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Vorrichtung zur Behandlung und Reinigung von Gasen mittels zerstäubter
Flüssigkeiten Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine im wesentlichen
turmartige Vorrichtung zur Behandlung und Reinigung sowie zur Kühlung von Gasen,
besonders derwenigen der chemischen und metallurgischen Industrien, mittels zerstäubter
Flüssigkeiten, bei welcher in bekannter Weise Gas und Flüssigkeit in demselben Raum
in zwei aufeinanderfolgenden Stadien zunächst im Gleichstrom zueinander und alsdann
im Gegenstrom zueinander fließen, um bei der Gleichstrombewegung, die gewöhnlich
unter Saugwirkung g vor sich geht, den der Abwärtsbewegung des Gases entgegengesetzt
wirkenden Auftrieb zur Durchmilschung der beiden Agentien ausnutzen zu können. Um
nun die bei der bisherigen Ausführung dieser Methode in getrennten Behältern sich
ergebende bedeutende und schroffe Abkühlung sowie das getrennte Nebeneinanderfließen
des unter der Saugwirkung stehenden, häufig heißen Gasstroms und des Flüssigkeitsstroms
und die dadurch bedingte schlechte Durchmischung zu vermeiden und die natürliche
Zentrifugalbewegung erhitzter Gase für das Durchmischen und Kühlen auszunutzen und
gleichzeitig unter Vermeidung schroffer Abkühlung eine Regelung des Wärmeaustausches
zwischen Gleichstromraum und Gegenstromraum zu erzielen, werden gemäß vorliegender
Erfindung diese Räume konzentrisch zueinander ähnlich den mit einer ungefähr zentrisch
angeordneten kombinierten Gas- und Flüssigkeitszuführungsdüse versehenen Luftentstäubun.
gskesseln ausgebilldet, und zwar in der Weise, daß die Eintrittsstelle des zu behandelnden
heißen Gases in den mit Fliissigkeitszerstäubung versehenen Gleichstromraum außerhalb
des den Gleichstromraum sonst umgebenden Gegenstromraums zu liegen kommt, so daß
diese Stelle nur der Luftkühlung ausgesetzt ist und schroffer Temperaturerniedrigung
entzogen ist. Dabei wird weiterhin dafür gesorgt, daß im übrigen der Gleichstromraum
auf seiner ganzen übrigen Länge vom Gegenstromraum umgeben wird und die am Fuße
des Gleidistromraums ausströmenden Gase durch das sich ansammelnde Kondensat durchtreten
und gereinigt werden und in dem an Volumen größeren Gegenstromraum ihre Bewegung
trotz des Ventilatorzugs etwas verlangsamen können, so daß dieser Raum als eine
Art Luftkissen wirkt und den Wasch- und Kondensations-und Abkühlungsvorgang in den
beiden Räumen Iderart regelt, daß keine Schwierigkeiten durch übermäßige Dampfmengen
entstehen können, die bei anderen Vorschlägen sehr oft zur Entstehung von Rissen
in den Ävandungen führen. Dabei ist die Berieselung in dem umgebenden Gegenstromraum
derart angebracht, daß der zerstäubte Flüssigkeitsstrahl
nach verschiedenen
Richtungen arbeitet und auch gegen die Außenseite der Wandung des inneren Gteichstromraums
gerichtet ist, so daß er einesteils zusammen mit der Verlangsamung der Gasbewegung
zur kräftigen Durchm.ilschung beiträgt und d andererseits die Wandung des Gleichstromraums
selbst an verschiedenen Stellen, gegebenenfalls regelbar, kühlt. Um den dadurch
bedingten besonderen Expansions- und den bei den gewöhnlichen chemischen und metallurgischen
Gasen auftretenden Korrosionserscheinungen entgegenzuwirken, besteht zweckmäßigerweise
die Wandung des inneren Gleichstromraums aus einer besonders zweckmäßigen kittartigen
Ton-Quarz-Mörtel-Masse oder einem entsprechenden Überzug, und zur Auskleidung der
Innenwandung des Gegenstromraums, besonders in der Nähe der Eintrittsstellen der
Flüssigkeit, wo ein etwaiger Säuregehalt besonders gefährlich ist, wird zweckmäßigerweise
eine Metallbelegung, insbesondere aus dem bekanntermaßen widerstandsfähigen Gußeisen,
verwendet, um nach Möglichkeit Rissebilffldung auszuschließen.
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Eine zur Ausführung der Erfindung geeignete Vorrichtung ist auf der
beifolgenden Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel in Abb. I in senkrechtem Längsschnitt
nach der Ebene I-I von Abb. 2 und in Abb. 2 im waagerechten Schnitt nach der Ebene
2-2 von Abb. I dargestellt.
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Die hier beispielsweise turmartige Vorrichtung besteht im wesentlichen
aus zwei ineinander angeordneten Kammern oder konzentrisch im Abstand voneinander
befindlichen Turmwänden, wobei der Gaseintritt oben bei a in den Turminnenraum b
und der Gasaustritt ebenfalls zweelim, äßigerweise oben aus dem Turmaußenraum h
bei d erfolgt. Der innere Turmraum b wird d bei et und der ihn umgebende äußere
Turmringraum h teils von oben bei e2, teils von der Seite bei e8 her berieselt.
Der Gasdurchtritt von dem inneren nach dem äußeren Raum findet am unteren Teile
der Scheidewand b durch die öffnungen c statt, und die sich am Boden des Außen-
bzw. Innenraums ansammelnde Flüssigkeit kann durch ein oder mehrere Rohre g abfließen.
Mit ft und f sind in der Außen- bzw. der Innenwand angebrachte Reinigungsstutzen
bezeichnet, die von außen verschlossen werden können.
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Die durch das plötzliche Zusammentreffen mit der aus einer oder mehreren
Zerstäuberdüsen zugeführten Flüssigkeit sehr stark abgekühlten und ihrem ursprünglichen
Auftriebe entgegen abwärts gedrückten Gase entweichen am Boden des Innenraums durch
die Öffnungen c in den Außenraum, der zweckmäßigerweise einen größeren Raumquer
schnitt besitzt als der Innenraum, so daß die Gase sich im Außenraum ausbreiten
und, da sie noch einen genügenden Auftrieb besitzen, aufsteigen und im Gegen strom
mit der seitlich von oben ihnen entgegenströmenden Flüssigkeit durchmischen können,
so daß sie durch den Stutzen d in der : Nähe des sie noch kurz vor ihrem Abströmen
durchsetzenden Sprühregens aus der Düse e2 entweichen können, wobei gegebenenfalls
noch irgendein beliebiger Zugerreger die Bewegung der Gase unterstützen kann. Teils
durch die eingespritzte Flüssigkeit, teils durch das Entlangfließen der vorgekühlten
Gase an der Wandung b des Innenraums wird dieser von außen gekühlt.
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Da die Gase mit sehr hoher Temperatur bei i a einströmen und eine
plötzliche Abkühlung erleiden, ist es notwendig, das Werfen der Bestandteile der
Winde und Rissebildung derart zu verhindern, daß weder die Kühiwirkung und die asVaschung
beeinträchtigt wird, noch Anfressen des Materials eintreten kann. Zu diesem Zwecke
ist besonders die Innenwandung des äußeren Turmmantels h zweckmäßigerweise mit einer
Schicht säurefester Platten belegt, deren Abmessungen so gewählt sind, daß die Beanspruchungen
durch Temperaturschwankungen ausgeglichen sind. Des weiteren versieht man die oberen
Abschlüsse des Innenraums und Außenraums, besonders an ! den Stellen, wo die Spritzdüsen
einmünden, zweckmäß igerweise mit Metalihauben aus Gußeisen oder einem anderen geeigneten
widerstandsfähigen Metall. Außer anderen Ausführungsmöglichkeiten kann beispielsweise
dabei die Einrichtung derart sein, daß sich an der Gasaustrittsstelle der Außenkammer
ein leicht auswechselbares Futter stück aus Metall befindet, welches die eigentliche,
gegebenenfalls ebenfalls aus Metall bestehende Turmhaube der Außenkammer gegen Zerstörung
schützt.
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Auch die Turmhaube der Innenkammer kann in ähnlicher Weise ausgeführt
sein. Dadurch wird an denjenigen Stellen, an welchen die schärfsten Temperaturunterschiede
vorhanden sind, die freie Aus dehnungsmöglichkeit des Materials bewahrt, ohne daß
Sprünge und Risse in den eigentlichen Turmwänden und der Scheidewand d eintreten
können. Dem gleichen Zweck dient die beispielsweise Ausführungsform der Scheidewand
b aus verzahnten Radialsteinen.
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Im übrigen benützt man am besten säurefestes und möglichst auch feuerfestes
Material für die Wandungen. Es hat sich beispielsweise für die Innenwandung b die
Ausführung aus sogenannter Türkscher Masse als zweckmäßig erwiesen, welche aus einem
mit Wasserglas versetzen Ton-Quarz-Mörtel
besteht. Die äußere Turmwandung
besteht zweckmäßigerweise aus Mauersteinen, Beton oder Eisenbeton bzw. säure- oder
feuerfesten Steinen, gegebenenfalls mit einer äußeren Schutzschicht aus beliebigem,
evtl. dieWärmeausstrahlung unterstützendem Stoff, während die Innenseite mit einer
säurefesten Auskleidung beliebiger Art versehen sein kann.
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Der Querschnitt des Außenraums kann zwechmäßigerweise so groß sein,
daß ein Arbeiter darin Nachfugen und Reparaturen vornehmen kann.
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Der Flüssigkeitsablauf g kann sich den Gasdurchlässen c gegenüber
befinden, aber geringere Höhe als diese besitzen, um die Gasdurchlässe gegebenenfalls
von außen leicht von Flugstaub reinigen zu können.
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Sämtliche Düsen können mit einem besonderen Wasserverschluß versehen
sein, der eine leichte Überwachung der Arbeit der Düsen gestattet, ohne daß diese
aus ihren Fassungen herausgenommen zu werden brauchen. Die Düsen bzw. die sie aufnehmende
Haube können noch mit tellerförmigen Ansätzen für die Führung der Flüssigkeit versehen
sein.
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Bei der beispielsweisen Anwendung für die Herstellung von Schwefelsäure
oder in der Zellstoffabrikation u. dgl. können die Gase durch die plötzliche Abkühlung
beispielsweise mit kaltem Wasser unter Idie für die SO,-Bildung günstige Temperatur
von 200 bis I.ooO gebracht werden. Ebenso ergibt sich die Anwendung der Türme für
verschiedene andere Spezialindustrien der Säureindustrie und für andere chemische
Industrien. Durch die bei der vorliegenden Erfindung leicht auszuführende Änderung
der Wassermenge, der Wassertemperatur oder überhaupt durch Änderung der Beschaffenheit
der Berieselungsflüssigkeit oder auch Änderung der Gasdurchströmungsrichtung kann
fdie Erfindung den verschiedensten Zwecken der Schwefelsäure-, Salzsäure- und Salpetersäurefabrikation
sowie anderen Gewerbezweigen dienen.