DE256295C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Um bei der Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten in denjenigen Fällen, wo das zu absorbierende Gas durch andere stark verdünnt ist, das Reaktionsprodukt mit der Flüssigkeit in höherer Konzentration zu erhalten, muß die Absorptionsflüssigkeit die gleiche Absorptionsschicht viele Male durchfließen. Das bekanntlich für die Absorption vorteilhafte Gegenstromprinzip kann bisher in

ίο diesem Falle nur mit einer Reihe hintereinander geschalteter Absorptionstürme angewendet werden, von denen jeder für sich gasdicht nach außen abgeschlossen ist und durch gasdichte Leitungen mit den beiden benachbarten Türmen verbunden sein muß. Dabei durchfließt in jedem Turin die gleiche Flüssigkeit die Absorptionsschicht viele Male, und daneben findet von Zeit zu Zeit eine Verschiebung der Flüssigkeit der einzelnen Türme nach dem Gegenstromprinzip statt. Die Zahl und Größe der zu verwendenden Türme und damit auch der nach außen gasdicht zu haltenden Fläche steigt außerordentlich hoch, wenn es sich um die Absorption von Stickstoffoxyden handelt, welche man zwecks Gewinnung von Salpetersäure durch Oxydation von Luftstickstoff und weitere Oxydation des dabei entstehenden Stickoxydes gewinnt. Dieses Gas ist einerseits stets mit einer großen Menge von Luft verdünnt, andererseits hat es bekanntlich die Eigenschaft, sich in Wasser zu Salpetersäure und salpetriger Säure zu lösen, aus welchem Gemisch sich Stickoxyd entwickelt, das dann wieder zu Stickstoffdioxyd oxydiert werden muß. Es ist deshalb nicht möglich, die Absorption in einem einzigen Turm vollständig durchzuführen, weil die absorbierende Flüssigkeit selbst immer wieder Stickoxyd abgibt, und zwar natürlich um so mehr, je mehr selpetrige Säure sich durch Absorption gebildet hat. Diesen Stickoxyden muß in einem nächsten Turm wieder Gelegenheit zur Absorption geboten werden, und so fort, bis die Menge der durch den Absorptionsvorgang gebildeten Stickoxyde keine Rolle mehr spielt. Alle diese Türme müssen nun nach außen gasdicht abgeschlossen werden, und hierin liegt der Grund dafür, daß die Absorptionsapparatur bei weitem der teuerste Teil der Anlagen für Salpetersäuregewinnung aus Luft ist.

Der Erfinder hat nun gefunden und bereits früher anderwärts bekannt gegeben, daß bei ■ gleichbleibender Absorptionsfähigkeit das Volumen des einzelnen Absorptionsturmes an und für sich dadurch vermindert werden kann, daß kleinkörniges Füllmaterial zur Verwendung kommt. Er hat auch für die einzelnen Türme horizontalen Durchgang der zu absorbierenden Gase durch die senkrecht von der Flüssigkeit durchsetzte Füllschicht in Vorschlag gebracht und, um eine Reduktion der Mächtigkeit der Füllschicht jedes Turmes zu ermöglichen, ein Verfahren zur Bespülung von Füllmaterial, das aus klein dimensionierten Körpern besteht, beschrieben, nach welchem periodisch solche Flüssigkeitsmengen ausgegossen werden, daß die Flüssigkeit eine zusammenhängende Säule bildet, die, nach unten sinkend, alle Teile benetzt. Allein, alle diese Fortschritte vermögen den großen Nachteil nicht zu beseitigen, daß die Nutzbarmachung des für die Absorptions-

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anlagen weitaus zweckmäßigsten Prinzips des Gegenstromes nur um den Preis erkauft werden kann, daß eine erhebliche Anzahl gasdicht gegeneinander abgeschlossener Türme Verwendung findet, wobei diese Türme, wenn quadratischen Querschnitt aufweisend, näher zusammengeschoben werden können als z}'lindrische Türme, dann aber auch ihr Dichtbleiben kaum mehr kontrollierbar wird.

ίο Die für Apparate für Filtration von Gasen und Dämpfen bekannte Anordnung einer Mehrzahl von Filtern in einem einzigen Raum, wobei die Filter gemeinsam angefeuchtet und von ihnen abtropfende Flüssigkeit gemeinsam abgeleitet werden kann, ist für den vorliegenden Fall ganz wertlos, weil sie einen Verzicht auf die Anwendung des allein rationellen Gegenstromprinzips bedingen würde, und die Zerlegung der gesamten Absorptionsmasse durch Unterbringung in mehreren Türmen trotz großer Kosten nur deshalb einen Zweck hat, weil sie beliebig oft wiederholbare, dabei aber getrennte Berieselung jedes Füllmaterialteiles gestattet und damit die Anwendung des Gegen-Stromprinzips ermöglicht.

