DE1099500B

DE1099500B - Washing and absorption device for gases

Info

Publication number: DE1099500B
Application number: DEK32020A
Authority: DE
Inventors: Karl Lucas
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1957-05-23
Filing date: 1957-05-23
Publication date: 1961-02-16
Also published as: FR1202388A; GB859097A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasch- und Absorptionsvorrichtung für Gase, wobei das Gas mit der Behandlungsflüssigkeit in einem rotierenden ringförmigen Körper in Berührung gebracht wird, der aus einer größeren Anzahl von festen Flächen besteht, auf denen sich die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft von innen nach außen bewegt, während das Gas oder der Dampf durch die Zwischenräume zwischen den festen Flächen in turbulenter Strömung von außen nach innen strömt und dabei mit den Flüssigkeitsfilmen in Berührung kommt. Der Kontakt zwischen Flüssigkeit und Gas kann dabei dem StofF-austausch und/oder dem Wärmeaustausch dienen.The present invention relates to a washing and absorption device for gases, the gas with the treatment liquid is brought into contact in a rotating annular body which consists of there is a larger number of solid surfaces on which the liquid is under the influence of centrifugal force inside out while the gas or steam moves through the gaps flows between the solid surfaces in a turbulent flow from the outside to the inside and thereby with the Liquid film comes into contact. The contact between liquid and gas can lead to an exchange of substances and / or serve for heat exchange.

Einrichtungen der genannten Art sind auf vielfache Weise ausgestaltet worden. Man hat beispielsweise den rotierenden Ringkörper mit unregelmäßig verlaufenden Flächen versehen, indem man den Ringraum mit Füllkörpern, wie sie beispielsweise aus der chemischen Technik bekannt sind, gefüllt hat. Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, die festen Flächen, auf denen sich die Flüssigkeit in Form eines Films ausbreitet, aus ebenen oder gebogenen Blechen herzustellen, wobei allerdings immer entweder der Abstand zwischen benachbarten Flächen von innen nach außen zunahm oder aber zwischen einzelnen aus parallelen Blechen bestehenden Paketen größere Zwischenräume vorhanden waren, die für den Gas-Flüssigkeits-Kontakt ausschieden.Facilities of the type mentioned have been designed in many ways. For example, you have that Rotating ring body provided with irregularly extending surfaces by making the ring space with Packing bodies, as they are known, for example, from chemical technology, has filled. It is also It has already been suggested that the solid surfaces on which the liquid spreads in the form of a film, to be made from flat or curved metal sheets, but always with either the distance between adjacent surfaces increased from the inside to the outside, or between individual surfaces that were parallel Sheet metal existing packages had larger gaps for gas-liquid contact eliminated.

Es konnte nun festgestellt werden, daß es für einen befriedigenden Austausch zwischen den gas- bzw. dampfförmigen und den flüssigen Komponenten in derartigen rotierenden Kontakteinrichtungen notwendig ist, daß in den Kontakträumen von Anfang bis Ende im wesentlichen gleichartige Bedingungen herrschen, wie insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit der gasförmigen Komponente gleichbleibt, zum mindesten aber nicht nach außen hin abnimmt. Es besteht also die technische Notwendigkeit, die rotierende Kontakteinrichtung so auszugestalten, daß innerhalb des rotierenden Ringkörpers nur Gas- bzw. Flüssigkeitswege vorhanden sind, die im wesentlichen gleiche Gasgeschwindigkeit über ihre ganze Länge gewährleistet.It has now been found that a satisfactory exchange between the gas or vapor and liquid components are necessary in such rotating contact devices is that essentially the same conditions prevail in the contact areas from start to finish, how in particular the flow rate of the gaseous component remains the same, for at least not decreasing towards the outside. So there is a technical need that design rotating contact device so that within the rotating ring body only gas resp. Liquid paths are present that have substantially the same gas velocity over their entire length guaranteed.

Dieses technische Bedürfnis wird gemäß der Erfindung dadurch befriedigt, daß die aus Blechen gleichmäßiger Stärke bestehenden festen Flächen so gekrümmt sind, daß der zur Rotationsebene parallele Schnitt jeder Fläche ein Teilstück einer Spirallinie darstellt, so daß sie etwa senkrecht zur Rotationsebene des rotierenden Ringkörpers stehen, und daß ferner die zwischen benachbarten Flächen vorhandenen Durchlässe auf ihrer ganzen Länge gleiche Breite aufweisen. This technical need is satisfied according to the invention in that the sheet metal is more uniform Strength existing solid surfaces are curved so that the plane of rotation is parallel Section of each surface represents a section of a spiral line so that it is approximately perpendicular to the plane of rotation of the rotating ring body are, and that also the existing between adjacent surfaces Passages have the same width over their entire length.

Das Ausmaß der Krümmung der Flächen richtet Wasch- und Absorptionsvorrichtung
für GaseThe degree of curvature of the surfaces directs the washing and absorbing device
for gases

Anmelder:Applicant:

Heinrich Koppers
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,Heinrich Koppers
Company with limited liability,

Essen, Moltkestr. 29,
und Claes Wilhelm PiIo, StockholmEssen, Moltkestr. 29
and Claes Wilhelm PiIo, Stockholm

Vertreter: Dr.-Ing. H. Leithäuser, Patentanwalt,
Essen, Bertoldstr. 9Representative: Dr.-Ing. H. Leithäuser, patent attorney,
Essen, Bertoldstr. 9

Karl Lucas, Essen,
ist als Erfinder genannt wordenKarl Lucas, food,
has been named as the inventor

sich nach den Dimensionen der Kontakteinrichtung überhaupt, insbesondere auch nach dem Verhältnis des inneren Durchmessers zum äußeren Durchmesser des rotierenden Ringkörpers. Gestaltet man die Bleche in dieser Weise, so kommt man mit einer einzigen Blechtype für die gesamte Bestückung des rotierenden Ringkörpers aus.according to the dimensions of the contact device in general, in particular also according to the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the rotating ring body. If you design the sheets in In this way, one comes with a single type of sheet for the entire assembly of the rotating Ring body from.

Es konnte festgestellt werden, daß, wenn man die Flächen innerhalb des rotierenden Körpers in der erfindungsgemäßen Weise gestaltet und anordnet, eine Kontaktfläche für die Berührung von Gas und Flüssigkeit zur Verfügung steht, die um etwa das l,5fache größer ist als die größte Kontaktfläche, die man innerhalb des gleichen rotierenden Ringkörpers bei irgendeiner anderen Gestaltung der Fläche unterbringen kann, falls das Verhältnis von innerem Durchmesser zu äußerem Durchmesser des Ringkörpers etwa 1 :2 beträgt.It has been found that when you look at the surfaces within the rotating body in the invention Wise designed and arranged, a contact surface for the contact of gas and liquid is available, which is about 1.5 times larger than the largest contact area that can be found within of the same rotating ring body in any other configuration of the surface can, if the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the ring body is about 1: 2 amounts to.

Weitere Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung sowie der zugehörigen Beschreibung. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung in schematischer Form dargestellt.Further characteristics of the invention emerge from the drawing and the associated description. In the drawing, an embodiment of the invention is shown in schematic form.

Abb. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die rotierende Kontakteinrichtung,Fig. 1 shows a vertical section through the rotating contact device,

Abb. 2 einen waagerechten Schnitt undFig. 2 a horizontal section and

109 510/389109 510/389

Abb. 3 eine perspektivische Ansicht des rotierenden _:.. Ringkörpers. / '"'Fig. 3 is a perspective view of the rotating _: ... ring body. / '"'

Die rotierende Kontakteinrichtung besteht aus einem gasdichten, feststehenden Gehäuse 10. Das Gas oder der Dampf wird durch den bzw. die Anschluß-' stutzen 11 am äußeren Rand zugeführt, vorzugsweise in tangentialer Form. Das behandelte Gas verläßt die Einrichtung durch· den Anschluß 12. Die Flüssigkeit, die mit dem Gas in Berührung gebracht werden soll, gelangt durch die Zufuhrleitung 13 zu den Verteilerbrausen 14, die mit einer gewissen Geschwindigkeit umlaufen und die Flüssigkeit in Form von einem oder mehreren Flüssigkeitskegeln auf die Innenfläche des rotierenden Ringkörpers 15 aufspritzen. Die Flüssigkeit läuft schließlich durch die Abzugsöffnung 16 aus der Einrichtung heraus. Der rotierende Ringkörper ist auf der Achse 17 gelagert und wird durch eine hier nicht dargestellte Antriebsvorrichtung in eine Drehung versetzt, beispielsweise 200 Umläufe pro Minute. Die Umlaufgeschwindigkeit der Verteilerbrausen 14 kann gleich oder auch verschieden von der des rotierenden Ringkörpers 15 sein, jedoch wird die Umlauf richtung dieser beiden Drehkörper normalerweise übereinstimmen. Damit das Gas keinen Kurzschlußweg geht, sind zwischen dem Gehäuse 10 und dem rotierenden Ringkörper 15 Dichtungen 18 vorgesehen, die mit Flüssigkeitstauchung arbeiten und dann ihre beste Dichtungswirkung haben, wenn sich der Ringkörper in Rotation befindet. Als Dichtungsflüssigkeit wird üblicherweise die Flüssigkeit verwendet, die in der Kontakteinrichtung mit dem Gas in Berührung ge- . _r bracht werden soll. Die Verteilerbrausen 14 sind deshalb so eingerichtet; daß sie ständig eine ausreichend große Flüssigkeitsmenge den Dichtungen 18 zuführen. Die Verteilung der Flüssigkeit, die gemäß Abb. 1 durch umlaufende Brausen 14 erfolgen soll, kann auch auf andere Weise durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, rotierende, senkrecht stehende, radial verlaufende Bleche vorzusehen, auf die in der Nähe der Rotationsachse die Flüssigkeit aufgegeben wird. Diese wird dann durch die Zentrifugalkraft auf den rotierenden Leitblechen nach außen gedrängt und auf den rotierenden Ringkörper 15 geschleudert.The rotating contact device consists of a gas-tight, stationary housing 10. The gas or the steam is supplied through the connection piece (s) 11 at the outer edge, preferably in a tangential form. The treated gas leaves the device through the connection 12. The liquid which is to be brought into contact with the gas passes through the supply line 13 to the distribution showers 14, which circulate at a certain speed and the liquid in the form of one or more Spray cones of liquid onto the inner surface of the rotating ring body 15. The liquid finally runs out of the device through the discharge opening 16. The rotating ring body is mounted on the axis 17 and is set in rotation by a drive device not shown here, for example 200 revolutions per minute. The speed of rotation of the spray heads 14 can be the same or different from that of the rotating ring body 15, but the direction of rotation of these two rotating bodies will normally match. So that the gas does not short-circuit, seals 18 are provided between the housing 10 and the rotating ring body 15, which work with liquid immersion and then have their best sealing effect when the ring body is in rotation. The liquid that is in contact with the gas in the contact device is usually used as the sealing liquid. _{r should be} brought. The distribution showers 14 are therefore set up; that they constantly supply a sufficiently large amount of liquid to the seals 18. The distribution of the liquid, which is to take place according to FIG. 1 by rotating showerheads 14, can also be carried out in other ways. For example, it is possible to provide rotating, perpendicular, radially extending metal sheets onto which the liquid is applied in the vicinity of the axis of rotation. This is then forced outwards by the centrifugal force on the rotating guide plates and thrown onto the rotating ring body 15.

Der ringförmige rotierende Körper 15 besteht aus einer Ober- und Unterplatte 19 bzw. 20, deren Abstand durch die Höhe der dazwischenliegenden senkrechten Bleche festgelegt ist. Die innere und äußere Begrenzung des Ringkörpers kann in an sich beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise durch perforierte Bleche, durch Drahtgewebe od. dgl. Es ist jedoch auch mög-Hch, sowohl an der inneren als auch der äußeren Begrenzung des Ringkörpers keinerlei besondere Begrenzungsflächen vorzusehen, d. h. den Zutritt bzw. den Austritt aus den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Blechen unbeeinflußt zu lassen.The annular rotating body 15 consists of an upper and lower plate 19 and 20, the distance between them is determined by the height of the vertical sheets in between. The inner and outer boundaries the ring body can be done in any way, for example through perforated metal sheets, by wire mesh or the like. However, it is also possible, both on the inner and the outer No special delimitation surfaces should be provided for delimitation of the ring body, d. H. access or to leave the exit from the spaces between the individual sheets unaffected.

