DE2759195A1 - ABSORPTION BOTTOM - Google Patents
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Description
KERNFORSCHUNGSZENTRUM * ^ * Karlsruhe, den 29.12.1977 KARLSRUHE GMBH PLA 7774 Hä/rdNUCLEAR RESEARCH CENTER * ^ * Karlsruhe, December 29th, 1977 KARLSRUHE GMBH PLA 7774 Ha / rd
Abs orptionsbodenAbsorbent floor
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Die Erfindung betrifft einen Absorptionsboden nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .The invention relates to an absorption floor according to the preamble of claim 1.
Derartige Böden werden in meist vertikaler Anordnung zu Kolonnen vereinigt als Gasreinigungsstrecke verwendet. Dabei wird von einer Waschflüssigkeit ein von einem Trägergas mitgeführtes Gas absorbiert.Such trays are usually combined in a vertical arrangement to form columns and used as a gas cleaning section. This is done by a scrubbing liquid absorbs a gas entrained by a carrier gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Absorptionsboden zu entwickeln, der sehr kleine lineare Gasgeschwindigkei- The invention is based on the object of developing an absorption tray that has very small linear gas speeds
längs der Kolonnealong the column
ten/ermöglicht und durch Erhöhen der Verweilzeit die Dekontaminationsbedingungen verbessert. Dabei sollen die Druckverluste gering bleiben und der Abstand zwischen zwei benachbarten Böden möglichst klein sein, damit sich eine möglichst geringe Bauhöhe für eine Kolonne ergibt. Auch betriebsbedingte Schwankungen des Gasdurchsatzes dürfen den bestimmungsgemäßen Betrieb nicht beeinträchtigen. Ferner müssen große Mengen an Reaktionswärme abführbar sein.ten / enables and, by increasing the residence time, the decontamination conditions improved. The pressure losses and the distance between two neighboring ones should remain low Bottoms should be as small as possible, so that the lowest possible height for a column results. Also operational fluctuations the gas throughput must not impair the intended operation. Furthermore, there must be large amounts of heat of reaction be deductible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebene Anordnung gelöst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing Part of claim 1 specified arrangement solved.
Weiterbildungen der Erfindung, wie ein radialsymmetrischer Gegenstromboden, ein radialsymmetrischer Gleichstromboden f ein asymmetrischer Gleichstromboden und ein asymmetrischer Gegenstromstrombcden sind in den Ansprüchen 5,6,7 und 8 erläutert.Further developments of the invention, such as a radially symmetrical countercurrent base, a radially symmetrical direct current base f e i n asymmetrical direct current base and an asymmetrical countercurrent flow base are explained in claims 5, 6, 7 and 8.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem erfindungsgemäßen Absorptionsboden durch ein einfaches im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche angeordnetes Flüssigkeitsleitblech eine parallel zur Flüssigkeitsoberfläche orientierte Gasströmung eingestellt wird und dadurch eine lange Kontaktzeit erzielbar ist. Das Gasleitblech verhindert auch bei höheren Gasdurchsätzen ein stärkeres Aufschäumen der Flüssigkeit,The advantages achieved by the invention are in particular that with the absorption floor according to the invention by a simple liquid baffle arranged in the area of the liquid surface one parallel to the liquid surface oriented gas flow is set and thereby a long contact time can be achieved. The gas baffle also prevents higher gas throughputs result in greater foaming of the liquid,
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so daß der Abstand zwischen benachbarten Böden klein sein kann. Die durch das Gasleitblech bewirkte horizontale Gasströmung erzeugt begünstigt durch das unterschiedlich gerichtete Flüssigkeitsströme trennende Flüssigkeitsleitblech eine intensive Umwälzung der Waschflüssigkeit, da bereits bei kleinen Flußverhältnissen G/F ca. 10 der Speisefluß gegenüber dem Umwälzfluß in guter Näherung vernachlässigbar ist.so that the distance between adjacent floors can be small. The horizontal gas flow caused by the gas baffle is generated favored by the differently directed liquid flows separating liquid baffle an intensive circulation of the washing liquid, since even with small flow conditions G / F approx. 10 the feed flow compared to the circulating flow is negligible to a good approximation.
Ein Ausfüh'rungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 radialsymmetrischer Gegenstromboden, Fig. 2 radialsymmetrischer Gleichstromboden, Fig. 3 asymmetrischer Gleichstromboden, Fig. 4 asymmetrischer Gegenstromboden.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. 1 shows a radially symmetrical countercurrent tray, Fig. 2 radially symmetrical direct current base, Fig. 3 asymmetrical direct current base, Fig. 4 asymmetrical countercurrent bottom.
Der in Figur 1 in einem vereinfachten Schnittbild dargestellte radialsyrametrische Gegenstromboden besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse 1 und einem Bodenblech 2, in dessen Zentrum ein Gasverteiler 3 angeordnet ist. Das obere Ende des Gasverteilers 3 ist durch ein Gasleitblech 4 verschlossen, das mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist.Unmittelbar unterhalb des Gasleitbleches 4 ist der Gasverteiler 3 mit Eintrittsöffnungen 5 zum Einleiten eines Gases 6 in eine Waschflüssigkeit 7 versehen. Das Gasleitblech 4 ist an seiner Peripherie mit Austrittsöffnungen für das radial durch die Waschflüssigkeit 7 strömende Gas 6 versehen. Ein Einlaufrohr 9 für die Waschflüssigkeit 7 ist von der Oberseite des Gegenstrombodens an einer ersten Stelle der Peripherie bis in dessen unteren Bereich geführt. Ein Auslaufrohr zum Abführen der Waschflüssigkeit 7 aus dem Absorptionsboden mündet an einer zweiten Stelle der Peripherie im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche und ist dort als überlauf ausgebildet. Im unteren Bereich des im wesentlichen von dem Gehäuse 1, dem Bodenblech 2 und dem Gaseintrittsrohr 3 begrenzten Flüssigkeitsraumes 12 ist eine aus Rohren bestehende Kühleinrichtung 13 angeordnet. Ein Flüssigkeitsleitblech 14 mit an der Peripherie und im Zentralbereich liegenden öffnungen 15 ist oberhalb der Kühleinrichtung angebracht.The one shown in Figure 1 in a simplified sectional view radial syrametric countercurrent base consists essentially of a tubular housing 1 and a base plate 2, in which Center a gas distributor 3 is arranged. The upper end of the gas distributor 3 is closed by a gas baffle 4, which with the housing 1 is firmly connected. Immediately below the gas baffle 4, the gas distributor 3 is provided with inlet openings 5 for introducing a gas 6 into a washing liquid 7. That Gas baffle 4 is at its periphery with outlet openings for the gas 6 flowing radially through the washing liquid 7. An inlet pipe 9 for the washing liquid 7 is of the Top of the countercurrent bottom at a first point on the periphery led to its lower area. An outlet pipe for discharging the washing liquid 7 opens out from the absorption tray at a second point on the periphery in the area of the liquid surface and is formed there as an overflow. At the bottom Area of the liquid space 12 which is essentially delimited by the housing 1, the bottom plate 2 and the gas inlet pipe 3 a cooling device 13 consisting of tubes is arranged. A liquid baffle 14 with on the periphery and in the central area lying openings 15 is above the cooling device appropriate.
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Die Waschflüssigkeit 7 gelangt infolge der Schwerkraft über das Einlaufrohr 9 in den unteren Bereich des Flüssigkeitsraumes 12, fließt über die Rohre der Kühleinrichtung 13 zum Zentrum des Gegenstrorabodens, tritt durch die im Zentralbereich liegenden Öffnungen 15 des Flüsoigkeitsleitbleches 14 und strömt oberhalb des Flüssigkeitsieitbleches 14 zur Peripherie zurück. Ein Teil uer Waschflüssigkeit 7 gelangt durch die öffnungen 15 wieder zurück zu der Kühleinrichtung 13, ein anderer Teil gelangt durch die Austrittsöffnungen 3 an der Peripherie des Gasleitbleches 4 zu dem Aus laufrohr 10 und über dieses zu dem Einlaufrohr 9 des nachgeschalteten Gegenstrornbodens. Das Gas 6 wird über den Gasverteiler 3 und durch dessen Eintrittsöffnungen 5 in das im wesentlichen von dem Flüssigkeitsleitblech 14 und dem Gasleitblech 4 begrenzte Absorptionsvolumen 16 eingeleitet, strömt radial zu den an der Peripherie gelegenen Austrittsöffnungen 8 und gelangt in den Gasverteiler 3 des vorgeschalteten Gegenstrombodens.As a result of gravity, the washing liquid 7 reaches the lower area of the liquid space 12 via the inlet pipe 9, flows via the pipes of the cooling device 13 to the center of the counterflow floor, passes through the openings 15 in the central area of the liquid guide plate 14 and flows above the liquid guide plate 14 to the periphery return. Part of the washing liquid 7 passes through the openings 15 back to the cooling device 13, another part passes through the outlet openings 3 on the periphery of the gas baffle 4 to the outlet pipe 10 and via this to the inlet pipe 9 of the downstream countercurrent tray. The gas 6 is introduced via the gas distributor 3 and through its inlet openings 5 into the absorption volume 16, which is essentially delimited by the liquid guide plate 14 and the gas guide plate 4, flows radially to the outlet openings 8 on the periphery and enters the gas distributor 3 of the upstream countercurrent bottom.
Dieser im wesentlichen horizontale Gasstrom zwischen den zentralen Eintrittsöffnungen 5 und den peripheren Austrittsöffnungen 8 induziert eine Bewegung der Waschflüssigkeit 7, die durch die Anordnung des Flüssigkeitsleitbleches 14 zur Führung der Waschflüssigkeit 7 über die Kühleinrichtung 13 genutzt wird. Dieser Umwälzfluß ist wesentlich größer als der Speisefluß der Waschflüssigkeit 7, so daß der Speisefluß in erster Näherung vernachlässigbar ist. Besonders einfache Ausführungen des Flüssigkeitsleitbleches 14 ergeben sicii dann, wenn der Rückstrom von der Peripherie zum Zentrum im unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 12 erfolgt. Kühleinrichtungen 13 können im Hin- und/oder im Rückstrom angeordnet werden. This essentially horizontal gas flow between the central Inlet openings 5 and the peripheral outlet openings 8 induces a movement of the washing liquid 7 through the arrangement of the liquid guide plate 14 is used to guide the washing liquid 7 via the cooling device 13. This circulating flow is significantly greater than the feed flow of the washing liquid 7, so that the feed flow is negligible in a first approximation. Particularly simple designs of the liquid guide plate 14 result when the return flow from the periphery to the center takes place in the lower part of the liquid space 12. Cooling devices 13 can be arranged in the outward and / or in the return flow.
Das Gas 6 verteilt sich gleichmäßig unter dem Gasleitblech 4 und legt einen langen Absorptions weg zurück» so daß sicii eine große Verweilzeit ergibt. Der Gasstrom besteht dabei aus einem dünnen Blasenfilm in der Grenzschicht zwischen Waschflüssigkeit 7 und Gasieitblech 4, der die Absorption begünstigt. Die horizontale Gasführung in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Waschflüssigkeit 7 hält Druckverluste in engen Grenzen.The gas 6 is distributed evenly under the gas baffle 4 and covers a long absorption path, so that there is a long residence time. The gas flow consists of a thin film of bubbles in the boundary layer between washing liquid 7 and gas baffle 4, which promotes absorption. The horizontal gas flow in the immediate vicinity of the surface of the scrubbing liquid 7 keeps pressure losses within narrow limits.
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Das Ausbilden einer Sprudelschicht, deren Ausdehnung mit ansteigender Gasbelastung zunehmen und zum Mitreißen der Waschflüssigkeit in den nächsthöheren Absorptionsboden führen könnte, ist hier grundsätzlich ausgeschlossen, so daß der vertikale Abstand zwischen zwei Absorptionsböden wesentlich kleiner sein kann. Die vorgeschlagene Anordnung vermeidet mit Sicherheit das Bilden von Totvolumina, Kurzschlüssen und gestattet insbesondere bei kleinen Bodenabständen (v) das Approximieren der Gasströmung an eine Tropfenströmung. Durch Strukturieren der Flüssigkeitsleitbleche 14 und insbesondere der Gasleitbleche 4 kann deren Wirksamkeit für den Stoff und Wärmeaustausch gesteigert und besonderen Randbedingungen angepaßt werden.The formation of a fizzy layer, its expansion with increasing The gas load could increase and lead to the washing liquid being entrained into the next higher absorption tray basically excluded here, so that the vertical distance between two absorption trays can be much smaller. the The proposed arrangement reliably avoids the formation of dead volumes, short circuits and, in particular, allows small ones Ground clearances (v) the approximation of the gas flow to a droplet flow. By structuring the liquid guide plates 14 and in particular the gas guide plates 4, their effectiveness for the exchange of substances and heat can be increased and special boundary conditions be adjusted.
Das vereinfachte Schnittbild eines radialsymmetrischen Gleichstrombodens ist in Figur 2 dargestellt. Das Gas 6 und die Waschflüssigkeit 7 werden durch ein an der Oberseite des Absorptionsbodens angeschlossenes zentrales Eintrittsrohr 20 zugeführt und über mehrere Verteilerrohre 21 in eine Ringkammer 22 geleitet. Die Innenwand der Ringkammer 22 wird von einem an seinen beiden Enden offenen Austrittsrohr 23 gebildet. Die Außenwand 24 der Ringkammer 22 ist mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 25 versehen, durch die Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in einen radialsymmetrischen Raum 26 eintreten. Der Raum 26 wird begrenzt an seiner Unterseite durch ein an das untere Ende des Austrittsrohres 23 anschließendes Bodenblech 27, ein rohrförmiges Gehäuse 28 und ein Gasleitblech 29. Der Raum 26 ist durch ein Flüssigkeitsleitblech 30 in zwei übereinander liegende Abschnitte geteilt, die über eine Vielzahl an der Peripherie und im Zentralbereich liegender öffnungen 31 miteinander verbunden sind, so daß Gas 6 und 'waschflüssigkeit 7 in dem oberen Abschnitt des Raumes 26, also oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30 radial zur Peripherie strömen und nach dem Durchtritt durch die peripheren öffnungen unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30 über eine Kühleinrichtung 32 zum Zentrum zurückfließen und durch die dort befindlichen öffnungen 31 in den Bereich unterhalb des Gaslitbleches 29 gelangen kann. Durch öffnungen 33 am peripheren Rand des Gasleitbleches 29 erreichen Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in einem dünnen Film die Oberseite des Gasleitbleches 29 und erreichen zwischen den Verteilerrohren 21 hindurch das Austrittsrohr 23. The simplified sectional view of a radially symmetrical direct current floor is shown in FIG . The gas 6 and the scrubbing liquid 7 are fed in through a central inlet pipe 20 connected to the top of the absorption tray and passed through a plurality of distributor pipes 21 into an annular chamber 22. The inner wall of the annular chamber 22 is formed by an outlet pipe 23 that is open at both ends. The outer wall 24 of the annular chamber 22 is provided with a multiplicity of passage openings 25 through which the gas 6 and scrubbing liquid 7 enter a radially symmetrical space 26. The space 26 is delimited on its underside by a bottom plate 27 adjoining the lower end of the outlet pipe 23, a tubular housing 28 and a gas baffle 29. The space 26 is divided by a liquid baffle 30 into two superimposed sections, which have a large number of the periphery and openings 31 in the central area are connected to one another, so that gas 6 and washing liquid 7 flow radially to the periphery in the upper section of space 26, i.e. above liquid guide plate 30 , and after passing through the peripheral openings below liquid guide plate 30 a cooling device 32 can flow back to the center and pass through the openings 31 located there into the area below the gas baffle 29. Gas 6 and scrubbing liquid 7 reach the top of the gas guide plate 29 in a thin film through openings 33 at the peripheral edge of the gas guide plate 29 and reach the outlet pipe 23 between the distributor pipes 21.
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Eine asymmetrische Ausbildung eines Gleichstrombodens zeigt Figur 3 als vereinfachtes Schnittbild. An einer ersten Schmalseite eines rechteckigen Absorptionsbodens ist ein Eintrittsrohr 40 für Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 angeordnet. An einer zweiten Schmalseite in großem Abstand von den Eintrittsrohren 40 ist ein im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche angeordnetes Gasleitblech 41 mit mehreren ersten Austrittsöffnungen 42 versehen. Oberhalb des Gasleitbleches 41 ist ein den Strom des Gases 6 von den ersten Austrittsöffnungen 4 2 zur Vermeidung eines Kurzschlusses wegführendes Leitblech 43 mit im Bereich des Eintrittsrohres 40 liegenden zweiten Austrittscffiiungen 44 installiert. An einer zweiten Schmalseite des rechteckigen Absorptionsbodens ist ein Austrittsrohr 45 zum Ableiten von Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 vorhanden, dessen als überlauf 46 ausgebildete Hündung in den Bereich des Flüssigkeitsspiegels reicht, in dem auch das Gasleitblech 41 angeordnet ist. Das Gasleitblech 41 hat in der Nähe des Austrittsrohres 45 zweite Austrittsöffnungen 47 zum Abführen der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsraum 4 8 des Absorptionsbodens ist durch ein Flüssigkeitsleitblech 49 mit Öffnungen 50 an beiden Schmalseiten versehen. Unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 49 ist eine Kühleinrichtung 51 installiert. Der Raum zwischen Flüssigkeitsleitblech 49 und Gasleitblech 41 bildet das Absorptionsvolumen.An asymmetrical design of a direct current floor is shown in FIG. 3 as a simplified sectional view. On a first narrow side An inlet pipe 40 for gas 6 and scrubbing liquid 7 is arranged on a rectangular absorption tray. On a second The narrow side at a large distance from the inlet pipes 40 is a gas baffle arranged in the area of the liquid surface 41 is provided with a plurality of first outlet openings 42. Above the gas guide plate 41 is the flow of the gas 6 from the first Exit openings 4 2 leading away to avoid a short circuit Guide plate 43 installed with second outlet openings 44 located in the area of inlet pipe 40. On a second On the narrow side of the rectangular absorption tray there is an outlet pipe 45 for discharging gas 6 and washing liquid 7, Its mouth, designed as an overflow 46, extends into the area of the liquid level in which the gas baffle 41 is arranged. The gas baffle 41 has, in the vicinity of the outlet pipe 45, second outlet openings 47 for discharging the liquid. The liquid space 4 8 of the absorption tray is through a liquid guide plate 49 with openings 50 on both narrow sides Mistake. A cooling device 51 is installed below the liquid guide plate 49. The space between the liquid baffle 49 and gas baffle 41 form the absorption volume.
Ein asymmetrischer Gegenstromboden ist als vereinfachtes Schnittbild in Fig. 4 dargestellt. An einer ersten Seite eines rechteckigen Absorptionsbodens ist ein Eintrittsrohr 60 für die Waschflüssigkeit 7 und versetzt an der gleichen Seite ein Austrittsrohr 61 für die Waschflüssigkeit 7 angeordnet. Das Eintrittsrohr 60 ist von oben durch ein den Boden an seiner Oberseite begrenzendes Gasleitulecii 62 bis in die Nähe der den Boden an seiner Unterseite begrenzenden Wand 63 geführt. Das Austrittsrohr 61 durchdringt die Wand 6 3 von unten und reicht mit seiner als Überlauf 64 ausgebildeten Öffnung bis in die Ebene des Gasleitbleches 62. An einer zweiten Seite des Absorptionsbodens ist ein von unten durch die Wand 63 geführtes Gaseintrittsrohr 65 angeordnet, das bis zum Gas leitblech 62 reicht und dort mit Gasaustrittsöffnungen 66 versehen ist. Das Gasleitblech 62 besitzt im Bereich der ersten Seite des Absorptionsbodens öffnungen 67 durch die das unter dem Gasleitblech 62 geführte Gas 6 aus demAn asymmetrical countercurrent floor is shown as a simplified sectional view shown in FIG. On a first side of a rectangular absorption tray is an inlet pipe 60 for the washing liquid 7 and an outlet pipe 61 for the washing liquid 7 is arranged offset on the same side. The inlet pipe 60 is from above through a gas duct 62 delimiting the base on its upper side up to the vicinity of the base wall 63 delimiting its underside. The outlet pipe 61 penetrates the wall 6 3 from below and extends with its opening formed as an overflow 64 into the plane of the gas baffle 62. Arranged on a second side of the absorption tray is a gas inlet pipe 65 passed through the wall 63 from below, that extends to the gas baffle 62 and there with gas outlet openings 66 is provided. The gas guide plate 62 has openings 67 in the area of the first side of the absorption base through which the gas 6 guided under the gas baffle 62 from the
Boden austreten kann. Die Waschflüssigkeit strömt zunächst im Bereich der unteren Wand 63 durch den Flüssigkeitsraum 68, in dem eine Kühleinrichtung 69 unterhalb eines Flüssigkeitsleitbleches 70 mit Öffnungen 71 angeordnet ist. Durch die Öffnung 71 im Bereich der zweiten Seite gelangt die Waschflüssigkeit in den oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 70 liegenden Teil des Flüssigkeitsraumes 68, wird von dem dort strömenden Gas 6 in Richtung auf die erste Seite bewegt und tritt zum Teil durch die dort'liegenden öffnungen 71 wieder in den unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 68 und gelangt zum Teil durch die Öffnungen 67 des Gasleitbleches 62 in den überlauf 64 des Austrittsrohres 61.Soil can leak. The washing liquid first flows in the area of the lower wall 63 through the liquid space 68, in the one cooling device 69 below a liquid baffle 70 is arranged with openings 71. Through the opening 71 in the area of the second side, the washing liquid reaches the part lying above the liquid guide plate 70 of the liquid space 68 is moved by the gas 6 flowing there in the direction of the first side and partially passes through the openings 71 located there again in the lower part of the Liquid space 68 and partly passes through the openings 67 of the gas guide plate 62 into the overflow 64 of the outlet pipe 61.
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909827/0506909827/0506
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |