DE1667329A1 - Verfahren zur Herbeifuehrung einer Gegenstromberuehrung zwischen einem Gasstrom und einem Fluessigkeitsstrom - Google Patents

Verfahren zur Herbeifuehrung einer Gegenstromberuehrung zwischen einem Gasstrom und einem Fluessigkeitsstrom

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DE1667329A1
DE1667329A1 DE19681667329 DE1667329A DE1667329A1 DE 1667329 A1 DE1667329 A1 DE 1667329A1 DE 19681667329 DE19681667329 DE 19681667329 DE 1667329 A DE1667329 A DE 1667329A DE 1667329 A1 DE1667329 A1 DE 1667329A1
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Description

  • Verfahren zur Herbeiführung einer Gegenstromberührung zwischen einem Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herbeiführung einer Gegenstromberuhrung von Gas-und Flüssigkeitsstromen in Anwesenheit einer beweglichen Masse oder eines beweglichen Betts von Kontaktkörpern großer Oberfläche.
  • Das Inberührungbringen erfolgt erfindungsgemäB an Sontaktkörpern, die sowohl auBere als auch innere Berührungsflächen haben und zur Bildung eines schwimmenden oder schwebenden Betts in der Lage sind. Hierdurch wird die Turbulenz gesteigert und die Wirksamkeit der Berührung zwischen dem Gasstrom und dem Flüssigkeitsstrom erhöhte Es sind zahlreiche Arten von Kolonnen, Kontakttürmen u. dgl. mit verachiedenen Ausführungsformen von Packungen sowie Terme und Kolonnen mit besonderen Kontakteinsätzen oder -böden für die Gegenstromberührung von Gas-und Flüssigkeitsströmen bekannt geworden. Kolonnen oder Turque mit Glockenböden, Siebböden, Sprudelplatten o. dgl. sind nicht immer geeignet, die erforderlichen Absorptions-oder Wascheigenschaften zu gewährleisten und sind bei einer Reihe von Anwendungen und gewissen funktionellen Anforderungen Füllkörpertürmen im allgemeinen unterlegen. Andererseits vreisen auch gepackte Kolonnen oder Füllkörpertürme gewisse Nachteile auf.
  • Beispielsweise besteht die Neigung einer Kanalbildung der gasförmigen und flüssigen Ströme durch die Packung, insbesondere bei geringen FlieBraten der Flüssigkeit. Weiterhin ist die Anwendung von gepackten Betten nachteilig, wenn einer der Ströme feste Teilchen in einer solchen Menge enthält, daß Verstopfungen der Packung in dem Turm eintreten können.
  • Im Hinblick auf diese Nachteile ist ein Verfahren entwickelt worden, bei dem leichte schwimmende oder schwebende und sich bewegende Betten aus Kontaktkörpern zur anwendung kommen, die Oberflächen zur Ausbildung von Turbulenz und zur gegenseitigen Berührung zwischen den im Gegenstrom flieBenden Strömen schaffen. Diese Betriebsweise mit schwebendem oder schwimmendem Bett und eine dafür geeignete Vorrichtung sind in dem USA-Patent 3 122 594 beschrieben. Dabei kommen leichte hohle Kugeln aus Kunststoff oder synthetischem Harz zur Anwendung, in manchen Fällen können die Kugeln aber auch aus dünnem und damit leichtem Metallblech bestehen.
  • In allen Fällen werden jedoch Kontaktkorper mit undurchlassizen Wänden und geringer Dichte verwendet, damit der Gasstroin in der lage ist, eie turbulente anhebung des Bettes von Kontaktkörpern aufwärts gegen eine darüber angeordnete Gitterplatte herbeizuführen.
  • Bei der Verwendung kleiner kugelförmiger Kontaktkörper hat sich gezeigt, daß beim Arbeiten unter Druck häufig ein Eimsickern von Flüssigkeit in einige der Kugeln eintritt, so daß sie im Gewicht zunehmen und ihre Fähigkeit, als Teil des turbulenten Bettes von Kontaktkörpern aufzuschweben, verlieren. Ein weiterer Nachteil liegt in der verhältnismäßig umständlichen Herstellung und demgemäß verhältnismäßig hohen Herstellungskosten. Selbst bei hohlen Kunststoff- oder Iiarzkorpern ist irgendein Saum für die Herstellung einer Kugel erforderlich und bei Metallkugeln, insbesondere Kugeln aus rostfreiem Stahl, die geschweißt werden müssen, führt der Aufwand bei der Herstellung zu Kosten, die in vielen Fällen eine Anwendung ersclweren oder verhindern.
  • IIauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Durchführung einer Gegenstromberuhrung zwischen einem Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom unter Verwendung von leichten Kontaktkörpern, die nicht die Nachteile der vorstehend erläuterten Kontaktkörper aufweisen, leicht und billig herzustellen sind und einen ausgezeichneten Austausch zwischen den miteinander in Berührung gebrachten Gasen und Fliissigkeiten Herbeifkhren. Die Kontaktkörper gemäß der Erfindung sind mindestens teilweise offen. Sie weisen eine hinreichende Wandöffnungs- oder Lochfläche auf, um sowohl den Flüssigkeiten als auch den Gasen einen bequemen und raschen Eintritt in und Austritt aus dem Inneren zu gestatten ; hierdurch werden zusätzliche innere Berührungsflächen geschaffen, ohne daß genügend Flüssigkeit zuruckgehalten wird, um eine ungünstige Beeinflussung des Gewichts oder der Dichte der Kontaktkörper oder ein unerwunschtes Aufhalten von Flüssigkeit herbeizuführen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine verbesserte Betriebsweise durch Anwendung von Kontaktkörpern erzielt, die als Halbkugeln mit oder ohne zusätzlichen Löchern ausgebildet sind. Nach einer anderen Ausführungsform können die Kontaktkörper von-dünner hohler kugelförmiger Gestalt sein und eine Anzahl von verhältnismäBig großen Offnungen aufweisen, die eine Zuruckhaltung beträchtlicher Mengen an Kontaktfliissigkeit im Innern der Körper ausschließen. Die Halbkugeln oder die mit Löschern versehenen Hohlkugeln stellen Kontaktkörper geringer Dichte dar, die zur Bildung eines schwimmenden, schwebenden oder wirbelnden Kontaktbettes in der Lage sind und gleichzeitig eine Vergrößerung der für den Austausch zwischen der Flüssigkeit und dem Gas zur Verfügung stehenden Oberfläche schaffen, ohne irgendwelche Schwierigkeiten hinsichtlich Leckage oder zurückhaltung unerwünscht großer Mengen an Flipssigkeit. Die Kontaktkörper können auch von schwaumartivger Natur sein und eine rauhe Oberfläche mit Offnungen und inneren Kanalen oder Hohlräumen, die sich von der Oberfläche des Körpers abwärts erstrecken, haben ; dies ergibt ebenfalls einen leichten Kontaktkörper hoher Oberflächengröße.
  • Gegenstand der Erfindung ist danach ein Yerfahren zur Herbeiführung einer Gegenstromberührung zwischen einem Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom in einer umschlossenen Berührungszone, bei dem ein aufwärts fließender Gasstrom und ein abwärts fließender Flüssigkeitsstrom in Gegenwart eines begrenzten sich bewegenden Bettes aus leichten Kontaktkörpern miteinander in BerUhrung gebracht werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Inberührungbringen des Gasstroms mit dem Flüssigkeitsstrom in Gegenwart einer Masse von geformten Kontaktkörpern vornimmt, von denen mindestens ein Teil aus offenen hohlen Rundkörpern besteht, die zugängliche Innen-und AuBenflächen haben und zu einer Anhebung und Fluidisierung durch das aufwärts strömende Gas in Form eines lockern und beweglichen Schwebe-oder Wirbelbettes in der Lage sind.
  • Die Kontaktkövper sollen erfindungsgemäß eine etwa kugelige Gestalt haben, z. B. die Form durchlochter Hohlkugeln oder Halbkugeln, jedoch können in manchen Fällen auch Kontaktkörper in Form von Segmenten etwa kugelförmiger Körper verwendet werden, die größer oder etwas kleiner als eine Halbkugel sind. Bine abgerundete oder kugelige Gestalt ist besonders vorteilhaft hinsichtlich der Verhinderung einer Verschachtelung oder gegenseitigen Verklemmung von Körper, wenn sie zu einem ruhenden Zustand auf die Unterlage, z. B. ein stützendes Gitter, absinken gelassen werden. Die Verhinderung einer Verschachtelung oder Verklemmung der Kdrper gestattet ein einwandfreies und rasches Auflockern und Aufschwimmen oder Durchwirbeln der Körper, wenn die damit gefüllte Anlage zu Beginn oder nach einer Unterbrechung in Betrieb genommen wird. Scharfe Ecken oder Vorsprünge, die einem Verschleiß oder Abrieb ausgesetzt sind, können für eine Betriebsweise mit bewegtem Bett nachteilig sein ; jedoch sind zu den erfindungsgemäß verwendeten offenen oder kugeligen Kontaktkörpern auch solche von vieleckiger Gestalt zu rechnen. Das Verfahren gemäß der Erfindung und die dabei verwendeten teilweise offenen Kontaktkörper sind also nicht auf genau kugelförmige oder halbkugelförmige Körper beschränkt.