Der gesamte Ringraum ist mit gekrümmten Blechen 21 gleichmäßig angefüllt. Die Krümmung der Bleche ist so gewählt, daß ihre Schnittlinie mit einer senkrechten Ebene ein Stück ihrer Spirale darstellt. Dabei ergibt sich, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Blechen, beginnend von der inneren Begrenzung des Ringkörpers bis zu der äußeren, praktisch gleich ist, so daß das außen eintretende Gas mit im wesentlichen gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Zwischenräume nach innen strömen kann. Dadurch ist ein an allen Stellen gleichmäßiges Maß der Turbulenz und damit eine besonders günstige Austauschwirkung gewährleistet. Für den Fall, daß man die Bleche so anordnet, daß diese auf der Innenfläche des rotierenden Körpers senkrecht stehen, ergibt sich für den Winkel zwischen: dem Radius r₀ und dem Abstand r des ~Drehpunkt.es von irgendeinem Punkt der Fläche folgende Beziehung:The entire annular space is evenly filled with curved metal sheets 21. The curvature of the sheets is chosen so that their line of intersection with a vertical plane represents a piece of their spiral. The result is that the distance between two adjacent metal sheets, starting from the inner boundary of the ring body to the outer one, is practically the same, so that the gas entering from the outside can flow inwards through the gaps at a substantially uniform speed. This ensures a uniform degree of turbulence at all points and thus a particularly favorable exchange effect. In the event that the plates are arranged in such a way that they are perpendicular to the inner surface of the rotating body, _{the following relationship results for the angle between: the radius r 0} and the distance r of the fulcrum.es from any point on the surface:

Ύ =Ύ =

¹ — 1 — arc cos | — ¹ - 1 - arc cos | -

Die Breite des Ringkörpers 15 ist an sich keiner besonderen Vorschrift unterworfen. Zwar läßt sich feststellen, daß, je breiter der Ringkörper oder, genauer gesagt, je größer das Verhältnis des äußeren Durchmessers zum inneren Durchmesser ist, um so geringer der Winkel wird, den jede der gekrümmten Flächen mit dem äußeren Umfang des Ringkörpers bildet, d. h. um so geringer wird auch die Komponente der Zentrifugalkraft, die die Bewegung der Flüssigkeit auf der Fläche nach außen hin bewirkt. Gleichzeitig nimmt aber die Zentrifugalkraft direkt mit dem Abstand des Massenpunktes von der Drehachse zu. Bei einer Krümmung der Fläche in der angegebenen Weise wird die Abnahme der in der Flächenebene wirksamen Zentrifugalkraftkompanente gerade kompensiert durch die Zunahme der Zentrifugalkraft nach außen hin, d. h., die Flüssigkeit bewegt sich im wesentlichen unter Einwirkung einer konstanten Kraft von innen nach außen- über die-Fläche. Es konnte aber festgestellt werden, daß man im Hinblick auf die besonderen Strömungsverhältnisse, die im Bereich der äußeren Begrenzungsfläche des rotierenden Körpers infolge der erheblichen Gasgeschwindigkeit herrschen, die Breite des Ringkörpers normalerweise so wählen soll, daß der Winkel zwischen der äußeren Begrenzungsfläche des Ringkörpers und einer der gekrümmten Flächen nicht kleiner ist als etwa 25 bis 30°.The width of the ring body 15 is not subject to any special regulation. It can be stated that the wider the ring body or, more precisely, the greater the ratio of the outer diameter to the inner diameter, the smaller the angle made by each of the curved surfaces forms with the outer periphery of the ring body, d. H. the lower the component of centrifugal force, which causes the liquid to move outwards on the surface. Simultaneously takes but the centrifugal force increases directly with the distance of the mass point from the axis of rotation. At a Curvature of the surface in the specified way will decrease the effective in the surface plane Centrifugal force component just compensated by the increase in centrifugal force towards the outside, d. that is, the liquid moves inwardly under substantially constant force outside over the surface. But it was found that with regard to the special Flow conditions that occur in the area of the outer boundary surface of the rotating body as a result of the considerable gas velocity prevail, the width of the ring body should normally choose so that the angle between the outer boundary surface of the ring body and one of the curved surfaces is not less than about 25 to 30 °.

