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Verfahren zur Behandlung von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten.
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Die Erfindung besteht in einem neuen Verfahren zur gegenseitigen
Behandlung von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten zum Zweck des Reinigens der
Gase oder Dämpfe oder ihres Waschens zur Gewinnung chemischer Produkte o. dgl. In
vorteilhafter Weise kann bei der vorstehenden Behandlung gleichzeitig auch das Fördern,
Saugen, Verdichten, Kühlen und Sättigen solcher Gase oder Dämpfe sowie das Anreichern
der Waschflüssigkeiten vorgenommen werden.
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Alle bisher bekannten Verfahren beruhen darauf, daß die Flüssigkeiten
weitgehend mechanisch zerteilt werden, indem sie mit Hilfe feststehender oder umlaufender
Apparate in zahlreiche Flüssigkeitstropfen oder feine Flüssigkeitsschleier aufgelöst
oder zerstäubt oder in freiem Fall über Rieselvorrichtungen geleitet oder der Fliehkraftwirkung
von Kreiseln oder besonderen Leitvorrichtungen oder der Streuwirkung von Strahldüsen
im Gegenstrom oder Gleichstrom ausgesetzt werden.
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Den diesen Zwecken dienenden feststehenden Apparaten haftet im allgemeinen
der Nachteil an, daß sie zur Bewältigung größerer Gasmengen große Abmessungen ihrer
Behälter und umfangreiche verwickelte schlecht zugängliche Einbauten ~ zur Bewirkung
der Zerteilung erfordern. Die umlaufenden Apparate benötigen im allgemeinen einen
großen Kraftverbrauch und dauernde sorgfältige Wartung bei mangelhafter Zugänglichkeit
und raschem Verschleiß der Hauptteile.
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Das die Erfindung bildende neue Verfahren vermeidet die geschilderten
Nachteile dadurch, daß zur Zerteilung von Flüssigkeiten und Gasen oder Dämpfen sowie
zur innigen Mischung beider'. zwecks gegenseitiger Einwirkung lediglich die von
den Lufthydrokompressoren her bekannte einsaugende Wirkung einer in einem Fallrohr
nied'erströmenden Flüssigkeit benutzt wird. Das Fallrohr wird hierbei zweckmäßig
iii gleicher Weise, wie es bei Hydrokompressoren üblich ist, mit besonders ausgestaltetem
; Saugkopf ausgerüstet.
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Die Unterschiede des neuen Verfahrens von den bisher gebräuchlichentrerfahren
werden am besten durch Hervorhebung nachfolgender Punkte klar gestellt. -I. Bei
den' bisher bekannten Strahlsaugern und Mischapparaten wird die unter erheblichem
Druck zugeführte Flüssigkeit im Verteiler möglichst in einzelne Flüssigkeitsstrahlen
oder Flüssigkeitsschleier aufgelöst, um im Mischraum eine innige Vermischung zu
erzielen. Ein eigentlicher Saugkopf ist nicht vorhanden. Die Mischung des Gases
mit der Betriebsfiüssigkeit erfolgt, gleichgültig, ob es sich um einen feststehenden
oder um einen umlaufenden Verteiler handelt, stets dadurch, daß die Einführung der
Flüssigkeit in den gaserfüllten Mischraum stattfindet, aus dem sie dann Teile des
Gases mit sich reißt, wodurch dort ein Unterdruck entsteht.
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Demgegenüber geschieht beim Hydrogasmischer gemäß der Erfindung die
Zuführung - der Flüssigkeit zum Fallrohr mit ganz geringem
Gefälle.
