselabschnitts 37 teilweise zur Flüssigkeitshebung auf einen höheren Stand gegen die Schwerkraft- wirkung verwendet. Dieser Energiezuwachs kann praktisch nur im Falle, wenn dieser Energiezuwachs bei der Weiterbewegung der Flüssigkeit, die den Rieselabschnitt verlassen hatte, erhalten bleibt, ausgenutzt werden.
Durch die erwähnte Anordnung des oberen Randes 50 der ringförmigen Tasche 49 ist dies beim Apparat nach Fig. 5 der Fall. Die Flüssigkeit beginnt mit ihrer Bewegung zu den übrigen Teilen des Apparates von einem höheren Niveau aus, wodurch die hinreichende Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung ausschliesslich unter dem Einfluss der Gravitationskraft (Schwerkraft) gewährleistet wird. Die zentrale Verteilungsbüchse 41 ist von unten her offen, unter dem Rieselabschnitt 37 hingegen ist eine schräge Rücklaufleitung 52 vorhanden. Das obere Ende 53 der Rücklaufleitung 52 steht mit der Tasche 49 zur Aufnahme der vom Rieselabschnitt 37 herabfliessenden Flüssigkeit in Verbindung. Die Tasche 49 ist über einen im Boden der Tasche 49 befestigten Abflussstutzen 54 an die Rücklaufleitung 52 angeschlossen.
Das untere Ende 55 der Rohrleitung 52 ragt unten in den Innenhohlraum der von unten her offenen Verteilungsbüchse 41 hinein. Die Rohrleitung 52 dient zum Leiten der Flüssigkeit aus der Tasche 49 auf den Rieselabschnitt 37, d. h. sie gewährleistet die Rückführung der Flüssigkeit auf den Rieselabschnitt 37. Dabei wird die durch die Flüssigkeit als Ergebnis des Durchflusses durch den Rieselabschnitt 37 gewonnene zusätzliche potentielle Energie für die Rückführung der Flüssigkeit verwendet, während die Anordnung der Tasche 49 Energieverluste der Flüssigkeit verhindert.
Die ringförmige Tasche 49 ist durch zwei vertikale Innentrennwände 56 (Fig. 5, 6) in zwei Zellen 57 und 58 unterteilt (Fig. 6). Die Zelle 57 steht über den Stutzen 54 mit dem oberen Ende 53 (Fig. 5) der Rücklaufleitung 52 in Verbindung.
Die Zelle 58 (Fig. 6) weist in ihrem Boden eine Öffnung 59 auf, die zum Flüssigkeitsabfluss in den unteren Teil des Apparates bestimmt ist. Das Verhältnis der Länge der Zelle 57 auf dem gesamten Umfang der ringförmigen Tasche 49 (Fig. 5) ist gleich dem Flüssigkeitsanteil, der zum Rieselabschnitt 37 zurückgeführt werden muss.
Die Rinnen 38 des Rieselabschnitts 37 bestehen aus elektrisch leitendem Werkstoff. Neben der oberen Stirnseite des Rieselabschnitts 37 findet der Induktorleiter 60 eines Heizinduktors Platz, der mit Hilfe von Hülsen 61 gegen den Rieselabschnitt 37 und das Gehäuse 33 elektrisch isoliert ist. Genau derselbe Induktorleiter 62 ist unter dem Rieselabschnitt 37 angebracht. Der Leiter 62 ist mit Hilfe von Hülsen 63 gegen das Gehäuse 33 isoliert. Die Induktorleiter 60, 62 sind zur Erregung eines schnell veränderlichen elektromagnetischen Feldes in der unmittelbaren Nähe der Rinnen 38 des Rieselabschnitts 37 bestimmt, das in den Rinnen 38 Wirbelströme induziert, die die Arbeitsfläche der Rinnen 38 erwärmen.
Zur Herabsetzung der Erhitzung der eigentlichen In duktorleiter 60, 62 sind diese hohl ausgeführt, was die Möglichkeit bietet, sie mit Hilfe eines zirkulierenden Kältemittels von innen her abzukühlen. Diese Ausführung des Dünnschichtapparates liefert die Möglichkeit, den Vorgang der Dünnschichtverdampfung der Flüssigkeit unmittelbar in den Rinnen 38 des Rieselabschnitts 37 durchzuführen, die insgesamt eine sehr grosse Wärmeaustauschfläche bilden. Die schalenartige Form des Rieselabschnitts 37 in Verbindung mit der Neigung der Rinnen 38 begünstigt das allseitige Eindringen des Magnetflusses zur möglichst grossen Oberfläche der Rinnen 38. Dieser Umstand trägt zur besseren Durchwärmung der Rinnen 38 mit Solleistung des Heizinduktors bei.
Bei einer anderen, in Fig. 7 dargestellten Ausführungsvariante des Dünnschichtapparates wurden weitere Konstruktionsmerkmale benutzt, die mit der Vervollkommnung des Apparates für dessen Betrieb als Dünnschichtverdampfer zusammenhängen. Der Apparat weist ein Gehäuse 64 mit Mitteln zur Zuführung von Ausgangsprodukten und Abführung von Endprodukten auf, welche Mittel Flüssigkeitseinlassstutzen 65, Blasenrückstand-Flüssigkeitsauslassstutzen 66, 67 und Dampfauslassstutzen 68 enthalten. Oben ist der Apparat mit einem Deckel 69 abgeschlossen. Der Stutzen 65 zum Flüssigkeitseinlass in den Apparat stellt gleichzeitig ein Mittel zur Flüssigkeitsförderung an den Rieselabschnitt 70 dar. Letzterer ist auf eine mittels Lager 72 im Deckel 69 des Gehäuses 64 des Apparates angeordnete Vertikalwelle 71 aufgesetzt.
Der Rieselabschnitt 70 ist durch eine in Form einer von der Drehachse divergierenden eingängigen Spirale mit Spalten zwischen ihren Windungen gekrümmte Rinne 73 gebildet. Die Längenabschnitte der Rinne 73 sind mit zunehmender Entfernung von der Drehachse nach oben versetzt. Die Rinne 73 ist so geneigt, dass ihre Oberseitenkante 74 von der Welle 71 weiter absteht als ihre Unterseitenkante 75. Verschiedene Längenabschnitte der Rinne 73 sind durch Stege 76 untereinander verbunden. Das der Drehachse nächste Ende der Rinne 73 ist auf das untere Ende der Welle 71 aufgesetzt. Über dem Anfangsabschnitt der Rinne 73 ist auf der Welle 71 eine Hülse 77 angeordnet, die mit einem an das Innere der Rinne 73 in ihrem Anfangsabschnitt herangeführten Radialstutzen 78 versehen ist. Die Hülse 77 dient zum Auffangen der aus dem Stutzen 65 ausströmenden Flüssigkeit.
An der Innenseitenwand des Gehäuses 64 ist eine ringförmige Tasche 79 zur Aufnahme der vom Rieselabschnitt 70 herabfliessenden Flüssigkeit vorhanden. Die Tasche 79 steht mit dem Stutzen 66, der zum Flüssigkeitsablass aus dem Apparat bestimmt ist, in Verbindung. Der Stutzen 67 ist ein Reservestutzen. Er dient zur Ableitung der aus irgendwelchen Gründen in den unteren Teil des Apparates eingedrungenen Flüssigkeit aus dem Apparat.
Die Neigung von verschiedenen Abschnitten der Rinne 73 wurde so gewählt, dass der Boden der Rinne 73 eine imaginäre Rotationsfläche berührt, deren geometrische Achse mit der Drehachse des Rieselabschnitts 70 zusammenfällt.
Durch eine derartige Ausführung des Rieselabschnitts 70 wird seine Herstellung vereinfacht. Der Rieselabschnitt 70 kann zuerst in Schalenform ausgedreht werden, während das Innere der Rinnen 73 und die Schlitze zwischen den Windungen der spiralförmigen Rinne 73 nach der Herstellung der Schale ausgebildet werden können. Der unteren Stirnfläche des Rieselabschnitts 70 gegenüber ist der in Form eines Schlangenrohres gekrümmte Induktorleiter 80 eines Heizinduktors angeordnet. Dabei erhöht die genannte Form des Rieselabschnitts 70 noch mehr die Erreichbarkeit von verschiedenen Längenabschnitten der Rinne 73 für einen durch den Induktorleiter 80 erzeugten magnetischen Wechselfluss und trägt zur Zunahme der Wärmeableitung vom Rieselabschnitt 70 bei. Zwischen dem Induktorleiter 80 und dem Rieselabschnitt 70 ist ein Schirm aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff, z.B.
Glas, angeordnet, wobei das eigentliche, aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff, z. B. Glas, bestehende Gehäuse 64 die Funktion des Schirmes erfüllt.
Dabei ist der Induktorleiter 80 ausserhalb des Gehäuses 64, also ausserhalb des Apparates, angeordnet. Diese Ausführung des Apparates bietet die Möglichkeit, den Induktor- leiter 80 gegen den Einfluss von Spritzern und Dämpfen der zu behandelnden Flüssigkeit zu schützen. Der Deckel 69 des Apparates kann aus beliebigem Werkstoff, z. B. Metall, bestehen. Die Dichtigkeit der Stossstelle zwischen dem Metalldeckel 69 und dem Gehäuse 64 wird durch eine weiche, zwischen den Flanschen des Gehäuses 64 und des Deckels 69 eingespannte Zwischenlage 81 gewährleistet.
Eine weitere Variante des Dünnschichtapparates enthält mehrere Rieselabschnitte (Fig. 8). Der Apparat ist zur Durchführung eines Rektifikationsvorganges bestimmt. Er enthält ein vertikales zylinderförmiges Gehäuse 82 mit Mitteln zur Zuführung von Ausgangsprodukten und Abführung von Endprodukten, welche Mittel Dampfeinlassstutzen 83, Phlegmaeinlassstutzen 84, Stutzen 85 zur Einführung der zu zerlegenden Flüssigkeitsmischung in den Apparat, Dampfauslassstutzen 86 und Flüssigkeitsauslassstutzen 87 aufweisen. Das Gehäuse 82 ist mit einem Deckel 88 versehen.
Im Gehäuse 82 ist eine Welle 89, die die Rieselabschnitte 90 trägt, gleichachsig und drehbar angeordnet.
Die Stutzen 84, 85 sind derart angeordnet, dass sie gleichzeitig auch ein Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte 90 darstellen. Letztere werden durch spiralförmig gebogene Rinnen 91 gebildet, die mittels Radialrippen 92 mit einer zentralen Sitzhülse 93 in Verbindung stehen.
Die Rieselabschnitte 90 sind auf der Welle 89 derart übereinander befestigt, dass sich der obere Rand 94 des einen Rieselabschnitts 90 oberhalb des unteren Randes 95 des zweiten, höherliegenden Rieselabschnitts 90 befindet.
Bei den Längenabschnitten, die sich an ihre Umfangsenden 96 anschliessen (Fig. 8, 9), sind die Rinnen 91 derart verengt, dass der Abstand zwischen der Oberseitenkante 97 und der Unterseitenkante 98 der erwähnten Längenabschnitte je nach dem Annähern an das Ende 96 der Rinne 91 allmählich abnimmt. Dabei grenzt die Oberseitenkante 97 der Rinne 91 im verengten Längenabschnitt der Rinne 91 an die obere Radialrippe 92 (Fig. 8) des Rieselabschnitts 90 an. Um letztere herum sind an der Seitenwand des Gehäuses 82 ringförmige Taschen 99 angeordnet, die zur Aufnahme der Flüssigkeit bestimmt sind, die durch die Enden 96 der Rinnen 91 bei der Rotation der Rieselabschnitte 90 von diesen herabfliesst.
