DE3813230A1

DE3813230A1 - Method for transferring a substance from a first fluid to a second fluid

Info

Publication number: DE3813230A1
Application number: DE19883813230
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr Ing Sporenberg; Eugen Richter; Stanislaw Dipl Ing Dr Suder; Jerzy Dr Mackowiak
Original assignee: FRIEDHELM SPORENBERG GES fur
Current assignee: FRIEDHELM SPORENBERG GES fur
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-11-02

Abstract

A method is described for transferring a substance from a first fluid to a second fluid. The two fluids in this case are conducted through at least one column filled with packings and are then brought into mutual contact and then the two fluids are separated. During the contacting of the two fluids in the column a cooling fluid or heating fluid impinges or flows around the column in order thus to establish a desired temperature level which leads to an improvement of the mass transfer and of the heat transfer. An apparatus for carrying out the method includes at least one column filled with packings, a device arranged at the column head for feeding at least two fluids and a device assigned to the column foot for separating the fluids, the column being arranged within a jacket which is furnished with a feed orifice for a cooling fluid or heating fluid into the jacket and an outlet orifice for the cooling fluid or heating fluid from the jacket.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.The present invention relates to a method with the features of the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method according to the preamble of claim 4.

Schon seit langem sind Verfahren bekannt, durch die ein Stoff bzw. Stoffe aus einem ersten Fluid durch direkten Kontakt mit einem zweiten Fluid auf dieses direkt über tragen wird bzw. werden. Diese auch als Phasenkontak tierung bezeichneten Verfahren werden in Füllkörper kolonnen ausgeführt. Hierbei sind in den Kolonnen unter schiedlich geformte Füllkörper, wie beispielsweise Pall-, Raschig- oder Hiflow-Ringe, Nor-Pak, Top-Pak o.ä., angeordnet, die eine Intensivierung des Stoffüberganges bewirken.Processes through which a Substance or substances from a first fluid through direct Contact with a second fluid directly over this will wear. This also as a phase contact The designated processes are in packing columns executed. Here are in the columns differently shaped fillers, such as pallets, Raschig or Hiflow rings, Nor-Pak, Top-Pak or similar, arranged which intensify the mass transfer cause.

Bei der Übertragung von Stoffen aus der Gasphase in eine flüssige Phase wird derart verfahren, daß man beide Phasen durch die zuvor beschriebenen Füllkör perkolonnen im Gleich- oder Gegenstrom führt, wobei die flüssige Phase in der Regel unter Anwendung der Gravitation die Füllkörperkolonnen durchströmt, wobei die Füllkörper eine Aufteilung des Flüssigkeitsstromes, beispielsweise in Rinnsale und Tropfen, bewirken.When transferring substances from the gas phase into a liquid phase is operated in such a way that both phases by the previously described packing leads in cocurrent or countercurrent, whereby the liquid phase usually using the Gravity flows through the packed columns, whereby the packing a division of the liquid flow, for example in rivulets and drops.

Auch ist es bekannt, bei den zuvor beschriebenen Ver fahren Kolonnen zu verwenden, die aus Bündeln von Roh ren bestehen. So sind beispielsweise die Kuhn-Kolonnen mit regellos geschüttenen kleinen Füllkörpern versehen. Ebenso sind Rohrkolonnen bekannt, in denen regelmäßig gepackte, ringartige Füllkörper angeordnet sind, deren Wände direkt die Rohrwand berühren, wie dies in der polnischen Patentschrift 86 393 beschrieben ist. It is also known in the Ver continue to use columns made up of bundles of raw ren exist. For example, the Kuhn columns provided with randomly poured small fillings. Tubular columns are also known, in which regularly packed, ring-like packing are arranged, the Walls directly touch the pipe wall, as in the Polish patent 86 393 is described.

Ferner werden bei dem zuvor genannten Verfahren Rohr kolonnen eingesetzt, bei denen zur Vergrößerung der Phasengrenzflächen der Innenraum der Rohre gemäß dem polnischen Patent 73 648 oder deren Außen- und Innenwand gemäß tschechischem Patent 1 53 208 von 1974 mit Spiralen versehen sind. Auch ist es bekannt, in den Rohren sich bewegende Scheiben anzuordnen, um so die Flüssigkeit auf die Rohrwände besser zu verteilen (Chem. Techn. U., 1975, S. 449).Furthermore, in the aforementioned method, pipe Columns used to enlarge the Phase interfaces of the interior of the pipes according to the Polish patent 73 648 or its foreign and Inner wall according to Czech patent 1 53 208 from 1974 are provided with spirals. It is also known in to arrange moving disks on the tubes, so distribute the liquid better on the pipe walls (Chem. Techn. U., 1975, p. 449).

Die zuvor beschriebenen Verfahren und die dabei ver wendeten Rohrkolonnen besitzen aufgrund ihrer Kon struktion in bezug auf die dort ablaufenden Stoff austauschvorgange zwischen den beiden Fluida einen bestimmten Wirkungsgrad, der nur durch die Erhöhung der Anzahl der verwendeten Füllkörperkolonnen ver größert werden kann. Dies wiederum hat den Nachteil, daß einerseits der apparative Aufwand und damit die Kosten steigen und andererseits die Strömungswider stände zunehmen, was den Durchsatz pro Zeiteinheit verringert.The methods described above and the ver due to their con structure in relation to the fabric draining there exchanges between the two fluids certain efficiency that only by increasing the number of packed columns used ver can be enlarged. This in turn has the disadvantage that on the one hand the expenditure on equipment and thus the Costs rise and flow resistance on the other hand levels increase, which is the throughput per unit time decreased.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das einen besonders großen Wirkungsgrad in bezug auf den Stoffaustausch zwischen den beiden Fluida besitzt.The present invention is based on the object a method of the type specified available that have a particularly high efficiency in with regard to the mass exchange between the two fluids owns.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is accomplished through a procedure with the kenn Drawing features of claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grund gedanken, bei der Übertragung des Stoffes bzw. der Stoffe aus dem ersten Fluid auf das zweite Fluid eine bestimmte Temperatur bzw. einen bestimmten Temperatur gradienten vorzusehen. Um dies zu erreichen, werden die beiden Fluida durch eine mit Füllkörpern gefüllte Kolonne geführt und dort miteinander in Kontakt gebracht, wobei man die Kolonne kontinuierlich von außen mit einem Kühl- oder Heizfluid an- und/oder umströmt.The method according to the invention is based on the reason thought when transferring the substance or the Substances from the first fluid onto the second fluid certain temperature or a certain temperature to provide gradients. To accomplish this the two fluids through a filled with packing Column led and in contact with each other there brought, whereby the column of continuously on and / or outside with a cooling or heating fluid flows around.

Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, daß man innerhalb der Kolonne stets gleiche Temperaturbedin gungen hat, wodurch die in der Kolonne ablaufenden Stoffaustauschprozesse intensiviert werden.Such a method has the advantage that always the same temperature conditions within the column gung has, whereby the running in the column Mass exchange processes are intensified.

Wird beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren zur Rauchgasreinigung angewendet, und kühlt man dabei die Kolonne von außen durch ein geeignetes Kühlfluid, beispielsweise Wasser, so hat dies noch zusätzlich den Vorteil, daß hierdurch eine Wärmerückgewinnung erreicht werden kann. Durch das An- bzw. Umströmen der Kolonne wird den heißen Rauchgasen die darin enthaltene Energie teilweise oder größtenteils entzogen, so daß das Kühlfluid, beispielsweise Wasser, erhitzt wird. Das so aufgewärmte Wasser kann dann wiederum anders, beispielsweise als Brauchwasser oder zu Heizzwecken, eingesetzt werden.For example, the inventive method for Flue gas cleaning applied, and you cool the Column from outside with a suitable cooling fluid, for example water, this also has the Advantage that this achieves heat recovery can be. By flowing in or around the column the hot flue gases will contain the Partly or largely deprived of energy so that the cooling fluid, for example water, is heated. The water warmed up in this way can then be different, for example as process water or for heating purposes, be used.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens führt man zweckmäßigerweise ständig das kalte Wasser zu und das durch Kontakt mit der Kolonne erwärmte Wasser ab. Ist hingegen eine Stabilisierung der Temperatur, d.h. eine bestimmte Temperatur, in der Kolonne erwünscht, so kann auch eine indirekte Führung des Kühl- oder Heizfluids an gewendet werden. Hierbei wird die Kolonne von dem Kühl- bzw. Heizfluid umströmt, das seinerseits über geeignete Wärmetauscher auf die ausgewählte, bestimmte Temperatur gebracht wird. Eine derartige Führung des Kühl- bzw. Heizfluids bietet sich beispielsweise bei der biologischen Abwasserreinigung an, bei der eine bestimmte Temperatur in der Kolonne erforderlich ist.In the embodiment of the inventions described above The process according to the invention is advantageously carried out the cold water constantly and by contact with the column heated water. However, is one Stabilization of temperature, i.e. a particular Temperature, desired in the column, can also indirect guidance of the cooling or heating fluid be turned. Here, the column of the Flows around cooling or heating fluid, which in turn over suitable heat exchanger to the selected, specific Temperature is brought. Such leadership of the Cooling or heating fluids can be used, for example biological wastewater treatment, in which a certain temperature in the column is required.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfah ren die beiden Fluida in der Kolonne im Gleichstrom geführt. Bedingt durch die spezielle Ausgestaltung der in der Kolonne angeordneten Füllkörper entsteht eine hohe Turbulenz der Strömung, wodurch Stoff- und Wärmeaustausch verbessert werden.Preferably, in the method according to the invention ren the two fluids in the column in cocurrent guided. Due to the special design the packing arranged in the column is formed a high turbulence of the flow, whereby material and Heat exchange can be improved.

Besonders gute Ergebnisse bezüglich des Stoffaustau sches bei der Rauchgasreinigung werden bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, daß man das Rauchgas mit einer Geschwindigkeit zwischen etwa 5 und 30 m/s, insbesondere zwischen etwa 8 und 20 m/s, die Kolonne durchströmen läßt.Particularly good results in terms of material retention When using flue gas cleaning, achieved by the method according to the invention that you get the flue gas at a speed between about 5 and 30 m / s, especially between about 8 and 20 m / s, can flow through the column.

Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur bei einer Kolonne, sondern auch bei einem Bündel von Kolonnen angewendet werden, wobei es sich empfiehlt, die Kolonnen derart anzuordnen, daß sie gleichzeitig von dem Heiz- bzw. Kühlfluid angeströmt bzw. umströmt werden.Of course, the method according to the invention can not only with a column, but also with one Bundles of columns are applied, taking it recommends arranging the columns so that they flowed simultaneously by the heating or cooling fluid or flow around.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit der ein besonders hoher Stoffaustausch zwischen den beiden Fluida erreichbar ist.The invention is also based on the object Device of the type specified available with which a particularly high mass transfer between the two fluids.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. This task is accomplished by a device with the characterizing features of claim 4 solved.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung weist mindestens eine Kolonne, die mit regelmäßig ange ordneten Füllkörpern gefüllt ist, eine am Kolonnenkopf angeordnete Einrichtung zur Zuführung von mindestens zwei Fluida und eine dem Kolonnenfuß zugeordnete Einrichtung zur Trennung der Fluida auf. Hierbei ist die Kolonne innerhalb eines Mantels angeordnet, der mit einer Zuführöffnung für ein Heiz- bzw. Kühlfluid in den Mantel und einer Auslaßöffnung für das Kühl bzw. Heizfluid aus dem Mantel versehen ist.The device designed according to the invention has at least one column with regular reports ordered packing is filled, one at the top of the column arranged device for feeding at least two fluids and one assigned to the column base Device for separating the fluids. Here is the column is arranged within a jacket which with a supply opening for a heating or cooling fluid in the jacket and an outlet for cooling or heating fluid from the jacket is provided.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung ist die Kolonne als Rohrbündel kolonne ausgebildet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß bei einem relativ geringen Platzbe darf eine relativ hohe Austauschkapazität zur Verfü gung gestellt werden kann. Ferner vereinfacht diese Ausführungsform aufgrund ihrer kompakten Bauweise die zuvor beim Verfahren am Beispiel der biologischen Abwasserreinigung beschriebene Konstanthaltung der Temperatur. Darüberhinaus läßt sich im Vergleich zu einer Vorrichtung, die nur mit einer Kolonne versehen ist, das hierbei verwendete Kühlwasser auf eine wesentlich höhere Temperatur erwärmen, so daß es weiteren nutzbringenden Verwendungszwecken zugeführt werden kann.In a preferred embodiment of the Invention According to the device, the column is a tube bundle column trained. This embodiment has the Advantage on that with a relatively small space may have a relatively high exchange capacity can be provided. Furthermore, this simplifies Embodiment due to its compact design previously in the process using the example of biological Wastewater treatment described keeping the constant Temperature. In addition, compared to a device provided with only one column is, the cooling water used here on a heat much higher temperature so that it added to other useful uses can be.

Vorzugsweise wird bzw. werden bei der erfindungsge mäßen Vorrichtung eine Kolonne bzw. Kolonnen verwen det, deren Füllkörper aus mindestens drei platten förmigen Abschnitten zusammengesetzt sind, wobei die drei plattenförmigen Abschnitte einen gemeinsamen Verbindungsbereich aufweisen. Besonders gute Ergeb nisse bezüglich des Stoff- und Wärmeaustausches er hält man mit Kolonnen, die mit den zuvor beschriebenen Füllkörpern versehen sind, wobei die Füllkörper derart angeordnet sind, daß ihre plattenförmigen Abschnitte parallen zur Phasenströmung angeordnet sind.Preferably, in the case of the invention According device use a column or columns det, the packing of at least three plates shaped sections are assembled, the three plate-shaped sections a common Have connection area. Particularly good results nisse regarding the material and heat exchange you hold with columns that with the previously described Packings are provided, the packings being such are arranged that their plate-shaped sections are arranged parallel to the phase flow.

Hierbei können die Füllkörper insbesondere aus drei oder vier plattenförmigen Abschnitten zusammengesetzt sein, die im Horizontalschnitt dementsprechend Y-förmig bzw. kreuzförmig ausgebildet sind.In this case, the packing can in particular consist of three or put together four plate-shaped sections be accordingly Y-shaped in horizontal section or are cross-shaped.

Insbesondere Füllkörper, bei denen die Horizontal kanten der plattenförmigen Abschnitte gleich lang sind, führen die Energie der Fluidaströmungen besonders gut auf die Rohrwandungen der Kolonnen ab bzw. führen bei Verwendung eines Heizfluids die von dem Heizfluid auf die Rohrwandung übertragene Energie den Fluidaströ mungen zu, so daß eine derartige Vorrichtung einen besonders guten Wirkungsgrad in bezug auf den Wärme austausch besitzt. Dieser kann auch dadurch verbessert werden, daß die Länge der Horizontalkanten der platten förmigen Abschnitte dem Innenradius der Kolonne ent spricht, so daß die Vertikalkanten der Abschnitte innen in Kontakt mit dem Kolonnenmantel treten. Hierdurch wird ferner verhindert, daß sich die Füllkörper uner wünscht im Inneren der Kolonne verkanten.In particular packing, where the horizontal edges of the plate-shaped sections are of equal length, conduct the energy of the fluid flows particularly well on the pipe walls of the columns or lead Use a heating fluid on top of the heating fluid the pipe wall transferred energy the fluid flow mungen, so that such a device particularly good efficiency in terms of heat exchange owns. This can also be improved that the length of the horizontal edges of the plates shaped sections ent the inner radius of the column speaks so that the vertical edges of the sections inside come into contact with the column jacket. Hereby it is also prevented that the filler un wishes to tilt inside the column.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Kolonne bzw. die Kolonnen mit Füllkörpern versehen sind, die den zuvor beschriebenen Aufbau besitzen, wobei zusätzlich hierzu die Horizontalkanten der plattenförmigen Abschnitte mindestens teilweise sägezahnartig ausgebildet sind. Hierdurch wird erreicht, daß zwischen benachbarten Füllkörpern jeweils Aussparungen bestehen, so daß eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende Verwirbelung und damit eine Erhöhung der Turbulenzen bewirkt wird, was wiederum den Stoffaustausch zwischen den beiden Fluida und die Wärmeübertragung auf die Rohrwandungen der Kolonnen bzw. von diesen auf die Fluidaströmungen verbessert.Another embodiment of the invention The device provides that the column or the Columns are provided with packing that the previous have the structure described, in addition to this the horizontal edges of the plate-shaped sections are at least partially sawtooth-like. This ensures that between neighboring Packings each have recesses, so that a Swirling transverse to the direction of flow and this causes an increase in turbulence, which in turn is the exchange of materials between the two Fluids and heat transfer to the pipe walls of the columns or from these to the fluid flows improved.

Gleiches kann bei einer weiteren Ausführungsform da durch erreicht werden, daß an den Vertikalkanten der plattenförmigen Abschnitte Aussparungen angeordnet sind, die grunsätzlich jede beliebige Form annehmen können. Vorzugsweise werden halbkreisförmige oder rechteckige Aussparungen vorgesehen, wie dies noch nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele näher beschrieben wird.The same can be done in a further embodiment can be achieved by that on the vertical edges of the plate-shaped sections recesses arranged are that basically take any form can. Preferably semicircular or rectangular recesses are provided, like this below based on the exemplary embodiments is described.

Grundsätzlich können die Füllkörper aus jedem geeig neten Material bestehen, das gegenüber den Fluida chemisch resistent ist. Insbesondere kommen hierfür Füllkörper aus Kunststoffen, Porzellan, säurefestem Steinzeug, Glas, Chrom-Nickel-Stählen, Gußeisen, Flußstahl o.ä. in Frage, wobei insbesondere die letztgenannten eine besonders gute Wärmeübertragung sicherstellen.Basically, the packing can be made from any Neten material that are compared to the fluids is chemically resistant. In particular come for this Packing material made of plastics, porcelain, acid-proof Stoneware, glass, chrome-nickel steels, cast iron, Mild steel or similar in question, in particular the the latter a particularly good heat transfer to ensure.

Bezüglich der Durchmesser der Kolonnen ist festzuhal ten, daß Innendurchmesser von etwa 2,5 cm bis etwa 15 cm, vorzugsweise von etwa 5 cm bis etwa 10 cm, besonders gute Ergebnisse bezüglich des Stoff- und Wärmeaustausches ergeben.The diameter of the columns should be noted ten that inner diameter of about 2.5 cm to about 15 cm, preferably from about 5 cm to about 10 cm, particularly good results in terms of fabric and Heat exchange result.

Die zuvor beschriebenen Kolonnen weisen zudem noch den Vorteil auf, daß sie neben einem verbesserten Stoff- und Wärmeaustausch noch im Vergleich zu den bekannten Kolonnen einen verringerten hydraulischen Strömungswiderstand besitzen, was auf die spezielle Gestaltung der Füllkörper sowie deren Anordnung in der Kolonne zurückgeführt wird.The columns described above also have the advantage that they next to an improved Mass and heat exchange still compared to the known columns a reduced hydraulic Possess flow resistance, which on the special Design of the packing and their arrangement in the Column is returned.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention Method and the device according to the invention are specified in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand verschiedener Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The method according to the invention is described below an embodiment and the invention Device based on various embodiments in Connection explained in more detail with the drawing. Show it:

Fig. 1 eine schematische seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung; Figure 1 is a schematic side sectional view of an embodiment of the device.

Fig. 2 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine erste Ausführungsform eines nichtring artigen Füllkörpers; Figure 2 is a schematic horizontal section through a first embodiment of a non-ring-like filler.

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 abgebildeten Füllkörpers; Fig. 3 is a side view of the packing shown in Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 3 abgebildeten Füllkörpers nach dessen Drehung um die Vertikalachse um 90°; FIG. 4 shows a schematic side view of the filler body shown in FIG. 3 after its rotation about the vertical axis by 90 °;

Fig. 5 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Füllkörpers; Fig. 5 is a schematic horizontal section through a second embodiment of a packing element;

Fig. 6 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Füllkörpers; Fig. 6 is a schematic horizontal section through a third embodiment of a packing element;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 6 abgebildeten Ausführungsform; Fig. 7 is a schematic side view of the embodiment shown in Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines nichtringartigen Füll körpers; und Fig. 8 is a schematic side view of a further embodiment of a non-ring-like filling body; and

Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Linie A-B in Fig. 8. Fig. 9 is a sectional view taken along line AB in Fig. 8.

Embodiment

Aus einer Ölkesselfeuerung stammende Rauchgase (erstes Fluid) wurden in einer noch nachfolgend beschriebenen Rohrkolonne mit einem Waschmittel (zweites Fluid) in Gleichstromführung konktaktiert.Flue gases from an oil boiler firing (first Fluid) were described in a later Tubular column with a detergent (second fluid) in DC current contacting.

Hierbei enthielten die Rauchgase am Eingang der Ko lonne 70 Vol.-% N₂, 958 ppm CO, 10,5 Vol.-% CO₂, 7,5 Vol.-% O₂, 11 Vol.-% H₂O und 650 ppm SO₂. Die Gastemperatur und der Gasdurchsatz betrugen 196°C bzw. 4200 m³/h.The flue gases contained 70 vol.% N ₂ , 958 ppm CO, 10.5 vol.% CO ₂ , 7.5 vol.% O ₂ , 11 vol.% H ₂ O and 650 ppm SO ₂ . The gas temperature and the gas throughput were 196 ° C and 4200 m ³ / h.

Als Waschmittel (zweites Fluid) wurde eine 0,5 M NaOH- Lösung mit einem Durchsatz von 0,5 m³/h bei einer konstanten Temperatur von 54°C verwendet, die im Kreislauf geführt wurde.A 0.5 M NaOH solution with a throughput of 0.5 m ³ / h at a constant temperature of 54 ° C., which was circulated, was used as the detergent (second fluid).

Für den Stoff- und Wärmeaustausch kam eine Rohrbündel kolonne mit einem Kolonnendurchmesser von 0,56 m und einer Kolonnenhöhe von 2,5 m zum Einsatz. Innerhalb der Kolonne waren 28 Einzelkolonnen mit einem Innen durchmesser von 0,057 m angeordnet, die mit geordneten 57 mm metallischen Hiflow-Ringen gefüllt waren.A tube bundle came for the material and heat exchange column with a column diameter of 0.56 m and a column height of 2.5 m. Within the column was 28 individual columns with an inside diameter of 0.057 m arranged with orderly 57 mm metallic Hiflow rings were filled.

In den Zwischenraum zwischen den Einzelkolonnen wurde als Kühlfluid Wasser mit einer Temperatur von 11°C und einem Durchsatz von 2,2 m³/h eingeführt. Am Auslauf der Rohrbündelkolonne war das Kühlwasser auf eine Temperatur von 55°C aufgeheizt.Water with a temperature of 11 ° C. and a throughput of 2.2 m ³ / h was introduced as the cooling fluid into the space between the individual columns. At the outlet of the tube bundle column, the cooling water was heated to a temperature of 55 ° C.

Die Temperatur des Gases am Auslaß der Kolonne betrug 94°C, die SO₂-Konzentration im gereinigten Gas betrug 3 ppm. The temperature of the gas at the outlet of the column was 94 ° C., the SO ₂ concentration in the purified gas was 3 ppm.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine seitliche Schnitt ansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Übertragung eines Stoffes aus einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid. Die insgesamt mit 11 bezeich nete Vorrichtung weist eine Rohrbündelkolonne 12, eine am Kopf der Rohrbündelkolonne angeordnete, schematisch dargestellte Einrichtung 13 zur Zuführung der beiden Fluida sowie einen Abschneider 9 auf, der am Fuß der Kolonne vorgesehen ist und mittels dem die beiden Fluida trennbar sind. Wird die Vorrichtung 11 zur Stoff- und Wärmeübertragung von einem Gas auf eine Flüssigkeit verwendet, wie dies beispielsweise für die Rauchgasrei nigung der Fall ist, so weist der Abschneider 9 einen oberen Auslaß 4 für das gereinigte Gas und einen unteren Auslaß 10 für die mit den Verunreinigungen beladene Flüssigkeit auf. Fig. 1 shows schematically a side sectional view of a first embodiment of the device for transferring a substance from a first fluid to a second fluid. The device designated overall by 11 has a tube bundle column 12 , a schematically illustrated device 13 arranged at the top of the tube bundle column for supplying the two fluids and a cutter 9 which is provided at the bottom of the column and by means of which the two fluids can be separated. If the device 11 for mass and heat transfer from a gas to a liquid is used, as is the case, for example, for the Rauchgasrei cleaning, the cutter 9 has an upper outlet 4 for the cleaned gas and a lower outlet 10 for those with Contaminated liquid.

Die Rohrbündelkolonne 11 besteht aus einer Vielzahl von Einzelkolonnen 1, wobei in Fig. 1 drei dieser Einzelkolonnen gezeigt sind. Das Rohrbündel der Einzelkolonnen 1 wird von einem Mantel 14 umgeben, der mit einer Zuführöffnung 5 und einer Auslaßöffnung 6 für ein Kühl- bzw. Heizfluid versehen ist, das in den Zwischenräumen 2, die zwischen den Einzelkolonnen 1 vorhanden sind, strömt. Die am Kolonnenkopf 12 vorge sehene Einrichtung 13 zur Zuführung der Fluida weist bei der gezeigten Ausführungsform eine nur schematisch abgebildete Zuführung 3 für ein Gas sowie eine Zuführ einrichtung 7 für eine Waschflüssigkeit auf.The tube bundle column 11 consists of a multiplicity of individual columns 1 , three of these individual columns being shown in FIG. 1. The tube bundle of the individual columns 1 is surrounded by a jacket 14 which is provided with a feed opening 5 and an outlet opening 6 for a cooling or heating fluid which flows in the spaces 2 which are present between the individual columns 1 . The device 13 provided on the column head 12 for supplying the fluids has, in the embodiment shown, a supply 3, shown only schematically, for a gas and a supply device 7 for a washing liquid.

Die Einzelkolonnen 1 der Vorrichtung 11 sind mit den bekannten Füllkörpern oder vorzugsweise mit Füllkör pern versehen, wie diese nachfolgend anhand der Fi guren 2 bis 9 noch näher beschrieben werden. The individual columns 1 of the device 11 are provided with the known packing or, preferably, with packing bodies, as described below with reference to FIGS. 2 to 9 .

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform eines derartigen Füllkörpers. Wie dem Horizontal schnitt gemäß Fig. 2 zu entnehmen ist, besteht der Füllkörper aus vier plattenförmigen Abschnitten 1′, 2′, 3′, 4′, die entlang eines gemeinsamen Verbindungs bereiches 5′ miteinander verbunden sind und im Hori zontalschnitt kreuzförmig ausgebildet sind.The FIGS. 2 to 4 show a first embodiment of such a filler body. As can be seen from the horizontal section according to FIG. 2, the packing consists of four plate-shaped sections 1 ', 2 ', 3 ', 4 ', which are connected to each other along a common connection area 5 'and are cross-shaped in the Hori zontal section.

Jeder plattenförmige Abschnitt ist an seiner oberen und unteren Horizontalkante 6′a und 6′b mit einer sägeartigen Verzahnung versehen, die derart ausgebil det ist, daß beim Übereinanderanordnen von zwei Füll körpern zwischen diesen Aussparungen 7′ entstehen, die einen Durchtritt der Fluida sowie ein Verwirbeln derselben bewirken. Vorzugsweise sind die Füllkörper auf den Innendurchmesser der Kolonnen derart ange paßt, daß die Horizontalkanten 6′a bzw. 6′b dem Radius des Innendurchmessers der jeweiligen Kolonne entsprechen und somit die Vertikalkanten 8′-11′ in Kontakt mit der Innenwand der Kolonne gelangen.Each plate-shaped section is provided on its upper and lower horizontal edge 6 ' a and 6 ' b with a saw-like toothing, which is so ausgebil det that when two filler bodies are stacked on top of each other between these recesses 7 ', the passage of the fluids and a Swirl them. Preferably, the packing on the inner diameter of the columns is such that the horizontal edges 6 ' a and 6 ' b correspond to the radius of the inner diameter of the respective column and thus the vertical edges 8 '- 11 ' come into contact with the inner wall of the column.

Der in Fig. 5 als Horizontalschnitt abgebildete Füll körper unterscheidet sich lediglich von dem zuvor beschriebenen Füllkörper dadurch, daß er drei platten förmige Abschnitte 1′′-3′′ besitzt, die unter einem Winkel α von 120° angeordnet sind. Auch hierbei sind die Horizontalkanten mit einer sägezahnartigen Ver zahnung versehen, die die zuvor beschriebene Ablenkung und Verwirbelung der Fluidaströmungen bewirkt.The filling body shown in Fig. 5 as a horizontal section differs only from the previously described packing body in that it has three plate-shaped sections 1 '' - 3 '', which are arranged at an angle α of 120 °. Here too, the horizontal edges are provided with sawtooth-like teeth, which causes the previously described deflection and swirling of the fluid flows.

Die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführungsform des Füllkörpers weist wie die Ausführungsform gemäß den Fig. 2 bis 4 einen kreuzförmigen Querschnitt auf und umfaßt vier plattenförmige Abschnitte 10, 20, 30 und 40. Auch hierbei sind die Horizontalkanten 50 a bzw. 50 b der plattenförmigen Abschnitte 10, 20, 30 und 40 mit einer sägezahnartigen Verzahnung versehen, wie dies bereits vorstehend für die anderen Ausführungs formen beschrieben worden ist. Zusätzlich dazu sind in den Vertikalkanten kreissegmentartig ausgebildete Aus sparungen 16 angeordnet, durch die die Fluidaströme in Kontakt mit der Innenwandung der Kolonne treten und durch die die Fluidaströmungen zusätzlich noch verwir belt werden, was einerseits den Wärmeaustausch und andererseits den Stoffübergang vergrößert.The embodiment of the packing shown in FIGS. 6 and 7, like the embodiment according to FIGS. 2 to 4, has a cross-shaped cross section and comprises four plate-shaped sections 10 , 20, 30 and 40 . Here, too, the horizontal edges 50 a and 50 b of the plate-shaped sections 10 , 20 , 30 and 40 are provided with a sawtooth-like toothing, as has already been described above for the other embodiments. In addition, are arranged in the vertical edges of circular segment-shaped savings 16 through which the fluid flows come into contact with the inner wall of the column and through which the fluid flows are additionally entangled, which on the one hand increases the heat exchange and on the other hand the mass transfer.

Auch die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Ausführungs form des Füllkörpers weist Aussparungen 90 auf, die jeweils in den plattenförmigen Abschnitten 50, 60, 70 und 80 angeordnet sind. Hierbei besitzt der Füllkörper gemäß Fig. 9 einen kreuzförmigen Horizontalschnitt. Wie am besten der Fig. 8 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Aussparungen 90 nahezu über die gesamte Länge der Horizontalkante eines jeweiligen plattenförmigen Abschnittes, so daß lediglich nur jeweils ein relativ kurzer Abschnitt 91, 92, 93 und 94 der entsprechenden Horizontalkante stehenbleibt. Werden nunmehr zwei dieser in Fig. 8 gezeigten Füllkörper übereinander angeordnet, so bewirken die Abschnitte 91, 92 bzw. 93, 94 mit den entsprechenden Abschnitten des darüber angeordneten Füllkörpers, daß eine im wesentlichen rechteckige Aussparung entsteht, die die doppelte Größe von der in Fig. 8 gezeigten Aussparung 90 besitzt. Hierdurch wird die bereits bei der Aussparung 16 erläuterte Wirkung erzielt, die durch die sägezahn artige Gestaltung der Horizontalkanten, von denen in der Fig. 8 beispielhaft die Kanten 60 a und 60 b sowie 80 a und 80 b gezeigt sind, unterstützt wird.The embodiment of the filler body shown in FIGS. 8 and 9 also has cutouts 90 which are each arranged in the plate-shaped sections 50 , 60 , 70 and 80 . Here, according to 9, the filling body having a cross-shaped horizontal section, Fig.. As can best be seen from FIG. 8, the cutouts 90 extend almost over the entire length of the horizontal edge of a respective plate-shaped section, so that only a relatively short section 91 , 92 , 93 and 94 of the corresponding horizontal edge remains. If two of these packing elements shown in FIG. 8 are now arranged one above the other, the sections 91 , 92 and 93 , 94 with the corresponding sections of the packing element arranged above them result in an essentially rectangular recess which is twice the size of that in FIG recess 90 shown. 8 has. This achieves the effect already explained in the recess 16 , which is supported by the sawtooth-like design of the horizontal edges, of which the edges 60 a and 60 b and 80 a and 80 b are shown by way of example in FIG. 8.