Die Mischung der Gase o'der Dämpfe mit der Flüssigkeit erfolgt erst nach und nach
im Fallrohr, hier allerdings auf langem Wege so vollständig und innig, daß auch
bei anfänglich voller Klarheit der Betriebsflüssigkeit das Gemisch im Fallrohr ein
vollständig milchiges Aussehen erhält. Das den Etündungsgegenstand bildende neue
Verfahren ergibt infolge der innigen Mischung der in zahllose Blasen zerteilten
Gase oder Dämpfe mit der Waschflüssigkeit eine besonders günstige Wirkung. Beim
Erfindungsgegenstand werden im Saugkopf oder in dem diesen ersetzenden Einlauf die
Gase oder Dämpfe und nicht die Betriebsflüssiglkeit zerteilt.
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2. Die Strahlsauger und auf seinem Prinzip aufgebaute Vorrichtungen
zum Mischen von Gasen oder Dämpfen benutzen hohe Betriebswassergeschwindigkeiten,
um eine innige Mischung zu erzielen. Die Geschwindigkeitsenergie wird zur Zerteilung
und Mischung in weitestgehendem Maße benutzt.
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Dem gegenüber wird beim Erfindungsgegenstand die Geschwindigkeit
im Fallrohr des - Hydyrogasmischers grundsätzlich niedrig gehalten. Die Wassergeschwindigkeit
im Fallrohr wird lediglich so hoch gewählt, daß ein Aufsteigen der kleinsten Gas-
oder Dampfbläschen vermieden wird. Die größeren Glasblasen werden durch Relativbewegung
zur niederströmenden Flüssigkeit feinst zerteilt.
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3. Gasmischer. die nach dem Prinzip der Strahlapparate mit Druckffüssigkeit
betrieben werden, ergeben nur einen geringen Wirkungsgrad, wenn neben der Flüssigkeitsbehandlung
der Gase gleichzeitig eine Förderung der Gase auf höheren Druck stattfindet.
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Vergleicht man den Arbeitsbetrag, der zur isothermischen Verdichtung
der Gase erforderlich ist, mit der von der Druckflüssigkeit geleisteten Arbeit (Flüssigkeitsmenge
X Gefällhöhe), so ergibt sich bei den Strahlapparaten der Wirkungsgrad zu 15 bis
0 Prozent. Demgegenüber ist beim Erfindungsgegenstand das Verhältnis der beim isothermischen
Verdichtungsprozeß geleisteten Arbeit zur Flüssigkeitsleistung sehr hoch, und es
werden Wirkungsgrade bis etwa 75 Prozent erzielt.
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Das neue Verfahren kann in beliebiger Weise zu den verschiedensten
Zwecken, z. B. zum Reinigen staubhaltiger Gase, zur Gewinnung von Metallstaub aus
Hüttengasen, zum Reinigen von Gicht- und Generatorgasen, zur Kühlung von Gasen und
Dämpfen, zur Absorption von festen, flüssigen oder gasförmigen Bestandteilen aus
Gasen, zur Auswaschung von Ammoniak, Schwefelwasserstoffen, Benzol, Teer usw. aus
Industriegasen ausgenutzt werden. Auch können nach ihm Flüssigkeiten aller Art mit
Gasen behandelt sowie Gase und Dämpfe aller Art mit Flüsgigkeiten gesättigt werden.
Es ist für das Verfahren gleichgültig, was für eine Flüssigkeit dazu benutzt oder
demselben unterworfen wird, sofern sie nur die dem jeweiligen Zweck entsprechende
Temperatur und'Reaktionsfähigkeit besitzt.
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Neben dem Vorzug der einfachen Bauart und der geringen Anschaffungskosten
der zur Durchführung des neuen Verfahrens notwendige Vorrichtungen besitzt es noch
den Vorteil, daß es gestattet, mit verhältnismäßig geringem Flüssigkeitsgefälle
bzw. Flüssigkeitsdruck bei geringen Betriebskosten und einfacher Wartung eine weitgehende
Behandlung großer Gas- oder Dampfmengen mit beliebigen, wenn erforderlich verhältnismäßig
sehr geringen, Flüssigkeitsmengen zu erzielen.
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Dabei ist man gleichzeitig in der Lage, ohne Aufwand weiterer Vorrichtungen
die Gase oder Dämpfe von beliebigem niederen Druck oder Unterdruck auf beliebigen
höheren Druck zu fördern und damit in den meisten Fällen den besonderen Vorteil
isothermischer Verdichtung mit ihren günstigen Wirkungsgraden auszunutzen. Die Wahl
der Länge des Fallrohres hängt dann im allgemeinen davon ab, in welchem Maße mit
der Flüssigkeitsbeltandlung der Gase gleichzeitig eine Förderung verbunden werden
soll. Bei dem guten Verdichtungswirkullgsgrad, den Hydrokompressoren haben, treten
hier die Vorteile des neuen Verfahrens ganz besonders hervor, da in sehr vielen
Fällen der Technik neben der Reinigung von Gasen oder Dämpfen auch eine Erhöhung
oder Verminderung des Druckes hcrbeigeführt: merden muß.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
dargestellt, die zur Verwirklichung des die Erfindung bildenden Verfahrens benutzt
werden können.
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Fig. 1 zeigt z. B. die einfachste Ausführungsform einer derartigen
Vorrichtung zur gegenseitigen Behandlung von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten
zwecks Mischens oder Waschens o. dgl. Die Vorrichtung besteht aus einem Saugkopf
a, in den durch das Roqlr c Gase oder Dämpfe und durch das Rohr d die Flüssigkeit
gelangt, und an den sich das Fallrohr b anschließt. Mit Vorteil kann in den Saugkopf
noch eine Wand e mit Düsenrohren f eingebaut werden, um Gase oder Dämpfe unterteilt
in den Flüssigkeitstrichter bzw. das Fallrohr b gelangen zu lassen.
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Fig. 2 zeigt z. B. die Verbindung einer solchen Misch- und Waschvorrichtung
mit einer Einrichtung zum Abscheiden und gleichzeitigen
Fördern
der Gase oder Dämpfe von niederem auf höheren Druck; Es bedeutet wiederum a den
Saugkopf mit Rohr c zur Beinführung der Gase oder Dämpfe und Rohr d zur Einführung
der Flüssigkeit, b das Fallrohr. Dazu kommt der Abscheider g, in welchem sich die
gereinigten, gekühlten oder gesättigten Gase oder Dämpfe von der Flüssigkeit trennen,
und aus dem durch das Rohr k die Gase oder Dämpfe abgezogen werden, während die
Flüssigkeit durch das Überlaufrohr i abgeleitet wird'.
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Zum Zwecke der besseren Ausnutzung der Waschflüssigkeit kann man
das Flüssigkeitsgefälle auch auf mehrere Fallrohre verteilen, so daß die Flüssigkeit
in mehreren Apparaten zur Wirkung kommt und erst dann abströmt, wenn sie für Reinigungszwecke
nicht mehr geeignet ist. Eine derartige Anordnung bedingt gleichzeitig eine wesentlich
kleinere und günstiger arbeitende Pumpanlage, da eine kleinere Flüssigkeitsmenge,
allerdings auf höheren Druck, gefördert werden muß.
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Das Ausführungsbeispiel Fig. 3 zeigt mehrere solcher Wasch- und Fördereinrichtungen
nebeneinander, wobei das Gesamthüssigkeitsgefälle zur Verbesserung des Gesamtgütegrades
in mehrere Stufen unterteilt ist, und jedem Saugkopf genau die dem Teilgefälle und
dem gesamten Flüssigkeitsgefälle theoretisch entsprechende Gasmenge zugeführt wird.
Ein Teil des durch das Zuleitungsrohr ni zuströmenden Gases gelangt durch das Rohr
c in den Saugkopf a und wird dort mit der Flüssigkeit, welche durch das Rohr d zuströmt,
behandelt. Das Gemisch gelangt in den Abscheider g, aus dem die gasförmigen Bestandteile
durch das Rohr k sich entfernen. Die flüssigen Bestandteile gelangen durch das Rohr
i in den zweiten Saugkopf a'miit Fallrohr b' und behandeln dort die weitere durch
das Rohr c' einströmende Gasmenge, worauf dann das Gemisch in den Abscheider g'
gelangt, aus dem sich die gasförmigen Bestandteile durch das Rohr k' entfernen,
während die Flüssigkeit durch das Rohr il weitergeleitet wird.
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Durch Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Fallrohre b, b' und
Abscheider g, g' kann man ein und dasselbe Rohgas auch mehrfach behandeln, wenn
erforderlicll auch mit verschiedenen Waschflüssigkeiten. Es ist aber in vielen Fällen
auch möglich, die Gebrauchsflüssigkeit in einem einzigen Kreislauf beliebig weitgehend
auszunutzen und so die Intensität der Gas- und Flüssigkeitsbehandlung zu erhöhen
und gleichzeitig nach Belieben mehrererGasarten von verschiedenem Druck, Sättigungsgrad,
Reinigungsgrad und Temperatur sowie auch mehrere Flüssigkeitsarten von verschiedenem
Grad der Anreichelunge abzuziehen und sich so allen Bedürfnissen der Gasindustrie
beliebig anzupassen.
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Letztere Einrichtung ist z.'B. in der Fig. 4 dargestellt. Das Gas
gelangt durch das Rohr c in den Saugkopf a und in den Abscheider g, aus dem ein
Teil des Gases durch das Rohr k in vorgereinigtem Zustande einer entsprechenden
Verwendungsstelle zugeführt werden kann, während der andere Teil durch das Rohr
c' in den zweite'n Saugkopf a geleitet wird, aus dem er durch das Fallrohr b' in
den Abscheider g' und endlich durch das Rohr k' zu seiner Verwendungsstelle gelangt.
l) ie Flüssigkeit durchläuft dabei vorteilhaft die Vorrichtung in einem dem Gas
durchfluß entgegengesetzt gerichteten Strom, also im Gegenstrom, dergestalt, daß
das vorgereinigte Gas mit der reinsten und aufnahmefähigsten F'lüssigkeit in Berührung
kommt und so in möglichst vollkommener Weise nachgereinigt werden kann. Die Flüssigkeit
tritt deshalb zunächst durch das Rohr d in den zweiten Saugkopf a', von wo sie durch
das Fallrohr b' in den Behälter g' und aus diesem durch das Ralir d' in den Behälter
a gelangt, in welchem sie mit dem ungereinigten Gas in Berührung kommt und : durch
das Fallrohr b in den Abscheider g fließt. Aus diesem tritt sie dann durch das Rohr
i aus. Bei dieser Einrichtung besitzt beispielsweise auch das vorgereinigte Gas
einen geringeren Druck als das nachgereinigte, und zwar entspricht sein Druck der
Höhe h1, während der Druck des nachgereinigten Feingases der Höhe h entspricht.
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Das Flüssigkeitsgefälle kann sowohl ein natürliches wie ein künstliches,
durch Druck-oder Saugwirkung von Flüssigkeitsförderern erzeugtes, sein. Auch kann
eine beliebige Zahl derartiger Einrichtungen mit unterteilter Flüssigkeits- und
Gasmenge nebeneinander geschaltet werden.
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Mit dem neuen Verfahren ist nan l beispielsweise in der Koksofengasindustrie
in der Lage, ohne besonderen Gassauger mit Hilfe eines einzigen Apparates und mit
besonders geringem Kraftaufwand das Gas aus den Koksöfen zu saugen, beliebig weitgehend
zur Gewinnung dereinzelnen Produkte mit entsprechenden Flüssigkeiten zu behandeln
und mit beliebigem Druck durch beliebig viele und beliebig angeordnete weitere Abscheider
in Gasometer, Nah- oder Fernleitungen usw. zu senden.