DE60003422T2

DE60003422T2 - Vorrichtung zur reinigung von flüssigkeitsgemischen und/oder zum waschen von gasen

Info

Publication number: DE60003422T2
Application number: DE60003422T
Authority: DE
Inventors: Erik Jensen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: ATE243055T1; EP1185346B1; US6884284B1; CA2363988A1; WO2000051702A1; ES2200826T3; DK173513B1; AU2903200A; EP1185346A1; DE60003422D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Rektifikation von Flüssigkeitsgemischen und/oder zum Waschen von Gasen.
Apparate zur Rektifikation von Flüssigkeitsgemischen und Apparate zum Waschen von Gasen funktionieren in Prinzip auf dieselbe Weise, nämlich die zerstäubte Flüssigkeit und die Gasphase zu einem Fliessen in Gegenstrom zu bringen und dadurch in gegenseitige Berührung zu kommen. Der Grund, weshalb Rektifikations-Apparate und Apparate zum Waschen von Gas normalerweise unterschiedlich gebaut worden sind, ist, dass die Reaktion zwischen den Gas- und den Flüssigkeitsphasen in den zwei Arten von Apparaten verschieden ist. Bei Rektifikation werden Hitze und Substanz, wenn der Wärmeübertragungs-Koeffizient hoch ist, zwischen Flüssigkeit und Dampf übertragen. Für Gemische mit hoher Viskosität ist mittlerweile eine grosse Zerstäubungsgeschwindigkeit notwendig. Bei Gaswaschen wird die Waschflüssigkeit in zerstäubtem Zustand und das zu reinigende Gas zu einem Gegenströmen bei grosser Geschwindigkeit gebracht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die vom Gas mitgeführten Feststoffteilchen vermeiden können, wenn die Geschwindigkeit der flüssigen Tropfen verhältnismässig klein ist, mit Flüssigkeit in Berührung zu kommen und vom Gas beseitigt zu werden. Bei Gaswaschen werden zum Zerstäuben von rückgeführter Flüssigkeit normalerweise Zentrifugalpumpen benutzt. Da die Anwendung einer Mehrzahl von Waschstufen ziemlich kompliziert ist, wird normalerweise eine einzige Stufe benutzt, wonach das vom Gaswaschturm ausgeschiedene Gas nur mit einer verhältnismässig schmutzigen Flüssigkeit in Berührung kommt, die nicht optimal ausgenutzt worden ist.
WO 97/18023 betrifft einen Apparat mit einem rotierbaren Wärmeübertragungskörper zum Verdampfen von Flüssigkeiten oder Trocknen von pumpfähigen Produkten. Der Apparat umfasst einen Schaber zum fortwährenden Abkratzen von Feststoff-Ablagerungen von der Verdampfungsoberfläche des Rotationswärmeübertragungskörpers. Es hat sich gezeigt, dass, wenn zur Behandlung eines Flüssigkeitsgemisches mit unterschiedlichen Siedepunkten ein solcher Rotations-Wärmeübertragungskörper und zum Schleudern von Tropfen auf die Verdampfungsoberfläche des Wärmeübertragungskörpers eine rotierende Zerstäubungsvorrichtung benutzt wird, auch auf den erzeugten Dampf eine rotierende Bewegung ausgeübt wird. Demzufolge kann zwischen den zwei Phasen nicht eine exakte Gegenströmungsbewegung erzielt werden, welches für eine effektive Reinigung oder Waschen notwendig ist.
WO 91/01784 beschreibt einen Apparat für Rektifikation und Waschen von Gas. Durch die gasförmige Phase wird wiederholt Flüssigkeit gegen eine innere periphere Wärmeübertragungsfläche geschleudert. Sprühen oder Zerstäuben der Flüssigkeit mittels eines Rotors verursacht einen Druckfall, wobei die flüssigen Tropfen den Rotor verlassen, und eine entsprechende Drucksteigerung, in welcher die Tropfen gestoppt werden. Der somit erzeugte Druckunterschied kann teilweise durch querverlaufende Gasströmungen an den Endwänden der Reaktionskammer und durch eine resultierende Axialströmung innerhalb des Apparates ausgeglichen werden, was die Effektivität des Apparates beeinträchtigt.
