DE2707966A1

DE2707966A1 - Boden fuer die behandlung von fluessigen mit gasfoermigen medien

Info

Publication number: DE2707966A1
Application number: DE19772707966
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: VER FUELLKOERPER FAB
Current assignee: VER FUELLKOERPER FAB
Priority date: 1977-02-24
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1978-08-31

Description

Die Erfindung betrifft einen Boden für die Behandlung von flüssigen mit gasförmigen
Medien in Türmen und Kolonnen, bestehend aus nebeneinander angeordneten, mit je einer Durchtrittsöffnung versehenen Körpern, wobei die Durchtrittsöffnungen in Strömungsrichtung der Medien verlaufen.
Flüssige Medien werden mit gasförmigen Medien in Türmen und Kolonnen zur Absorption -Desorption, zum Mischen, Trennen, Trocknen, Kühlen, zur Kondensation, zum Entgasen, zum Destillieren, Rektifizieren und analogen Stoff- oder Wärmeaustauschprozessen im Gegen- oder Gleichstrom behandelt. Dabei ist eine intensive Durchmischung der Medien erforderlich um den angestrebten Effekt unter optimalen Bedingungen zu erzielen.
Das kann durch Füllkörper-Schüttungen erfolgen. Diese bedingen durch ihre regel lose Aufschüttung relativ hohe, für den Stoffaustausch wirkungslose Strömungsdruckverluste und damit größeren Energieaufwand. Füllkörperschüttungen sind auch mit dem Nachteil einseitiger Flüssigkeitsströmung z.B. Randgängigkeit, Bachbildung sowie Verschmutzungsgefahr bei reaktionsbedingten Stoffausscheidungen behaftet.
Es sind auch Füllkörper-Füllungen (siehe DBP 1268596) bekannt, die eine Verengung haben und zu vertikalen Strömungskanälen zusammengesetzt werden. Diese Packungen - aus Hohl körpern in Dreieckform bestehend - bewirken, dass sich ein Teil der Flüssigkeit in die von den Wandungen der Strömungskanäle gebildeten Zwickel hineinzieht. Durch die relativ hohen Kohäsionskräfte verbleibt diese Flüssigkeitsmenge, die man als Zwickelflüssigkeit bezeichnen kann, im Zwickel und kann sich dadurch nur mit einem geringen Teil am Stoff- und Wärmeaustausch beteiligen. Bei einer Vielzahl von so gestalteten Strömungskanälen bleibt der größere Teil der Flüssigkeit im Austausch unwirksam. Aus der Dreieckform des Einzel körpers resultiert ein weiterer schwerwiegender Nachteil dieser Füllkörper-Packung weil Lücken an der Wandung der Türme oder Kolonnen bei der im Regel falle zylindrischen Form der Türme und Kolonnen, bedingt durch die Geometrie der Einzelkörper zwangsläufig entstehen.
Etwa 15 bis 20 X des kreisförmigen Mantels bleiben frei. Diese müssen zusätzlich mit regellos geschütteten kleineren Füllkörpern ausgefüllt werden, verbunden mit nachteilig störenden Wirkungseinflüssen.
Der Erfindung liegt in der Aufgabenstellung zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und insbesondere die Lücken zu vermeiden und darüberhinaus zu größeren Leistungen und höherer Wirtschaftlichkeit zu gelangen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass jeder Körper aus einem venturiartig eingeschnürten Rohrstück besteht. Der Boden kann sowohl im Gegenstrom betrieben werden, wobei die gasförmige Phase aufwärts- und die Flüssigkeit von oben nach unten dispers verteilt strömt, als auch im Gleichstrom, wobei Gas und Flüssigkeit von oben nach unten strömen. Es können ein oder mehrere Böden angeordnet sein. Bei mehreren Böden kann eine Zwischeneindüsung, auch von Flüssigkeiten unterschiedlichen Aggregatzustandes zwischen den einzelnen Böden erfolgen. Die Böden können selbsttragend oder auf Tragrosten angeordnet sein. Bei der selbsttragenden Ausführung werden die Rohrstücke keramisch miteinander verbunden oder bei Verwendung von Thermoplasten, miteinander in bekannter Art verschweißt.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass der freie Eintrittsquerschnitt und der freie Austrittsquerschnitt der venturiartig eingeschnürten Rohrstücke bis 39 cm2, vorzugsweise bis 13 cm2 beträgt und der freie Querschnitt der Einschnürung der Rohrstücke bis 16 cm2, vorzugsweise bis 4,90 cm2 beträgt. Bei diesen Abmessungen werden sehr gute Durchmischungen erreicht.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die Länge der venturiartig eingeschnürten Rohrstücke bis 120 mm, vorzugsweise bis 100 mm beträgt. Die Länge ergibt in Verbindung mit dem Verhältnis von Ein- und Austrittsquerschnitt zu der Einschnürung gute Durchmischung der Phasen. Oberraschend stellt sich ein Sprudeleffekt ein.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, dass die venturiartig eingeschnürten Rohrstücke aus keramischem Spezialmaterial von nahezu universeller Korrosionsfestigkeit, bei gleichzeitig guten thermischen und mechanischen Eigenschaften bestehen.
Dieses Material besteht aus einer Verbindung zwischen Al203 (Tonerde)und SiO2 (Silizium) mit alkalischen Sinterungszusätzen, die bei hoher Temperatur zu einem homogen-glasigen Gefüge mit Quarzhärte gebrannt werden.
In gegebenen Fällen können die venturiartig eingeschnürten Rohrstücke abhängig von der chemischen und thermischen Beanspruchung auch aus entsprechenden Thermoplasten oder Metall bestehen.
Die Erfindung wird durch 4 Beispiele beschrieben und durch die Figuren 1 bis 4 bildlich beispielhaft laut Anlagen erläutert.
Erfindungsgemäß können gleichgroße Durchsatzmengen und gleicher Wirkungsgrad mit Apparate-Dimensionen gegenüber den bekannten Füllkörper-Schüttungen- oder Packungen erreicht werden, die wesentlich kleiner sind mit entsprechend niedrigeren Investitions- und Betriebskosten.
Die im gesamten Querschnitt des Bodens bestehende Systematik hebt den erfahrungsgemäß bei Füllkörper-Schüttungen oder Packungen bekannter Art auftretenden spezifischen Leistungsabfall in größeren Anlageeinheiten völlig auf.
Erfindungsgemäß wird die Stoff- oder Wärmeaustauschwirkung in neuartiger Weise auf die Vielzahl der Klein-Venturi-Rohrstücke im Boden übertragen und verläuft zwangsläufig.
Beispiel 1 Die in Fig. 1 dargestellte einstufige Gleichstrom-Absorptionsanlage wird mit 2 000 Nm3/h Gas, welches 6 Vol. % S03, Rest N2 + 02 enthält beaufschlagt.
Über Leitung 1 werden 2 000 Nm3/h S03 haltiges Gas über den Stutzen 2 in den Absorptionsturm 3 eingeleitet und mit hochkonzentrierter Schwefelsäure - welche über die Düse 12 im Gleichstrom zum Gas eingeleitet wird, bedüst. Im Düsenboden 4 wird das Gas mit der Säure in Berührung gebracht und weitgehendst absorbiert.
Der Absorptionsgrad betrug 80 %, d.h. es wurden 4,8 % S03 in der Schwefelsäure absorbiert.
Das Gas verlässt über Stutzen 5 und Leitung 6 den Absorber.
Aus dem Sumpf 7 werden über Leitung 8 mit der Pumpe 9 ca. 3,5 m³/h 98,5 %ige H2504 über Leitung 10, Ventil 11 in die Düse 12 gefördert.
