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Verfahren zum Durchgasen von Flüssigkeiten.
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Der Austausch von chemischen Stoffen zwischen Gasen und Flüssigkeiten
ist ein in der Technik ; oft angewandter Vorgang. Um ihn möglichst wirksam zu machen,
war man bisher auf tunlichst große Oberflächen beider Systeme angewiesen. Am bekanntesten
sind die Rieseltürme, die man meistens mit geeigneten Füllkörpern versieht, um die
durchströmenden Gase mit einer entsprechend großen Flüssigkeitsoberfläche in Berührung
zu bringen. Sehr oft handelt es sich aber um Gasgemische, von denen der Hauptteil
indifferent ist und nur ein geringerer Anteil von der Flüssigkeit aufgenommen werden
kann. Je kleiner dieser Anteil ist, um so mehr wachsen im allgemeinen die Absorptionsapparate
an Ausdehnung und damit auch die Anlagekosten, so daß die Rentabilität in vielen
Fällen in Frage gestellt ist.
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Es ist bekannt, das Gas durch möglichst viele kleine Öffnungen als
Bläschen in die Flüssigkeit eintreten und darin emporsteig-n zu lassen.
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Auf diese Weise allein wird aber keine befriedigende Wirkung erreicht,
weil die kleinen Blasen sich schnell zu großen Blasen vereinigen, dann sehr geschwind
die Flüssigkeit verlassen, so daß eine günstige Oberflächenentwicklung nicht zustande
kommen kann. Wird dieses z. B. dadurch verhindert, daß man die einzelnen Gaseintrittsöffnungen
in weiten Abständen voneinander anbringt, so wächst die Raumbeanspruchung in außerordentlichem
Maße bei völlig ungünstigem Verhältnis zwischen der Flüssigkeits-und Gasmenge.
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Es ist bereits versucht worden, durch Anordnung von übereinandergestapelten,
vom Gas durchströmten Düsen in der Flüssigkeit eine innige Mischung dieser mit dem
Gas zu erhalten. Diese Anordnung vermag jedoch das Zusammentreten einzelner Blasen
zu größeren Blasen nicht zu verhindern, weil sie die Vorbedingungen für die Bildung
einer regelmäßigen Blasenkette nicht hat.
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Endlich ist auf eine aus der französischen Patentschrift 460 877
bekannte Vorrichtung hinzuweisen, bei der über den Gasaustrittsdüsen je ein in die
Flüssigkeit tauchendes enges Rohr angeordnet ist. Aber das Rohr ragt über den Flüssigkeitsspiegel
hinaus und dient dazu, die Flüssigkeit wie bei einer Mammutpumpe in die Höhe zu
treiben, die dann über einen das Rohr umschließenden Füllkörper zurücklaufen soll.
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Allen diesen bekannten Vorgängen gegenüber besteht das Verfahren
gemäß der Erfindung darin, daß man das Gas in äußerst feiner Verteilung die Flüssigkeit
durchströmen läßt und ihm dabei in der Flüssigkeitsschicht durch vollständig in
der Flüssigkeit stehende Rohre eine so enge Führung gibt, daß vereinzelte Blasenketten
entstehen, die Vereinigung mehrerer Blasen zu größeren Blasen aber verhindert wird.
Hiernach erhalten die an sich bekannten Rohre über den Düsenöffnungen eine so enge
lichte Weite, daß die Blasen bei
ihrem Aufstieg allenfalls durch
sie hindurchschlüpfen können, ja es ist sogar wünschenswert, die Rohre noch ein
klein wenig enger, als der Durchmesser einer Blase ist, zu machen, damit die anfänglich
kugelförmige Blase im Rohr zu einer ovalen Form gestreckt wird.
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Auf der Zeichnung ist der senkrechte Schnitt einer Anordnung gezeigt,
die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist.