Die Pumpleistung, die durch die vom Zerstäubungsrotor radial nach aussen geschleuderten flüssi gen Tropfen verursacht wird, ist volumetrisch viel grösser als das Volumen des durch den Apparat strömenden Gases. Das nachteilige Resultat ist, dass die radial nach aussen neben einem Auslass für Remanenz geschleuderten Flüssigkeitstropfen mit Dampf mit einem verhältnismässig grossen Gehalt des flüchtigen Bestandteils in Berührung kommen, und aufgrund des Gleichgewichts zwischen den zwei Phasen die Remanenz einen grösseren Gehalt des flüchtigen Komponenten aufweist als notwendig ist. Es stimmt, dass der verflüchtigte Dampf, der durch einen Dampfauslass am anderen Ende des Apparates neben dem Einlass des zu behandelnden Rohproduktes ausgeströmt ist, einen grösseren Gehalt des flüchtigen Bestandteils aufweist. Bei Mischen dieses Dampfes mit rückgeführtem Dampf ist die Konzentration des flüchtigen Bestandteils des Destillats mittlerweile reduziert.
Die Berechnung der Dimensionen eines Apparats beruht normalerweise auf einer Dampfströmungsgeschwindigkeit von etwa 1 m/Sek. Wenn beispielsweise das spezifische Gewicht der Dampfphase 1 kg/m³ ist, ist ein Druckunterschied von nur 0,05 kg/m² und 0,82 kg/m² (gleich mit 0,82 mm Wassersäule) zum Erhalt einer Dampfströmungsgeschwindigkeit von etwa 1 m/Sek. bzw. 4 m/Sek. erforderlich. Somit kann eine sehr geringe Druckerhöhung eine bedeutende Dampfrückführung verursachen, wodurch die Effektivität reduziert wird. Deshalb würde eine mehr effektive Steuerung der Dampfströmung durch den Apparat vorteilhaft sein.
Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. So betrifft die Erfindung Apparat zur Rektifikation von Flüssigkeitsgemischen und/oder zum Waschen von Gasen, welcher Apparat umfasst
eine längliche Reaktionskammer (1), die sich in einer im wesentlichen waagerechten Richtung erstreckt und mit Hilfe einer Mehrzahl von Leitplatten (7–9; 20, 21), von denen sich jede über einen Grossteil des Querschnitts der Reaktionskammer erstreckt, in untereinander verbundene Abschnitte oder Stufen eingeteilt ist,
Mittel (14) für die Versorgung von Flüssigkeit in die Reaktionskammer an deren erstem Ende,
Mittel (12) zum Ableiten von Flüssigkeit aus der Reaktionskammer an deren entgegengesetztem zweiten Ende,
ein am Boden der Reaktionskammer angeordnetes Flüssigkeitszerstäubungsmittel (2a), das sich zumindest einen Grossteil der Länge der Kammer entlang erstreckt, zum wiederholten Schleudern der zugeführten Flüssigkeit quer zur Längsachse der Reaktionskammer, Mittel (10) zum Zuführen von Gas in die Reaktionskammer an erwähntem zweiten Ende, und
Mittel (11) zum Ableiten von Gas aus der Reaktionskammer an erwähntem ersten Ende zum Erzielen einer im wesentlichen Gegenstromsbewegung von Flüssigkeit und Gas durch die Reaktionskammer,
dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitszerstäubungsmittel (2a) einen Rotor (2) umfasst, der flüssigkeitsaufsammelnde Taschen oder Kammern (22) mit einer U-förmigen Querschnittsöffnung in der Rotationsrichtung definiert und zum Schleudern der Flüssigkeit vorgesehen ist, um rotierende teppichartige Tropfenmuster zu bilden, die sich von der Aussenkante (16) jeder Tasche gegen die Innenwand der Reaktionskammer erstrecken.
Die in dem erfindungsgemässen Apparat angeord neten Leitplatten wirken der aufgrund des kleinen radialen Druckunterschieds entstandenen unerwünschten axialen Rückführung der Gasphase, welche durch die radial nach aussen gegen die Innenwand der Reaktionskammmer geschleuderte Flüssigkeit entstanden ist, wie vorstehend erläutert, entgegen. So erzielt man mit den Leitplatten eine stufenweise gesteuerte axiale Strömung der Gasphase.