Der Abstand, den die gekrümmten Flächen innerhalb des Ringkörpers haben, kann in an sich beliebiger Weise festgelegt werden. Es ist möglich, an den inneren . und äußeren Begrenzungsflächen des Ringkörpers Anschläge vorzusehen, in die die einzelnen gekrümmten Flächen eingelegt werden. Es ist aber auch möglich, wie in Abb. 2 dargestellt, die Bleche mit warzenförmigen Vorsprüngen 22 zu versehen. Wegen der spiraligen Natur der Krümmung kommt der warzenförmige Vorsprung eines Bleches jedoch nicht in den Bereich der entsprechenden Vertiefung des benachbarten Bleches, so daß die Anbringung der warzenförmigen Vorsprünge auf den Blechen ebenfalls mit einem für alle Bleche gleichen Werkzeug erfolgen kann. Gegebenenfalls kann man die Montage der Bleche auch in der Weise vornehmen, daß man ein Standardblech 23, das gegebenenfalls eine starke Dicke aufweist und das nach der genauen Bemessungsvorschrift gekrümmt ist, innerhalb des Ringkörpers zunächst fest anordnet und dann die übrigen Bleche, die aus sehr dünnem Material bestehen können, an das als Lehre wirkende Blech 23 andrückt. Wenn die warzenförmigen Vorsprünge 22 der im übrigen zunächst ebenen Bleche in der richtigen Weise ausgestaltet und angebracht sind, gelingt es, die gesamten Bleche durch leichten Druck gegeneinander in die richtige Krümmung zu bringen, so daß eine besonders einfache Montage möglich ist. Normalerweise wird man die Bleche aus einem Material herstellen, welches eine Oberfläche aufweist, die von der zu behandelnden Flüssigkeit benetzt wird. Nur in diesem Falle ist gewährleistet, daß eine möglichst gleichmäßige Ausbreitung der Flüssigkeit auf den Flächen erfolgt. Gegebenenfalls ist es auch zweckmäßig, auf der Oberfläche der Bleche gewisse Unebenheiten vorzusehen, um die Ausbildung von dünnen Rinnsalen zu ver-The distance that the curved surfaces have within the ring body can in itself be arbitrary Way to be set. It is possible to get to the inner. and outer boundary surfaces of the ring body Provide stops into which the individual curved surfaces are inserted. But it is it is also possible, as shown in FIG. 2, to provide the metal sheets with boss-shaped projections 22. Because the spiral nature of the curvature, however, does not match the wart-like protrusion of a sheet metal in the area of the corresponding recess of the adjacent sheet, so that the attachment of the wart-shaped projections on the sheets as well can be done with the same tool for all sheets. If necessary, you can assemble the Sheet metal also make in such a way that you have a standard sheet 23, which may have a strong thickness has and which is curved according to the exact design specification, initially within the ring body firmly arranged and then the remaining sheets, which can be made of very thin material acting as a teaching sheet 23 presses. If the wart-shaped projections 22 of the rest of the first flat metal sheets are designed and attached in the right way, the entire To bring sheet metal into the correct curvature by gently pressing against each other, so that one special easy assembly is possible. Normally the sheets will be made of a material which has a surface which is wetted by the liquid to be treated. Only in this case is it guaranteed that the liquid spreads as evenly as possible on the surfaces. If necessary, it is also useful to provide certain unevenness on the surface of the sheet metal, to prevent the formation of thin rivulets

hindern. Es kann unter Umständen auch zweckmäßig sein, die Bleche mit Löchern 24 zu versehen, um eine möglichst gleiche Flüssigkeitsverteilung über sämtliche Bleche zu erreichen, insbesondere dann, wenn durch die Art der Flüssigkeitszufuhr zu den Blechen nicht gewährleistet ist, daß eine zeitlich gleichmäßige Beaufschlagung aller Bleche mit Flüssigkeit erfolgt.prevent. It may also be useful to provide the metal sheets with holes 24 to a to achieve the same liquid distribution as possible over all metal sheets, especially when the nature of the liquid supply to the metal sheets does not guarantee that a uniform over time All sheets are exposed to liquid.

Claims

PATENT CLAIMS: lo

1. Washing and absorption device for gases or vapors using a rotating ring body which has a number of solid surfaces has, between which the gas as a result of an artificially generated pressure gradient from the outside flows inwards and thereby comes into contact with the liquid which is under the influence of the Centrifugal force in the form of thin layers over the solid surfaces flows outwards, thereby characterized in that the solid surfaces consisting of sheets of uniform thickness are so curved are that the section of each surface parallel to the plane of rotation represents a part of a spiral line, so that they are approximately perpendicular to the plane of rotation of the rotating ring body, and that furthermore, the passages between adjacent surfaces are the same over their entire length Have width.

2. Device according to claim 1, characterized in that the curved surfaces to the inner boundary surface of the rotating ring body are vertical.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the width of the rotating Ring body is chosen so that the angle between the outer boundary surface of the ring body and one of the curved surfaces is not less than about 30 °.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the width of the annular body is about the same as its inner radius.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metal sheets have projections, z. B. warts or beads, which determine the distance between adjacent sheets.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sheets are entirely or are partially perforated.

1 sheet of drawings