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In einem Gefäß a, das mit Flüssigkeit gefüllt ist, befinden sich am
Boden kleine Gaseintrittsöffnungen b, durch die das Gas in Form kleiner Blasen c
in die Höhe steigen kann. über jeder Offnung b ist ein oben und unten offenes Rohr
d errichtet, dessen lichte Weite, außer der unteren Mündung, so bemessen ist, daß
ihr Durchmesser sogar etwas kleiner ist als der einer Blase, so daß diese, die sich
nach Durchtritt durch die zu :) Öffnung b sofort ausdehnt, in dem Rohr d eine ovale
Form annimmt. Dadurch wird erreicht, daß in dem Rohr d eine Kette e von Flüssigkeit
und Gas entsteht, welche in regelmäßigem Abstande nach oben steigt, bis die Gasblasen
der Oberflächen die Flüssigkeit verlassen und durch ein Ableitungsrohr g hindurch
abziehen. Jede einzelne Blase bleibt auf diese Weise auch bei großer Gasgeschwindigkeit
erhalten und kann mit nachfolgenden oder benachbarten nicht zusammentreten, so daß
eine erhebliche Verringerung der wirksamen Berührungsflächen zwischen Gas und Flüssigkeit
vermieden ist.
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Es ist natürlich im allgemeinen zweckmäßig, die einzelnen Blasen möglichst
klein entstehen zu lassen, was durch entsprechende Bemessung der Gaseintrittsöffnungen
in Verbindung mit geeignetem Druck leicht erreichtgwerden kann.
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Eine beachtliche Nebenwirkung des Verfahrens besteht darin, d-aß
durch die e in engsten Grenzen geführte Blasenbewegung sich die Zirkulation der
Flüssigkeit durch den Aufwärtstrieb sehr dünner Flüssigkeitssäulen vollzieht. In
der Abbildung ist dieser Vorgang durch Pfeile angedeutet. Dadurch wird eine viel
gleichmäßigere Bewegung und Konzentration der Flüssigkeit in allen ihren Teilen
erreicht, als wenn man die Gasblasen durch verhältnismäßig stärkere Flüssigkeitssäulen
hindurchziehen läßt. Besonders günstig ist diese Zirkulationswirkung in Fällen,
wo es sich z. B. um die Absorption von Flüssigkeiten handelt, die leicht sich absetzende
Körper enthalten, wird dann eine große Anzahl nahe beieinanderstehender Absorptionselemente
- wie die Abbildung zeigt - benutzt, so kann sich am Boden kein Niederschlag infolge
der aus denselben aufsteigenden Blasen bilden, vielmehr werden die Körper dauernd
und stetig mit großer Geschwindigkeit durch die Blasenleiter in die Höhe getrieben.
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Die Einrichtung für das Verfahren kann in ihren Einzelteilen Änderungen
unterworfen sein. Der Blasenleiter ist an eine bestimmte Form nicht gebunden. Er
kann spiralig oder schlangenförmig, in seinem Verlauf auch ab-und aufwärts geführt
sein. Ferner können die Wandungen gewellt, gerippt usw. sein.
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Die Flüssi, gkeitszirkulation kann in ihrer Wirkung gesteigert werden,
indem man z. B. den Behälter in der Mitte wagerecht abteilt und oben sowie unten
mit getrenntem Zu- und Ablauf versieht, so daß dauernd d selbsttätig immer neue
Flüssigkeit zuströmt.
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Das Verfahren ist auf die Absorption von Gasen nicht beschränkt,
vielmehr wird es sich fast für alle die Fälle eignen, bei denen es auf größtmögliche
Oberflächenentwicklung von Gasen mit Flüssigkeiten ankommt. Es kann silch z. B.
auch darum handeln, an das durchströmende Gas dampfförmige oder gasförmige Stoffe
abzugeben. Man wird dabei jeweils auf günstigste Verhältnisse der Temperaturen und
Drücke bedacht sein müssen.
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Es ist auch möglich, außer einem Austausch von Stoffen zwischen den
gasförmigen und flüssigen Phasen, einen Austausch von Energieformen, z. B. Wärme,
zu bewirken. So z. B. lassen sich infolge der großen Oberflächenentwicklung Gase
mit verhältnismäßig kleinen Apparaten bedeutende Wärmemengen an Flüssigkeiten abgeben
und umgekehrt.