Die Reaktionskammer ist vorzugsweise durch eine periphere Wand, wie etwa eine horizontal verlaufende zylinderförmige Wand, und durch ein Paar gegenüberliegender Endwände abgegrenzt. Vorzugsweise umfasst zumindest eine der Endwände einen auslösbaren Endteil, der eine im Oberteil der Endwand vorgesehene Öffnung deckt, welche Öffnung Dimensionen aufweist, die zum Einsetzen von Leitplatten durch diese Öffnung in die Kammer ausreichend sind. Die Öffnung in der Endwand kann nicht nur als eine übliche Einstiegsöffnung benutzt werden, sondern dient auch zum Einsetzen von Leitplatten in die Reaktionskammer und zum Entfernen von Leitplatten aus der Kammer, weshalb der Apparat zum Ausführen einer gewünschten Aufgabe optimal geeignet ist.
Der auslösbare Endwandteil, der erwähnte Öffnung deckt, kann auf jede passende Weise auf die zugehörige Endwand befestigt werden. In der bevorzugten Ausführungsform weist der abnehmbare Endwandteil mittlerweile die Form eines Deckels mit einem Flansch auf, der mittels Schrauben oder Bolzen an die Endwand befestigt ist. Die Leitplatten können in jeder passenden Weise, beispielsweise durch Schweissen, innerhalb der Reaktionskammer befestigt sein. Um Änderungen in der Anordnung von Leitplatten zu erleichtern, kann die innere periphere Wand der Reaktionskammer Mittel zum auslösbaren Befestigen der Leitplatten in jeder der in axialen Abstand vorausbestimmten Stellungen umfassen. Solche lösbare Befestigungsmittel können z. B. ringförmige Flansche sein, die an die periphere Kammerwand befestigt sind und von dieser radial nach innen verlaufen. So kann eine grosse Anzahl solcher vorausbestimmter Stellungen vorgesehen sein, obwohl normalerweise nur eine kleine Anzahl davon benutzt wird.
Die Flüssigkeitsauftragungsmittel oder die -Vorrichtung können einen Rotor umfassen, der flüssigkeitsaufsammelnde Taschen oder Kammern mit einer Öffnung in der Rotationsrichtung darstellt. Eine derartige Tasche kann einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, und die Breite der Öffnung, die Tiefe der Tasche und die Neigung der Seitenflächen der U-Form können dann zum Erzielen der gewünschten Leistung gewählt werden.
Der Rotor kann am Boden der Reaktionskammer angeordnet sein, wo Flüssigkeit, die für Rückführung aufgesammelt werden soll, gegen die periphere Wand der Reaktionskammer geschleudert wird. Der untere Teil des Rotors kann in die Flüssigkeit eintauchen. Dies kann mittlerweile zu unerwünschten Vibrationen der Flüssigkeit führen. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Flüssigkeitsauftragungsmittel eine Flüssigkeitsaufnahmekammer zur Aufnahme nach unten entlang der inneren peripheren Wand der Reaktionskammer strömender Flüssigkeit, welche Aufnahmekammer über eine einstellbare, längsverlaufende Öffnung oder einen Spalt mit dem Flüssigkeitskanal in Verbindung steht. Auf diese Weise kann der Strom rückge führter Flüssigkeit zum Rotor gesteuert und stabilisiert werden. Die Flüssigkeitsaufnahmekammer kann beispielsweise zwischen der peripheren Innenwand der Reaktionskammer und einem um eine Längsachse schwenkbaren Klappen- oder Plattenelement angeordnet sein, zum Einstellen eines zwischen der Unterkante des Klappenelements und dem angrenzenden Teil der Innenwand der Reaktionskammer abgegrenzten Raums. Dies ermöglicht auf sehr einfache Weise die erwünschte Steuerung der Flüssigkeitszufuhr. Das Klappen- oder Plattenelement und der angrenzende Teil der peripheren Wand können einen nach oben offenen Flüssigkeitsaufsammelkanal abgrenzen, der den erwünschten axialen Transport von Flüssigkeit durch die Reaktionskammer sichert.
Die Leitplatten können in jeder passenden Weise geformt und angeordnet sein, um den aufgrund des Druckunterschieds der vom Rotor ausgeschleuderten Flüssigkeit entstandenen erwünschten axialen Gasstrom, wie vorstehend erläutert, zu verhindern. So können aufeinanderfolgende Leitplatten ausgebildet und angeordnet sein, um von den Gasversorgungsmitteln zu den Gasableitungsmitteln strömendes Gas zu zwingen einer gewundenen Bahn zu folgen und in entgegengesetzten, querverlaufenden Richtungen zu strömen. Beispielsweise können aufeinanderfolgende Leitplatten von gegenüberliegenden Seiten der Kammer in axialem Abstand verlaufen und einander überlappen. Alternativ können die Leitplatten ringförmige Platten umfassen, die jede eine zentrale Öffnung definieren, und Zwischenplatten, die jeweils zwischen einem Paar ringförmiger Leitplatten angeordnet sind und die zentralen Öffnungen decken.