  • Die hier benutzten Ausdrücke, wie"kugelförmig","Kugel", "Rundkorper"o. dgl. sollen derartige Abwandlungen einer Kugel oder durchlochten oder offenen Kugel oder Halbkugel sowie durchlochte Kugeln selbst einschließen.
  • Die Kontaktkörper können aus mannigfaltigen Materialien bestehen ; als Beispiele, ohne Beschränkung hierauf, seien genannt : Polyolefine, Polyurethane, Polystyrol, Celluloid, Hartgummi, rostfreier Stahl, Aluminium, Holz oder Holzfasern, o. dgl.
  • Die Betriebsweise gemäß der Erfindung mit schwimmendem, schwebendem oder wirbelndem Bett und eine Reihe bevorzugter Ausführungsformen der in Verbindung damit verwendeten Kontaktkörper werden nachstehend anhand der Zeichnungen weiter veranschaulicht.
  • Figur 1 zeigt schematisch teilweise im Schnitt eine Berührungskammer zur Durchfdhrung der Gegenstromberührung von Gas und Flüssigkeit in Gegenwart leichter offener Kontaktkörper zur Herstellung einer turbulenten Berührung zwischen den beiden Strömen in einem Schwebe-oder Wirbelbett.
  • Figur 2 zeigt in schematischer Weise einen Kontaktkörper in Form einer hohlen Kugel mit verhältnismäßig großen Löchern oder Offnungen in der Wand.
  • Figur 3 zeigt schematisch eine leichte dünnwandige offene halbkugelige Ausführungsform eines Kontaktkörperse Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines dünnwandigen Eontaktkörpers, der eine größere Wandstärke rund um den die offnung bildenden Rand aufweist, um eine Verschachtelung mit weiteren damit in Berührung kommenden Kontaktkörpern zu verhindern.
  • Figur 5 zeigt schematisch einen Kontaktkörper mit offener schwammartiger Oberfläche, der anstelle eines Körpers mit glatter Gberfläche Anwendung finden kann.
  • Figur 6 zeigt, ebenfalls schematisch, einen leichten Kontaktkörper mit offener Oberfläche und offenem Inneren, der eine innere Berührungsfläche ohne schwammartige Absorption von Fliissigkeiten darbietet.
  • Figur 7 zeigt anhand eines Diagramms die Ergebnisse von Vergleichsversuchen mit verschiedenen offenen halbkugelförmigen Kontaktkörpern gegenüber undurchlochten Hohlkugeln.
  • In der Figur 1 ist eine senkrecht angeordnete Berührungskammer 1 dargestellt, die einen Gaseinlaß 2 zur Einführung eines beispielsweise zu waschenden Gasstroms in den unteren Abschnitt der Kammer aufweist. Im oberen Abschnitt der Kammer befindet sich ein AuslaR 3 für das gewaschene Gas. Dieser liegt oberhalb innerer Berührungszonen 4 und 5 und oberhalb einer gepackten Nebelabscheidungszone 6, die sich im oberen Gebiet der Kammer befindet. Zur Einführung eines Stroms einer geeigneten Waschflüssigkeit dienen eine Leitung 7 und eine Sprüheinrichtung 8 Letztere ist so angeordnet, daß sie die Waschflüssigkeit über die gesamte Querschnittsfläche der oberen Berührungszone 5 verteilt ; hierzu kann beispielsweise noch eine Lochplatte 9 als Boden vorgesehen sein, so daß sich ein im wesentlichen gleichmäßiger Abwärtsfluß von Flüssigkeit durch das schwimmende, schwebende oder wirbelnde Bett aus Eontaktkörpern 10 in den beiden Berührungszonen 4 und 5 ergibt. Geeignete in Zwischenhöhen angeordnete Lochplatten oder Gitter 11 und 12 unterteilen den Mittelabschnitt der Berührungskammer 1 in eine Mehrzahl von Zonen, in denen die turbulente Berührung zwischen dem Gasstrom und dem Flüssigkeitsstrom stattfindet. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Anwendung eines Berührungsturms dieser Art und der erfindungsgemäß vorgesehenen Kontaktkörper nicht auf irgendeine bestimmte Anzahl von getrennten Stufen oder Berührungszonen beschränkt ist und daß auch hinsichtlich der Ausbildung der für die Gegenstromberührung verwendeten Vorrichtung zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können.
  • Jede Berührungszone weist oben eine Lochplatte oder ein Gitter auf die Berührungszone 4 beispielsweise die Lochplatte oder das Gitter 11, um eine obere Begrenzung für das schwebende oder wirbelnde Bett von Kontaktkörpern zu schaffen, sowie eine untere Lochplatte oder ein Gitter 12, das eine Auflage für die leichten Kontaktkörper bildet, wenn sie bei einer Abstellung der Anlage oder einer zeitweiligen Unterbrechung des Gasstroms durch Schwerkraft absinken und sich absetzen. Im unteren Abschnitt der Berührungskammer 1 befinden sich eine Flüssigkeitssammelzone 13 und ein FlüssigkeitsauslaB 14 durch den Waschflüssigkeit und angesammeltes teilchenförmiges Material aus dem Waschturm abgezogen werden können.
  • Beim Betrieb des Waschturms mit schwebendem oder wirbelndem Bett wird eine Abstimmung zwischen den Fließraten des Gases und der Flüssigkeit vorgenommen ; diese richtet sich nach der Anzahl an Berührungsstufen, der Anzahl an Kontaktkörpern in der Anlage u. dgl., und erfolgt so, daß alle Kontaktkörper von ihren unteren Stützplatten angehoben werden und eine Turbulenz und Verwirbelung im oberen Abschnitt einer jeden Stufe eintritt. Vorzugsweise wird der Gasfluß so eingestellt, daß alle Kontaktkörper gegen die obere durchlochte Platte der jeweiligen Zone angehoben werden, während gleichzeitig eine solche Flüssigkeitazuführung aufrechterhalten wird, daß sich ein glelchmäßiger Abwärtsfluß durch die Beriihrungszonen 4 und 5 und die gewünschte gegenseitige Berührung von Flüssigkeit und Gas auf allen Oberflächen der Vielzahl von Kontaktkörpern in der Kammer ergibt.
  • Eine Waschanlage dieses allgemeinen Typs mit schwimmendem oder wirbelndem Bett eignet sich besonders zur Handhabung von Materialien, die teilchenförmige Stoffe oder Verunreinigungen enthalten und eine Kolonne herkömmlicher Art verschmutzen und teilweise oder ganz unwirksam machen.
  • Beispielsweise können die Gase Teilchen, wie Aluminiumoxyd, Teere, Koks, Kohlenstoff u. dgl., die vor dem Ablassen des Gasstroms in die Atmosphäre entfernt werden sollen, enthalten.
  • Bei dem Flüssigkeitsstrom kann es sich beispielsweise um Wasser oder bei besonderen Betriebsdurchführungen um einen schwach alkalischen oder sauren wäßrigen Strom, je nach der Notwendigkeit oder Zweckmäßigkeit einer Neutralisation von gesammelten Stoffen und Flüssigkeiten in dem Sammelabschnitt der Kammer zur Beseitigung von Korrosionsproblemen, oder um irgendeine andere Wasch-oder Behandlungsflüssigkeit handeln.
  • Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf irgendwelche bestimmten Gase und Flüssigkeiten oder auf irgendwelche bestimmten Waschbehandlungen, Umsetzungen o. dgl. beschränkt ist.
  • Der Nebelabscheider 6 kann Prallplatten, Umlenkeinrichtungen oder irgendein geeignetes Maschen-, Füll-oder Packmaterial umfassen, das zu einem Zusammenballen mitgeführter Flüssigkeitströpfohen in dem abzuleitenden gewaschenen Gasstrom in der Lage ist.
  • Die Gas-und Flüssigkeitsdurchsätze werden so geregelt, daß ein zu starker Gasfluß und eine tberflutung vermieden werden. Bei einer zu großen Gasgeschwindigkeit kann die Flüssigkeit nicht mehr einwandfrei abwärts durch das Bett fließen. Es besteht dann die Neigung, daß sich der obere Abschnitt des Turms mit Flüssigkeit fullt und das Gas nur noch durch die angesammelte Flüssigkeit strömt, ohne die angestrebte innige Berührung in feiner Verteilung. Wenn der Fall eintritt, daß eine gegebene Berührungsstufe praktisch nur mit Gas gefüllt ist, besteht weiterllin die Neigung, daß die Wirkung des aufwärts gerichteten Gasstroms zur Bildung eines gleichmäßigen Scllwebe-oder Wirbelbetts verloren geht und sich die Kontaktkörper zum unteren Gitter der Stufe absetzen, vrährend der Strom an ihnen vorbeigeht. Vorzugsweise werden die Fließraten des Gases und der Flüssigkeit so eingestellt, daß sich eine turbulente Bewegung eines jeden der Kontaktkorper in Richtung auf das obere Begrenzungsgitter der betreffenden Berührungszone ergibt ; dies gewährleistet eine wiksame Berührung von Gas und Flüssigkeit auf den Oberflächen eines jeden Kontaktkörpers. Die benetzten Kontaktkörper unterstützen eine Agglomerierung und Zurückhaltung mitgefulirter Teilchen, so daB diese aus dem gewaschenen Gasstrom entfernt werden, während gleichzeitig angesammelte Agglomerate aus teilchenförmigem Material von den Kontaktkörpern heruntergewaschen und abwärts durch die Waschkammer in die jeu-exils nachfolgende weiter unten liegende Zone und schließlich in die Sammelzone 13 im unteren Abschnitt der Kammer getragen werden ; von dort werden sie zusammen mit der angesammelten Waschflüssigkeit ausgetragen.
