DD211223A3

DD211223A3 - Gasbehandlungsapparat mit beweglichen einbauten

Info

Publication number: DD211223A3
Application number: DD82239746A
Authority: DD
Inventors: Alfred Schymalla; Andreas Martin; Juergen French; Bernd Krause; Bernhard Luecke; Siegfried Nowak; Helmuth Seeboth; Herbert Herbig
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1982-05-11
Filing date: 1982-05-11
Publication date: 1984-07-04

Abstract

Der Gasbehandlungsapparat besteht aus einem aeusseren senkrecht stehenden stationaeren Zylinder mit Ein- und Auslassstutzen und einem inneren beweglichen Zylinder, der am unteren Teil als Hohlzylinder mit gleichmaessig ueber den Umfang verteilten seitlichen Bohrungen ausgefuehrt ist. Durch diesen Hohlzylinder wird ein Gasstrom im Gleich- und/oder Gegenstrom in einem fluessigen Medium, das aus mehreren nicht miteinander mischbaren Fluessigkeiten mit oder ohne Feststoffanteilen bestehen kann, gefuehrt. Dabei werden die Medien in einen intensiven Kontakt gebracht, wodurch gute Stoffumsaetze erreicht werden. Bei Waermeuebertragung durch den aeusseren Zylinder ist zugleich eine Kuehlung oder Heizung des gesamten Gasbehandlungsapparates moeglich. Der Apparat ist besonders geeignet fuer den Einsatz als Gaswaescher und Waermeuebertrager oder als Reaktor fuer die Umsetzung von Gasen in oder mit fluessigen Medien.

Description

Titel der Erfindung

Gasbehandlungsapparat mit beweglichen Einbauten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Gasbehandlungsapparat mit beweglichen Einbauten, in dem gasförmige und mehrere flüssige Medien im Gleich- und/oder Gegenstrom unter für den Stoff- und Wärmeübergang günstigen Bedingungen miteinander in Kontakt gebracht werden·

Der Gasbehandlungsapparat ist besonders für den Einsatz als Gaswäscher und Wärmeübertrager oder als Reaktor für die Umsetzung von Gasen in oder mit flüssigen Medien geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Vorrichtungen zur Umsetzung von gasförmigen mit flüssigen Medien bekannt, die als Kolonnen mit Füllkörpern oder feststehenden Einbauten verschiedenster Art ausgeführt sind* Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß bei hohen Fluidgeschwindigkeiten, die für einen guten Stoff- und Wärmeübergang erforderlich sind, hohe Druckverluste auftreten.

Eine weitere Möglichkeit, Flüssigkeiten und Gase in Kontakt zu bringen, ist durch Apparate gegeben, bei denen durch einen oder mehrere übereinander an einer Welle angeordnete Rührer die Phasen miteinander verwirbelt werden· Diese Apparate haben den Nachteil einer relativ breiten Verweilzeitverteilung für die flüssige Phase und einer schlechten Ausnutzung der durch die Rührerwelle eingetragenen Energie·

·! -1 hh Π! -tu α ο tiWiü it ο '

Für den Fall, daß das flüssige Medium aus mehreren flüssigen, nicht miteinander mischbaren flüssigen bzw« flüssigen und festen Phasen (Suspensionen) besteht, sind noch keine technischen Lösungen bekannt, bei denen unkontrollierte Entmischungserscheinungen zuverlässig vermieden werden können.

Ziel der Erfindung ;

Das Ziel der Erfindung besteht in uer Entwicklung eines Gasbehandlungsapparates mit beweglichen Einbauten, in dem gasförmige und mehrere flüssige Medien, die aus mehreren nicht mischbaren flüssigen Phasen oder flüssigen und festen Phasen bestehen können, miteinander in Kontakt gebracht werden und die Vorrichtung im Betriebszustand durch hohe Stoff- und Wärmeübergangszahlen, geringe Druckverluste und gute Ausnutzung der eingetragenen mechanischen Energie charakterisiert ist und mit der bei einer engen Verweilzeitverteilung des flüssigen Mediums unkontrollierte Entmischungserscheinungen zuverlässig vermieden werden*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Das Ziel wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß innerhalb eines senkrecht stehenden stationären Zylinders Jl mit Ein- und Auslaßstutzen 6, 7, 8_, Si, jL5 ein zweiter Zylinder 2, der am unteren Teil als Hohlzylinder mit gleichmäßig über den Umfang verteilten seitlichen Bohrungen 5> ausgeführt ist, so angeordnet wird, daß er um seine eigene Achse rotieren kann· üer drehbare Zylinder wird durch einen Motor über eine Welle, die in einem unteren :3 und in einem oberen Lager 4 geführt ist, angetrieben· Am äußeren feststehenden Zylinder sind Rohrstutzen zur Zu- und Abführung der Medien angebracht· Flüssige Medien können den Gasbehandlungsapparat von oben nach unten als auch umgekehrt und gasförmige Medien von unten nach oben durchströmen, so daß zwischen dem flüssigen und gasförmigen Medium ein Gleich- und/oder Gegenstrom realisierbar ist· In dem Spalt zwischen den beiden Zylindern bildet sich unter dem Einfluß des rotierenden inneren Zylinders bei hin-

reichend hohen Drehzahlen eine Strömung aus, die durch ; große Scherkräfte gekennzeichnet ist. Diese Bedingung gewährleistet hohe Stoff- und Wärmeübergangszahlen zwischen den strömenden Medien als auch durch die Wand des feststehenden Zylinders, Die Dispersion aller beteiligten Phasen ist außerordentlich hoch und kann bei mehreren flüssigen Phasen bis zur Emulgierung gesteigert werden. Entmischen von miteinander nicht mischbaren Phasen wird damit sicher vermieden,, Damit ist der Gasbehandlungsapparat besonders für die Behandlung von Gasen mit Emulsionen oder Suspensionen geeignet«