Zumindest einige der Leitplatten können Rohre für Wärme- oder Kühlflüssigkeit definieren oder solche Rohre umfassen, wobei diese als Wärme- oder Kühlpaneele funktionieren.
Zur Beseitigung ausgefällter Feststoffe oder auf andere Weise gebildeter Feststoffe kann der Apparat ferner Förderanlagen zum Entfernen solcher ausgeschiedener Feststoffe vom Bodenteil der Reaktionskammer umfassen. Solche Förderanlagen können beispielsweise ein Schneckenförderer mit einem zylinderförmigen Gehäuse sein, das mit dem unteren Teil der Reaktionskammer in Verbindung steht.
Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben, in welchen Zeichnungen
1 ein Querschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Apparats ist,
2a ein waagrechter Längsschnitt des in 1 gezeigten Apparats ist,
2b ein Teilschnitt entsprechend 2a, aber in einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung, ist,
3 ein senkrechter Teilschnitt der in 1 und 2a gezeigten Ausführungsform ist,
4 ein Querschnitt einer Ausführungsform mit einem Rohr für ein auf einer Leitplatte angeordnetes Kühl- oder Wärmemedium ist,
4a und 4b Details des Apparats zeigen, und
5 ein senkrechter Längsschnitt des in 4 gezeigten Apparats ist.
Die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Apparats umfassen ein vorzugsweise zylinderförmiges Gehäuse 1 mit einer im wesentlichen waagrechten, längsverlaufenden Achse. Im Gehäuse ist eine Flüssigkeitsauftragungsvorrichtung oder Zerstäubungsvorrichtung 2a angeordnet, die einen am Boden des Gehäuses in Gehäuseendwänden 3 drehbar gelagerten Rotor 2 umfasst. Der untere Teil der Endwände 3 ist als integraler Teil des Gehäuses ausgebildet, während die Endwände des oberen Teils des Gehäuses die Form von Deckeln 4 aufweisen, die auf Flansche 6 gebolzt oder andere Weise auslösbar befestigt sind. Die Enddeckel 4 sind mit einem Dampfeinlass 10 und einem Dampfauslass 11 versehen. Der Dampfeinlass 10 kann an einen (nicht gezeigten) Verdampferteil und der am gegenüberliegenden Ende befindliche Dampfauslass kann an einen (nicht gezeigten) Kondensator oder gegebenenfalls an die Saugseite einer Hauptpumpe angeschlossen sein. Das Gehäuse 1 ist mittels in axialem Abstand angeordneter Leitplatten 7, 8 oder 9 in Abschnitte oder Kammern eingeteilt. Die durch die Abdeckungen 4 gedeckten Endöffnungen weisen Dimensionen auf, die Einsetzen der Leitplatten durch die Öffnungen in das Gehäuse 1 ermöglichen. Das bedeutet, dass der Apparat ohne Leitplatten getestet werden kann, und dass die Leitplatten später montiert werden können. Die von den Schutzdeckeln gedeckten Öffnungen 4 können auch als übliche Einstiegsöffnungen dienen.
Wie in 3 gezeigt, ist am Boden des Gehäuses 1 an dem mit dem Dampfauslass versehenen Ende ein Einlass 14 für das zu behandelnde Rohflüssigkeitsprodukt vorgesehen. Am Boden des Behälters an dessen gegenüberliegenden Ende ist ein Auslass 12 für Remanenz vorgesehen. Bei Benutzung von Rückfluss kann der Rückfluss durch den Einlass 14 zugeführt werden, und das zu behandelnde Rohprodukt kann dann durch einen zwischen dem Einlass 14 und dem Auslass 12 vorgesehenen Einlauf 13 zugeführt werden.
In der in 1, 2a und 3 gezeigten Ausführungsform umfassen die Leitplatten in axialem Abstand angeordnete Plattenpaare 7 und 8, die sich von gegenüberliegenden Seiten der peripheren Wand 5 des Gehäuses erstrecken und eine dazwischenliegende zentrale Öffnung abgrenzen. Zwischen aufeinanderfolgenden Leitplattenpaaren 7 und 8 ist eine senkrechte, im wesentlichen rechteckige Leitplatte 9 angeordnet, die quer hinter den durch die Platten 7 und 8 abgegrenzten zentralen Öffnungen verläuft und diese deckt. Zwischen der peripheren Gehäusewand 5 und den gegenüberliegenden Seiten jeder Leitplatte 9 sind Öffnungen vorgesehen. Die Fläche der zwischen jedem Plattenpaar 7 und 8 vorgesehenen Öffnung ist im wesentlichen dieselbe wie die kombinierten Flächen der Öffnungen auf entgegengesetzten Seiten jeder Leitplatte 9 und der Querschnittsfläche zwischen aufeinanderfolgenden, in axialem Abstand angeordneten Leitplatten.
Die aus dem Zerstäubungsrotor 2 geschleuderten Flüssigkeitstropfen bilden teppichartige Muster 15. Die ausgeschleuderten Tropfen erzielen eine Geschwindigkeit und Richtung entsprechend der Summe des Vektors, der die periphere Geschwindigkeit des Rotors ausmacht und des Vektors, der die Geschwindigkeit bestimmt, bei welcher die Flüssigkeit über die Aussenkante 16 einer Rotortasche 22 strömt. Von dieser Position wird die Flüssigkeit in erwähnter Richtung gegen die periphere Gehäusewand 5 fortsetzen. Auf dieser Basis kann berechnet werden, wie lange es dauert bis ein Tropfen die Innenfläche der peripheren Wand erreicht, und um wieviel sich die Winkelposition des Rotors in dieser Zeitspanne geändert hat. Durch solche Berechnungen können die inneren und äusseren Enden der teppichartigen Muster 15 festgestellt werden. Dazwischenliegende Punkte des Musters können auf dieselbe Weise berechnet werden, aber zusätzliche Faktoren beeinflussen die Form des Musters. Deshalb liegen die in 1 gezeigten Tropfenmuster 15 stroboskopischem Licht ausgesetzten Beobachtungen zugrunde. Es ist danach möglich die Entwicklung des Prozesses innerhalb der Reaktionskammer und die variierenden Volumen zwischen den drehenden teppichartigen Mustern 15 von Tropfen deutlich zu untersuchen, und der Bedarf eines gesteuerten axialen Dampfstroms ist offensichtlich.
Der Innendurchmesser des peripheren Gehäuses ist vorzugsweise derart gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Gas- oder Dampfphase in einer Richtung nach innen oder nach aussen zwischen den Leitplatten ungefähr 1 m/Sek. ist. Wenn beispielsweise der Durchmesser der Gehäusewand etwa 1,25 m ist, benötigt ein Teilchen 0,5 : 1 m/Sek. = 0,5 Sek., um sich von der Mitte nach aussen in eine waagrechte Ebene zu bewegen, und in diesem Zeitraum kommt die Dampf- oder Gasphase bei Passieren eines teppichartigen Musters 15 von Flüssigkeitstropfen mehrere Male mit Flüssigkeit in Berührung. Wenn z. B. der Zerstäubungsrotor 2 bei 9,5 Drehungen/Sek. rotiert und der Rotor mit 8 Taschen versehen ist, wird die Gasphase oder der Dampf bei Passieren quer durch eine zwischen einem Paar von Leitplatten definierte Passage (entsprechend einem Säulenboden) 38 mal mit einem teppichartigen Tropfenmuster in Berührung kommen. Wie aus 2 ersichtlich ist, machen die teppichartigen Muster 15 von flüssigen Tropfen zwischen einem Paar von Leitplatten 7 und 8 Gas- oder Dampfvolumen aus, die zunächst erhöht und anschliessend reduziert sind. Deshalb werden die Flüssigkeitstropfen gezwungen in das Gas- oder Dampfvolumen einzudringen, wodurch ein nahezu vollkommenes Gleichgewicht zwischen Flüssigkeit und Dampf erzielt wird. Somit repräsentiert der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Leitplatten 7 und 8 zwei Säulenböden mit grosser Effektivität.
