DE2503681A1

DE2503681A1 - Vorrichtung fuer den kontakt von gasen mit fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2503681A1
Application number: DE19752503681
Authority: DE
Inventors: Frank Ernest George Ravault
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1974-01-31
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1975-08-14
Also published as: IT1027424B; FR2259635B1; JPS50157262A; FR2259635A1; GB1484461A

Description

PATENTANWALT DR. HANS·GÜNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 23.1.1975 Eg/Ax/4

FOSECO INTERNATIONAL Ltd., Long Acre, Nechells, Birmingham B7 5JR / England

Vorrichtung für den Kontakt von Gasen mit Flüssigkeiten

Die Erfindung "betrifft Vorrichtungen für die Durchführung des Kontaktes von Gasen mit Flüssigkeiten.

Es gibt zahlreiche Arten von Vorrichtungen, in denen ein Gas mit einem fließenden Flüss-igkeitsfilm in Berührung gebracht wird, z.B. Befeuchtungsanlagen, Kühltürme, Fraktionierkolonnen, Destillationskolonnen und Absorptionskolonnen. Der Ausdruck "Gas" wird hier der Einfachheit halber zur Bezeichnung von Gasen, Dämpfen, Brüden und Gemischen von Gasen und Dämpfen gebraucht» Der Kontakt zwischen dem Gas und dem fließenden Flüssigkeitsfilm kann physikalische und/oder chemische Reaktionen zwischen Gas und Flüssigkeit bewirken. .

Um guten Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit zu fördern und zu erreichen, muß natürlich die Größe der Flüssigkeitsoberfläche, die dem Gas dargeboten wird, möglichst groß sein, so daß es üblich ist, in Vorrichtungen der genannten Art großoberflächige Füllkörper zu; verwenden, über die die Flüssigkeit sich ausbreiten kann. Beispielsweise sind Absorptionstürme häufig mit Füllkörpernin Form von Ringen, Platten und Stäben gefüllt. Diese

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Füllkörper können regellos angeordnet oder in einer vorbestimmten Ordnung eingesetzt werden. Bei regellosen Anordnungen oder Schüttungen findet Kanalbildung statt, doh. die Flüssigkeit und das Gas strömen zum größten Teil über einige wenige wohldefinierte Wege, und nur eine geringe Menge fließt über die übrigen Füllkörper» Geregelte Anordnungen pflegen die KanalMldung weitgehend auszuschalten (obwohl zuweilen darauf geachtet werden muß, daß die Füllkörper horizontal gehalten werden), erfordern jedoch einen viel größeren Zeitaufwand für die Installation und haben im allgemeinen eine kleinere Kontaktoberfläche.

Eine Alternative ist die Unterteilung der Kolonne oder des Turms durch eine große Zahl waagerechter Böden, beispielsweise durch sog₀ Glockenboden oder Kittelboden«

Es wurde nun gefunden, daß Vorrichtungen für den Kontakt von Gasen mit Flüssigkeiten mit erheblich verbesserten Charakteristiken durch Verwendung eines gewissen Typs von porösem keramischem Material als Füllkörper, über deren Oberfläche die Flüssigkeit fließen und durch die das Gas strömen kann, hergestellt werden können.

Gegenstand der Erfindung sind demgemäß für den Kontakt von Gasen mit Flüssigkeiten dienende Vorrichtungen, die gekennzeichnet sind durch eine Kammer,- durch die das Gas und die Flüssigkeit strömen können, und eine in der Kammer angeordnete Füllung in Form eines zusammenhängenden Körpers aus porösem keramischem Material mit Schaumstruktur, durch den das gesamte Gas und die gesamte Flüssigkeit, die die Kammer durchströmen, fließen»

Der Körper kann monolithisch sein oder aus einer Anzahl von zusammengesetzten Abschnitten oder Teilstücken bestehen. In jedem Fall darf kein Hohlraum im Körper vorhanden sein. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet sich somit von bekannten Vorrichtungen, in denen

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eine eingekippte Füllung aus einzelnen Körpern aus . Material mit Schaumstruktur verwendet werden kann (wie .beispielsweise in der US-PS 3 410 057 beschrieben), wobei die Füllung außer den Zellen der Schaumstruktur Hohlräume, deh. die Hohlräume zwischen benachbarten Stücken mit Schaumstruktur enthält.