Der obere Rand 100 der ringförmigen Tasche 99 ist etwas niedriger als das Umfangsende 96 der Rinne 91 des jeweiligen Rieselabschnitts 90, aber höher als die Oberseitenkante 101 der Eingangswindung der spiralförmig gebogenen Rinne 91 angeordnet. Dadurch wird das Auffangen der vom Rieselabschnitt 90 herabfliessenden Flüssigkeit auf dem maximal hohen Stand gewährleistet.
Bis auf den im Deckel 88 befestigten Phlegmaeinlassstutzen 84 enthalten die Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte 90 an der Seitenwand des Gehäuses 82 befe- stigte Stutzen 85 und 102. Der Stutzen 85 wird gleichzeitig für die Einführung der Speiseflüssigkeit in den Apparat verwendet. Die Stutzen 102 zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte 90 stehen mit den ringförmigen Taschen 99 in Verbindung, die zum Auffangen der Flüssigkeit von den jeweiligen Rieselabschnitten 90 bestimmt sind. Die Abflussenden 103 der Stutzen 85 und 102 ragen in den Raum zwischen den Rieselabschnitten 90 hinein.
Gemeinsam mit den ringförmigen Taschen 99 sind also die Stutzen 102 zur Verwirklichung der Flüssigkeitsüber strömung von Rieselabschnitt 90 zu Rieselabschnitt 90 infolge der Schwerkraftwirkung bestimmt.
Die an der Seitenwand des Gehäuses 82 befestigten Stutzen 85 und 102 sind so lang ausgebildet, dass sich ihre Abflussenden 103 in einem Abstand a von der Drehachse befinden, der den Mindestabstand b der Drehachse von der Peripherie des Rieselabschnitts 90 überschreitet. Durch diese Ausführung des Apparats wird leichte Montage und Demontage des Apparates sowie dessen hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
Bei einer weiteren Variante des mehrstufigen Apparates ist das Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte nicht mit dem Gehäuse des Apparates verbunden, sondern rotiert mit den Rieselabschnitten mit. Dieser Apparat ist zur Durchführung eines Rektifikationsvorganges bestimmt. Er enthält ein vertikales, zylinderförmiges Gehäuse 104 (Fig. 10) mit Stutzen 105 zur Einführung von flüssigem Ausgangsgemisch in den Apparat, Phlegmaeinlassstutzen 106, Flüssigkeitsauslassstutzen 107 sowie Dampfeinlassstutzen 108 und Dampfauslassstutzen 109. Oben ist das Gehäuse 104 mit einem Deckel 110 abgeschlossen. Im unteren Teil des Gehäuses 104 ist eine ringförmige Tasche 111 zur Flüssigkeitsübernahme vorgesehen. Im Gehäuse 104 ist eine Welle 112, die die Rieselabschnitte 113 trägt, gleichachsig und drehbar angeordnet.
Jeder Rieselabschnitt 113 weist zwei Rinnen 114 auf, die insgesamt eine zweigängige Spirale bilden.
Die Neigung von verschiedenen Längenabschnitten der Rinne 114 wurde so gewählt, dass die Oberseitenkante 115 der Rinne 114 weiter von der Welle 112 absteht als die Unterseitenkante 116. Ausserdem sind verschiedene Längenabschnitte der Rinne 114 um so höher angeordnet, je weiter sie sich von der Welle 112 entfernt befinden, so dass jeder Rieselabschnitt 113 im ganzen schalenartig ist. Über die schrägen Radialbalken 117 (Fig. 10, 11) stehen die Rinnen 114 mit einer zentralen Sitzhülse 118 in Verbindung. Der obere Rand 119 (Fig. 10) des einen Rieselabschnitts 113 ist wesentlich höher als der untere Rand 12 des zweiten, höherliegenden Rieselabschnitts 113 angeordnet, wodurch Flüssigkeit, die sich aus irgendwelchen Gründen von einem beliebigen Rieselabschnitt 113 abgelöst hat, zum untenliegenden Rieselabschnitt 113 gelangt.
Im Zwischenraum der Rieselabschnitte 113 sind zwei Überlaufleitungen 121 angeordnet, die mit den Rieselabschnitten 113 in Verbindung stehen. Die Rohrleitungen 121 sind zur Flüssigkeitsförderung von einem höherliegenden Rieselabschnitt 113 an einen untenliegenden Rieselabschnitt 113 bestimmt. An die erweiterten oberen offenen Enden 122 der Überlaufleitungen 121 sind die Umfangsenden 123 der Rinnen 114 eines höherliegenden Rieselabschnitts 113 herangeführt. Die unteren Enden 124 der Rohrleitungen 121 sind den Anfangsabschnitten der Rinnen 114 zugeführt. Die Konstruktion des Apparates bietet die Möglichkeit, seinen drehenden Teil, der Welle 112, Abschnitte 113 und Über laufleitungen 121 enthält, als einheitliches Ganzes aus dem Gehäuse herauszunehmen, nachdem der Deckel 110 des Apparates entfernt wurde.
Bei einer weiteren Variante des mehrstufigen Dünnschichtapparates zur Durchführung des Stoffaustauschvorganges wird zusätzlich der Raum zwischen den Rieselabschnitten genutzt. Der Apparat weist ein vertikales Gehäuse 125 (Fig. 12) auf, in dem eine Welle 126 mit daran befestigten Rieselabschnitten 127 koaxial und drehbar angeordnet ist. Die Mittel zur Einführung von Gas und Flüssigkeit in den Apparat von aussen sind nicht dargestellt, weil nur ein Teil des Apparates gezeigt ist. Die Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte 127 sind in Form geneigt angeordneter Radialstutzen 128 ausgebildet, die mit höherliegenden ringförmigen Taschen 129 in Verbindung stehen.
Die Taschen 129 dienen zum Auffangen der Flüssigkeit.
die die Rieselabschnitte 127 verlässt. Letztere sind durch spiralförmig um die Welle 126 herum verdrehte Rinnen 130 gebildet. Die Rinnen 130 sind über geneigte Radialbalken 131 an eine zentrale Sitzhülse 132 angeschlossen. Die Rieselabschnitte 127 sind schalenartig und so angeordnet, dass der obere Rand 133 des einen von ihnen höher liegt als der untere Rand 134 eines zweiten, darüberliegenden Rieselabschnitts 127. Zur Gewährleistung eines frontalen Zusammenstosses des aus dem Stutzen 128 ausströmenden Flüssigkeitsstrahles mit Prallwänden 135 sind die unteren Abflussenden der Stutzen 128 den Prallwänden 135 entgegen etwas umgebogen, wie Fig. 13 zeigt.
Eine der möglichen Ausführungsvarianten des mehrstufi- gen Dünnschichtapparates bildet ein Apparat, bei dem eine Rückführung der Flüssigkeit aufjeden Rieselabschnitt sowie die Verwirbelung des Flüssigkeitsfilmes unmittelbar im Innern des Rieselabschnitts vorgesehen ist. Dieser Apparat ist zur Durchführung von Vorgängen unter Teilnahme von Flüssigkeit und Gas im Falle beschränkter Flüssigkeitsverbrauchsmengen, z. B. zur Rektifikation von auf Temperaturwechsel unbeständigen Produkten unter einem Restdruck von 1,3 bis 13 mbar, oder zur nassen Gasentstaubung bestimmt. Der Apparat enthält das vertikale zylinderförmige Gehäuse 137 (Fig. 14), in dem eine Welle 138 mit daran befe- stigten Rieselabschnitten 139 gleichachsig und drehbar angeordnet ist.
Letztere sind schalenartig und durch Spiralrinnen 140 gebildet, die über geneigte Radialbalken 141 mit einer zentralen Verteilungsbüchse 142 in Verbindung stehen. Die Büchse 142 ist zum Auffangen der dem Rieselabschnitt 139 zugeführten Flüssigkeit und zur Flüssigkeitsverteilung über die Rinnen 140 bestimmt. Die Büchse 142 sieht wie ein nach oben erweiterter Kegel aus und ist mittels Versteifungsrippen 143 mit einer zentralen, auf der Welle 138 sitzenden Sitzhülse 144 verbunden. Der Innenhohlraum der Verteilungsbüchse 144 ist durch eine Quertrennwand 145 überdeckt, die ihre Wände nicht berührt.
Die Trennwand 145 dient dazu, einen Durchtritt der dem Rieselabschnitt 139 zugeführten Flüssigkeit zu verhindern und einen Gasdurchtritt in einem Ringkanal, der durch die Büchsen 142 und 144 gebildet ist, auszuschliessen, weil der Gasstrom den Rieselabschnitt 139 im wesentlichen durch die Spalte zwischen dessen Spiralrinnen 140 überschneiden muss. Die Fig. 14 zeigt nur den mittleren Teil des Apparates, weswegen darin keine Stutzen zur Zuführung von Flüssigkeit und Gas in den Apparat und Abführung von Endprodukten aus dem Apparat dargestellt sind. Die Mittel zur Flüssigkeitsförderung an die Rieselabschnitte 139 sind in Form schräger, am unteren Ende 147 blind geflanschter Radialstutzen 146 ausgebildet.
Die Stutzen 146 sind mit einer Reihe von Abflussöffnungen 148, 149 versehen, die sich in unterschiedlichen, den Halbmesser eines Rieselabschnitts 139 nicht überschreitenden Abständen von der Drehachse befinden. Eine der Öffnung 149 ist am blind geflanschten unteren Ende 147 des Stutzens 146 ausgebildet.
Die Öffnungen 148, I49 sind zur Flüssigkeitsförderung an den jeweiligen Rieselabschnitt 139 an verschiedenen Stellen bestimmt. Dabei dient die Öffnung 149 zur Zuführung eines Flüssigkeitsteils an die Trennwand 145 und weiter an die zentrale Verteilungsbüchse 142, während die Öffnungen 148 zur Flüssigkeitsförderung unmittelbar an die Rinnen 140 bestimmt sind. Die Flüssigkeitsförderung an die Oberseitenkanten 150 der Rinnen 140 kann sich bei den Vorgängen der Gasentstaubung als überaus nützlich erweisen, um eine Staubanhäufung an den Oberseitenkanten 150 der Rinnen 140 zu verhindern. Bei der Durchführung eines Rektifikationsvorganges im Apparat wird eine zusätzliche Verwirbelung des Filmes der Flüssigkeit, die sich im Innern der Rin nen 140 bewegt, durch Strahlen der Flüssigkeit, die aus den Öffnungen 148 des Stutzens 146 ausströmen, verursacht.
Dies führt zur Erhöhung des Stoff-Wärmeaustauschwirkungsgrades.
Durch die schalenartige Form jedes Rieselabschnitts 139 wird die Flüssigkeitsförderung unmittelbar an seine Rinnen
140 erreicht, und es tritt kein teilweises Vorbeiströmen der Flüssigkeit an den Rieselabschnitten 139 ein.
Oberhalb der Stutzen 146 sind ringförmige Taschen 151 an der Seitenwand des Gehäuses 137 befestigt. Im Boden der Taschen 151 sind Stutzen 152 zum Flüssigkeitsabfluss aus den Taschen 151 in die schrägen Radialstutzen 146 vorhanden. Zwischen den Rieselabschnitten 139 finden auch schräge Rücklaufleitungen 153 Platz, deren obere Enden 154 mit den ringförmigen Taschen 151 in Verbindung stehen, wobei Stutzen 155 zum Flüssigkeitsabfluss aus den Taschen 151 in die Rohrleitungen 153 dienen.
Die unteren Enden 156 der Rücklaufleitungen 153 sind nach oben gebogen und ragen von unten her in den Innenhohlraum der zentralen Verteilungsbüchsen 142 hinein. Die Rücklaufleitungen 153 sind also zur Rückführung der von einem Rieselabschnitt 139 herabfliessenden Flüssigkeit zum gleichen Rieselabschnitt 139 bestimmt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Variante arbeitet der vorgeschlagene Dünnschichtapparat wie folgt: Die Welle 13, auf der der Rieselabschnitt 6 angeordnet ist, wird durch einen nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt.
