DE2518878A1

DE2518878A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren eines gases mit einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE2518878A1
Application number: DE19752518878
Authority: DE
Inventors: John Wilkinson
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1974-05-08
Filing date: 1975-04-28
Publication date: 1975-11-20
Also published as: ZA752162B; ES437506A1; JPS50152978A; SE7505238L; IT1037332B; NL7504514A; FR2269993B1; GB1488834A; AU7992475A; BE828226A; FR2269993A1; CH604859A5

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kontaktieren eines Gases rait einer Flüssigkeit

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kontaktieren eines Gases mit einer Flüssigkeit, um Stoffe vom Gas zur Flüssigkeit zu übertragen.

Ein bekanntes Verfahren zum Kontaktieren eines Gases mit einer Flüssigkeit besteht darin, daß man das Gas nach oben durch eine Kontaktzone führt, die lose mit leichten Elementen, wie z.B. Hohlkugeln, bepackt ist, welche auf einem Gitter ruhen und entweder von oben oder von unten mit der Flüssigkeit bespult werden. Durch die nach oben gerichtete Strömung des Gases durch die Kontaktzone werden die leichten Elemente zu einer heftigen Bewegung veranlaßt, weshalb üblicherweise ein zweites Gitter über der Kontaktzone vorgesehen wird, um die Bewegung der Elemente zu beschränken. Der Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit findet an der benetzten Oberfläche der Elemente und wahrscheinlich auch an der Oberfläche der Flüssigkeits-

509847/ 1 035

tröpfchen statt, die durch das turbulente Mischen der Flüssigkeit und des Gases gebildet werden. Die Bewegung der Elemente und die Strömung der Flüssigkeit über deren Oberfläche verhindert im allgemeinen die Ansammlung von Feststoffen, die aus dem Gas entfernt werden.

Jedoch ist die Bewegung der Elemente bei dem bekannten Verfahren äußerst heftig, wobei im Durchschnitt luch -Bereiche mit weniger dicht oder dichter gepackten Elementen auftreten können. In diesen Fällen strömt der größte Teil des Gases durch die lose gepackten Bereiche, wobei nur ein geringfügiger Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit stattfindet, da diese Bereiche den leichtesten Weg durch die Kontaktzone anbieten. Die dichter gepackten Bereiche, in denen ein wirksamer Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit stattfinden könnte, widerstehen der Strömung des Gases.

Gemäß der Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zum Kontaktieren eines Gases mit einer Flüssigkeit vorgeschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, daß man die Flüssigkeit durch und das Gas nach aufwärts durch eine Kontaktzone führt, welche frei bewegliche leichte Elemente enthält, wobei diese Zone eine untere Begrenzung mit einer Vielzahl von Offnungen aufweist, und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und der Flüssigkeit so einstellt, daß ein wesentlicher Druckabfall an der Begrenzung stattfindet, wodurch den leichten Elementen eine solche Bewegung erteilt wird, daß ein guter Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in der Kontaktzone stattfindet.

Venn die offene Fläche der unteren Begrenzung über 4o % der gesamten Fläche liegt, dann kann es schwierig sein, die Flüssigkeit in der Kontaktzone zu halten, wenn nicht

509847/ 1035

sehr hohe Gas- und FlUssigkeitsströmungsgeschwindigkeiten angewendet werden, die zu einer solch starken Bewegung der leichten Elemente führen, daß die Wirksamkeit des Gas/ Flüssigkeits-Kontakts verringert wird.

Es wird deshalb bevorzugt, daß die untere Begrenzung eine offene Fläche von höchstens 40 % ihrer Gesamtfläche aufweist. Es wird aber auch bevorzugt, daß die offene. Fläche der unteren Begrenzung höchstens 25 % ihrer Gesamtfläche beträgt. Ein guter Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit und damit eine sehr wirksame übertragung von teilchenförmigen Stoffen vom Gas zur Flüssigkeit wird in einer Kontaktzone erreicht, die eine untere Begrenzung mit einer offenen Fläche von 12 % aufweist. Bei Verwendung einer solchen Begrenzung wird bei einer Gasströmungsgeschwindigkeit von J>o nr/min ein Druckabfall von 48 mm Wassersäule an der Begrenzung erzielt.

Es ist erwünscht, daß der Druckabfall an der Begrenzung nicht unter 10 mm Wassersäule fällt. Ein Druckabfall an der Begrenzung im Bereich von \J> bis 152 mm Wassersäule und insbesondere im Bereich von lö bis 76 mm Wassersäule wird bevorzugt. Es ist jedoch möglich, das Verfahren mit einem Druckabfall an der Begrenzung von bis zu 1524 mm Wassersäule oder sogar mehr zu betreiben, wenn ein solcher Druckabfall mit dem System verträglich ist, in welchem das Verfahren ausgeführt wird.

Die leichten Kugeln sind vorzugsweise Hohlkugeln, die aus einem leichten Kunststoff bestehen (beispielsweise sind Tischtennisbälle sehr geeignet), sie können jedoch jede zweckmäßige Form aufweisen und aus jedem zweckmäßigen Material bestehen.