Claims

1. A method for transferring a substance from a first fluid to a second fluid, in particular for phase contact in flue gas cleaning, in which the two fluids are passed at least through a column filled with packing elements and brought into contact with one another there and then the two fluids are separated , characterized in that one continuously flows and / or flows around the column with a cooling or heating fluid.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the two fluids in the column in the same current leads.

3. The method of claim 1 or 2, wherein the first Fluid is a gas and the second fluid is a liquid is characterized in that for the through flow of gas through the column a speed speed between 5 m / s and 30 m / s, in particular between 8 m / s and 20 m / s.

4. An apparatus for performing the method according to any one of the preceding claims, comprising at least one column packed with packing, a device arranged at the top of the column for supplying at least two fluids and a device assigned to the column foot for separating the fluids, characterized in that the column ( 1 ) is arranged within a jacket ( 14 ) which has a supply opening ( 5 ) for a cooling or heating fluid in the jacket ( 14 ) and an outlet opening ( 6 ) for the cooling or heating fluid from the jacket ( 14 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the column ( 1 ) is formed as a tube bundle column ( 12 ).

6. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the packing in the column ( 1 ) arranged from at least three plate-shaped sections ( 1 ', 2 ', 3 ', 4 '; 1 '', 2 '' , 3 ''; 10 , 20 , 30 , 40 ; 50 , 60 , 70 , 80 ) are put together, which have a common connection area ( 5 ').

7. The device according to claim 6, characterized in that the packing consists of three or four plate-shaped sections ( 1 ', 2 ', 3 ', 4 '; 1 '', 2 '', 3 ''; 10 , 20 , 30 , 40 ; 50 , 60 , 70 , 80 ) are put together, which are Y-shaped or cross-shaped in horizontal section.

8. The device according to claim 7, characterized in that the horizontal edges ( 6 ' a , 6 'b; 50 a , 50 b ; 60 a , 60 b ; 80 a , 80 b ) of the sections ( 1 ', 2 ', 3 ', 4 '; 1 '', 2 '', 3 ''; 10 , 20 , 30 , 40 ; 50 , 60 , 70 , 80 ) are of the same length.

9. Device according to one of claims 6-8, characterized in that the length of the horizontal edges ( 6 ' a , 6 'b; 50 a , 50 b ; 60 a , 60 b ; 80 a , 80 b ) of the sections ( 1 ', 2 ', 3 ', 4 '; 1 '', 2 '', 3 ''; 10 , 20 , 30 , 40 ; 50 , 60 , 70 , 80 ) corresponds to the inner radius of the column ( 1 ).

10. Device according to one of claims 6-9, characterized in that the horizontal edges ( 6 ' a , 6 'b; 50 a , 50 b ; 60 a , 60 b ; 80 a , 80 b ) of the sections ( 1 ' , 2 ', 3 ', 4 '; 1 '', 2 '', 3 ''; 10 , 20 , 30 , 40 ; 50 , 60 , 70 , 80 ) are sawtooth-like.

11. The device according to any one of claims 6-10, characterized in that on the vertical edges of the sections ( 1 ', 2 ', 3 ', 4 '; 1 '', 2 '', 3 ''; 10 , 20 , 30 , 40 ; 50 , 60 , 70 , 80 ) recesses ( 16 , 90 ) are arranged.

12. The device according to any one of claims 4-11, characterized in that it has a column with regularly arranged packing elements, the plate-shaped sections ( 1 ', 2 ', 3 ', 4 '; 1 '', 2 '', 3 ''; 10 , 20 , 30 , 40 ; 50 , 60 , 70 , 80 ) are arranged parallel to the direction of flow of the fluids.

13. Device according to one of claims 4-12, characterized in that the column ( 1 ) has an inner diameter of about 2.5 cm to about 15 cm, preferably from about 5 cm to about 10 cm.