DE189238C

DE189238C -

Info

Publication number: DE189238C
Application number: DE1903189238D
Authority: DE
Filing date: 1903-04-25
Anticipated expiration: 1923-04-26

Description

hm "

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 189238 KLASSE 12#. GRUPPE

Witwe OLGA NIEDENFÜHR geb. CHOTKO in HALENSEE b. BERLIN.

beliebigen Querschnitts.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. April 1903 ab.

Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren, um Gase bezw. Dämpfe vollkommen gleichmäßig in beliebig gestalteten, besonders in einen viereckigen oder mehreckigen Querschnitt besitzenden großen Räumen derart zu verteilen, daß auch die Ecken oder Winkel dieser Räume vollkommen von den Gasen oder Dämpfen bezw. beim Einleiten verschiedener Gase oder Dämpfe von

ίο einer Mischung derselben ausgefüllt werden, deren Zusammensetzung und Konzentration im wesentlichen gleich der im übrigen Teil des Raumes vorhandenen ist. Das gleichmäßige Anfüllen großer Räume oder Kammern mit Gasen oder Dämpfen ist besonders für viele Zwecke der chemischen Industrie, beispielsweise bei der Fabrikation von Schwefelsäure in Bleikammern, bei der Herstellung von Chlorkalk durch Überleiten von Chlorgas über gelöschten Kalk sowie für manche andere Zwecke der Technik, wo durch die in sehr großen Räumen oder Kammern befindlichen Gase oder Dämpfe bestimmte chemische oder technische oder physiologische Wirkungen ausgeübt werden sollen, von Wichtigkeit. Bei allen diesen Verfahren und Einrichtungen, unter anderm bei der Herstellung von Schwefelsäure in Bleikammern, hat man, besonders wenn man die üblichen, im Querschnitt rechteckigen Kammern anwandte, mit der Schwierigkeit zu kämpfen, daß die Gase oder Dämpfe 'bezw. die Gasoder Dampfmischung nicht den ganzen Querschnitt der Kammer anfüllten, indem die Gase oder Dämpfe sich in den mittleren Teilen des Raumes schneller ausbreiteten als an den Ecken, welch letztere entweder gar nicht ausgefüllt wurden oder, wofern dies überhaupt geschah, nur von den Gas- oder Dampfbestandteilen schweren spezifischen Gewichts erfüllt wurden, so beispielsweise von der Kohlensäure bei der Herstellung von Schwefelsäure aus kohlensäurehaltigem Rohmaterial bezw. bereits von der Kohlensäure der eingeführten Oxydationsluft. Die Winkel der bei derartigen Reaktionen und technischen Operationen benutzten großen Räume bildeten also gemissermaßen tote Räume, in welchen sich teils schädliche Bestandteile ansammeln, teils wertvolle Bestandteile des Reaktionsgemisches infolge der Verschiedenheit des spezifischen Gewichts abtrennen und für die chemische und technische Verarbeitung verloren gehen konnten. Bei sehr großen Räumen ergab sich ferner häufig noch der Mißstand, daß der Gas- oder Dampfinhalt zu den Wandungen parallele Zirkulationskreise beschrieb, welche, wenn sie sich nicht in der Mitte berührten, wie es bei breiten Räumen, wie den gewöhnlichen Bleikammern der Fall ist, in der Mitte des Raumes einen reaktionslosen Raum schaffen. Da die Ren- _: tabilität und der Verlauf der auf der Erfüllung großer Räume mit Gasen oder Dämpfen beruhender Verfahren durch alle diese Mißstände ganz wesentlich beeinträch-

tigt wurde, hat man bereits in verschiedener Weise diesen Übelständen zu begegnen versucht. Dies geschah teils dadurch, daß man die Gase oder Dämpfe möglichst dicht unter der Decke des im übrigen geschlossenen Reaktionsraurnes einleitete und möglichst unmittelbar oberhalb des Bodens austreten ließ. Man erreichte hierdurch eine Bewegung in der Diagonale des Raumes, konnte aber damit, selbst wenn man die Gase oder Dämpfe mit hoher Temperatur eintreten ließ, eine vollständige Ausfüllung der Winkel dennoch nicht hervorbringen, weil bei dieser Art der Gasbewegung an der Austrittsstelle eine bedeutende Druckminderung entsteht, wodurch die Gasbewegung, welche zwecks gleichmäßigen Ausfüllens des Raumes möglichst langsam sein soll, ganz unverhältnismäßig beschleunigt wurde; außerdem wurde bei dieser

äo Art der Gasbewegung der Gas- oder Dampfstrom von den Wandungen fortgelenkt, so daß er gar keine Gelegenheit fand, sich in den Winkeln auszubreiten. Hierzu kommt noch, daß der Gasstrom, der zunächst seine Richtung fortzusetzen strebt, bei dem gegenüber der Höhe verhältnismäßig geringen Querschnitt des Raumes auf die der Eintrittsstelle gegenüberliegende Wand auftrifft. Durch diesen, der Gasbewegung entgegengesetzten Widerstand, welcher noch durch den beim Hinströmen längs der Decke von dieser der Gasströmung entgegengesetzten Widerstand vermehrt wird, wird die zur Erzielung einer vollkommenen Reaktion wichtige, möglichst gleichmäßige langsame Ausbreitung der Gase und die gleichmäßige Anfüllung des ganzen Querschnitts vereitelt.
.. Man hat auch schon vorgeschlagen, durch Änderung der Querschnittsform die toten Ecken ganz fortfallen zu lassen, entfernt sich aber dadurch von der üblichen eckigen Gestaltung und ist auf bestimmte Querschnittsformen beschränkt.

Es gelingt dagegen, große geschlossene Räume oder Kammern beliebig gestalteten, eckigen Querschnitts in allen ihren Teilen vollkommen gleichmäßig mit Gasen oder Dämpfen bezw. mit einer gleichförmige Beschaffenheit zeigenden Gas- oder Dampfmischung dadurch zu erfüllen, daß man die Gase oder Dämpfe in erwärmtem Zustande durch eine oder mehrere möglichst zentrisch oder symmetrisch in der Decke des Raumes belegene öffnungen in denselben eintreten läßt, während die Ableitung durch ebenfalls möglichst zentrisch oder symmetrisch im ^: Boden des ,im übrigen geschlossenen Raumes angeordnete Austrittsöffnungen beliebiger Anzahl geschieht. Infolge des den Gasen oder Dämpfen, einesteils durch die Höhe des anzufüllenden Raumes, andererseits durch ihre hohe Temperatur erteilten Auftriebs setzen dieselben der Abwärtsbewegung innerhalb des Raumes oder der Kammer einen ganz bedeutenden Widerstand entgegen, wodurch nicht allein ihre Geschwindigkeit verlangsamt, sondern auch die seitliche schichtenweise und gleichmäßige Ausbreitung der Gase oder Dämpfe befördert und das Entmischen derselben und die Abtrennung von Bestandteilen verschiedenen spezifischen Gewichts wirksam verhindert wird. Durch diese infolge des den Gasen oder Dämpfen teils durch die Höhe des Raumes, teils durch die hohe Temperatur erteilten Auftriebs erzeugte, langsam vor sich gehende, ohne irgendwelche mechanische Hilfsmittel das Entmischen verhindernde und eine ganz bedeutend gesteigerte Reaktion ergebende schichtenweise, alle Teile des Raumes ausfüllende, im wesentliehen in wagerechter Richtung erfolgende Ausbreitung der Gase oder Dämpfe unterscheidet sich das vorliegende Verfahren auch grundsätzlich von der bisher bekannten Absorptionsvorrichtung, bei welcher Gase in ein verhältnismäßig kleines Gefäß von meist rundem Querschnitt von der Decke her eingeleitet und vom Boden abgeleitet wurden, wobei den Gasen keine höhere Temperatur und kein Auftrieb erteilt zu werden brauchte und die Durchmischung innerhalb des Gefäßes durch eine Rotationsbewegung ausführende Dampf strahlen geschah, welche das Gasgemisch innerhalb des Gefäßes in Rotation versetzen, so daß einer Ausfüllung etwa vorhandener toter Ecken geradezu entgegengearbeitet wurde, ganz abgesehen davon, daß es gerade bei der Schwefelsäurebereitung erwiesen ist, daß bei einer solchen Art der Bewegung die Gase und Dämpfe einen sehr langen Weg als Bläschen nebeneinander zurücklegen können, ohne in Reaktion zu treten, so daß auch bei entsprechend großer Abmessung der Räume diese nur für verhältnismäßig kleine Reaktionsgefäße bestimmte Einrichtung nicht geeignet war, die eingangs erwähnten wesentlichen Übelstände zu beseitigen, mit welchen die Technik bisher bei der Ausfüllung sehr großer, geschlossener Räume oder Kammern mit Gasen oder Dämpfen zu kämpfen hatte.

Wenn man die Gase oder Dämpfe gemäß vorliegender Erfindung unter bedeutendem Auftrieb von der Decke aus einleitet und vom Boden die Ableitung bewirkt, während die Raumerfüllung und die gegenseitige Reaktion im Innern ohne Zuhilfenahme mechanischer Mittel geschieht, wird man von dem jeweiligen Querschnitt der angewandten geschlossenen Reaktionsräume ganz unabhängig, und es wird bereits an der Eintrittsstelle eine vollkommen gleichmäßige Ausbreitung und

beim Einleiten von Mischungen eine kräftige Durchmischung erzielt. Da ferner in den tiefer liegenden Teilen die Ausbreitung der Gase oder Dämpfe erst dann geschieht, wenn in den oberen Teilen eine vollkommene Ausbreitung und Raumerfüllung bereits erfolgt ist, so muß notwendigerweise, wie auch die Erfahrung als richtig erwiesen hat, eine vollkommene und sehr gleichmäßige Reaktion in

ίο allen Teilen der Kammer erzielt werden.

Als weitere, wichtige Vorteile des vorliegenden Verfahrens, soweit es bei der Herstellung von Schwefelsäure Anwendung findet, ist noch hervorzuheben, daß man ohne Änderung der Form die bestehenden Bleikammern zur Ausführung des Verfahrens benutzen kann. Trotz der bei diesem Verfahren eintretenden Verlangsamung der Gasbewegung kann man in den, den Kammern vorgeschal-

ao teten Öfen den Zug durch Einschaltung geeigneter, kräftiger Zugerreger zwischen öfen und Reaktionsräumen beliebig steigern, ohne dadurch die Gasbewegung in den Reaktionsräumen irgendwie zu beeinflussen oder zu steigern; man wird auf diese Weise gewissermaßen von den den Reaktionsräumen vorgelagerten Apparaten unabhängig, indem der langsame Durchgang der Gase durch die Reaktionsräume keinerlei Einfluß auf die Schnelligkeit hat, mit welcher die Gase von den Gaserzeugern durch eine Zugerzeugungsvorrichtung beliebiger Art abgesaugt werden. Selbstverständlich können auch Ventilatoren oder andere Zugerzeuger hinter oder zwischen den Kammern oder Reaktionsräumen angeordnet sein.

Da ein möglichst großer Auftrieb der Gase oder Dämpfe für das vorliegende Verfahren von Bedeutung ist, so ist ersichtlich, daß

4-0 man den Erfolg wesentlich dadurch erhöhen kann, daß man die Reaktionsräume möglichst hoch ausführt, so daß ihre Höhe den Breitendurchmesser bedeutend übersteigt oder dadurch, daß man die Reaktionsräume entspre-

*5 chend hoch stellt, wie dies bereits früher zur Verstärkung des Auftriebs zwecks Erhöhung des Zugs an den öfen vorgeschlagen worden ist oder durch eine Kombination beider Anordnungen. Durch das Höherstellen spart

>o man an Kammer- bezw. Turmhöhe. Dadurch werden die Gase auch gleichzeitig zum längeren Verweilen in den Reaktionsräumen gezwungen. Bei Anwendung mehrerer Reaktionsräume sind diese durch vom Boden aus-

>5 gehende und in die Decke des nächsten Reaktionsraumes einmündende Leitungen miteinander verbunden.

Durch diese Anordnung ist man von der Anordnung des Zugerregers unabhängig und kann selbst bei vor dem Reaktionsraum aufgestelltem Zugerreger eine Verbreitung über den ganzen Querschnitt des Raumes erreichen. Man kann dabei durch Drosselung hinter dem Reaktionsraum und durch die so . erzielte Druckvermehrung eine bedeutende Steigerung der Wirkung und eine leichte Regelung der im Innern des Raumes erfolgenden Reaktion erreichen.

Dabei wird wegen der gesteigerten Reaktionsintensität der Salpeterverbrauch ebenfalls wesentlich vermindert. Während bei gut geleiteter Fabrikation ein Durchschnittsverbrauch von etwa 1,2 Prozent einer 30grädigen Salpetersäure, auf H² SO* bezogen, als günstiges Resultat angesehen wurde, läßt sich bei vorliegender Erfindung der Salpeterverbrauch sogar auf die Hälfte herabdrücken.

Ein Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes für die Bereitung von Schwefelsäure zeigt die beiliegende Zeichnung in zwei ' Ausführungsformen in Fig. 1 und 3 in der Oberansicht und in Fig. 2 und 4 der Vorderansicht.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 sind beispielsweise der Schwefelsäurekammer a zwei Glovertürme c und d vorgelagert, und der hier zur Vermittlung der Gasbewegung benutzte Ventilator f befindet sich zwischen diesen beiden Glovertürmen. Die Gase gelangen aus dem letzten als Denitrifikator benutzten Gloverturm d durch die Leitung e nach den vier hier an den Ecken eines Vierecks belegenen Verteilungsöffnungen h, um von dort von oben her in die Kammer.α einzuströmen. Zur Mäßigung bezw. Regelung der in dieser Kammer am intensivsten auftretenden Reaktion sind Kühlröhren g innerhalb derselben vorgesehen, welche zweckmäßigerweise aus Blei oder aus einem geeigneten anderen Material bestehen und durch welche ein beliebiges Kühlmittel hindurchströmt. Die aus der Kammer austretenden, bereits wesentlich verdünnten Gase gelangen durch eine oder mehrere Austrittsöffnungen am Boden der Kammer α in die Verbindungsleitung i und von dort durch in die Decke der zweiten Kammer b ausmündende Einströmungsröhren in diese letztere Kammer, welche ebenfalls mit einer Kühlvorrichtung k versehen sein kann. Mit Rücksicht darauf, daß die in die zweite Kammer einströmenden Gase bedeutend verdünnter sind, als die ursprünglich in die erste Kammer einströmenden Gase, sind in der zweiten Kammer zur Unterstützung der Ausbreitung und des Durchmischens und demnach auch zur Förderung der Reaktion Widerstände oder Prallflächen m vorgesehen, welche beispielsweise Lunge-Rohrmannsche Platten sein können. Doch können dieselben natürlich jede beliebige andere, an sich bekannte Beschaffenheit besitzen und können auch gegebenenfalls mit den

Claims

Kühlvorrichtungen in geeigneter Weise kombiniert sein.

Die aus der letzten der in beliebiger Anzahl angeordneten Kammern austretenden Gase können beispielsweise in einen Lunge-Rohrmannschen Plattenturm n, und zwar ebenfalls in der Richtung von oben nach unten einströmen, um dann schließlich in bekannter Weise zum Gay-Lussac ρ und durch das Rohr q

ίο ins Freie zu gelangen.

Bei der Anordnung der Fig. 3 und 4, wo nur ein Gloverturm d' angewandt ist, wird der die Gasbewegung vermittelnde Ventilator oder Exhaustor f zwischen der letzten Kammer und dem Gay-Lussac ρ' angeordnet. Auch hier treten die Gase von oben her durch eine Reihe sternförmig verteilter Leitungsröhren r' in die Kammern a' und b' ein, die auch hier mit Kühlvorrichtungen g-¹, g-² versehen sind, welche bei dieser Anordnung jedoch im wesentlichen senkrecht gestellt sind. In der ersten Kammer sind die Widerstandslagen m' unterhalb der Kühlvorrichtung und in der zweiten Kammer b', wo die Gase in großer Verdünnung eintreten, oberhalb und unterhalb der Kühlvorrichtung angeordnet.

Wie bereits eingangs bemerkt, kann der Querschnitt der Kammern oder Reaktionsräume beliebig gewählt sein. So besitzen beispielsweise in der Ausführungsform Fig. 1 und 2 die Kammern α und b viereckigen Querschnitt, während in der Ausführungsform Fig. 3 und 4 die erste Kammer im Querschnitt achteckig und die zweite Kammer beispielsweise rund gestaltet ist.

Pate ν τ-An Spruch:

Verfahren zur Durchführung von Gasreaktionen in großen geschlossenen Raumen beliebigen Querschnitts, beispielsweise zwecks Darstellung von Schwefelsäure in Bleikammern, unter Hindurchleiten von erwärmten und einen möglichst großen Auftrieb besitzenden Gasen oder Dämpfen durch die Räume von oben nach unten, dadurch gekennzeichnet, daß, zweckmäßig unter Benutzung von turmähnlich gebauten Räumen und Kammern, die Gase oder Dämpfe durch zentral oder syrnmetrisch in der Decke des Raumes belegene Eintrittsöffnungen eingeführt und, nachdem sie ohne Zuhilfenahme mechanischer Mischvorrichtungen irgendwelcher Art sich in dem Räume ausgebreitet haben, am Boden desselben durch ebenfalls zentral oder symmetrisch belegene Austrittsöffnungen wieder abgeführt werden, zum Zwecke, selbst bei vor der Kammer bezw. dem Reaktionsraum angeordnetem Zugerreger eine gleichmäßige Verteilung über den ganzen Querschnitt zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.