Gemäß einem besonderen Merkmal ist die Erfindung auf ein Fraktionierverfahren gerichtet, bei dem von unten nach oben strömende Dämpfe mit einem von oben nach unten strömenden Kondensat in einer Fraktionierkolonne in Berührung gebracht werden, wobei die Kolonne ganz oder teilweise mit einer Füllung in Form eines zusammenhängenden Körpers aus porösem Keramikmaterial mit Schaumstruktur gefüllt ist« . . .

Gemäß einem weiteren speziellen Merkmal ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten gerichtet, bei dem ein zu absorbierendes Gas in einer Kolonne von unten nach oben im Gegenstrom zu der von oben nach unten fließenden Flüssigkeit, die

wird

das Gas absorbiert, geführt/und die Kolonne teilweise oder ganz mit einer Füllung in Form eines zusammenhängenden Körpers aus porösem Keramikmaterial mit Schaumstruktur gefüllt ist.

Als Materialien mit "Schaumstruktur¹' werden hier Materialien bezeichnet, deren Struktur derjenigen eines organischen Schaumstoffs, z.B. eines Polyurethan-Schaumstoffs, gleicht. Für die Zwecke der Erfindung werden vorzugsweise mehr oder weniger netzartige keramische Schaumstoffe verwendet, d.h.- Materialien mit vollständig offenen Zellen, die durch ein dreidimensionales netzwerk von Strängen oder Stegen aus Keramikmaterial gebildet sind.

Keramikmaterialien mit Schaumstruktur sind bekannt. Ihre Herstellung wird beispielsweise in den GB-psen 923 862,

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916 784, 1 004 352, 1 019 807 und 1 054 421 beschrieben. Von der Anmelderin wurden Verfahren zur Herstellung von verbesserten Materialien mit Schaumstruktur in den

deutschen Patentschriften _{o 0β0}(Patentanmeldung

P 2301 662*8), .........(Patentanmeldung P 2301 670,8), ...„....«.(Patentanmeldung P 2301 661.70» . ο... _o. _o ^Patentanmeldung P 24 22 200.2) und .........(Patentanmeldung P 24 53 269.2) beschrieben, und die gemäß diesen Patentschriften hergestellten Materialien mit Schaumstruktur werden für die Zwecke der Erfindung bevorzugt.

Diese bevorzugten Materialien mit Schaumstruktur bestehen im allgemeinen fast vollständig aus Strängen oder Stegen aus Keramikmaterial mit einem Durchmesser von 1,5 mm und einer maximalen Länge von 5 mm. Der Hohlraum der Materialien macht im allgemeinen 90 bis 95$> ihres Gesamtvolumens aus, so daß die Materialien eine geringe Dichte und hohe Durchlässigkeit, jedoch gleichzeitig auch .eine große spezifische Oberfläche haben, über-die die behandelte Flüssigkeit fließt. Da jeder Steg kurz ist, ergeben sich zahlreiche Unterbrechungen und starke Turbulenz im Flüssigkeitsstrom, wenn der Film der Flüssigkeit auf viele Knotenpunkte oder Netzknoten trifft, während er von oben nach unten fließt. Hierdurch wird die physikalische und/oder chemische Reaktion zwischen der Flüssigkeit und dem Gas verstärkt.

Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten Materialien mit Schaumstruktur sind sehr homogen, so daß keine Kanalbildung auftritt. Sie sind außerdem chemisch sehr beständig, so daß die verschiedensten Flüssigkeiten und Gase behandelt werden können. Außerdem haben sie eine außergewöhnlich hohe Korrosionsbeständigkeit.

Wie bereits erwähnt, kann die Behandlungskammer (Kolonne, Turm o.dgl.) mit dem Keramikmaterial mit Schaumstruktur vollständig gefüllt sein. Eine besonders vorteilhafte

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Teilfüllung wird erreicht, indem Platten aus dem Material mit Schaumstruktur über die gesamte Breite der Kammer in einer Weise, die den bekannten Glockenboden oder Kittelboden analog ist, angeordnet werden. Vorteilhaft sind diese Platten beiderseits durch perforierte Schichten aus Keramikmaterial belegt« Diese Schichten können nach Verfahren hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift„₀._β »....(Patentanmeldung P 23 o1 619.5 ) der Anmelderin -. beschrieben werden, jedoch unter Verwendung von perforierten Tafeln aus saugfähigem Material.

Die Art, Zellengröße, Dichte u.dgl. des Keramikmaterials mit Schaumstruktur können so gewählt werden, daß sie den jeweiligen Einsatzbedingungen am besten angepasst sind ο Gegebenenfalls können mehrere Typen solcher Materialien in einer Vorrichtung verwendet werden <>

Die Erfindung wird durch die folgenden Versuchsergebnisse veranschaulicht, die mit einer Versuchs-Destillationskolonne erhalten wurden.

Als Versuchsapparatur wurde eine Destillationskolonne von 50 mm Durchmesser mit 12 Böden verwendete Diese Kolonne war mit einer 20 1-Destillationsblase verbunden und mit einem wassergekühlten Kondensator versehen. Die Kolonne wurde mit totalem Rückfluß und feststehendem Energieeinsatz, d.h. feststehenden Aufkochgeschwindigkeiten betrieben. Die Trennwirkung wurde bei der Trennung von Methanol und Wasser gemessen.

Drei verschiedene Ausführungsformen wurden verwendet:

a) übliche perforierte massive Scheiben aus Polytetrafluoräthylen, die mit Löchern von 1,5 mm Durchmesser versehen und in Abständen von.75 mm an einem zentralen Tragstab von 6 mm Durchmesser befestigt waren.

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"b) Scheiben aus Keramikmaterial mit Schaumstruktur von je 10 mm Dicke, die mit Hilfe von 16 mm-Auflageringen aus Polytetrafluoräthylen und Unterlegscheiben im Abstand von 75 mm an einem zentralen Tragstab von 6 mm Durchmesser befestigt waren.

c) Eine Kombination von (a) und (b), d_eh. eine Keramikscheibe, die auf einer üblichen perforierten massiven Scheibe aus Polytetrafluoräthylen auflag, wobei jedes Paar einen Abstand von 75 mm zum nächsten Paar hatte,

Für Vergleichszwecke wurde die Kolonne zuerst mit minimaler Aufkochgeschwindigkeit unter'Verwendung der perforierten Platten (a) betrieben. Voller Rückfluß der Flüssigkeit fand über die Kolonnenwände statt, und die Trennwirkung der Füllung wurde notiert.

Unter gleichen Bedingungen war die Trennwirkung der Füllung, die ausschließlich aus den mit Abstand zueinander angeordneten Keramikscheiben bestand, um 20% und bei Verwendung einer Kombination der Keramikscheiben und der Polytetrafluoräthylenscheiben (c) bei minimalem Aufkochen um 60$ höher als bei der oben genannten Standardfüllung (a). In beiden Fällen der Verwendung von Keramikscheiben fand erhebliche waagerechte Ausbreitung der Flüssigkeit innerhalb der Scheiben statt, und der Rückfluß erfolgte sowohl an den Innenwänden der Kolonne von oben nach unten als auch in Form von Tropfen zwischen den Scheiben innerhalb der Kolonne.

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Claims

Patentansprüche

Ölvorrichtung für den Kontakt von Gasen mit Flüssigkeiten mit einer Kammer, durch die das Gas und die Flüssigkeit strömen können, und einer in. der Kammer angeordneten Füllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung die Form eines zusammenhängenden Körpers aus porösem keramischem Material mit Schaumstruktur hat, durch den das gesamte Gas und die gesamte Flüssigkeit, die die Kammer durchströmen, fließen.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus porösem keramischem Material mit Schaumstruktur ein zusammenhängender monolithischer Körper ist.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer als Kolonne ausgebildet ist, die eine Vielzahl von flachen Scheiben enthält, die sich über die gesamte Breite der Kolonne erstrecken und jeweils aus porösem keramischem Material mit Schaumstruktur bestehen.
4) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse keramische Material mit-Schaumstruktur· eine im wesentlichen dreidimensionale netzartige Struktur hat.
5) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse keramische Material mit Schaumstruktur fast vollständig aus Strängen oder Stegen aus keramischem Material mit einem Durchmesser von 1,5 mm oder weniger und einer Länge von 5 mm oder weniger besteht.
6) Fraktionierverfahren, bei dem von unten nach oben strömende Dämpfe mit einem von oben nach unten strö-

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menden Kondensat- in einer Fraktionierkolonne in Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kolonne verwendet, die ganz oder teilweise mit einer Füllung in Form eines zusammenhängenden Körpers aus porösem Keramikmaterial· mit Schaumstruktur gefüllt ist„
7) Verfahren zur Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten, wobei das zu absorbierende Gas in einer Kolonne von unten nach oben im Gegenstrom zu einer von oben nach unten fließenden Flüssigkeit, die das Gas absorbiert, geführt wird, wobei die Kolonne teilweise oder ganz mit einer Füllung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Füllung in Form eines zusammenhängenden Körpers aus porösem Keramikmaterial mit Schaumstruktur verwendet.

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