In der in 2a gezeigten Ausführung beginnt das tropfenbildende Muster 15 in der Passage 17. In dieser Passage strömt der Dampf oder das Gas von der Mitte nach aussen zu der peripheren Gehäusewand 5 und wendet dann, um auf der anderen Seite der rechteckigen Leitplatte 9 zurück zur Mitte zu strömen. So strömt das Gas oder der Dampf zunächst in Gegenstrom zu der vom Rotor 2 ausgeschleuderten Flüssigkeit und anschliessend bei Zurückfliessen zu der Mitte in Gleichstrom. Deshalb wirken die Muster 15 von Tropfen, wenn das Gas oder Dampf nach aussen strömt, dem Gasstrom entgegen, während die Muster oder Tropfen den zur Mitte des Apparates fliessenden Gas- oder Dampfstrom fördern. Weil das teppichartige Muster 15 mit einer viel grösseren Geschwindigkeit als die Strömungsgeschwindigkeit des Gases oder Dampfes strömt, können Ablagerungen entlang des Gases bei Gleichstrom für einen wesentlichen Teil des Druckverlustes bei Gegenstrom kompensieren, und der resultierende Druckverlust für jedes Paar zugehöriger "Säulenböden" ist deshalb gering, und das System ist für Betrieb in Verbindung mit einer Wärmepumpe geeignet.
Mit der obenstehend beschriebenen Anordnung von Leitplatten 7–9 ist der Dampf in entgegengesetzt ge- richtete Strömungen 17 und 18 geteilt, wodurch man eine optimale Nutzung des Gesamtvolumens des Gehäuses 1 erzielt. Alternativ können die Leitplatten 20 und 21 wie in 2b gezeigt angeordnet sein, wobei man einen einzigen, ungeteilten Strom von Dampf oder Gas erhält, der wechselnd ein Gegenstrom oder Gleichstrom mit den teppichartigen Mustern 15 von Flüssigkeitstropfen ist. In jeder einzelnen querverlaufenden Passage zwischen den Leitplatten 20 und 21, die einen Säulenboden darstellt, wird im Vergleich zu der obenstehend beschriebenen Ausführungsform die doppelte Anzahl von Berührungen zwischen Flüssigkeit und Dampf erzielt. Der Apparat wird aber dann grösser sein. Die Leitplatten 20 und 21 sind abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten der peripheren Gehäusewand 5 befestigt. Die Leitplatten 20 und 21 können den Umriss eines Kreisabschnittes haben, so dass zwischen einer senkrechten geradlinigen Kante jeder Leitplatte und einem angrenzenden Teil der peripheren Gehäusewand 5 eine axiale Passage zustande kommt. Die Fläche dieser axialen Passage ist vorzugsweise im wesentlichen dieselbe wie die Querschnittsfläche der Passage zwischen angrenzenden Leitplatten 20 und 21.
Die Leitplatten können an enge Ringe oder ringförmige Flansche 37, welche auf die Innenfläche der peripheren Gehäusewand geschweisst sind, auslösbar befestigt sein. Meistens ist es erwünscht das Befestigen der Leitplatten mit einem verhältnismässig kleinen axialen Abstand vorzunehmen. Dies erzielt man mit einer Befestigungsanordnung wie der in 4a und 4b gezeigten. Die auf die periphere Gehäusewand 5 geschweissten ringförmigen Flansche 37 weisen einen verhältnismässig schmalen Radius und. eine verhältnismässig kleine Dicke auf, und die äussere Dimension der Leitplatten 7–9 entspricht – mit einem passenden Spielraum – dem Innendurchmesser der geschweissten ringförmigen Flansche 37. Die Leitplatten können mittels eines separaten Ringes 38 mit darin ausgebildeten gewundenen Löchern, und lösbaren Befestigungselementen 39 mit Schrauben oder Bolzen zum Festklemmen einer Leitplatte und eines feststehenden ringförmigen Flansches 37 zwischen dem separaten Ring 38 und einem gegenüber angeordneten mit Schrauben oder Bol-zen verbundenem Auflageelement auslösbar befestigt sein.
Wie in 4 illustriert, umfasst die Flüssigkeitsauftragungsvorrichtung 2a einen aus einem zentralen ringförmigen Körper bestehenden Rotor 2 und längsverlaufende Flüssigkeitsschleudervorrichtungen, welche die offenen, U-förmigen Taschen, die auf die Aussenfläche des ringförmigen Körpers geschweisst sind, ausmachen. Der Rotor 2 ist derart plaziert, dass ein Teil der Flüssigkeitsschleudervorrichtung in die am Boden des Gehäuses oder der Reaktionskammer angesammelte Flüssigkeit eintaucht. Die maximale Tiefe 24, bis auf welche die Vorderkante 16 jeder Flüssigkeitsschleudervorrichtung in die Flüssigkeit eintaucht, bestimmt die in jeder der U-förmigen Taschen erhaltene Menge von Flüssigkeit und auch die zum Schleudern der Flüssigkeit vom Rotor erforderliche Kraft. Eine solche Kraft wird auch zur Steuerung der Flüssigkeitsmenge innerhalb des Apparates benutzt.
Die ausgeschleuderte Flüssigkeit kommt mit der Gasphase in Berührung und erreicht danach die Innen fläche der peripheren Gehäusewand 5, und der zuerst ausgeschleuderte Teil wird dann nach unten in einen oben offenen Kanal 25 strömen, welcher dazu dient den querverlaufenden Flüssigkeitsstrom zum Zerstäubungsrotor zu stabilisieren und den axialen Flüssigkeitsstrom durch den Apparat zu ermöglichen. Der Kanal 25 ist zwischen einem Klappen- oder Plattenelement 26, das sich über die ganze Länge des Gehäuses erstreckt, und dem angrenzenden Teil der inneren Gehäusewand 5 angeordnet. Die untere Kante 27 des Klappenelements ist in der Nähe des Gehäusebodens angeordnet, um einen einstellbaren Zwischenraum oder Spalt 28 zwischen der unteren Kante 27 und dem angrenzenden Teil der peripheren Wand 5 abzugrenzen. Die obere Kante 29 des Klappenelements 26 ist über Laschen 32, die sich von der peripheren Gehäusewand 5 nach innen erstrecken, drehbar montiert. Die Dimensionen und die Position des Klappenelements 26 sind derart, dass die Grösse des Kanalquerschnitts für ein axiales Strömen der Flüssigkeit durch das Gehäuse ausreichend ist, was ein notwendiges Senken des Flüssigkeitsniveaus mit sich führt. Das Flüssigkeitsniveau wird auch abhängig von der Einstellung der Breite des Spalts 28 variieren. Die Breite des Spalts 28 kann mittels einer in 4 gezeigten Einstellvorrichtung 30 justiert werden. Das Justieren kann mittlerweile auch in jeder anderen passenden Weise vorgenommen werden.
Das Strömen von Flüssigkeit aus den Taschen 22 beginnt, sobald die Flüssigkeit die Vorderkante 16 der Flüssigkeitsschleudervorrichtung erreicht hat. Wenn die Taschen 22 ganz gefüllt sind, wird das Ausschleudern von Flüssigkeit sofort starten, und der erste Teil wird das schräge Klappenelement 26 errei chen. Aufgrund ihrer Trägheit wird die Flüssigkeit fortsetzen über die obere Kante 29 des Klappenelements und nach unten in den Kanal 25 zu strömen. Es wird bevorzugt, dass die Rotortaschen 22 nur soweit gefüllt werden, dass die aus den Taschen zuerst ausgeschleuderte Flüssigkeit das Klappen- oder Plattenelement 26 nahezu reinigt. Die Breite des Spalts 28 kann derart justiert werden, dass die Taschen 22 nicht zuviel gefüllt werden.
Die Menge der Flüssigkeit, die zerstäubt wird, variiert beträchtlich, abhängig davon, in welchem Ausmass der Rotor 2 in die Flüssigkeit eingetaucht ist. So führt eine Änderung des Flüssigkeitsniveaus von nur einigen Millimetern zu einer wesentlichen Änderung der Menge von Flüssigkeit, die zerstäubt wird. Deshalb ist der Unterschied im Flüssigkeitsniveau, der entlang der Länge des Gehäuses toleriert werden kann, nicht ausreichend, um das gewünschte axiale Strömen von Flüssigkeit durch den Apparat zu sichern. Dieses Problem ist durch das Vorhandensein von Kanal 25 gelöst, in welchem ein abnehmendes Flüssigkeitsniveau entlang der Länge des Kanals nicht Anlass zu Problemen gibt.
Aufgrund der effektiven Berührung zwischen der Flüssigkeit und den gasförmigen Bestandteilen ist ein Apparat der beschriebenen Art auch zur Verwendung als Gaswaschturm geeignet. Bei Benutzen eines Mehrstufen-Apparats kann die erforderliche Menge von Flüssigkeits-Waschungen erheblich reduziert werden. Ausserdem kommt das Gas, das die letzte Stufe verlässt, mit einer frischen Waschflüssigkeit in Berührung.