Der vorliegende Apparat zur Absorption großer Mengen verdünnter Gase bringt nun die Lösung der Aufgabe, das Gegenstromprinzip anzuwenden und doch nur einen einzigen nach außen gasdichten Behälter zu benötigen.

Beiliegende Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform des neuen Apparates, und zwar in Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und in Fig. 2 einen Querschnitt.

In einer gasdicht nach außen abgeschlossenen, mit Gasein- und Gasauslaßrohren 1 bzw. 2 versehenen und von den Gasen in Richtung der Pfeile durchzogenen Kammer 3 ist kleinkörniges Füllmaterial angeordnet. In diesem sind, um eine ausreichende und vom übrigen Teil der Füllmasse getrennte Bespül ung derjenigen Teile, welche speziell der Absorption dienen, zu ermöglichen, durch mit Öffnungen 4 versehene Wände 5 einzelne Schichten 6, 7, 8, 9 und 10 abgetrennt. Die Wände erstrecken sich über die ganze Breite der Kammer, und die Öffnungen 4 sind so zahlreich, daß eine wesentliche Änderung des Durchgangsquerschnittes für die Gase auf ihrem Wege durch den Apparat nirgends eintritt. Die Trennungswände brauchen besondere Festigkeitseigenschaften nicht aufzuweisen, sofern sie von Füllmaterial gleicher Beschaffenheit beidseitig gehalten werden. Jede Absorptionsschicht ist bedeckt mit einer Siebplatte 11, während unter jeder Absorptionsschicht ein Sammelbehälter 12 sich befindet, der zum Auffangen der die zugehörige Absorptionsschicht durchspülenden Absorptionsflüssigkeit dient. Die Sammelbehälter sind, vom Gaseinlaßrohr 1 aus gesehen, auf nach dem hinteren Ende der Kammer ansteigenden Stufen angeordnet, und jeder derselben steht mit dem benachbarten durch Uberlaufrohre 13 in Verbindung. Die Zufuhr von Absorptionsflüssigkeit, ζ. Β. Wasser, erfolgt durch Druckluftgefäße 14, von denen je zwei oder mehrere je einer Schicht zugeordnet sind. In jedes dieser Gefäße mündet ein Flüssigkeits- und ein Druckluftzuleitungsrohr 15 bzw. 16, während ein Flüssigkeitsableitungsrohr 17 zu dem Raum oberhalb der Siebplatten 11 in jeder Schicht führt. Jede Schicht wird für sich bespült, und zwar in der Regel periodisch, so daß in die mit Wasser gefüllten Gefäße 14 Druckluft eingeleitet wird und sie sich dadurch rasch über die Füllmaterialschichten entleeren. Es bildet sich dabei jedesmal in jeder Schicht eine mehr oder weniger zusammenhängende Wassersäule, die, von oben nach unten sinkend, nach und nach alle Teile der Schicht benetzt und sie gründlich abwäscht. In die Böden der Sammelbehälter sind Rohre 18 eingesetzt, welche dazu dienen, die nach dem jedesmaligen Durchspülen der Absorptionsschichten in den Sammelbehältern aufgefangene Flüssigkeit zu nicht gezeichneten Pumpen zu leiten, mittels welcher sie wieder in die Druckluftgefäße 14 und von da auf die Absorptionsschichten befördert werden kann. Es kann also das gleiche Flüssigkeitsquantum jeweils mehrmals go in einer Schicht zirkulieren und sich auf diese Weise in möglichst hohem Grade mit dem zu absorbierenden Gase anreichern.

Das Abwaschen der einzelnen Absorptionsschichten erfolgt getrennt, und zwar mit Flüssigkeit, deren Konzentration von der vordersten, dem Gaseinlaßrohr 1 zunächst gelegenen Schicht 6 nach den hinteren Schichten zu abnimmt. Die · durch das Rohr 1 in die Kammer eintretenden Gase werden also zunächst mit hochkonzentrierter Flüssigkeit behandelt, während die die letzten Füllschichten passierenden erschöpften Gase mit frischer bzw. stark verdünnter, also sehr aufnahmefähiger Absorptionsflüssigkeit in Berührung kommen. Die Zuleitung frischer Absorptionsflüssigkeit erfolgt durch das Rohr ig, welches in den obersten Sammelbehälter einmündet. Nimmt infolge der Zufuhr von frischer Absorptionsflüssigkeit die Menge der in der zu- no gehörigen Schicht 10 zirkulierenden Flüssigkeit zu, so erfolgt zuletzt durch das den Sammelbehälter mit dem nächstliegenden Behälter verbindende Uberlaufrohr 13 eine Abgabe dieses Überschusses an letzteren Behälter und die zugehörige Absorptionsschicht 9. Gegenüber der frisch zur Schicht 10 zugeleiteten Absorptionsflüssigkeit weist der in den Behälter abgegebene Überschuß eine höhere Konzentration auf. Da sich dieser Vorgang bei den übrigen Schichten wiederholt, so wird durch die Anordnung der Sammelbehälter erzielt, daß sich die oben