Über den Stutzen 3 und die Rohrleitung 15 wird die Flüssigkeit in die Mitte des rotierenden Rieselabschnitts 6 gefördert. Durch die Öffnungen 12 in den Wänden der Büchse 9 wird die Flüssigkeit auf die Innenenden der Rinnen 7, 7a geleitet und strömt im Innern der Rinnen 7, 7a unter dem Einfluss von Fliehkräften vom Zentrum zur Peripherie des Rieselabschnitts 6. Dadurch, dass letztere eine schalenartige Form aufweist, ist ein Durchtritt der Flüssigkeit in den unteren Teil des Apparates, an den Rinnen 7, 7a vorbei, unter dem Einfluss von Schwerkräften, vollkommen ausgeschlossen. Beim Überlauf des Innenhohlraumes der zentralen Büchse 11 wird der Flüssigkeitsüberschuss, der über den Rand der Buchse 11 fliesst, durch die Rinnen 7, 7a des Rieselabschnitts 6 sicher aufgefangen, weil die Rinnen 7, 7a eine natürliche Schranke auf dem Wege der Flüssigkeitsbewegung bilden.
Dasselbe wird auch mit den Flüssigkeitsspritzern geschehen, die an der Stelle der Flüssigkeitsübergabe auf den rotierenden Rieselabschnitt 6 entstanden sind.
Die Längstrennwände 16 tragen zur gleichmässigeren Flüssigkeitsverteilung über die Breite der Rinnen 7, 7a bei.
Durch die Öffnungen 12 in der Wand der Büchse 11 wird die Flüssigkeit in ungefähr gleichen Strömen in den Kanälen 17, 18, 19 der Rinne verteilt. Dabei verhindern die Längstrennwände 16 eine Flüssigkeitsüberströmung aus einem der Parallelkanäle 17, 18, 19 in den anderen, indem sie einen kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm auf der gesamten Breite der Rinnen 7, 7a gewährleisten. Wären die Trennwände 16 nicht da, so würde sich die Flüssigkeit unter dem Einfluss von Trägheitskräften an der rechten Seitenkante 9 der Rinne 7, 7a ansammeln, während die Längenabschnitte der Rinne 7, 7a, die sich an ihre linke Seitenkante 8 anschliessen, ohne Flüssigkeit wären. Die erwähnten Trägheitskräfte treten aufgrund der schalenartigen Form des Rieselabschnitts 6 auf.
Unter dem Einfluss von Fliehkräften neigt der Flüssigkeitsfilm zur Bewegung auf einer Bahn, die in einer zur Drehachse rechtwinkligen Ebene liegt. Je nach der Entfernung von der Drehachse ist jedoch die linke Seitenkante 8 der Rinne 7, 7a fortwährend nach links von der zur Drehachse rechtwinkligen Ebene versetzt, so dass ein Linksverschieben der Spiralwindungen längs der Drehachse vorhanden ist. Naturgemäss ist die Flüssigkeit bestrebt, sich von der linken Seitenkante 8 zu entfernen. Dabei läuft sie auf die rechte Seitenkante 9 der Rinne 7, 7a auf. Die Trennwände 16 begrenzen die Querbewegung der Flüssigkeit in den Rinnen 7, 7a.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 weist der Rieselabschnitt 6 vier kurze Rinnen 7a und vier lange Rinnen 7 auf, was dazu führt, dass sich die Flüssigkeit in der Umgebung der Drehachse in Form von acht unabhängigen Strömen und näher an der Peripherie des Rieselabschnitts 6 in Form von nur vier unabhängigen Strömen (gemäss der Rinnenzahl) bewegt. Im zentralen Teil des Rieselabschnitts 6, wo die Fliehkräfte viel schwächer sind als auf dem Umfang des Rieselabschnitts 6, sind also die Rinnen im Vergleich zu den Rinnen auf dem Umfang des Rieselabschnitts 6 hinsichtlich der Durchflussmenge der Flüssigkeit doppelt entlastet. Dies gleicht den Mangel an Grösse der Fliehkräfte, die die Flüssigkeit im Innern der Rinnen 7, 7a des zentralen Teils der Rieselstufe 6 aufhalten, aus.
Von der Peripherie der Rieselstufe 6 fällt die Flüssigkeit auf die Wände des Gehäuses 1 und fliesst von den Wänden in den unteren Teil des Apparates herab, worauf sie durch den Stutzen 6 nach aussen abgeleitet wird. Das Gas (der Dampf) strömt durch den Stutzen 2 in den Apparat ein und bewegt sich in den Spalten zwischen den Rinnen 7, 7a der Rieselstufe 6, wobei das Gas oder der Dampf mit dem Film der den Boden der Rinnen 7, 7a bedeckenden Flüssigkeit in Berührung kommt. Aus dem Apparat wird das Gas durch den Stutzen 4 (Fig. 1) entfernt.
Der Dünnschichtapparat in der in Fig. 4 dargestellten Variante arbeitet wie folgt: Die Rieselstufe 25 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb um die Vertikalachse in Drehung versetzt. Durch den Stutzen 22 wird die Flüssigkeit von oben in die Mitte der Rieselstufe 25 an deren zentrale Büchse 28 gefördert. Beim Zurückwerfen von der oberen Stirnfläche der Büchse 28 gelangt die Flüssigkeit unter dem Einfluss von Flieh- und Gravitationskräften in Strahlen- und Spritzerform zu den nächstliegenden Längenabschnitten der Rinnen 26 und wird unter dem Einfluss von Fliehkräften im Innern der durch die Seitenkanten 31, 32 begrenzten Rinnen 26 zurückgehalten. Die Neigung der Rinnen 26 zur Welle 29 be günstigt die Ausbildung einer homogenen Flüssigkeitsdünnschicht im Innern der Rinnen 26 auf ihrer gesamten Breite von der einen Seitenkante 32 zur anderen Seitenkante 31.
Von der Peripherie der rotierenden Rieselstufe 25 gelangt die Flüssigkeit auf die vertikalen Wände des Gehäuses 20. Unter dem Einfluss der Gravitationskraft fliesst die Flüssigkeit in den unteren Teil des Gehäuses 20, von wo sie durch den Stutzen 24 nach aussen abgeleitet wird. Das Gas (der Dampf) tritt durch den Stutzen 21 in den Apparat ein, strömt in den Spalten zwischen den Rinnen 26 der Rieselstufe 25, wobei das Gas oder der Dampf mit dem Film der Flüssigkeit, die sich im Innern der Rinnen 26 bewegt, in Berührung kommt. Durch den Stutzen 23 wird das Gas aus dem Apparat abgeleitet.
Der Dünnschichtapparat in der in Fig. 5 dargestellten Variante ist zur Dünnschichtverdampfung von Flüssigkeiten bestimmt und arbeitet wie folgt: Die Rieselstufe 37 wird um eine Vertikalachse in Drehung versetzt. Die Induktorleiter 60, 62 werden an eine elektrische Wechselstromquelle angeschlossen. In den Rinnen 38 werden Wirbelströme induziert.
Durch den Stutzen 34 wird die Flüssigkeit von oben der Verteilungsbüchse 41 der Rieselstufe 37 zugeführt. Durch die Abflussstutzen 44 gelangt die Flüssigkeit unter dem Einfluss von Fliehkräften auf die Anfangsabschnitte der Rinnen 38 und fliesst als Dünnschicht im Innern der Rinnen 38. Unter dem Einfluss der Fliehkräfte bewegt sich die Flüssigkeit zur Peripherie der Rieselstufe 37. Dabei verdampft die Flüssigkeit in den erwärmten Rinnen 38. Der Flüssigkeitsrest fällt in die ringförmige Tasche 49, die durch zwei Trennwände 56 in zwei Zellen 57 und 58 geteilt ist (Fig. 6). Von der Zelle 57 fliesst die Flüssigkeit durch den Stutzen 54 in das obere Ende 53 (Fig. 5) der Rücklaufleitung 52.
Durch das untere gebogene Ende 55 der Rohrleitung 52 läuft die Flüssigkeit von unten in die Verteilungsbüchse 41 und kehrt durch die radialen Abflussstutzen 44 zu den Anfangsabschnitten der Rinnen 38 als Rückführungsstrom zurück. Von der Zelle 58 (Fig. 6) fliesst der Blasenrückstand der Flüssigkeit durch die Öffnung 59 in den unteren Teil des Apparates, von wo er durch einen Auslaufstutzen 35 entfernt wird (Fig. 5). Die im Ergebnis der Flüssigkeitsverdampfung entstandenen Dämpfe werden durch den Stutzen 36 aus dem Apparat abgeleitet.
Der nach Fig. 7 ausgeführte Dünnschichtapparat arbeitet wie folgt: Die Rieselstufe 70 wird in Drehung versetzt.
Durch den Eintrittsstutzen 65 läuft die Flüssigkeit in die Hülse 77. Über den Radialstutzen 78 läuft die Flüssigkeit aus der Hülse 77 in die Rinne 73. Bei der Bewegung vom Zentrum zur Peripherie der Rieselstufe 70 verdampft die Flüssigkeit teilweise als Ergebnis des Kontaktes mit der erwärmten Rinne 73. Der Flüssigkeitsrest wird durch den Stutzen 66 aus dem Apparat abgeleitet.
In der in Fig. 8 dargestellten Variante arbeitet der mehrstufige Rektifizierapparat wie folgt: Der Dampf strömt durch den Stutzen 83 in den Apparat ein und wird, mit leichtflüchtigem Bestandteil angereichert, durch den Stutzen 86 abgeleitet. Das Phlegma strömt durch den Stutzen 84 auf die obere Rieselstufe 90, und das Ausgangsgemisch aus zu zerlegenden Produkten, d. h. die Speiseflüssigkeit, wird durch den Stutzen 85 mit einem kleinen Stau, der zur Ausbildung eines Flüssigkeitsstrahles ausreicht, der eine gewisse Anfangsgeschwindigkeit besitzt, in die Mitte der Kolonne eingeführt. Diese Geschwindigkeit reicht zur Flüssigkeitsförderung an den zentralen Teil der Rieselstufe 90 aus, weil die schalenartige Form der Rieselstufe 90 eine solche Form des Spaltes zwischen ihnen gewährleistet, dass für eine ungefähre Wurfparabel des fliegenden Flüssigkeitsstrahles genügend Platz bleibt.
Der für die Ausbildung des Strahles am Ausgang der Stutzen 102 erforderliche Flüssigkeitsstau wird durch hinreichende Höhe der ringförmigen Taschen 99 und ausreichend kleinen Durchmesser der Stutzen 102 gewährleistet. Die Flüssigkeit bewegt sich vom oberen Teil des Apparates zum unteren, wobei sie von Rieselstufe 90 zu Rieselstufe 90 überströmt, und wird durch den Stutzen 87 aus dem Apparat abgeleitet.
Der Apparat gemäss der in Fig. 10 gezeigten Variante arbeitet wie folgt: Die Welle 112 wird angetrieben. Unter einem kleinen Stau wird das flüssige Ausgangsgemisch durch den Stutzen 105 der untenliegenden, rotierenden Rieselstufe 113 zugeführt. Die Flüssigkeit sammelt sich im Innern der Rinnen 114 an und bewegt sich unter dem Einfluss von Fliehkräften als Dünnschicht längs der Rinnen 114 vom Zentrum zur Peripherie der Rieselstufe 113. Das Phlegma strömt durch den Stutzen 106 der obersten Rieselstufe 113 zu. Von den Umfangsenden 123 der Rinnen 114 fliesst die Flüssigkeit in die oberen Enden 122 der Rohrleitungen 121 und dann unter Schwerkraftwirkung durch die Rohrleitungen 121 zum Zentrum der untenliegenden Rieselstufe 113.
Beim Betrieb des Apparates wird die Drehzahl der Welle 112 ausreichend hoch gewählt, damit sich die Flüssigkeit unter dem Einfluss von Fliehkräften in den Spiralrinnen 113 aufwärts bewegt. Zugleich gilt für diese Geschwindigkeit eine Beschränkung; sie darf nicht allzu hoch sein, sonst wird sich die Schwerkraftwirkung als unzureichend erweisen, um die Fliehkräfte bei der Flüssigkeitsbewegung in der Rohrleitung 121 von der Peripherie zum Zentrum der Rieselstufe 113 zu überwinden. Die gleichzeitige Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit in der Spiralrinne 114 und Abwärtsbewegung in der Rohrleitung 121 ist mit einer bestimmten Drehzahl der Welle 112 dann möglich, wenn die Drehrichtung der Rieselstufe 113 mit der Wickelrichtung der Spiralrinne 114 übereinstimmt.
Unter diesen Bedingungen werden Corioliskräfte, die bei der Flüssigkeitsbewegung in der Rohrleitung 121 praktisch fehlen, abgesehen von den durch die Rotation der Rieselstufe 113 verursachten Fliehkräften, zum Hinaufsteigen der Flüssigkeit in der Spiralrinne 114 beitragen. Umgekehrt wirkt der Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit in der Rohrleitung 121 unter dem Einfluss von Fliehkräften das Gewicht der statischen Flüssigkeitssäule entgegen, die die Rohrleitung 121 sowohl auf ihrer gesamten Länge als auch auf ihrem gesamten Querschnitt füllt. Selbstverständlich wird der Innendurchmesser der Rohrleitung 121 derart bemessen, dass die Flüssigkeit bei vorgeschriebener Verbrauchsmenge ihren Querschnitt vollständig füllt. Was die Aufwärtsbewegung des Flüssigkeitsfilmes in der Spiralrinne 114 anbetrifft, so bleibt in diesem Fall der entgegenwirkende Effekt der statischen Säule aus.
Aus den Rohrleitungen 121 fliesst die Flüssigkeit auf die Anfangsabschnitte der Rinnen 114 der untenliegenden Rieselstufe 114 und die Flüssigkeit beginnt mit ihrer Bewegung auf der Spirale vom Zentrum zur Peripherie des Apparates. Von der untersten Rieselstufe 113 fällt die Flüssigkeit in die ringförmige Tasche 111 und wird durch den Stutzen 107 aus dem Apparat abgeleitet. Der Dampf strömt im Apparat von unten nach oben, vom Stutzen 108 zum Stutzen 109. Beim Überströmen der Rieselstufen 114 durch den Dampfstrom kommt der Dampf in den Spalten zwischen den Rinnen 114 mit der flüssigen Dünnschicht in Berührung. Je nach dem Hinaufsteigen wird der Dampf mit leichtflüchtigen Bestandteilen angereichert.
Beim Stoff-Wärmeaustausch im Flüssigkeit-Gas-System arbeitet der Apparat nach Fig. 12 wie folgt: Das Gas bewegt sich im Apparat von unten nach oben, wobei es die Stufen 27 überströmt und in den Spalten zwischen den Rinnen 130 mit dem Film der Flüssigkeit, die das Innere der Rinnen 130 berieselt, in Berührung kommt. Die Flüssigkeit wird durch nicht dargestellte Zuführmittel von oben in den Apparat gefördert. Von den Rieselstufen 127 fällt die Flüssigkeit in die ringförmigen Taschen 129, von wo sie in die untenliegenden Radialstutzen 128 fliesst. Die letzteren lenken die Flüssigkeit gegen die Prallwände 135. Beim Drehen zerschlagen die Prallwände 135 den aus den Stutzen 128 ausströmenden Flüssigkeitsstrahl in Spritzer und werfen ihn nach oben zurück. Die Flüssigkeitstropfen verteilen sich im Raum zwischen den Rieselstufen 127, wobei sie eine zusätzliche Stoffaustauschfläche bilden.
Ein Teil der Tropfen senkt sich unter Schwerkraftwirkung auf die untenliegende Rieselstufe 127 ab und wird von den rotierenden Spiralrinnen 130 aufgefangen. Andere (insbesondere feine) Tropfen werden entweder vom aufsteigenden Gasstrom aufgefangen oder einfach von den Prallwänden 135 auf die höherliegende Rieselstufe 127 zurückgeworfen. In beiden Fällen führt es zum Rücklauf der Flüssigkeit zur höherliegenden Rieselstufe 127, d. h. zur teilweisen Rückführung der Flüssigkeit auf die höherliegende Rieselstufe 127.
Hierbei findet der Stoffaustausch sowohl in den Spalten zwischen den Rinnen 130 als auch im Raum zwischen den Rieselstufen 127 statt. Als Ergebnis nimmt der Ausnutzungsgrad des Innenvolumens vom Apparat zu.
In der in Fig. 14 dargestellten Variante kann der mehrstufige Dünnschichtapparat zur Gasentstaubung im Nassverfahren oder bei der Vakuumrektifikation unter einem Restdruck von 1,3 bis 13 mbar eingesetzt werden.
Während der nassen Staubabscheidung arbeitet der Apparat wie folgt: Das zu reinigende Gas bewegt sich im Apparat von unten nach oben.
Bei der gemeinsamen Drehung der Rieselstufen 139 und der Welle 138 fliesst die Flüssigkeit, z. B. Wasser, unter dem Einfluss von Fliehkräften in den Spiralrinnen 140 in Richtung von der Achse zur Peripherie der Rieselstufen 139. Von der Peripherie jeder Rieselstufe 139 gelangt die Flüssigkeit auf die Wände des Gehäuses 137 und sammelt sich dann in den Taschen 151 an.
Aus der einen Zelle der Tasche 151 fliesst die Flüssigkeit durch den Stutzen 152 in den geneigten Radialstutzen 146 ab. Aus dem Stutzen 146 fliesst der kleinere Teil der Flüssigkeit auf die Trennwand 145 der Rieselstufe 139 und läuft durch die zentrale Verteilungsbüchse 142 in die Rinnen 140 der Rieselstufe 139. Der grössere Teil der Flüssigkeit läuft aus dem Stutzen 146 durch die Öffnungen 148 auf die Oberkanten 150 der Rinnen 140, wobei er den aus dem Gasstrom niedergeschlagenen Staub von den Kanten 150 ins Innere der Rinnen 140 wegspült.
Aus der zweiten Zelle der Tasche 151 fliesst die Flüssigkeit durch den Stutzen 155 in die Rücklaufleitung 153 und läuft durch deren unteres Ende 156 in die zentrale Verteilungsbüchse 142. Über den oberen Rand der Büchse 142 läuft die Flüssigkeit zu den Rinnen 140 der Ausgangsrieselstufe 139 zurück.
Das Staub tragende Gas bewegt sich im Apparat von unten nach oben. Beim Übergtrömen der Rieselstufen 139 wird der Gasstrom entdrallt und kommt mit dem Film der das Innere der Spiralrinnen 140 bedeckenden Flüssigkeit in Berührung. Dabei lagern sich die im Gasstrom suspendierten Staubteilchen unter dem Einfluss von Fliehkräften an der Oberfläche der das Innere der Rinnen 140 berieselnden Flüssigkeit ab und werden zusammen mit der Flüssigkeit ausgetragen. Der an den Oberseitenkanten 150 der Rinnen 140 niedergeschlagene Staub wird mit einem Strahl der aus den Stutzen 146 ausströmenden Flüssigkeit weggespült. Durch die Rückführung der Flüssigkeit auf jeder Rieselstufe 139 wird deren gute Benetzung auch bei begrenzten Flüssigkeitsverbrauchsmengen gewährleistet.
Je nach dem Durchfluss der Flüssigkeit vom oberen Teil des Apparates zum unteren durch alle Rieselstufen 139 wird die Flüssigkeit immer mehr mit aus dem Gasstrom niedergeschlagenen Verunreinigungen gesättigt. Die von der untersten Rieselstufe 139 fallende Flüssigkeit ist verbraucht. Sie wird durch einen nicht dargestellten Auslaufstutzen zur Rückgewinnung aus dem Apparat abgeleitet. Dank der Möglichkeit, den Vorgang der Staubabscheidung im Apparat nach Fig. 14 auch mit sehr kleinen Flüssigkeitsverbrauchsmengen durchzuführen; wird die Flüssigkeit, in der die aus dem Gasstrom niedergeschlagenen Verunreinigungen maximal konzentriert wurden, zur Rückgewinnung aus dem Apparat abgeleitet. Als Ergebnis wird der Rückgewinnungsvorgang der Flüssigkeit verbilligt.
Nach der Rückgewinnung läuft die Flüssigkeit zum oberen Teil des Apparates zurück, und das Reingas wird durch gewöhnliche, nicht dargestellte Stutzen aus dem oberen Teil des Apparates abgeleitet.
Bei Verwendung des Apparates bei Rektifikations- oder Absorptionsvorgängen ändert sich das Bewegungsschema der Gas- und Flüssigkeitsströme nicht. Bei diesen Vorgängen führt die Berieselung der Oberkanten 150 der Rinnen 140 mit der Flüssigkeit aus den Öffnungen 148 des Stutzens 146 zur Verwirbelung des Filmes der Flüssigkeit, die sich im Innern der Rinnen bewegt. Im Ergebnis nimmt der Wirkungsgrad der Stoff-Wärmeabgabe im Film zu.
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PATENT CLAIMS
1. Thin-film apparatus with a rotor for performing operations involving liquid and gas, which has a housing and at least one trickle section which is arranged in the housing (1; 20; 33; 64; 82; 104125; 137) so that it can rotate about its axis and at least through a groove (7, 7a, 26; 38; 73; 91; 114; 130; 140) is formed, which is in the form of a from the axis of the trickle section (6; 25; 37; 70; 90; 113; 127; 139) diverging spiral is bent with a gap between its turns for gas passage, as well as a means (3; 22; 34; 65; 84, 85, 102; 105; 107; 128; 148;
149) for conveying liquid to the trickle section, characterized in that longitudinal sections of the channel (7, 7a, 26, 38, 73) have different distances from the axis of the trickle section (6,25,37,70,90, 113, 127, 139) are offset from one another in a direction parallel to the axis in such a way that the trickle section as a whole is shell-like.
2nd Thin-film apparatus according to claim 1, characterized in that the channels (7, 7a) of the trickle section (6) are provided with longitudinal partition walls (16) which divide the bed of the channel (7, 7a) into a plurality of channels (17, 18, 19) which are parallel to one another ) divide (Fig. 1, 2, 3).
3rd Thin-film apparatus according to claims I and 2, characterized in that the trickle section (6) has a plurality of channels (7, 7a) which are of different lengths and end at different distances from the axis of the trickle section (6), the channels () having different lengths ( 7, 7a) are arranged in a periodically repeating order around this axis (Fig. 1, 2, 3).
4th Thin-film apparatus according to claims 1 to 3, characterized in that the axis of the trickle section (25) is perpendicular and that the longitudinal sections of the channel (26) are offset with increasing distance from the axis (Fig. 4).
5. Thin-film apparatus according to claim 4, characterized in that the groove (26) of the trickle section (25) is inclined such that its top edge (31) is further away from the axis of the trickle section (25) than its bottom edge (32) (Fig. 4).