  • Bei einer derartigen Waschbehandlung mit durchlochten oder innen offenen Kontaktkörpern wird die Gegenstromberfihrung infolge der größeren Oberfläche und der Bildung von Kontaktbetten, die einen größeren Bettwiderstand ergeben, verbessert. Es wurde gefunden, daß die Wirksamkeit eines Turms offenbar mit dem Bettwiderstand oder Bließwiderstand durch das oder die in dem Turm anwesenden Betten in Beziehung steht.
  • Größere Mengen an Kontaktkörpern ergeben einen größeren Widerstand und führen zu größerer Wirksamkeit bei der Berührung. Weiterhin können Terme mit einer oder mehreren Berührungszonen so ausgebildet werden, daß sie hinsichtlich der Art der darin auftretenden Turbulenz in verschiedener Weise wirken. So kann in der Anlage eine Fließrate und eine Konzentration an Kontaktkörpern geringer Dichte Anwendung finden, daß sich ein in ständiger Bewegung befindliches verhältnismäßig dichtes Schwebe-oder Wirbelbett im oberen Abschnitt einer jeden Berührungszone mehr oder weniger nahe an der oberen begrenzenden Gitterplatte ergibt. Bei einer anderen Betriebsweise wird eine turbulentere Berührung mit einer verringerten Konzentration an Kontaktkörpern herbeigeführt, die einen gesteigerten Durchsatz an Flüssigkeit und Gas erlaubt. Dies führt dazu, daß Turme kleineren Durchmessers für einen gegebenen Wasch-oder Reaktionsvorgangverwendet werden können. Allgemein kann das Verfahren gemäß der Erfindung in Vertndung mit chemischen Reaktionen, Wärmeaustauschbehandlungen, Gasabsorptionsvorgängen, auch wenn nur ein geringer Druckabfall zulässig ist, Konzentrierungen von Lösungen, Rektifikationen von Flüssigkeiten u. dgl. Anwendung finden.
  • Die Figur 2 der Zeichnungen zeigt eine Hohlkugel 15, die verhaltnismäBig große Löcher oder Offnungen 16 in ihren Wandflächen aufweist. Die Offnungen sollen eine hinreichende Größe haben, um einen freien Fluß von Gas und Flüssigkeit in das Innere des Hohlkörpers zu gestatten, so daß die gesamte innere Oberfläche ausgenutzt wird. Weiterhin soll die Gröme der Offnungen ausreichen, um eine Zurückhaltung solcher Flüssigkeitsmengen auszuschließen, die das Gewicht des Kontaktkörpers so erhöhen würden, daß seine leichte Aufwirbelung und Anhebung zur Ausbildung des gewünschten Schwebe-oder Wirbelzustands behindert wird. Nach einer abgewandelten Ausführungsform kann ein Segment der Wandfläche des kugelförmigen Körpers 15 fortgelassen sein, so daß es sich nicht mehr um eine ganze Kugel handelt, wobei Löcher im verbleibenden Teil der dünnen Wandung vorgesehen sein können. Die Kontaktkörper können aus Metallen, Kunststoffen o. dgl. bestehen. Es können Kontaktkörper gleichmäßiger Größe und Art in einer gegebenen Berührungszone Anwendung finden, um einen gleichmäßigen Schwebe-oder Wirbelzustand herbeizufuhren. Infolge der verhältnismäßig dünnen Wandungen ergibt sich ein geringes Gewicht je. Kontaktkörper. Andererseits kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, Kontaktkörper unterschiedlicher GröBen in ein und derselben Berührungszone zu verwenden. Die Kontaktkörper haben im allgemeinen einen Durchmesser im Bereich von etwa 2, 5 bis 6,5 cm.
  • In manchen Fällen können auch Kontaktkörper unterschiedlicher Dichten benutzt werden, so daß ein Teil der Kontaktkörper zu einer bevorzugten Anwesenheit, in regelloser Bewegung, im oberen Abschnitt der Berührungszone neigt, während ein anderer Teil von etwas größerer Dichte oder mit einer gewissen Flüssigkeitsabsorption sich. vornehmlich in regelloser Bewegung im unteren Abschnitt-der Berührungszone aufhalte Die Figur 3 zeigt einen einfachen dünnwandigen hohlen halbkugelförmigen Kontaktkörper 17, dessen Außen-unnd Innenflächen fü eine Berührung und einen Austausch zwischen Flüssigkeit und Gas zur Verfügung stehen. Wiederum kann der Kontaktkörper 17 aus mannigfaltigen Materialien bestehen und eine verhältnismäßig dünne Wandstärke aufweisen, so daß sich ein Kontaktkörper geringen Gewichts ergibt, der leicht zur Ausbildung der gewunschten Betriebsweise mit schwebendem oder wirbelndem Bett aufgelockert und angehoben werden kann. Natürlich können auch diese halbkugelförmigen Kontaktkörper Löcher aufweisen.