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die zugeführte mechanische Energie fast vollständig in Strömungsenergie umgesetzt wird· Ferner ist die Quervermischung im flüssigen Medium in vertikaler Richtung trotz hoher Dispersion gering; die Verweilzeitverteilung ist damit eng. Der Druckverlust, im Gasbehandlungsapparat ist hauptsächlich von der Höhe der Flüssigkeitssäule im Zylinder abhängig und damit wesentlich geringer als bei Apparaten mit feststehenden Einbauten«

Durch die besondere Ausgestaltung des unteren Teils des drehbaren Zylinders sichert die Zuführung des Gases über den seitlich durchbohrten unteren Hohlzylinder eine gleichmäßige Verteilung oer Gasblasen über den Umfang als auch eine konstante Blasengröße·

vtusf ührungsbeispiel

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand eines in uer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert» Gemäß Fig_# 1 besteht der Gasbehandlungsapparat aus einem senkrecht stehenden, stationären Zylinder J., in dem ein zweiter Zylinder 2 so angeordnet ist, daß er um seine eigene ^chse rotieren kann. Die Welle des drehbaren Zylinders ist in einem unteren 3 und in einem oberen Lager 4 geführt· Am drehbaren Zylinder ist am unteren Teil ein Hohlzylinder mit seitlichen Bohrungen E> angebracht, durch die der Gasstrom in gleichgroße Blasen zerteilt und gleichmäßig auf den Umfang des Spaltes zwischen den Zylindern verteilt

wird»

/mi feststehenden Zylinder ist der Stutzen 6 für die Zuführung der flüssigen Medien, der Stutzen 7 für die Zuführung des Gases und öer Stutzen 15 für die abführung des Gases angebracht· Oer untere Teil des Apparates ist als Abscheider U) mit Trichter 11. ausgebildet. Der Verbindungsflansch 12 hat mehrere Bohrungen l_3_t durch welche die flüssigen Medien in den Abscheider gelangen* Von dort werden die verschiedenen Phasen nach Entmischung über die Stutzen J3 und £ entnommen«

Der erfindungsgemäße Gasbehandlungsapparat kann als Gaswäscher, Wärmeübertrager oder als Reaktor verwendet werden. Er ermöglicht die gleichzeitige Wäsche des Gases mit mehreren nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten, wobei jede Flüssigkeit bestimmte Gasbestandteile selektiv auswaschen kann. Der in Fig. 1 dargestellte Apparat mit Abscheider ist für zwei verschiedene Waschflüssigkeiten geeignet. Die Waschf lüssigkeiten werden über den Stutzen j5 im oberen Teil des Apparates zugeführt und im Spalt zwischen beiden Zylindern infolge der großen Scherkräfte emulgiert. Diese Emulsion trennt sich im Abscheider JO₁ aus dem über den , Stutzen J3 die leichtere Phase und über den Stutzen S) die schwerere Phase entommen werden. Durch einen Kühl- oder Heizmantel 14 läßt sich die intensive Wärmeübertragung sichern.

Bei Einsatz des beschriebenen Apparates zur Wäsche des Reaktionsgases in einer Anlage zur Herstellung von ßenzonitril (BN) aus Toluen (ToI) wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Gasbestandteil vor Wäscher nach Wäscher

BN ToI HCN CO_n

45	g/m³	nicht	nachweisbar
3	,0 g/m³	nicht	nachweisbar
1	ι« Λ	nicht	nachweisbar
3	»5 %	0	.3 %

Diese Ergebnisse wurden in einem apparat erzielt, bei dem

die Taylorzahl Ta « 20 000 bis 50 000, definiert als

2 2

._r + 6o (fk ~ ^ri )

. . Ta » ι

wobei Ta = modifizierte Taylorzahl

UJ - Winkelgeschwindigkeit r_rX «= äußerer Radius des Ringspalts

r. β innerer Radius des Ringspalts

Nf" as kinematische Zähigkeit des Fluids

ist, betrug.

Claims

Erfindungsanspruch

Gasbehandlungsapparat mit beweglichen Einbauten für gasförmige und flüssige Medien, gekennzeichnet dadurch, daß in einem senkrecht stehenden stationären Zylinder (1) mit Ein· und /iuslaßstutzen (6,7,8,9,15) ein zweiter Zylinder (2), der am unteren Teil als Hohlzylinder mit gleichmäßig über den Umfang verteilten seitlichen Bohrungen (5) ausgeführt ist, so angeordnet wird, daß er um seine eigene Achse rotieren kann«

- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen