DE2427693A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren von gasen mit fluessigkeiten - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE d;pL.-ING. GRCENlNG DiPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-CHEM. DR. SCHÖN D IPL.-PHYS. H ERTEL

PATENTANWÄLTE C 4 Z / O O

D/S/Sh - K 1125

KOBE STEEL", LTD.
Kobe, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Kontaktieren von Gasen mit Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von Gasen mit Flüssigkeiten sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens eingesetzte Vorrichtung, d. h. einen Wäscher, und befaßt sich insbesondere mit einen Verfahren und einem Wäscher eines Venturi-Typs. Das Verfahren sowie die Vorrichtung eignen sich zur Entfernung von schädlichen Komponenten, wie beispielsweise SO , NO , CO, Cl oder HCl, aus Abgasen.

Es sind bereits viele Verfahren und Wäscher bekannt geworden, die auf einem Venturi-Sprühprinzip basieren, es ist jedoch unter Einsatz dieser Verfahren und Wäscher nicht möglich, einen ausgezeichneten Kontaktierungswirkungsgrad zwischen Gas und Flüssigkeit zu erzielen. Beispielsweise ist ein Wäscher eines Venturi-Typs bekannt, der ein Venturi-Rohr aufweist,» _Adas als Gasdurchleitungskanal dient,

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wobei dieses Rohr aus einem vorderen Abschnitt, einem sich •verengendem Abschnitt und einem sich ausweitenden Abschnitt besteht. Der erwähnte vordere Abschnitt oder der sich verengende Abschnitt sind mit Düsen versehen, welche eine Flüssigkeit zu versprühen vermögen. Dieser Wäschertyp beruht auf dem Prinzip, daß Gas und Flüssigkeit vermischt werden, worauf die auf diese Weise erzeugte Mischung in einen sich ausweitenden Abschnitt eingeführt wird, in dem eine weitere innige Vermischung zwischen dem Gas und der Flüssigkeit bewirkt wird. Dabei bedient man sich Veränderungen des dynamischen Drucks, des statischen Drucks sowie der Fließgeschwindigkeit der Fluids. Wäscher des Venturi-Typs sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß ein erheblicher Druckverlust infolge von Veränderungen des dynamischen Drucks, des statischen Drucks sowie der Fließgeschwindigkeit der Fluids auftreten, wobei darüber hinaus kein zufriedenstellender Kontaktierungswirkungsgrad erzielt wird. Der Kontaktierungswirkungsgrad wird insbesondere dann vermindert, wenn die Flüssigkeitsmenge gegenüber der Gasmenge gering ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorstehend geschilderten Nachteile der bekannten Wäscher eines Venturi-Typs zu beseitigen und darüber hinaus eine neue und wirksame Methode zum Kontaktieren von Gasen mit Flüssigkeiten sowie einen zur Durchführung dieser Methode einsetzbaren Wäscher zu schaffen.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Kontaktieren eines Gases mit einer Flüssigkeit sowie ein Wäscher, der zur Durchführung dieses Verfahrens eingesetzt werden kann, geschaffen. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird eine Flüssigkeit divergierend durch wenigstens eine Düse gesprüht, wobei das Gas parallel zu der Düsenachse in einer solchen Weise strömt, daß der strömende Sprühnebel der Flüssigkeit, die sich diver-

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gierend ausbreitet, erfaßt wird. Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird die vorstehend geschilderte Methode dadurch verbessert, daß eine Vielzahl von Mischungsströmen erzeugt wird, wobei jeder Strom aus einem sich ausbreitenden Flüssigkeitsnebel und einem Gasstrom besteht, der parallel dazu verläuft, wobei eine Vielzahl derartiger Mischungsströme derartig gerichtet wird, daß sie im Gegenstrom fließen. Um das vorstehend geschilderte erfindungsgemäße Verfahren in der Praxis auszuüben, wird ein Gas/Flüssigkeits-Kontaktierungswäscher zur Verfügung gestellt, der wenigstens eine Sprühdüse aufweist," welche dazu in der Lage ist, eine Flüssigkeit divergierend auszustossen, und ferner mit einem Gasausstoßrohr versehen ist, das parallel zu dem Flüssigkeitsnebelstrom, der ausgestoßen wird, verläuft, diesen Strom jedoch erfaßt. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Gasflüssigkeitswäscher geschaffen, bei dem die Spitze der Ausstoßdüse sich innerhalb des Gasausstoßungsrohres befindet, jedoch axial in Inneren in der Weise angebracht ist, daß der divergierend durch die Düse ausgestoßene Flüssigkeitsnebel nicht auf die Wand des Gasausstoßrohres auftrifft. Es ist ersichtlich, daß die Schaffung einer Vielzahl von Sprühdüsen, die in einer solchen Richtung gerichtet sind, die derjenigen des Gasausstoßrohres entgegengesetzt ist, den Gasflüssigkeitskontaktierungswirkungsgrad verbessert. Gemäß vorliegender Erfindung sind Veränderungen des dynamischen Druckes, des statischen Druckes sowie der Fließgeschwindigkeit der Fluids dann, wenn das Gas durch das Gasausstoßungsrohr strömt, geringer im Vergleich zu den Ausführungsformen, gemäß welchen das Fluid durch das Venturi-Rohr strömt, so daß ein geringerer Druckverlust auftritt. Erfindungsgemäß kontaktiert das Gas den Flüssigkeitsnebel, der sich divergierend ausbreitet, in einem freien Raum, jedoch unter Umhüllung dieses Flüssigkeitsnebels, so daß der Kontaktierungswirkungsgrad infolge von mikroskopischen Veränderungen der Fließrichtungen des Gases sowie des Flüssigkeitsnebels erhöht wird. Daher schafft die Erfindung eine Möglichkeit, Gase mit Flüssigkeiten unter geringerem Druckverlust sowie mit einem höheren Kontaktierungswirkungsgrad zu kontaktie-

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ren, und zwar unabhängig von dem Verhältnis Gas/Flüssigkeit.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß eingesetzten Vorrichtung wiedergeben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines Gasflüssigkeitswäschers, der das erfindungsgemäße Prinzip verkörpert;

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Wäscher.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird Flüssigkeit aus der Spitze einer Düse 1 divergierend ausgestoßen, während Gas in einer Richtung strömen gelassen wird, die parallel zu der Richtung der Düse 1 verläuft, und zwar durch ein Gasausstoßungsrohr 2, dessen Wand parallel zu der Achse der Sprühdüse 1 verläuft und die Düse 1 umfaßt. Das Gas wird durch das Rohr 2 in Längsrichtung ausgestoßen, und zwar an dem rückwärtigen Teil des äußeren Umfangsabschnittes des Flüssigkeitsnebels, der sich divergierend ausbreitet. Wird bei einer derartigen Anordnung der Flussigkeitsnebe^ der divergierend durch die Sprühdüse 1 ausgestoßen wird, nicht durch den Gasstrom beeinflußt, dann breitet sich der Flüssigkeitsnebelstrom aus und verliert allmählich kinetische Energie. Jedoch wird erfindungsgemäß beschleunigtes Gas in Kontakt mit dem Flüssigkeitsnebelstrom gebracht, der kinetische Energie verliert. Dabei ist die Richtung des aus flüssigem Nebel bestehenden Stromes nicht parallel zu derjenigen des Gases, während der Gasstrom den Flüssigkeitsnebel umfaßt. Anschließend wird die kinetische Energie des Gases herabgesetzt, wodurch turbulente Ströme erzeugt werden, die aus einer Mischung aus Gas und Flüssigkeitsnebel bestehen. Die turbulenten Ströme entfernen sich von der Sprühdüse 1. Während dieser Zeit erfolgt ein wirksames mikroskopisches Vermischen von Gas und Flüssigkeitsnebel.

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Die Spitze der Sprühdüse 1 befindet sich in der Nähe des Ausgangsrandes des Gasausstoßungsrohres 2. Zur Erhöhung des mikroskopischen Kontakts zwischen Gas und Flüssigkeitsnebel sollte die Sprühdüse 1 vorzugsweise innerhalb des Gasausstoßungsrohres 2 angeordnet sein, jedoch in dessen Innerem. Die Düse 1 kann in einer Position vorgesehen sein, in welcher der ausgestoßene Flüssigkeitsnebel nicht auf das Gasausstoßungsrohr 2 auftrifft. Wie durch "d" in Fig. 1 angedeutet ist, handelt es sich um einen Bereich, innerhalb dessen sich die Position der Spitze einer Düse bewegen kann, die sich in einem Abstand von dem Rand des Gasausstoßungsrohres befindet. Das entfernteste Ende des Bereiches gibt die Position der Düse wieder, die maximal vorwärts bewegt worden ist, während das am weitesten zurückliegende Ende des Bereiches die Stellung der Düse angibt, die in einem solchen Ausmaße zurückgezogen worden ist, daß der ausgestoßene Nebel nicht die innere Wand des Rohres kontaktiert. Befindet sich die Spitze der Ausstoßungsdüse innerhalb dieses Bereiches, dann beeinflußt der Gasstrom in wirksamer Weise den strömenden Flüssigkeitsnebel, wodurch eine weiter verbesserte Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit bewirkt wird.

Eine andere Ausführungsform wird durch die Fig. 2 wiedergegeben, gemäß welcher eine Vielzahl von Düsen 1 mit ähnlicher Konstruktion wie die in Fig. 1 gezeigten Düsen in einer radial nach innen gerichteten Richtung und daher in sich gegenüberstehender Richtung angebracht sind. Die Flüssigkeit, die durch ein Rohr der Sprühdüse zugeführt worden ist, wird durch diese in sich einander gegenüberstehenden Richtungen in eine Kontaktierungskammer 5 ausgestoßen. Andererseits wird Gas durch e^Lnen Einlaß in eine ringförmige Gaskammer 7 durch die Gasausstoßungsrohre eingeführt, die sich einander gegenüberstehen, und zwar in die Kontaktierungskammer 5. Zu diesem Zeitpunkt ist die Beziehung des Gases zu der Flüssigkeit die gleiche wie im.Falle der Fig. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß der Gasstrom den Strom aus

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Flüssigkeitsnebel umfaßt, worauf die auf diese Weise erzeugten Mischungsströme aufeinandertreffen. Die Wirkung der sich .treffenden Mischungsströme trägt zu einer Erhöhung des Kontaktierungswirkungsgrades zwischen Gas und FlüssigkeitBnebel bei.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird erfindungsgemäß Flüssigkeit in einen freien Raum ausgestoßen, während ein Gas nur durch das Gasausstoßungsrohr strömen gelassen wird, das eine konstante Querschnittsfläche oder Konfiguration aufweist, so daß nur ein äußerst minimaler Druckverlust auftritt. Ferner wird eine Vielzahl von mikroskopischen Kontaktierungsstellen zwischen dem Gas und dem Flüssigkeitsnebel erzeugt, und zwar trotz des minimalen Druckverlustes, wodurch der Kontaktierungswirkungsgrad erhöht wird. Da die relative Position des Gasausstoßungsrohres 2 bezüglich der Sprühdüse 1 in der vorstehend geschilderten Weise zur Erhöhung der Erfassung des Flüssigkeitsnebels durch den Gasstrom vorgesehen ist, erfolgt ein geringerer Druckverlust, wobei die Kontaktierung zwischen dem Gas und dem Flüssigkeitsnebel verbessert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die verbesserte Kontaktierung unabhängig von dem Verhältnis Gas!Flüssigkeit erzielt werden kann.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Kontaktieren von Gasen mit Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit divergierend durch eine Sprühdüse ausgestoßen wird, und ein Gas in einer Richtung parallel zu der Achse der Sprühdüse in einer solchen Weise strömen gelassen wird, daß das Gas in Längsrichtung an dem rückwärtigen Abschnitt des äußeren Umfanges des Flüssigkeitsnebels ausgestoßen wird, der .sich divergierend ausbreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Mischun^sströmen aus Gasen und Flüssigkeiten in einer Gegenstrombeziehung zueinander erzeugt werden.

3. Vorrichtung zum Kontaktieren von Gasen und Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch wenigstens eine Sprühdüse, die divergierend eine Flüssigkeit auszustoßen vermag, und ein Gasausstoßungsrohr, das den äußeren Umfang der Sprühdüse umgibt, jedoch parallel zu der Achse der Sprühdüse ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sprühdüse , die eine Flüssigkeit divergierend auszustoßen vermag, und ein Rohr aufweist, welches das Gas längs der Mittellinie der Sprühdüse zu führen vermag, wobei ein Rohr mit einer sich in Längsrichtung gerade erstreckenden Wand auf seiner Gasausstoßungsseite vorgesehen ist und die Wand einen konstanten Querschnitt aufweist, sich eine Düse innerhalb des Rohres längs der Längsachslinie des Rohres befindet, wobei diese Düse in einer solchen Position angeordnet ist, daß die Spitze der Düse sich im In-

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neren des Gasausstoßungsrandes des Rohres befindet, und ein Flüssigkeitsnebel durch die Düse sprühbar ist/ der nicht auf das Rohr auftrifft.

5. Vorrichtung, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Düsen in sich gegenüberliegenden Stellungen angeordnet ist.

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