erwähnte Abstufung der Konzentration der Absorptionsflüssigkeit für die einzelnen Schichten selbsttätig herstellt und stationär bleibt. Durch das in den untersten Sammelbehälter einmündende Rohr 20 wird die konzentrierte Flüssigkeit dem Apparat entzogen. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß jede Füllschicht zusammen mit der Bespülungsvorrichtung ein ganz für sich bestehendes und für sich arbeitendes Absorptionselement bildet, das aber nur auf dem ganz kleinen Teil der dasselbe begrenzenden Fläche, der gleichzeitig zur Außenwand des ganzen Apparat gehört, gasdichte Wandungen besitzt.

Für die Bewältigung von stündlich 6000 m³ Gas mit einem Stickstoffoxydgehalt von 1,5 bis 2 Prozent sind z. B. zwei hintereinander geschaltete Apparate von 13 m Länge, 7 m Breite und 6 m Höhe notwendig. In jedem dieser Apparate sind sechs Absorptionsschichten von 6 m Breite und 5¹Z₂ m Höhe, den Querschnitt der Kammer ganz ausfüllend, auf die Länge der Kammer verteilt. Dabei haben die berieselten Absorptionsschichten eine Dicke von ¹Z₃ m. In jedem Apparat befinden sich während des Betriebes 15000 bis 20000 Liter Flüssigkeit, deren Gehalt an Salpetersäure je nach der Lage der Absorptionselemente bis zu etwa 40 bis 50 Prozent ansteigt. Die Konzentration der abgehenden Gase beträgt, nachdem sie beide Apparate passiert haben, nur noch einige Hundertstel von 1 Prozent.

Der Raum zwischen je zwei Absorptionsschichten kann natürlich verschieden groß sein.

Es dienen diese Räume vorzugsweise dazu, Nebel niederzuschlagen, die sich in den Absorptionsschichten dann bilden, wenn die durchziehenden Gase eine gewisse Geschwindigkeit überschreiten. Andererseits haben diese Räume auch noch den Zweck, die benachbarten Absorptionsschichten zu trennen und damit ein Vermischen der Flüssigkeiten verschiedener Absorptionsschichten noch vollständiger zu verhindern.

Der vorstehend beschriebene Apparat kann je nach der Menge und der Beschaffenheit der in bestimmten Zeiträumen zu absorbierenden Gase eine beliebige Zahl von Absorptionsschichten enthalten, die zusammengeschaltet werden, ohne daß sie durch geschlossene Wände ,so voneinander getrennt zu werden brauchen; der Apparat kann von den Gasen seiner ganzen Ausdehnung nach durchströmt werden, ohne daß eine wesentliche Änderung des Durchgangsquerschnittes für die Gase an irgendeiner Stelle mit Ausnahme des Ein- und Austrittsrohres eintritt. Der Apparat beansprucht daher im Vergleich mit den bisher üblichen Absorptionsanlagen bei gleicher zu verarbeitender Gasmenge und gleicher Höhe eine kleinere Grundfläche. Insbesondere aber sind, da die Absorptionsräume in ein und demselben Raum untergebracht sind, auch die Teile der Anlage, die gegen den Außenraum abgedichtet werden müssen, auf ein Minimum reduziert, was natürlieh eine wesentliche Vereinfachung und ganz bedeutende Verminderung der Erstellungskosten zur Folge hat.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Apparat zur Absorption großer Mengen verdünnter Gase mit Flüssigkeit, die senkrecht durch in einem einzigen, nach außen gasdicht abgeschlossenen Raum enthaltenes und von den Gasen in horizontaler Riehtung durchsetztes Füllmaterial fließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial in zur GasdurchstrÖmungsrichtung senkrecht stehende Schichten abgeteilt ist., von denen wenigstens einzelne getrennt berieselt werden, und daß die Teilung des Füllmaterials in diese Schichten durch eine Anzahl auf ihrer ganzen Fläche gasdurchlässiger Wände bewirkt ist, die einen Übertritt der herunterfließenden Flüssigkeit aus einer Schicht zu den benachbarten verhindern, wobei aber eine Verschiebung der Berieselungsflüssigkeit mit zunehmender Konzentration gegen die der Gaseinflußstelle nächstliegenden Absorptionsschichten hin erfolgt.

2. Apparat zur Absorption großer Mengen verdünnter Gase nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß berieselte Füllschichten mit nicht berieselten Schichten abwechseln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.