509847/1035

Die Öffnungen in der Begrenzung sind vorzugsweise gleichmäßig über ihre Gesamtfläche verteilt, um eine optimale Verteilung des Gases durch die Kontaktzone zu erzielen und um somit einen guten Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit zu erleichtern,,

Die Flüssigkeit kann in die Kontaktzone von oben und/oder von der Seite und/oder von unten (beispielsweise über die Öffnungen in der unteren Begrenzung) eingeführt werden, wenn das Verfahren für die Übertragung von teilchenförmigen Stoffen vom Gas zur Flüssigkeit verwendet wird, dann wird es bevorzugt, daß mindestens ein Teil der Flüssigkeit, der durch die Kontaktzone hindurchgeht, nach oben auf die untere Seite der unteren Begrenzung gespritzt wird, so daß die Ansammlung von festen Stoffen an dieser Stelle verhindert wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Kontaktieren eines Gases mit einer Flüssigkeit in einer Kontaktzone, die frei bewegliche leichte Elemente enthält, wobei die Vorrichtung eine den Boden der Kontaktzone bildende Platte mit einer Vielzahl von Öffnungen aufweist und die Platte eine offene Fläche von höchstens 40 % ihrer Gesamtfläche besitzt, und eine Einrichtung zum Einführen von Flüssigkeit durch die Kontaktzone und von Gas nach oben durch die Kontaktzone besitzt, um den leichten Elementen eine solche Bewegung zu erteilen, daß ein wirksamer Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in der Kontaktzone stattfindet.

Die Vorrichtung kann zweckmäßig die Form eines aufrechtstehenden Turms besitzen, in welchem die Platte horizontal angeordnet ist und den Turm in zwei Kammern trennt. Die leichten Elemente können direkt auf der Platte ruhen

509847/1035

oder etwas darüber gehalten werden.

Die Einrichtung zur Einführung der Flüssigkeit in die Kontaktzone kann Rohre oder Spritzdüsen aufweisen, welche die Flüssigkeit über dem und/oder seitlich vom un'd'oder nach oben durch den Boden der Kontaktzone einführen. Es wird jedoch bevorzugt, daß mindestens eine Einrichtung für die Einführung von Flüssigkeit aus einem Spritzkopf besteht, der unter der Platte angeordnet und nach oben gerichtet ist, so daß die Flüssigkeit die Kontaktzone durch die öffnungen in der Platte betritt und die Unterseite derselben be spult.

Die Flüssigkeit kann aus der Kontaktzone durch ein oder mehrere Ablaufleitungen abgeführt werden, welche durch die Seite des Turms oder durch die Platte gehen.

Die Ablaufleitungen führen die Flüssigkeit vollständig aus der Vorrichtung heraus oder, was noch besser ist, liefern die Flüssigkeit in einen Pool in der unteren Kammer, von wo aus die Flüssigkeit abgeführt oder durch oder zur Kontaktzone zurückgeführt werden kann.

Damit das Gas durch die Kontaktzone nach oben strömt, ist eine Einrichtung für die Einführung von Gas in der unteren Kammer unterhalb der Platte und eine Einrichtung für die Abführung des Gases in der oberen Kammer und über der Kontaktzone vorgesehen.

Zwar war es bei der bekannten Vorrichtung dieser Art nötig, ein oberes Gitter vorzusehen, damit die leichten Elemente nicht aus der Vorrichtung herausgetragen werden, aber bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein solches oberes Gitter aufgrund der weniger heftigen Bewegung der Elemente unnötig. Es kann jedoch in einigen

5098Λ7/ 1035

Fällen erwünscht sein, ein Nebelfilter über der Kontaktzone vorzusehen, um das Austragen von Flüssigkeit mit dem Gas zu verringern.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun anhand eines Beispiels näher beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug gencnmen wird, die einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung darstellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besitzt einen zylindrischen Turm 1, ein Gaszuführrohr 2 und ein Gasabführungsrohr j5, wobei ersteres teilweise durch ein Leitblech abgeschinrt ist. Eine Lochplatte 5 ist horizontal im Turm 1 über der Hohe des Gaszuführrohrs 2 angeordnet. Ein Flüssigkeitszuführrohr 6 führt durch die Seitenwandung des Turms zu einem zentral angeordneten, nach oben gerichteten Spritzkopf 7» der unterhalb der Lochplatte 5 angeordnet ist. Das obere Ende eines Rohrs 8 geht an der Lochplatte 5 vorbei und mündet mit seinem unteren Ende 9 unterhalb der Höhe eines Überlaufrohrs 10, das in die Seitenwandung des Turms 1 kurz über dem Boden 11 des Turms 1, aber unter der Höhe des Gaszuführrohrs 2 eingesetzt ist. Das Überlaufrohr 10 führt in eine Flüssigkeitsdichtung 12. Über der Lochplatte 5 befindet sich eine Vielzahl von leichten Hohlkugeln 1J>. Kurz unterhalb des Gasabführungsrohrs 3 ist ein Nebelfilter 14 vorgesehen.