  • Die Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines halbkugeligen Kontaktkörpers 18, bei dem ein verstärkter Wandabschnitt 19 rund um seinen die Offnung begrenzenden Rand vorgesehen ist. Hierdurch oder durch Einwärtsbiegen des Randes nach Innen zu dem konkaven Randteil des Kontaktkörpers wird die Möglichkeit vemingert oder ausgeschlossen, daß sich die äußere konvexe Oberfläche eines weiteren Kontaktkörpers während des Betriebs in den Innenraum einschiebt und an der inneren benetzten Oberflache des ersten Kontaktkörpers haftet.
  • Der verdickte Wandabschnitt 19 verhindert ein Verschachteln oder Ineinanderlegen von Kontaktkörpern, wenn das Bett am Ende eines Betriebszeitraums absitzen gelassen wird.
  • Die Figur 5 zeigt in schematischer Weise einen geformten Kontaktkörper 20, der durch Locher oder Offnungen 21 eine poröse, genarbte oder schaumartige Oberfläche aufweist, so daß zusätzliche Oberfläche gebildet ist bei gleichzeitig geringem Gewicht. Eine derartig abgewandelte Oberflächenausbildung kann, welmgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, auch in Verbindung mit kompakten und hohlen halbkugelförmigen Kontaktkörpern oder bei Kontaktkörpern, die weniger als eine ganze Kugel bilden, Anwendung finden. Wenn die schaumartige Oberfläclie keine durchgehenden Kanäle zum Inneren des Kontaktkörpers bildet, kann dieser von gleichmäßiger Struktur sein. Wenn das Material jedoch ein hohes Absorptionsvermögen aufweist, sollte es zum Inneren offen sein und geeignete Durchlässe oder Offnungen aufweisen, z. B. so wie bei den Ausfiihrungsformen gemäß den Figuren 2 und 3. Diese Ausbildungen als Hohlkugel oder Halbkugel stellen siclier, daß keine nennenswerte Zurückhaltung von Fliissigkeit mit hieraus folgender Behinderung oder Verhinderung einer Bewegung bei der Durchgasung eintritt. Auch in Verbindung mit diesen Ausführungsformen der Kontaktkörper können mannigfaltige Materialien Anwendung finden, z. B. Polyolefine, Polyurethane, geschäumtes Polystyrol, Celluloid, Gummi u. dgl. Bei den Betriebsdurchführungen unter Verwendung der Kontaktkörper in einer turbulenten regellosen Bewegung kann es vorteilhaft sein, Kontaktkörper unterschiedlicher Dichten zu benutzen, so daß ein Teil der Kontaktkörper zu einer Zirkulation im oberen Teil des durchgasten Bettes und ein anderer Teil zum Aufenthalt im unteren Teil des Bettes neigt. So können beispielsweise Kontaktkörper mit einer schaumartigen oder porösen absorptiven Oberfläche in Verbindung mit leichten Kontaktkörpern glatter Oberfläche verwendet werden.
  • Die Figur 6 zeigt einen wurfeiförmigen Kontaktkörper 22 von offener Schaumstruktur mit einer Vielzahl von Kanälen oder Öffnungen 23. Dieser kann beispielsweise aus Polyurethan und ähnlichen Materialien hergestellt werden.
  • Derartige Kontaktkörper haben, wenn sie große Hohlraume und Ranale durch das Innere aufweisen, kein nennenwertes Flüssigkeitsrüäckhaltevermögen und sie sind von geringem Gewicht.
  • Im Betrieb läuft die abwärts fließende Flüssigkeit so rasch und leicht, wie sie eintritt, auch wieder aus den Kontaktkörpern heraus und es tritt nur ein geringer oder überhaupt kein Verlust an Auflockerungs-und Schwebevermögen ein.
  • Um die Vorteile bei der Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen teilweise offenen und teilweise kugeligen Kontaktkörper bei der Durchführung einer Gegenstrombehandlung aufzuzeigen wurden eine Reihe von Betriebsläufen durchgeführt, bei denen die Verwendung unterschiedlicher Mengen an halbkugelförmigen Kontaktkörpern mit der Verwendung lochfreier Hohlkugeln verglichen wurde. Diesbezügliche Ergebnisse sind in der anliegenden Figur 7 dargestellt. In dem Diagramm ist die Fließrate der Flüssigkeit, in Liter je MInute und dm2 (X) gegen den Bettwiderstand, i cm Wassersäule (Y), für verschiedene Schwebebetttiefen aufgetragen.
  • Die Prüfanlage hatte einen Querschnitt von 9,29 dm2 und eine Hoche von 0, 915 m zwischen den Gittereinsätzen in dem Turm, der als turbulente Berührungszone für die leichten kugeligen Kontaktkörper diente. Es wurde ein Luftstrom in das untere Ende des Turms jeweils in einer solchen Rate eingeführt, daß bei den verschiedenen Fließraten der Flüssigkeit jeweils der "Durchbruchspunkt" für die Hohlkugeln mit voller Obertläche erreicht war. Die"Durchbruchsgeschwindigkeit", d. h. die Gasgeschwindigkeit am"Durchbruchspunkt", ist die Geschwindigkeit, bei der einzelne Kugeln oder Halbkugeln aufsteigen und voriibergehend an der Unterseite des daruberbefindlichen Gitters anliegen und dann in das Bett zurückfallen.
  • Im Diagramm der Figur 7 zeigt die gestrichelte Linie A den Bettwiderstand (Y) in Abhängigkeit von verschiedenen Fließraten der Flüssigkeit (X) für ein Bett, das 360 herkömmliche hohle Plastikkugeln mit voller Oberfläche enthielt. Im Ruhezustand betrugen die Betthöhe etwa 20, 3 cm und der über dem Bett befindliche freie Raum 71 cm. Bei einem Flüssigkeitsdurchsatz von 6, min betrug die Durchbruchsgeschwindigkeit etwa 294 m/min und es ergab sich ein Bettwiderstand von 5, 71 cm Wasser. Bei 12, 22 1/min betrugen die Gasgeschwindigkeit 264 m/min und der Bettwiderstand 6, 22 cm Wasser. Bei 18, 33 l/min betrug die Durchbruchsgeschwindigkeit 236 m/min und es ergab sich ein Bettwiderstand von 7, 24 cm Wasser. Bei einem Flüssigkoitsdurchsatz von 24, 44 1/min ergaben sich eine Gasgeschwindigkeit von 204 m/min und ein Bettwiderstand von 7, 75 cm Wasser.
  • Ein sehr ähnlicher Vergleichsversuch ist durch die Linie B gekennzeichnet, die die Bettwiderstände fUr die angegebenen Flüssigkeitsdurchsätze bei einem turbulenten Schwebe-oder Wirbelbett zeigt, das aus 220 offenen dünnwandigen halbkugelformigen Kontaktkörpern bestand. Die LuftflieBraten zur Herbeiführung der Durchbruchsgeschwindigkeiten bei den angegebenen Flüssigkeitsdurchsätzen waren wie folgt : 326 m/min bei einem Flüssigkeitsdurchsatz von 6, 11 1/min ; 265 m/min bei einem Flüssigkeitsdurchsatz von 18, 3 1/min ; 236 m/min bei einem Flüssigkeitsdurchsatz von 24, 4 l/min. Die verwendeten Halbkugeln bestanden aus dem gleichen dünnwandigen Plastikmaterial, wie die im vorstehend erläuterten Versuch zur Ermittlung der Linie A benutzten lochfreien Hohlkugeln. Die 220 Halbkugeln schaffen infolge ihrer inneren Oberflächen etwa die gleiche Be m hrungsSläche wie 220 vollwandige ganze Kugeln, gleichzeitig ergibt sich eine Wirksamkeit (angezeigt durch den Bettwiderstand), die mit der der 360 Vollkugeln des Betriebslaufs gemäß Linie A vergleichbar ist. Vergleicht man die 220 Halbkugeln mit den 360 vollwandigen ganzen Kugeln hinsichtlich des Material-und Herstellungsaufwandes usw., ergibt sich daß die 220 Halbkugeln nur etwa 1 Drittel des Materials erfordern und wesentlich einfacher und billiger herzustellen sind.
  • Die Linie a zeigt den Bettwiderstand bei Verwendung von 720 offenen dünnwandigen Halbkugeln aus dem gleichen Material, wie es für die anderen Versuche benutzt wurde. In diesem Falle waren die Luftdurchsätze, die bei den verschiedenen Flüssigkeitsdurchsätzen zu den Durchbruchsgeschwindigkeiten führten, im wesentlichen so wie die der Durchbruchsgeschwindigkeiten für die vollwandigen Hohlkugeln bei den verschiedenen angegebenen Flüssigkeitsdurchsätzen. Die Linie C kennzeichnet einen wesentlich hoheren Bettwiderstand für jede der geprüftne FlieBraten und zeigt somit, daB die 720 Halbkugeln eine wesentlich höhere Wirksamkeit bei der Beriihrung und dem Austausch ergeben, da bekannt ist, daß Erhöhungen des Bettwiderstandes zu Erhöhungen der Betriebswirksamkeit fuhren.
