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Vorrichtung zum Behandeln von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um ein Gas oder einen Dampf
mit möglichst geringem Widerstand in beliebigen und wechselnden Mengen mit einer
Flüssigkeit wiederholt in innige Berührung zu bringen. Die Flüssigkeit durchläuft
die Vorrichtung stets von oben nach unten, während das Gas oder der Dampf dieselbe
entweder von unten nach oben, also im Gegenstrom, oder von oben nach unten, also
im Gleichstrom, durchströmt.
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Die Anwendbarkeit der Vorrichtung ist sehr mannigfach, z. B. zur
Absorption oder Kondensation eines Gases in einer Flüssigkeit, zur Erwärmung oder
Kühlung eines Gases durch eine Flüssigkeit oder umgekehrt einer Flüssigkeit durch
ein Gas, zur wiederholten Aufkochung einer Flüssigkeit durch einen Dampf zur teilweisen
oder vollständigen Verdampfung der Flüssigkeit oder zum Austreiben eines in der
Flüssigkeit gelösten Gases, zur wiederholten Aufkochung einer Flüssigkeit für eine
fraktionierte Destillation der Flüssigkeit.
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Es sind bis jetzt eine Reihe verschiedener Vorrichtungen bekanntgeworden,
welche aber verschiedene Nachteile besitzen und daher nur in beschränkten Fällen
anwendbar sind, um ein Gas oder einen Dampf mit einer Flüssigkeit wiederholt zu
behandeln. Eine Gruppe bereits bekannter Vorrichtungen besteht aus einer Kolonne,
in welcher die Flüssigkeit durch Siebböden, rotierende Scheiben, Düsen und andere
ähnliche Einrichtungen oder durch Füll- und Verteilkörper in Strahlen, Tropfen oder
Nebel verteilt wird. Diese Vorrichtungen bieten dem gleichzeitig durchströmenden
Gas oder Dampf wohl einen kleinen Widerstand, dagegen erfordern sie den Durchgang
großer Flüssigkeitsmengen, wenn hiermit eine ÄViilung erzielt werden soll.
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Eine weitere Gruppe umfaßt die Vorrichtungen, bestehend aus einer
Kolonne mit mehreren übereinander angeordneten Böden, bei welchen das Gas wiederholt
vermittels Tauchglocken durch die auf den Böden liegende Flüssigkeitsschicht gedrückt
wird.
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Zu dieser Gruppe gehören die aus der Alkoholindustrie bekannten Destillierkolonnen,
welche den Nachteil besitzen, daß der Dampf mit der Flüssigkeit nur dann wirksam
in Berührung gebracht werden kann, wenn die Tauchglocken reichlich in die Flüssigkeit
eintauchen, wodurch aber dem Durchströmen des Dampfes ein entsprechend hoher Widerstand
entgegengesetzt wird. Man suchte die Wirksamkeit dieser Kolonnen dadurch zu erhöhen,
daß die Glocken innerhalb der Flüssigkeit zur besseren Dampfverteilung mit Löchern
versehen wurden. Jedoch ließen sich nur eine beschränkte Anzahl Löcher in verschiedenen
Tauchtiefen anbringen bzw. mußte die Tauchtiefe der Glocken und somit der Widerstand
gegen den Dampfdurchgang erhöht werden. Eine weitere, Gruppe von Vorrichtungen umfaßt
die ebenfalls in der Alkoholindustrie besonders verwendeten Siebkolonnen, bei welchen
die flüssigkeitstragenden Böden als Siehböden ausgeführt sind und bei rvelchell
der Dampf von unten durch die
Löcher der Siebböden, in Blasen verteilt,
in die darauf liegende Flüssigkeitsschicht gedrängt wird. Diese Kolounen mögen einen
geringen Dampfwiderstand haben, können aber nur dann angewendet werden, wenn eine
bestimmt und konstant gehaltene Dampfmenge die Flüssigkeit hindert, durch die Löcher
der Siebböden durchzufließen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besitzt nun alle Vorteile der
vorstehend erwähnten Vorrichtung, ohne deren Nachteile zu übernehmen. Bei derselben
sind in bekannter Reise in einem Behälter übereinander mehrere durch Rücklaufrohre
miteinander verbundene Böden sowie über diesen Siebe vorgesehen; dagegen liegt das
Neue bei der Vorrichtung darin, daß Siebe und Böden gegenseitig verstellbar sind
sowie etwa gleichen Durchmesser haben und die oberen Enden der Überlaufrohre um
einen geringen Betrag über die Oberfläche der Siebe überstehen, wenn diese von den
zugehörigen Böden den größten Abstand haben, so daß nur eine dünne Flüssigkeitsschicht
oberhalb der Siebe stehen kann. Die Löcher der Siebe zur Gasverteilung liegen demnach
überall auf derselben niedrigen Tauchtiefe, so daß das Gas oder der Dampf stets
gleichmäßig verteilt durch die dünne Flüssigkeitsschicht emporsteigen kann.
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Abb. I und 2 der Zeichnung veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes durch je einen senkrechten Schnitt. Abb. 1 zeigt ein
Beispiel, bei welchem Gas und Flüssigkeit die Vorrichtung im Gegenstrom durchziehen,
während Abb. 2 eine Vorrichtung darstellt, bei der Gas und Flüssigkeit im Gleichstrom
sich bewegen.
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Die Vorrichtung nach Abb. I besteht aus einem zylindrischen Behälter
oder Kessel a mit einem angeschweißten Boden b und einem Deckel c. Der Deckel c
ist durch eine Flanschverbindung d mit dem Mantel a verschraubt.
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Im Innern des Behälters sind drei Böden e angebracht, welche den Behälter
in vier Kammern unterteilen. Jeder Boden e trägt einen zentrisch angeordneten Gasstutzen
f. Eine in der Höhenrichtung verstellbare Regulierstange g ist unten'in einem mit
Muttergewinde versehenen Bügel h geführt. Sie tritt oben durch eine Stopfbüchse
i im Dekkel c nach außen und kann durch das Handrad k im einen oder anderen Sinne
gedreht bzw. gehoben oder gesenkt werden. An der Regulierstange g sind über jedem
Boden e Glocken I befestigt. Am Rand dieser Glocken I ist je eine waagerechte Siebplatte
m befestigt, welche etwa den gleichen Durchmesser wie die Böden e hat. Auf jeden
Boden e ist ein Überlaufrohr ii für die auf jedem Boden e liegende Flüssigkeit eingesetzt,
dessen oberes Ende durch den darüberliegenden Siebboden über diesen hinausragt,
so daß die auf dem Boden e liegende Flüssigkeit die Siebplatte sl in mäßiger Höhe
konstant bedeckt.. Das untere Ende jedes Überlaufrohres n taucht in die Flüssigkeitsschicht
der darunterliegenden Kammer ein, wodurch ein Flüssigkeitsabschluß an jedem Überlaufrohr
erzielt wird.
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Die Vorrichtung wird mit Flüssigkeit durch den Stutzen o gespeist.
Diese läuft, dem Zufluß entsprechend, durch die konstanten Flüssigkeitsstand haltenden
Überlaufrohre ii vom obersten Boden e nacheinander auf die darunterliegenden Böden
e und verläßt die Vorrichtung durch den Stutzen p und das daran festgeschraubte
Siphonrohr q. Durch den Stutzen r tritt das Gas unten in die Vorrichtung ein, steigt
durch den Gasstutzen J des untersten Bodens e unter die dazw gehörige Glocke I und
breitet sich hierauf in waagerechter, ringförmiger Schicht unter der betreffenden
Siebplatte in aus. Durch den natürlichen Auftrieb dringt das Gas durch die Löcher
der Siebplatte ni, wobei es in feine Blasen zerteilt wird, welche die darüberliegende
niedrige Flüssigkeitsschicht durchdringen und dadurch mit derselben in innigste
Berührung kommen. In gleicher Weise durchstreicht das Gas nacheinander die Flüssigkeitsschichten
über den darüberliegenden weiteren Böden e, um die Vorrichtung oben durch den Stutzen
s zu verlassen. Durch die Regulierstange g können die Siebplatten ii gleichzeitig
in gewissen Grenzen gehoben oder gesenkt werden, um die über jedem Siebboden liegende
Flüssigkeitsschicht zu erhöhen oder zu erniedrigen und dadurch die Berührungszeit
des Gases mit der Flüssigkeit zu verändern. Auf jedem Boden e können statt eines
Gasstutzens f mehrere solcher Gasstutzen vorgesehen werden; desgleichen können auf
jedem Boden e sowohl mehrere Gasstutzen f als auch mehrere in gleicher Höfie liegende
Siebplatten m vorhanden sein. Zu jedem Gasstutzen f gehört in der Siebplatte -1)1
eine ihn üherdachende Glocke 1. Die Gasstutzen können auch so ausgebildet werden,
daß das Gas am Umfang der Siebplatten unter letztere gedrängt wird.
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Abb. 2 zeigt eine Vorrichtung mit vier Kammern, bestehend wiederum
aus dem Behälter a mit Boden b und angeflanschtem Deckel c und den drei flüs s igke
its tragen tlell Böden c. Die Kammern sind untereinander durch je einen Gasstutzen
f verbunden, welcher zugleich als Überlaufrohr für die Flüssigkeit dient und an
dessen unterem Ende jeweils eine waagerecht liegende Siebplatte n/befestigt ist.
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Die Flüssigkeit tritt durch den Stutzen o in die oberste Kammer ein
und fließt durch die Stutzen j nacheinander in die Unterell
Kammern.
um hierauf die Vorrichtung durch den Stutzen p und das auschließende Siphonrohr
q zu verlassen. Das Gas tritt durch den Stutzen in die oberste Kammer unter deren
Siebplatte m, wo es sich in dünner Schicht ausbreitet und. in Blasen verteilt. durch
die darüberliegende Flüssigkeitsschicht aufsteigt.
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Das Gas gelangt dann durch die weiteren Stutzen f nacheinander unter
die ebenfalls mit Flüssigkeit bedeckten Siebplatten m der unteren Kammern. um die
Vorrichtung durch den Stutzen s zu verlassen. Es können für jeden Boden e auch mehrere
Stutzen f vorgesehen werden, und es können dann statt eiller Siebplatte für jeden
Boden gleichzeitig auch mehrere Siebplatten in gleicher Höhe angeortlIlet werden.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel soll durch eine geeignete Einrichtung
(nicht gezeichnet die Tauchtiefe der Siebplatten in veränderbar sein. Die Führung
des Gases kann auch so ausgebildet werden. daß das Gas am Umfange der Siebplatten
unter letztere gedrängt wird.
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Für die Ausbreitung der Gase oder Dämpfe unter den Sieben sowie für
die Leitung der Flüssigkeitsbewegung können noch besondere Führungen ober- oder
unterhalb der Siebe, z. B. in Fonn von Schikanen, oder Fühiungsrillen vorgesehen
werden.
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Die beschriebenen Vorrichtungen haben den Vorteil, daß die durchfließende
Flüssigkeits-bzw. Gas- oder Dampfmenge beliebig einstellbar ist, daß die Einstellung
der durchfließenden Flüssigkeits- und Gas- oder Dampfmengen in gegenseitiger Abhängigkeit
voneinander erfolgen kann, daß der Gaswiderstand sehr gering ist und da13 man mit
einer verhältnismäßig kleinen Vorrichtung große Leistungen erzielt.