6. Thin-film apparatus according to claims 4 and 5, characterized in that on the inner side wall of the housing (33) around the trickle section (37) there is an annular pocket (49) for receiving the liquid flowing down therefrom, the upper edge (50 ) of the pocket (49) above the top edge (51) of the lowermost longitudinal section of the channel (38) of the same trickle section (37) is arranged (Fig. 5).
7. Thin-film apparatus according to claim 6, characterized in that the trickle section (37) is provided with a central distribution sleeve (41) which is open from below and an inclined return line (52) is provided under the trickle section (37) such that the upper end (53) of the Return line (52) is connected (54) to the annular pocket (49) and that the lower end (55) of the return line (52) protrudes from below into the inner cavity of the distribution bushing (41) (Fig. 5, 6).
8th. Thin-film apparatus according to Claims 5 to 7, characterized in that the channel (38) of the trickle section (37) consists of electrically conductive material and that an inductor conductor (60, 62) which is electrically insulated from the trickle section (37) and the housing (33) of a heating inductor is opposite at least one of the end faces of the trickle section (37) (Fig. 5).
9. Thin-film apparatus according to claim 8, characterized in that the inclination of different longitudinal sections of the channel (73) is selected such that the bottom of the channel (73) touches an imaginary surface of revolution, the geometric axis of which coincides with the axis of rotation of the trickle section (70) (Fig . 7).
10th Thin-film apparatus according to claims 8 and 9, characterized in that a screen made of electrically non-conductive material is arranged between the inductor conductor (80) of a heating inductor and the trickle section (Fig. 7).
11. Thin-film apparatus according to claim 10, characterized in that the inductor conductor (80) is accommodated outside the housing (64) and that the housing (64) consists of an electrically non-conductive material which fulfills the function of the screen (Fig. 7).
12. Thin-film apparatus according to Claims 4 to 11, characterized in that it contains a plurality of trickle sections (90) which are arranged one above the other on a common shaft (89) such that the upper edge (94) of a trickle section (90) lying below them above the lower edge (95) of a higher lying trickle section (90) (Fig. 9).
13. Thin-film apparatus according to claim 12, characterized in that at least one overflow line (121) connected to a trickle section (113), the peripheral end (123) of the channel (114) of a higher trickle section (113) with the central part of the bottom
Trickle section (113) connects, in the space between the
Trickle sections (113) is arranged (Fig. 10).
14. Thin-film apparatus according to claims 12 and
13, characterized in that with the shaft (126) connected, substantially radially directed baffles (135) are arranged in the spaces between the trickle sections (127) (Fig. 12).
15. Thin-film apparatus according to claims 12 to 14, characterized in that the means for liquid conveyance to a trickle section (90) includes an on the side wall of the housing (82) existing nozzle (85, 102) ent, the drain end (103) in one such a distance (a) from the axis of the trickle section (90) that exceeds the minimum distance (b) from the axis of the trickle section (90) to its periphery (Fig. 8th).
16. Thin-film apparatus according to claims 12 to 14, characterized in that the means for liquid conveyance to a trickle section (139) includes an above this on ordered nozzle (146), in the wall of which a number of at different distances from the axis thereof
Drainage openings (148,)
149) is present (Fig. 14).
The present invention relates to a thin film tap ready with a rotor according to the preamble of patent claim 1. The apparatus can for rectification and absorption processes as well as processes for wet dedusting of gases and for thin-film evaporation of liquids, ie. H. Distillation operations can be used. The particularly preferred field of application of the invention is
Distillation and rectification of substances sensitive to increased temperatures, such as. B. Lactams, fatty acids, polyhydric alcohols, ethanolamines, low-boiling ethers, various oils, foods and pharmaceutical products.
A thin-film apparatus for carrying out processes involving liquid and gas (see. SU copyright certificate no. 203 621), which contains a housing in which a plurality of trickle sections are rotatably arranged.
Each of the trickle sections is in the form of one of
spiral groove formed along the axis of the trickle section diverging. There are gaps between the spiral windings for gas passage. The channels of each section lie on one level. They are clamped between horizontally arranged radial beams, which are rigidly connected to a central seat sleeve. The trickle sections are arranged one below the other on a vertical shaft of the apparatus. Around the trickle sections there are annular pockets which serve to hold the flowing down liquid. The upper edge of the annular pocket surrounding a trickle section is located below the upper edge of the lowest section of the channel of the same section. Liquid conveying means for each trickle section are arranged in the clear distance between the trickle sections.
They are designed as horizontal troughs and connected to the housing. The peripheral ends of the troughs are connected to the annular pockets arranged above them. The means for conveying liquid to the trickle sections are determined in the known apparatus for moving liquid from a higher annular pocket to the section below. At the same time, they ensure that the liquid flows over from trickle section to trickle section.
The known apparatus also has inlet connections for gas (steam) and outlet connections for end products, gas and liquid.
When the known apparatus is operated as a rectification column, the liquid reaches the central part of the rotating trickle sections via the radial troughs. Under the influence of centrifugal forces, the liquid gets inside the spirally curved channels. Furthermore, the liquid flows like an uninterrupted film outside the interior along the channel on a spiral path from the center to the periphery of the trickle section. From the periphery of the rotating trickle section, the liquid reaches the inner surface of the housing in the form of drops and jets. Under the action of gravity, the liquid collects from the housing walls in the annular pocket surrounding the trickle section. The liquid flows from the pocket over the trough below to the next trickle section below.
The liquid discharged from the lowest trickle section is drained from the apparatus.
The steam flows into the apparatus from below and passes through the gaps between the spiral turns of the trickle sections. The vapor comes into contact with the liquid that sprinkles the inside of the channels that form the spiral. After contact with the liquid on the top trickle section, the steam is discharged from the apparatus.
The known thin-film apparatus, however, has a number of disadvantages which reduce the mass-heat exchange efficiency when carrying out processes involving liquid and gas.
One of the disadvantages is the partial flow of the liquid past the trickle section. At the point where the liquid falls onto the trickle section, the liquid partially bounces off the trickle section. A certain amount of liquid is splashed. The resulting splashes are absorbed by the moving gas flow and are thrown against the inner walls of the housing under the influence of centrifugal forces. This amount of liquid no longer runs back to the respective trickle section. Because of the above-mentioned phenomenon, the motive force of the material heat exchange process is reduced and the wetted area of the trickle section is reduced. As a result, the overall efficiency of the heat exchange in the apparatus decreases.
The above-mentioned disadvantage is particularly noticeable at high gas speeds, large amounts of liquid, and increased rotation speeds of the trickling section.
Another disadvantage of the known thin-film apparatus is the impossibility of realizing the return of the liquid to the trickle section. The impossibility of allowing the liquid leaving the trickle section to flow back to the same section is due to the construction of the known apparatus. The return of the liquid to the same section is prevented by gravity.
The return of the liquid to the same trickle section would offer the possibility of ensuring that the working surface of the trickle section is fully wettable even in the event that the total amount of liquid supplied to the apparatus is very small. In the vacuum rectification under a residual pressure of 1 to 4 mbar z. B.
the amount of sprinkling fluid or phlegm that is applied to a cross-sectional unit of the apparatus is usually extremely small. In addition, the amount of sprinkler liquid is used in certain processes, e.g. B. with wet gas cleaning, deliberately limited to reduce their recovery costs.
Another disadvantage of the known thin-film apparatus is the insufficiently developed heat exchange surface. The heat required to carry out the thin-layer heating and, in particular, evaporation of the liquid can only be supplied to the thin layer through the housing walls onto which the liquid flows from the rotating trickle section. During the heat exchange, the working surface of the apparatus is therefore limited to a narrow, annular strip which surrounds the trickle section. The overall result is that the amount of heat that is transferred to the substances participating in the process in a working volume unit of the apparatus is reduced. H. the heat exchange efficiency in the apparatus is impaired.
Another disadvantage of the known thin-film apparatus is its complicated assembly and disassembly as well as its operational uncertainty. The means for conveying liquid to the trickle sections are designed as radial troughs which are connected to the housing and are located in the space between the trickle sections. In order to remove the shaft with the trickle sections attached to it from the apparatus, all radial troughs must first be removed from the apparatus, the number of which can often be very considerable. In addition, the liquid delivery means can adhere to the trickle sections, i. H. the radial troughs in the assembled apparatus during operation sometimes shift due to thermal stresses, vibrations and for other reasons in the direction of the trickle sections.
This allows the radial troughs to graze the rotating trickle sections, which can lead to breakage of the apparatus.
Another disadvantage of the known thin-film apparatus is the incomplete utilization of the interior volume of the apparatus due to the existence of clear spaces between the trickle sections. These clearances represent areas of the apparatus that are excluded from the mass transfer process. They are used to arrange the liquid delivery means at each trickle section, db. used only to perform auxiliary operations. As a result, the overall efficiency of the material-heat exchange taking place in the apparatus decreases.
Another disadvantage of the known thin-film apparatus is the lack of turbulence, i. H. of mixing the liquid moving inside the channels. This lowers the efficiency of the heat dissipation in the film of the liquid that sprinkles the trickle section.
The invention has for its object to provide such a thin-film apparatus with a rotor, in which a design of the trickle section with an enlarged mass-heat exchange surface prevents liquid flowing past the trickle section, further enables the liquid to be returned to the same trickle section and ensures swirling of the liquid film, and this ensures that Internal volume of the apparatus can be used more fully.
The inventive design of the thin-film apparatus results from the characterizing part of patent claim 1.
With this thin-film apparatus, the partial flow of liquid past the trickle section, caused by centrifugal or gravitational forces, can be avoided with any arrangement of the axis of rotation of the trickle section. The liquid splashes that occur at the point of the liquid fall on the trickle section and are absorbed by the gas flow move under the influence of centrifugal and gravity forces on the housing walls in a certain path. Due to the shell shape of the trickle section, these splashes must now hit the trickle section on their way and get inside their channels.
In all cases, the liquid splashes remain inside the shell of the trickle section without reaching the housing walls of the apparatus.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and the associated drawings; show it:
Fig. 1 shows a longitudinal section through the thin-film apparatus,
Fig. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1 (the cover of the device is removed),
Fig. 3 on a larger scale an element of the channel, in isometric representation,
Fig. 4 shows a longitudinal section through an embodiment variant of the thin-film apparatus,
Fig. 5 shows a longitudinal section through a further embodiment variant of the thin-film apparatus,
Fig. 6 shows a section along line VI-VI in FIG. 5,
Fig. 7 shows a longitudinal section through a further embodiment variant of the thin-film apparatus,
Fig. 8 shows a longitudinal section through an additional embodiment variant of the thin-film apparatus,
Fig. 9 on a larger scale the circumferential end of the trough of the apparatus according to FIG. 8, in an isometric view,
Fig.
10 shows a longitudinal section through a further embodiment variant of the thin-film apparatus,
Fig. 11 shows a section along line XI-XI in FIG. 10,
Fig. 12 shows a longitudinal section through a further embodiment variant of the thin-film apparatus,
Fig. 13 shows a section along line XIII-XIII in FIG. 12 and
Fig. 14 shows a longitudinal section through a further embodiment variant of the thin-film apparatus.
The thin-film apparatus contains the housing 1 (Fig. 1) with means for supplying starting products participating in the process and removing end products, which means gas inlet connection 2, liquid inlet connection
3rd Gas outlet connector 4 and liquid outlet connector 5 have. A trickle section 6 is arranged in the housing, the sprinkling surface of which consists of four long channels 7 and four short channels 7a (FIG. 1, 2). The axis of rotation of the trickle section 6 is horizontal. The channels 7, 7a are designed in the form of an eight-course spiral diverging from the axis of the trickle section 6, which has the shape of an Archimedean spiral in plan view, and are bent around the axis of the trickle section 6, as shown in FIG. 2 shows.
There are gaps for gas passage between the neighboring turns of the spiral.