Bei Betrieb der Vorrichtung wird ein Flüssigkeitsspray 15 vom Kopf 7 nach oben zur Unterseite der Lochplatte 5 und durch die Löcher in die Kontaktzone 16 geführt. Flüssigkeit, die die Kontaktzone erreicht, kann nach unten durch das Rohr 3 und zusammen mit überschüssiger Flüssigkeit, die von der Unterseite der Lochplatte 5 abtropft, zu

509847/1035

einem Pool I7 gelangen. Der Pegel des Pools I7 wird mit Hilfe des Uberlaufrohrs 10 über dem unteren Ende des Rohrs 8 gehalten. Ein direkter Eintritt von Flüssigkeit in das Gaszuführrohr 2 wird durch das Leitblech ¹J verhindert. Gas betritt den Turm durch das Gaszuführrohr 2 und kann nur durch den Spray I5 und die Locher in der Platte 5 nach oben strömen und zur Kontaktzone 16 gelangen. Die nach oben gerichtete Strömung des Gases und der Flüssigkeit durch die Lochplatte und in die Kontaktzone 16 hat zur Folge, daß sich letztere gleichmäßig vergrößert und die leichten Hohlkugeln I3 sorgfältig benetzt und bewegt werden. Die sich daraus ergebende gleichmäßige Verteilung von Gas, Flüssigkeit und leichten Elementen in der Kontaktzone ergibt einen guten Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit. Dies gestattet eine wirksame übertragung von Stoffen aus dem Gasstrom zur Flüssigkeit. Flüssigkeitströpfchen 18, die durch die Turbulenz im Bett erzeugt werden, werden durch das Gas in die Atmosphäre über dem Bett getragen und aus dem Gasstrom weitgehend durch den Nebelfilter entfernt, bevor das Gas den Turm durch das Gasabführungsrohr 3 verläßt.

509847/1035

Claims

Verfahren zur Kontaktierung eines Gases mit einer

Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit durch und das Gas nach aufwärts durch eine Kontaktzone, die frei bewegliche leichte Elemente enthält, geführt wird, wobei die Zone eine untere Begrenzung mit einer Vielzahl von öffnungen aufweist, und daß die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und des Gases so eingestellt werden, daß ein wesentlicher Druckabfall an der Begrenzung stattfindet, wodurch den leichten Elementen eine solche Bewegung erteilt wird, daß ein guter Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen aufweisende untere Begrenzung eine offene Fläche von höchstens 40 % ihrer Gesamtfläche aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen aufweisende untere Begrenzung eine offene Fläche von höchstens 25 # ihrer Gesamtfläche aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen aufweisende untere Begrenzung eine offene Fläche von höchstens 12 % ihrer Gesamtfläche aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen aufweisende untere Begrenzung eine offene Fläche von mindestens 1 % ihrer Gesamtfläche aufweist.
6* Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,.da« durch gekennzeichnet« daß die Öffnungen in der unteren Be-

509847/1035

grenzung regelmäßig angeordnet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall an der Begrenzung mindestens 10,16 mm Wassersäule beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall an der Begrenzung im Bereich von 12,70 bis 152,4o mm'Wassersäule liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall an der Begrenzung im Bereich von 17,78 bis 76,20 mm Wassersäule liegt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit nach, oben durch die öffnungen aufweisende Begrenzung in die Kontaktzone geführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit nach oben auf und durch die öffnungen aufweisende untere Begrenzung gespritzt wird.
12. Vorrichtung zur Kontaktierung einer Flüssigkeit mit einem Gas, welche eine Kontaktzone mit frei beweglichen leichten Elementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Platte mit einer Vielzahl vcn öffnungen, welche den Boden der Kontaktzone bildet und eine offene Fläche von höchstens 40 % ihrer Gesamtfläche aufweist, und eine Einrichtung für die Hindurchfuhrung von Flüssigkeit durch und Gas nach oben durch die Kontaktzone besitzt, wobei ein wesentlicher Druckabfall an der Platte

509847/1035

entsteht, um den leichten Elementen eine solche Bewegung zu erteilen, daß ein guter Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in der Kontaktzone erzielt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen aufweisende Platte eine offene Fläche von höchstens 25 % ihrer Gesamtfläche besitzt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,, daß die öffnungen aufweisende Platte eine offene Fläche von höchstens 12 % ihrer Gesamtfläche besitzt.
15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen aufweisende Platte eine offene Fläche von mindestens 1 % ihrer Gesamtfläche besitzt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis I5, dadurch gekennzeichnet, da3 die Platte regelmäßig angeordnete öffnungen aufweist.
17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung aufweist, mit welcher Flüssigkeit nach oben gegen und durch" die öffnungen aufweisende Platte gespritzt werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis I7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Ablaufleitung aufweist, dejren Eintritt die Flüssigkeitsmenge definiert, die bei einer bestimmten Gasströmungsgeschwindigkeit in der Kontaktzone gehalten wird.

509847/1035
19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufleitung die Flüssigkeit in einen Pool führt, von wo aus die Flüssigkeit zurückgeführt werden kann.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis I9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nebelfilter über der Kontaktzone angeordnet ist.

0ΜΝΦ. H. FIfJCKE, DtPL-(NO. H. BOW WPHHG.

509847/1035

Leerseite