  • Die Linie D ergab sich bei Verwendung eines Bettes aus 1100 halbkugelförmigen Kontaktkörpern von gleichem Durchmesser und aus gleichem Material, 7ie die bei den Betriebsläufen fur die Kurven B und C verwendeten Kontaktkörper. Wiederum ergeben sich wesentlich höhere Bettwiderstände bei der größeren Anzahl an Halbkugeln. In diesem Falle waren die Bettwiderstande etwa doppelt so groß wie bei den 360 herkömmlichen vollwandigen Hohlkugeln.
  • Vom Materialaufwand her betrachtet entsprechen die 720 Halbkugeln des Betriebslaufs der Linie C etwa den 360 vollwandigen ganzen Kugeln des Betriebslaufs der Linie A, es ist aber ohne weiteres ersichtlich, daß der Betriebslauf der Linie C mit den 720 Halbkugeln einen viel größeren Widerstand und Wirkungsgrad bei der Gegenstromberührung von Gas und Flüssigkeit ergibt, als er bei Verwendung von herkömmlichen vollwandigen Kugeln erreicht wird.

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herbeiführung einer Gegenstromberuhrung zwischen einem Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom in einer umschlossenen Berührungszone, bei dem ein aufwärts fließender Gasstrom und ein abwärts fließender Flüssigkeitsstrom in Gegenwart eines begrenzten sich bewegenden Bettes aus leichten Kontaktkörpern miteinander in Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Berührung des Gasstroms mit dem Flüssigkeitsstrom in Gegenwart einer Masse von geformten Kontaktkörpern, von denen mindestens ein Teil aus offenen hohlen Rundkörpern besteht, die zugängliche Innen-und Außenflächen haben und zu einer Anhebung und Fluidisierung durch das aufwärts strömende Gas in Form eines lockeren und beweglichen Schwebe-oder Wirbelbettes in der Lage sind, vornimmt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der verwendeten Kontaktkörper aus dünnwandigen Kugeln mit einer Mehrzahl von in etwa gleichen Abständen angeordneten Löchern oder offnungen von etwa gleicher Größe besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der verwendeten Kontaktkörper aus dünnwandigen Kugeln, von denen ein Oberflächensegment entfernt worden ist, besteht.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daB mindestens ein Teil der verwendeten Kontaktkörper etwa die Form offener Halbkugeln aufweist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man halbkugelförmige Kontaktkörper verwendet, die eine Mehrzahl von ffnungen oder Löshern in ihren gekrümmten Oberfläshen aufweisen.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man halbkugelförmige Kontaktkörper verwendet, die e keine Offnungen oder Löcher auber der Öffnung über den Hauptdurchmesser des Kontaktkörpers aufweisen.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß man halbkugelförmige Kontaktkörper verwendet, die zur Verhinderung einer Verschachtelung an ihrem Rand innen einen verstärkten Wandabschnitt aufweisen.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß man Kontaktkörper mit einer schaumartigen Oberfläche hoher Oberflächengröße verwendet.
DE19681667329 1964-12-16 1968-01-19 Verfahren zur Herbeifuehrung einer Gegenstromberuehrung zwischen einem Gasstrom und einem Fluessigkeitsstrom Pending DE1667329A1 (de)

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US418798A US3364656A (en) 1964-12-16 1964-12-16 Method for effecting countercurrent contacting of gas and liquid streams
DEU0014598 1968-01-19
DE1400598 1968-01-19
FR136820 1968-01-22
NL6800933A NL6800933A (de) 1964-12-16 1968-01-22
GB3396/68A GB1204781A (en) 1964-12-16 1968-01-23 Improved process for effecting counter-current contact between gas and liquid streams
AU32780/68A AU426157B2 (en) 1964-12-16 1968-01-31 Improved process for effecting countercurrent contact between gas and liquid streams

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2436953A1 (fr) * 1978-09-21 1980-04-18 Saint Gobain Dispositif d'echange thermique entre des particules solides et un courant gazeux
FR2436954A1 (fr) * 1978-09-21 1980-04-18 Saint Gobain Dispositif perfectionne d'echange thermique entre des particules solides et un courant gazeux
EP0018511A1 (de) * 1979-04-07 1980-11-12 Forschungszentrum Jülich Gmbh Austausch-Schüttkörper mit reaktivem Material

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