Über Leitung 13, Ventil 14 werden ca. O/OE m3/h Verdünnungswasser der zirkulierenden Absorptionssäure im Sumpf 7 zur Konstanthaltung der optimalen Absorptions-Konzentration zugemischt. Über Leitung 15 wird die Produktion abgeleitet.
Beispiel 2 Die in Figur 2 dargestellte zweistufige Gleichstrom-Absorptionsanlage wird mit 2 000 Nm³/h Gas, welches 6 Vol.-t S03, Rest N2 + 0 enthält, beaufschlagt.
Der Absorptionsvorgang geschieht wie in Beispiel 1 beschrieben; jedoch werden zusätzlich 3,5 m3/h 98,5 %-ige H2S04 über Leitung 10a, Ventil 11a in die Düse 12a in einem weiteren Düsenboden 4a eingedüst.
Der Absorptionsgrad des über Stutzen 5 und Leitung 6 austretenden absorbierenden Gases beträgt 97 % sodass insgesamt 5,82 % S03 absorbiert wurden.
Beispiel 3 Die in Fig. 3 dargestellte einstufige Gleichstrom-Absorptionsanlage wird mit 2 000 Nm³/h Gas, welches 6 Vol. % S03, Rest N2 + 02 enthält, beaufschlagt.
Über Leitung 6 werden 2 000 Nm3/h S03-haltiges Gas über den Stutzen 5 in den Absorptionsturm 3 eingeleitet und mit hochkonzentrierter Schwefelsäure, welche über die Düse 12 im Gegenstrom zum Gas eingeleitet wird, bedüst. Im Düsenboden 4 wird das Gas mit der Säure in Berührung gebracht und weitgehendst absorbiert. Der Absorptionsgrad betrug 90 %, d.h. es wurden 5,4 % S03 in der Schwefelsäure absorbiert.
Das Gas verlässt über Stutzen 2 und Leitung 1 den Absorber.
3 Aus dem Sumpf 7 werden über Leitung 8 mit der Pumpe 9 ca. 3,5 m 98,5 %ige H2S04 über Leitung 10, Ventil 11 in die Düse 12 gefördert.
Über Leitung 13, Ventil 14 werden ca. CtOG/m3/h Verdünnungswasser der zirkulierenden Absorptionssäure im Sumpf 7 zur Konstanthaltung der optimalen Absorptionskonzentration zugemischt. Über Leitung 15 wird die Produktion abgeleitet.
Beispiel 4 Die in Figur 3 dargestellte zweistufige Gegenstrom-Absorptionsanlage wird mit 2 000 Nm3/h Gas, welches 6 Vol. % S03, Rest N2 + 02 enthält, beaufschlagt.
Der Absorptionsvorgang geschieht wie in Beispiel 3 beschrieben; jedoch zusätzlich 3,5 m³/h 98,5 %ige H2S04 über Leitung 10a, Ventil 11a in die Düse 12a in einem weiteren Düsenboden 4a eingedüst.
Der Absorptionsgrad des über Stutzen 5 und Leitung 1 austretenden absorbierten Gases beträgt 99,0 %, sodaß insgesamt 5,94 % SO3 absorbiert wurden.
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Claims

Patentansprüche Boden für die Behandlung von flüssigen mit gasförmigen Medien in Türmen oder Kolonnen, bestehend aus nebeneinander angeordneten und mit je einer Durchtrittsöffnung versehenen Körpern, wobei die Durchtrittsöffnungen in Strömungsrichtung der Medien angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Körper aus einem venturiartig eingeschnürten Rohrstück besteht.
2. Boden nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass der freie Eintrittsquerschnitt und der freie Austrittsquerschnitt der venturiartig eingeschnürten Rohrstücke bis 39 cm2, vorzugsweise bis 13 cm2 beträgt und der freie Querschnitt der Einschnürung der Rohrstücke bis 16 cm2, vorzugsweise bis 4,90 cm2 beträgt.
3. Boden nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der venturiartig eingeschnürten Rohrstücke bis 120 mm, vorzugsweise bis 100 mm beträgt.
4. Boden nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die venturiartig eingeschnürten Rohrstücke aus keramischem Material bestehen.