The left side edge 8 (Fig. 1) and the right side edge 9 of the channels 7 and 7a serve to retain the liquid film on the inner surface of the channels 7, 7a which is turned into the apparatus. The channels 7, 7a are fastened by means of radial beams 10 to a central bushing 11 with radial openings 12 which consist of the shaft 13 in one piece. The openings 12 of the sleeve 11 are used for liquid distribution in the channels 7, 7 a of the trickle section 6.
The shaft 13 is arranged by means of bearings 14 in the housing 1 of the apparatus.
This ensures that the trickle section 6 can be rotated, as a result of which the liquid moves in the form of a film over the inner surface of the channels 7, 7a from the center to the periphery of the trickle section 6. The means for supplying liquid to the trickling section 6 is designed in the form of a curvilinear pipeline 15 placed on the inner end of the connection piece 3 for the liquid inlet into the apparatus.
According to the invention, depending on the distance from the axis of the trickle section 6, the longitudinal sections of the channels 7, 7a are offset in a direction parallel to its axis, so that the trickle section 6 is shell-like overall. The shape of the trickle section 6 favors the collection of liquid splashes and jets which arise at the point of the liquid supply to the trickle section 6 from the pipeline 15. The inner cavity of the shell faces the outlet connection 4 for gas (steam). As a result, the gas stream leaving the trickle section 6 has no sharp reversals and sudden contractions.
The channels 7, 7a of the trickle section 6 are provided with longitudinal partition walls 16 which divide their bed into parallel channels 17, 18, 19 (Fig. 3). The partition walls 16 are designed in the form of beads pressed out in the grooves 7, 7a and to prevent the liquid from collecting on one of the side edges 8 or 9 of the channels 7, 7a determined.
The channels 7, 7a (Fig. 2) end at different distances from the axis of rotation and are of different lengths. One short channel 7a lies between two long channels 7, and conversely one long channel 7 lies between two short channels 7a. The channels 7 and 7a of different lengths are thus arranged in a periodically repeating sequence around the axis of the trickle section 6. In the central part of the trickle section 6, the number of gears of the channel spiral is consequently equal to eight, while the number of gears of the spiral is four on the circumference of the trickle section 6, as a result of which the liquid flow divides into eight arms in the middle of the trickle section 6 and on the circumference.
In other embodiments of the thin-film apparatus according to the invention, the trickle section can be arranged rotatably about the vertical axis, as shown in FIG. 4 shows.
In this case, the thin-film apparatus contains a perpendicular cylindrical housing 20 with means for supplying starting products participating in the process and removing end products, which means have gas inlet connectors 21, liquid inlet connectors 22, gas outlet connectors 23 and liquid outlet connectors 24. The nozzle 22 also represents a means of conveying liquid to the trickling section 25. The latter has a sprinkling area consisting of channels 26 of equal length.
The grooves 26 are bent in the form of a section 25 diverging from the axis of the trickle and fastened by means of radial ribs 27 to a central sleeve 28. With the aid of the bushing 28, the trickle section 25 stands on a vertical shaft 29. The latter in turn is arranged in the housing 20 with the aid of bearings 30. This ensures that the trickling section 25 can be rotated about the vertical axis, as a result of which the liquid moves in the form of a film inside the channels 26 from the center to the periphery of the apparatus. The gaps between the channels 26 serve for the passage of gas which comes into contact with the film of the liquid located inside the channels 26.
Depending on the distance of the longitudinal sections of the channels 26 from the axis of the trickle section 25, these are gradually offset upwards. This orientation of the trickle section 25 favors the catch of liquid splashes which occur at the point of the liquid fall onto the trickle section 25, because in this case gravity is directed towards the bottom of the shell of the trickle section 25 and contributes to deflecting the splash path in the direction of the channels 26 .
The grooves 26 of the trickle section 25 have an upper edge 31 and a lower edge 32 which promote the retention of the film on the inner surface of the grooves 26. The groove 26 is inclined such that its top edge 31 is further away from the axis of the trickle section 25 than its bottom edge 32. This design of the channels 26 counteracts the pressing of the liquid film against the underside edge 32 of the channel 26 under the influence of inertial and gravitational forces. This contributes to the more uniform distribution of the liquid film over the entire inner width of the channel 26 and to the enlargement of the contact area between gas and liquid.
In another embodiment variant of the thin-film apparatus, further refinements were implemented, which are in particular connected with the use of the shell-like shape of the trickle section for the liquid movement from one part of the apparatus to other parts and with the heating of the channels, which offers the possibility of carry out the liquid evaporation process directly in the channels.
In this case, the thin-film apparatus also contains a vertical housing 33 (Fig. 5) with means for supplying starting products participating in the process and removing end products, which means have liquid inlet connections 34, liquid outlet connections 35 and steam outlet connections 36. The nozzle 34 also represents a means of conveying liquid to the trickle section 37.
The working surface of the trickle section 37 is designed in the form of two channels 38 which are bent in the form of a two-course spiral diverging from the axis of rotation with gaps between their turns. Depending on the distance of the longitudinal sections of the channels 38 from the axis of rotation, these are offset upwards. The groove 38 is inclined in such a way that its top edge 39 is further away from the axis of rotation than its bottom edge 40.
The trickle section 37 has a central distribution sleeve 41 with a horizontally perforated partition 42. The partition 42 is intended for fastening the sleeve 41 to a central seat sleeve 43. The central distribution sleeve 41 serves to take over the liquid supplied to the trickling section 37 and to distribute the liquid in the initial sections of the channels 38. For this purpose, the bushing 41 is provided with radial drain connections 44 (FIG. 5, 6), which are brought to the inside of the channels 38 in their initial sections. The channels 38 are by means of sliding blocks 45 (Fig. 5) rigidly connected. The initial sections of the channels 38 closest to the axis of rotation are connected to the central distribution sleeve 41 by means of stiffening ribs 46. With the aid of the seat sleeve 43, the trickle section 37 sits on a vertical shaft 47.
The shaft 47 is arranged in the housing 33 with the aid of bearings 48.
This ensures that the trickle section 37 can be rotated.
On the inner side wall of the housing 33 there is an annular pocket 49 for receiving the liquid flowing down from the trickle section. The top edge 50 of the pocket 49 is much higher than the top edge 51 of the start portion of the trough 38. By increasing the arrangement height of the longitudinal sections of the channel 38 depending on their distance from the axis of rotation, the rotational energy of the trickling section 37 is used in part to raise the liquid to a higher level against the force of gravity. This increase in energy can practically only be used if this increase in energy is maintained during the further movement of the liquid which had left the trickle section.
Due to the above-mentioned arrangement of the upper edge 50 of the annular pocket 49, this is the case with the apparatus according to FIG. 5 the case. The liquid begins to move to the remaining parts of the apparatus from a higher level, which ensures the sufficient speed of the liquid flow only under the influence of gravitational force (gravity). The central distribution sleeve 41 is open from below, while an inclined return line 52 is provided under the trickle section 37. The upper end 53 of the return line 52 is connected to the pocket 49 for receiving the liquid flowing down from the trickling section 37. The pocket 49 is connected to the return line 52 via a drain connection 54 fastened in the bottom of the pocket 49.
The lower end 55 of the pipeline 52 projects into the inner cavity of the distribution bushing 41, which is open from below. The pipeline 52 serves to direct the liquid from the pocket 49 onto the trickling section 37, i.e. H. it ensures the return of the liquid to the trickling section 37. The additional potential energy obtained by the liquid as a result of the flow through the trickling section 37 is used for the return of the liquid, while the arrangement of the pocket 49 prevents energy losses of the liquid.
The annular pocket 49 is separated by two vertical internal partitions 56 (FIG. 5, 6) divided into two cells 57 and 58 (Fig. 6). The cell 57 stands over the connection piece 54 with the upper end 53 (FIG. 5) the return line 52 in connection.
Cell 58 (Fig. 6) has an opening 59 in its bottom, which is intended for liquid drainage into the lower part of the apparatus. The ratio of the length of the cell 57 over the entire circumference of the annular pocket 49 (Fig. 5) is equal to the liquid portion that has to be returned to the trickling section 37.
The channels 38 of the trickle section 37 consist of electrically conductive material. In addition to the upper end face of the trickle section 37, there is space for the inductor conductor 60 of a heating inductor, which is electrically insulated from the trickle section 37 and the housing 33 with the aid of sleeves 61. Exactly the same inductor conductor 62 is attached under the trickle section 37. The conductor 62 is insulated from the housing 33 by means of sleeves 63. The inductor conductors 60, 62 are designed to excite a rapidly changing electromagnetic field in the immediate vicinity of the channels 38 of the trickle section 37, which induces eddy currents in the channels 38 which heat the working surface of the channels 38.
In order to reduce the heating of the actual ductor conductors 60, 62, these are hollow, which makes it possible to cool them from the inside with the aid of a circulating refrigerant. This embodiment of the thin-film apparatus provides the possibility of carrying out the thin-film evaporation process of the liquid directly in the channels 38 of the trickling section 37, which overall form a very large heat exchange surface. The bowl-like shape of the trickle section 37 in connection with the inclination of the channels 38 favors the penetration of the magnetic flux from all sides to the largest possible surface of the channels 38. This fact contributes to better heating of the channels 38 with the heating inductor's target output.
In another, in Fig. 7 embodiment variant of the thin-film apparatus shown, further design features were used which are related to the perfection of the apparatus for its operation as a thin-film evaporator. The apparatus has a housing 64 with means for supplying starting products and discharging end products, which means contain liquid inlet connection 65, bubble residue liquid outlet connection 66, 67 and steam outlet connection 68. The apparatus is closed at the top with a cover 69. The connector 65 for the liquid inlet into the apparatus also represents a means for conveying liquid to the trickling section 70. The latter is placed on a vertical shaft 71 arranged by means of bearings 72 in the cover 69 of the housing 64 of the apparatus.
The trickle section 70 is formed by a groove 73 curved in the form of a single-start spiral diverging from the axis of rotation with gaps between its turns. The longitudinal sections of the channel 73 are offset upwards with increasing distance from the axis of rotation. The groove 73 is inclined such that its top edge 74 projects further from the shaft 71 than its bottom edge 75. Different lengths of the channel 73 are connected to one another by webs 76. The end of the groove 73 closest to the axis of rotation is placed on the lower end of the shaft 71. Above the initial section of the channel 73, a sleeve 77 is arranged on the shaft 71, which sleeve is provided with a radial connection piece 78 which is brought to the inside of the channel 73 in its initial section. The sleeve 77 serves to collect the liquid flowing out of the nozzle 65.
On the inner side wall of the housing 64 there is an annular pocket 79 for receiving the liquid flowing down from the trickle section 70. The pocket 79 is connected to the nozzle 66, which is intended to drain the liquid from the apparatus. The nozzle 67 is a reserve nozzle. It serves to drain the liquid from the device, which for some reason has penetrated into the lower part of the device.
The inclination of different sections of the channel 73 was chosen such that the bottom of the channel 73 touches an imaginary surface of revolution, the geometric axis of which coincides with the axis of rotation of the trickle section 70.
Such a design of the trickle section 70 simplifies its manufacture. The trickle section 70 can first be twisted out into a shell shape, while the interior of the grooves 73 and the slots between the turns of the spiral groove 73 can be formed after the shell has been produced. The inductor conductor 80 of a heating inductor, which is curved in the form of a serpentine tube, is arranged opposite the lower end face of the trickle section 70. The shape of the trickle section 70 increases the accessibility of different lengths of the channel 73 for an alternating magnetic flux generated by the inductor conductor 80 and contributes to the increase in heat dissipation from the trickle section 70. Between the inductor conductor 80 and the trickle section 70 is a screen made of electrically non-conductive material, for. B.
Glass, arranged, the actual, made of electrically non-conductive material, for. B. Glass, existing housing 64 fulfills the function of the screen.
The inductor conductor 80 is arranged outside the housing 64, that is to say outside the apparatus. This version of the apparatus offers the possibility of protecting the inductor conductor 80 against the influence of splashes and vapors of the liquid to be treated. The lid 69 of the apparatus can be made of any material, e.g. B. Metal. The tightness of the joint between the metal cover 69 and the housing 64 is ensured by a soft intermediate layer 81 clamped between the flanges of the housing 64 and the cover 69.
Another variant of the thin-film apparatus contains several trickle sections (Fig. 8th). The apparatus is designed to carry out a rectification process. It contains a vertical cylindrical housing 82 with means for supplying starting products and removing end products, which means have steam inlet connection 83, phlegm inlet connection 84, connection 85 for introducing the liquid mixture to be dismantled into the apparatus, steam outlet connection 86 and liquid outlet connection 87. The housing 82 is provided with a cover 88.
In the housing 82, a shaft 89, which carries the trickle sections 90, is arranged coaxially and rotatably.
The sockets 84, 85 are arranged in such a way that they also simultaneously represent a means of conveying liquid to the trickle sections 90. The latter are formed by spirally curved channels 91 which are connected to a central seat sleeve 93 by means of radial ribs 92.
The trickle sections 90 are fastened one above the other on the shaft 89 in such a way that the upper edge 94 of the one trickle section 90 is located above the lower edge 95 of the second, higher-lying trickle section 90.
In the case of the longitudinal sections which adjoin their peripheral ends 96 (FIG. 8, 9), the channels 91 are narrowed in such a way that the distance between the top edge 97 and the bottom edge 98 of the mentioned length sections gradually decreases as the end 96 of the channel 91 approaches. The top edge 97 of the groove 91 borders in the narrowed longitudinal section of the groove 91 on the upper radial rib 92 (FIG. 8) of the trickle section 90. Around the latter, annular pockets 99 are arranged on the side wall of the housing 82 and are intended to receive the liquid which flows through the ends 96 of the channels 91 as the trickling sections 90 rotate therefrom.
The upper edge 100 of the annular pocket 99 is somewhat lower than the circumferential end 96 of the channel 91 of the respective trickle section 90, but higher than the top edge 101 of the input turn of the spiral-shaped channel 91. This ensures that the liquid flowing down from the trickle section 90 is collected at the maximum high level.
Except for the phlegm inlet connector 84 fastened in the cover 88, the means for conveying liquid to the trickle sections 90 on the side wall of the housing 82 contain connectors 85 and 102. The nozzle 85 is used at the same time for the introduction of the feed liquid into the apparatus. The nozzles 102 for conveying liquid to the trickle sections 90 are connected to the annular pockets 99, which are intended for collecting the liquid from the respective trickle sections 90. The drain ends 103 of the sockets 85 and 102 protrude into the space between the trickle sections 90.
Together with the annular pockets 99, the nozzles 102 for realizing the liquid overflow from trickle section 90 to trickle section 90 are determined as a result of the force of gravity.
The sockets 85 and 102 fastened to the side wall of the housing 82 are of such a length that their outflow ends 103 are at a distance a from the axis of rotation which exceeds the minimum distance b of the axis of rotation from the periphery of the trickle section 90. This design of the apparatus ensures easy assembly and disassembly of the apparatus and its high level of operational reliability.
In a further variant of the multi-stage apparatus, the means for conveying liquid to the trickle sections is not connected to the housing of the apparatus, but rather rotates with the trickle sections. This apparatus is designed to carry out a rectification process. It contains a vertical, cylindrical housing 104 (Fig. 10) with connection piece 105 for introducing liquid starting mixture into the apparatus, phlegm inlet connection piece 106, liquid outlet connection piece 107 as well as steam inlet connection piece 108 and steam outlet connection piece 109. The housing 104 is closed at the top with a cover 110. In the lower part of the housing 104 there is an annular pocket 111 for taking up liquid. In the housing 104, a shaft 112, which carries the trickle sections 113, is arranged coaxially and rotatably.
Each trickle section 113 has two channels 114, which together form a two-start spiral.
The inclination of different longitudinal sections of the trough 114 was chosen such that the top edge 115 of the trough 114 protrudes further from the shaft 112 than the bottom edge 116. In addition, different longitudinal sections of the channel 114 are arranged the higher the further they are from the shaft 112, so that each trickle section 113 is shell-like as a whole. Via the oblique radial beams 117 (Fig. 10, 11) the channels 114 are connected to a central seat sleeve 118. The upper edge 119 (Fig. 10) of a trickle section 113 is arranged substantially higher than the lower edge 12 of the second, higher trickle section 113, as a result of which liquid, which for some reason has become detached from any trickle section 113, reaches the trickle section 113 below.
In the space between the trickle sections 113, two overflow lines 121 are arranged, which are connected to the trickle sections 113. The pipelines 121 are intended for conveying liquid from a trickle section 113 at a higher level to a trickle section 113 at the bottom. The circumferential ends 123 of the channels 114 of a higher-lying trickle section 113 are led to the enlarged upper open ends 122 of the overflow lines 121. The lower ends 124 of the pipelines 121 are fed to the initial sections of the channels 114. The construction of the apparatus provides the ability to take its rotating part, which includes shaft 112, sections 113 and overflow lines 121, as a unitary whole from the housing after the cover 110 of the apparatus has been removed.
In a further variant of the multi-stage thin-film apparatus for carrying out the mass transfer process, the space between the trickle sections is additionally used. The apparatus has a vertical housing 125 (Fig. 12), in which a shaft 126 with attached trickle sections 127 is arranged coaxially and rotatably. The means for introducing gas and liquid into the apparatus from outside are not shown because only part of the apparatus is shown. The means for conveying liquid to the trickle sections 127 are designed in the form of inclined radial connections 128, which are connected to higher-lying annular pockets 129.
The pockets 129 serve to catch the liquid.
which leaves the trickle sections 127. The latter are formed by grooves 130 twisted spirally around the shaft 126. The channels 130 are connected to a central seat sleeve 132 via inclined radial beams 131. The trickle sections 127 are shell-like and arranged in such a way that the upper edge 133 of one of them is higher than the lower edge 134 of a second trickle section 127 lying above them. In order to ensure a frontal collision of the liquid jet flowing out of the connection piece 128 with baffle walls 135, the lower outflow ends of the connection piece 128 are slightly bent towards the baffle walls 135, as shown in FIG. 13 shows.
One of the possible design variants of the multi-stage thin-film apparatus is an apparatus in which a return of the liquid to each trickle section and the swirling of the liquid film are provided directly in the interior of the trickle section. This apparatus is designed to perform operations involving liquid and gas in the event of limited liquid consumption, e.g. B. For the rectification of products that are unstable to changes in temperature under a residual pressure of 1.3 to 13 mbar, or for wet gas dedusting. The apparatus includes the vertical cylindrical housing 137 (Fig. 14), in which a shaft 138 with trickle sections 139 attached to it is arranged coaxially and rotatably.
The latter are bowl-like and formed by spiral channels 140 which are connected to a central distribution sleeve 142 via inclined radial bars 141. The sleeve 142 is intended to collect the liquid supplied to the trickle section 139 and to distribute the liquid over the channels 140. The sleeve 142 looks like a cone widened upwards and is connected by means of stiffening ribs 143 to a central seat sleeve 144 seated on the shaft 138. The inner cavity of the distribution sleeve 144 is covered by a transverse partition 145 which does not touch its walls.
The partition wall 145 serves to prevent passage of the liquid supplied to the trickle section 139 and to prevent gas passage in an annular channel formed by the bushings 142 and 144, because the gas flow essentially passes the trickle section 139 through the gaps between its spiral channels 140 must overlap. The Fig. 14 shows only the middle part of the apparatus, which is why there are no nozzles for supplying liquid and gas into the apparatus and removing end products from the apparatus. The means for conveying liquid to the trickle sections 139 are designed in the form of oblique radial connections 146 which are blind-flanged at the lower end 147.
The nozzles 146 are provided with a series of drain openings 148, 149 which are located at different distances from the axis of rotation, which do not exceed the radius of a trickle section 139. One of the openings 149 is formed on the blind-flanged lower end 147 of the connector 146.
The openings 148, 149 are intended to convey liquid to the respective trickle section 139 at different points. The opening 149 serves to supply a liquid part to the partition wall 145 and further to the central distribution sleeve 142, while the openings 148 are intended to convey liquid directly to the channels 140. The delivery of liquid to the top edges 150 of the troughs 140 can be extremely useful in the gas dedusting operations to prevent dust accumulation on the top edges 150 of the troughs 140. When a rectification process is carried out in the apparatus, an additional swirling of the film of the liquid which moves inside the channels 140 is caused by jets of the liquid which flow out of the openings 148 of the nozzle 146.
This leads to an increase in the mass heat exchange efficiency.
The bowl-like shape of each trickle section 139 means that the liquid is conveyed directly to its channels
140 is reached, and there is no partial flow of the liquid past the trickle sections 139.
Annular pockets 151 are attached to the side wall of the housing 137 above the connecting pieces 146. In the bottom of the pockets 151 there are connections 152 for the outflow of liquid from the pockets 151 into the oblique radial connections 146. Between the trickle sections 139 there is also space for inclined return lines 153, the upper ends 154 of which are connected to the annular pockets 151, connecting pieces 155 serving to drain liquid from the pockets 151 into the pipelines 153.
The lower ends 156 of the return lines 153 are bent upwards and protrude from below into the inner cavity of the central distribution bushes 142. The return lines 153 are therefore intended for returning the liquid flowing down from a trickle section 139 to the same trickle section 139.
In the case of Fig. 1 variant, the proposed thin-film apparatus works as follows: The shaft 13, on which the trickling section 6 is arranged, is set in rotation by a drive, not shown.
The liquid is conveyed into the center of the rotating trickle section 6 via the nozzle 3 and the pipeline 15. Through the openings 12 in the walls of the sleeve 9, the liquid is directed onto the inner ends of the channels 7, 7a and flows inside the channels 7, 7a under the influence of centrifugal forces from the center to the periphery of the trickle section 6. The fact that the latter has a bowl-like shape means that the liquid cannot pass into the lower part of the apparatus, past the channels 7, 7a, under the influence of gravity. When the inner cavity of the central bushing 11 overflows, the excess liquid that flows over the edge of the bushing 11 is reliably caught by the grooves 7, 7a of the trickle section 6, because the grooves 7, 7a form a natural barrier on the way of the liquid movement.
The same will also be done with the liquid splashes which have arisen at the point of the liquid transfer to the rotating trickle section 6.
The longitudinal partition walls 16 contribute to the more uniform liquid distribution over the width of the channels 7, 7a.
Through the openings 12 in the wall of the sleeve 11, the liquid is distributed in approximately equal flows in the channels 17, 18, 19 of the channel. The longitudinal partition walls 16 prevent liquid overflow from one of the parallel channels 17, 18, 19 into the other by ensuring a continuous liquid film over the entire width of the channels 7, 7a. If the partition walls 16 were not there, the liquid would accumulate under the influence of inertial forces on the right side edge 9 of the channel 7, 7a, while the longitudinal sections of the channel 7, 7a, which adjoin their left side edge 8, would be without liquid . The inertia forces mentioned occur due to the shell-like shape of the trickle section 6.
Under the influence of centrifugal forces, the liquid film tends to move on a path that lies in a plane perpendicular to the axis of rotation. Depending on the distance from the axis of rotation, however, the left side edge 8 of the channel 7, 7a is continuously offset to the left from the plane perpendicular to the axis of rotation, so that there is a left shifting of the spiral turns along the axis of rotation. The liquid naturally strives to move away from the left side edge 8. It runs on the right side edge 9 of the channel 7, 7a. The partition walls 16 limit the transverse movement of the liquid in the channels 7, 7a.
In the embodiment according to Fig. 1 and 2, the trickle section 6 has four short channels 7a and four long channels 7, which means that the liquid in the vicinity of the axis of rotation in the form of eight independent streams and closer to the periphery of the trickle section 6 in the form of only four independent flows (according to the number of troughs). In the central part of the trickle section 6, where the centrifugal forces are much weaker than on the circumference of the trickle section 6, the channels are relieved twice as compared to the channels on the circumference of the trickle section 6 with regard to the flow rate of the liquid. This compensates for the lack of size of the centrifugal forces that hold the liquid inside the channels 7, 7a of the central part of the trickle stage 6.
From the periphery of the trickle stage 6, the liquid falls onto the walls of the housing 1 and flows down from the walls into the lower part of the apparatus, whereupon it is discharged to the outside through the nozzle 6. The gas (vapor) flows through the nozzle 2 into the apparatus and moves in the gaps between the channels 7, 7a of the trickle stage 6, the gas or vapor with the film of the liquid covering the bottom of the channels 7, 7a comes into contact. The gas is discharged from the apparatus through the nozzle 4 (Fig. 1) removed.
The thin-film apparatus in the in Fig. 4 shown variant works as follows: The trickling stage 25 is set in rotation by a drive, not shown, about the vertical axis. Through the nozzle 22, the liquid is conveyed from above into the center of the trickle stage 25 at the central bushing 28 thereof. When throwing back from the upper end face of the sleeve 28, the liquid reaches the nearest longitudinal sections of the channels 26 under the influence of centrifugal and gravitational forces in the form of rays and splashes and becomes under the influence of centrifugal forces inside the channels delimited by the side edges 31, 32 26 withheld. The inclination of the channels 26 to the shaft 29 favors the formation of a homogeneous liquid thin layer in the interior of the channels 26 over its entire width from one side edge 32 to the other side edge 31.
The liquid reaches the vertical walls of the housing 20 from the periphery of the rotating trickle stage 25. Under the influence of the gravitational force, the liquid flows into the lower part of the housing 20, from where it is discharged to the outside through the nozzle 24. The gas (vapor) enters the apparatus through the nozzle 21, flows in the gaps between the channels 26 of the trickling stage 25, the gas or vapor with the film of the liquid moving inside the channels 26 in Touch comes. The gas is discharged from the apparatus through the nozzle 23.
The thin-film apparatus in the in Fig. 5 variant is intended for thin-film evaporation of liquids and works as follows: The trickling stage 37 is set in rotation about a vertical axis. The inductor conductors 60, 62 are connected to an electrical AC source. Eddy currents are induced in the channels 38.
Through the nozzle 34, the liquid is fed from above the distribution sleeve 41 to the trickle stage 37. The liquid flows under the influence of centrifugal forces through the outlet connections 44 onto the initial sections of the channels 38 and flows as a thin layer in the interior of the channels 38. Under the influence of centrifugal forces, the liquid moves to the periphery of trickle stage 37. The liquid evaporates in the heated channels 38. The liquid residue falls into the annular pocket 49, which is divided into two cells 57 and 58 by two partition walls 56 (FIG. 6). The liquid flows from the cell 57 through the nozzle 54 into the upper end 53 (FIG. 5) the return line 52.
Through the lower curved end 55 of the pipeline 52, the liquid runs from below into the distribution bushing 41 and returns through the radial discharge ports 44 to the initial sections of the channels 38 as a recycle stream. From cell 58 (Fig. 6) the bubble residue of the liquid flows through the opening 59 into the lower part of the apparatus, from where it is removed through an outlet connection 35 (FIG. 5). The vapors resulting from the liquid evaporation are discharged from the apparatus through the nozzle 36.
The according to Fig. 7 executed thin-film apparatus works as follows: The trickling stage 70 is set in rotation.
The liquid runs into the sleeve 77 through the inlet connection 65. The liquid runs out of the sleeve 77 into the groove 73 via the radial nozzle 78. When moving from the center to the periphery of trickle stage 70, the liquid partially evaporates as a result of contact with heated channel 73. The liquid residue is discharged from the apparatus through the nozzle 66.
In the in Fig. 8 variant, the multi-stage rectification apparatus works as follows: the steam flows into the apparatus through the connection 83 and, enriched with volatile constituent, is discharged through the connection 86. The phlegm flows through the nozzle 84 to the upper trickle stage 90, and the starting mixture of products to be broken down, i. H. the feed liquid is introduced into the middle of the column through the nozzle 85 with a small jam sufficient to form a liquid jet which has a certain initial velocity. This speed is sufficient to convey liquid to the central part of the trickle stage 90, because the shell-like shape of the trickle stage 90 ensures such a form of the gap between them that there is enough space for an approximate throwing parabola of the flying liquid jet.
The liquid build-up required for the formation of the jet at the outlet of the nozzle 102 is ensured by a sufficient height of the annular pockets 99 and a sufficiently small diameter of the nozzle 102. The liquid moves from the upper part of the apparatus to the lower, overflowing from trickle stage 90 to trickle stage 90, and is discharged from the apparatus through nozzle 87.
The apparatus according to the in Fig. 10 shown variant works as follows: The shaft 112 is driven. Under a small jam, the liquid starting mixture is fed through the nozzle 105 to the rotating trickling stage 113 located below. The liquid accumulates inside the channels 114 and, under the influence of centrifugal forces, moves as a thin layer along the channels 114 from the center to the periphery of the trickle stage 113. The phlegm flows through the nozzle 106 to the top trickle stage 113. The liquid flows from the circumferential ends 123 of the channels 114 into the upper ends 122 of the pipelines 121 and then under the action of gravity through the pipelines 121 to the center of the trickling stage 113 below.
When the apparatus is operating, the rotational speed of the shaft 112 is selected to be sufficiently high that the liquid moves upward in the spiral channels 113 under the influence of centrifugal forces. At the same time there is a limitation for this speed; it must not be too high, otherwise the effect of gravity will prove to be insufficient to overcome the centrifugal forces during the liquid movement in the pipeline 121 from the periphery to the center of the trickle stage 113. The simultaneous upward movement of the liquid in the spiral trough 114 and downward movement in the pipeline 121 is possible at a specific speed of the shaft 112 if the direction of rotation of the trickle stage 113 coincides with the winding direction of the spiral trough 114.
Under these conditions, Coriolis forces, which are practically absent during the liquid movement in the pipeline 121, apart from the centrifugal forces caused by the rotation of the trickling stage 113, will contribute to the rising of the liquid in the spiral channel 114. Conversely, the upward movement of the liquid in the pipeline 121 under the influence of centrifugal forces counteracts the weight of the static liquid column, which fills the pipeline 121 over its entire length and over its entire cross section. Of course, the inside diameter of the pipeline 121 is dimensioned in such a way that the liquid completely fills its cross section with the prescribed amount of consumption. As far as the upward movement of the liquid film in the spiral channel 114 is concerned, the counteracting effect of the static column does not occur in this case.
The liquid flows from the pipelines 121 onto the initial sections of the channels 114 of the trickle stage 114 below and the liquid begins to move on the spiral from the center to the periphery of the apparatus. From the lowest trickle stage 113, the liquid falls into the annular pocket 111 and is discharged from the apparatus through the nozzle 107. The steam flows in the apparatus from bottom to top, from nozzle 108 to nozzle 109. When the steam flow overflows the trickle stages 114, the steam comes into contact with the liquid thin layer in the gaps between the channels 114. Depending on the ascent, the steam is enriched with volatile components.
The apparatus operates as shown in Fig. 12 as follows: The gas moves from the bottom upwards in the apparatus, overflowing the steps 27 and coming into contact with the film of the liquid which sprinkles the inside of the channels 130 in the gaps between the channels 130. The liquid is conveyed into the apparatus from above by feed means, not shown. The liquid falls from the trickle stages 127 into the annular pockets 129, from where it flows into the radial nozzles 128 below. The latter direct the liquid against the baffles 135. When rotating, the baffle walls 135 smash the liquid jet flowing out of the nozzle 128 into splashes and throw it back upwards. The liquid drops are distributed in the space between the trickle stages 127, forming an additional mass transfer area.
Some of the drops sink under the action of gravity to the trickle stage 127 below and are caught by the rotating spiral channels 130. Other (especially fine) drops are either caught by the rising gas stream or simply thrown back by the baffles 135 to the trickling stage 127 located higher up. In both cases it leads to the return flow of the liquid to the higher lying trickling stage 127, i. H. for the partial return of the liquid to the higher trickle level 127.
Here, the mass transfer takes place both in the gaps between the channels 130 and in the space between the trickle levels 127. As a result, the degree of utilization of the internal volume of the apparatus increases.
In the in Fig. 14 variant shown, the multi-stage thin-film apparatus can be used for gas dedusting in the wet process or in vacuum rectification under a residual pressure of 1.3 to 13 mbar.
The apparatus works as follows during wet dust separation: The gas to be cleaned moves from bottom to top in the apparatus.
When the trickle stages 139 and shaft 138 rotate together, the liquid flows, e.g. B. Water, under the influence of centrifugal forces in the spiral channels 140 in the direction from the axis to the periphery of the trickle levels 139. The liquid reaches the walls of the housing 137 from the periphery of each trickle stage 139 and then accumulates in the pockets 151.
The liquid flows out of one cell of the pocket 151 through the nozzle 152 into the inclined radial nozzle 146. The smaller part of the liquid flows from the nozzle 146 onto the partition 145 of the trickle stage 139 and runs through the central distribution sleeve 142 into the channels 140 of the trickle stage 139. The greater part of the liquid runs out of the nozzle 146 through the openings 148 onto the upper edges 150 of the channels 140, whereby it flushes the dust deposited from the gas stream away from the edges 150 into the interior of the channels 140.
From the second cell of the pocket 151, the liquid flows through the nozzle 155 into the return line 153 and runs through the lower end 156 into the central distribution sleeve 142. The liquid runs back over the upper edge of the sleeve 142 to the channels 140 of the exit trickle stage 139.
The dust-carrying gas moves from bottom to top in the apparatus. When the trickling stages 139 flow over, the gas flow is swirled and comes into contact with the film of the liquid covering the interior of the spiral channels 140. In the process, the dust particles suspended in the gas stream are deposited on the surface of the liquid which sprinkles the interior of the channels 140 under the influence of centrifugal forces and are discharged together with the liquid. The dust deposited on the top edges 150 of the channels 140 is washed away with a jet of the liquid flowing out of the nozzle 146. By returning the liquid to each trickle stage 139, its good wetting is ensured even with limited amounts of liquid consumed.
Depending on the flow of the liquid from the upper part of the apparatus to the lower through all trickle stages 139, the liquid becomes more and more saturated with impurities deposited from the gas stream. The liquid falling from the lowest trickle level 139 has been used up. It is derived from the apparatus through an outlet connection (not shown) for recovery. Thanks to the possibility of the process of dust separation in the apparatus according to Fig. 14 can also be carried out with very small amounts of liquid; the liquid in which the impurities deposited from the gas stream were maximally concentrated is removed from the apparatus for recovery. As a result, the liquid recovery process becomes cheaper.
After recovery, the liquid runs back to the upper part of the apparatus and the clean gas is discharged from the upper part of the apparatus through ordinary, not shown, nozzles.
When the apparatus is used in rectification or absorption processes, the movement pattern of the gas and liquid flows does not change. In these processes, the sprinkling of the upper edges 150 of the channels 140 with the liquid from the openings 148 of the nozzle 146 causes the film of the liquid which moves inside the channels to be swirled. As a result, the efficiency of the heat dissipation in the film increases.