Wird der Apparat als ein Gaswaschturm benutzt, kann es oft ein Vorteil sein auch das durch den Appa rat strömende Gas zu kühlen. Um ein solches Kühlen zu ermöglichen, müssen die vorhandenen Leitplatten Passagen für eine Kühlflüssigkeit darstellen, oder die Kühlflüssigkeit muss durch eine auf den Leitplatten montierte Rohrleitung 33 geführt werden. Leitplatten mit darin ausgebildeten Passagen können passend benutzt werden, wenn der Unterschied zwischen dem Druck der Kühlflüssigkeit und dem Druck innerhalb des Gaswaschturms mässig ist. Wenn für die gewünschte Temperatur mittlerweile ein Kühlsystem mit einer mechanischen Wärmepumpe notwendig ist, kann die erforderliche Festigkeit der Wärmeübertragungsfläche leicht durch ein Rohrleitungssystem 33 erzielt werden. Diese Anordnung ist nur schematisch gezeigt, da der Bedarf an Kühlen/Erhitzen, abhängig von dem zu lösenden Problem, bedeutend variieren kann. Beispielsweise kann eine Wärmezufuhr erwünscht sein, wenn in Verbindung mit Rektifikation eine Wärmepumpe benutzt wird, worin die als Energieaufwand der Wärmepumpe zugeführte Energie nicht ausreicht um für Wärmeverlust zur Umgebung oder Wärmeverlust aufgrund fehlender Kondensationswärme bei Entnahme eines extra Bruchteils zu kompensieren. In solchen Fällen kann die Rohrleitungsanordnung 33 als ein Verdampfer dienen und in Verbindung mit der ersten Stufe angeordnet sein, weil der entwickelte Dampf zur Reinigung beitragen muss. Im Falle von Gaswaschen ist vorzugsweise ein Bedarf an Kühlung vorhanden, und es kann dann vorteilhaft sein die Kühlrohre über eine Mehrzahl der Leitplatten zu verteilen.
Bei sowohl Waschen eines Gasstroms, der Feststoffteilchen enthält, als bei Behandlung eines Gemischs von Gas und Dampf, worin die Dampfbestandteile durch Kühlen kondensiert und bei der niedrigen Temperatur als Feststoffe ausgefällt werden können, können bei axialem Transport der Feststoffe Probleme entstehen. Das Vorhandensein eines Schneckenförderers 34 am Boden des Gehäuses 1 kann dieses Problem lösen. Der Schneckenförderer 34 ist in einem rohrförmigen Gehäuse 35 angeordnet und steht mit dem unteren Teil des Gaswaschturmgehäuses entlang dessen gesamter Länge in Verbindung. So können sich ausgefällte oder abgelagerte Teilchen oder Salze in das Schneckengehäuse 35 bewegen und über die langsam rotierende Schneckenschraube 34 zu einem Auslass 36 für Feststoffe transportiert werden. Die Anordnung arbeitet mehr effektiv, wenn das Gemisch von Waschflüssigkeit und Feststoffteilchen bei so niedriger Temperatur wie möglich beseitigt wird. Die maximale Wärmeübertragung wird beim Einlass 10 für das heisse Gas stattfinden. Ferner ist wichtig, dass das Waschen mit so reiner Waschflüssigkeit wie möglich beim Auslass 11 für das gereinigte Gas vorgenommen wird. Deshalb ist die beste Plazierung des Auslasses 36 für Flüssigkeit und Feststoffteilchen ungefähr in der Mitte des Apparates oder Gehäuses. Da geringerer Niederschlag auch in der letzteren Hälfte des Gehäuses vorkommen kann, muss die Steigung der Schneckenschraube 34 entgegengesetzt gerichtet sein. In 5 wird die Waschflüssigkeit bei 40 zum Apparat geleitet.

Claims

Apparat zur Rektifikation von Flüssigkeitsgemischen und/oder zum Waschen von Gasen, welcher Apparat umfasst eine längliche Reaktionskammer (1), die sich in einer im wesentlichen waagerechten Richtung erstreckt und mit Hilfe einer Mehrzahl von Leitplatten (7–9; 20, 21), von denen sich jede über einen Grossteil des Querschnitts der Reaktionskammer erstreckt, in untereinander verbundene Abschnitte oder Stufen eingeteilt ist, Mittel (14) für die Versorgung von Flüssigkeit in die Reaktionskammer an deren erstem Ende, Mittel (12) zum Ableiten von Flüssigkeit aus der Reaktionskammer an deren entgegengesetztem zweiten Ende, ein am Boden der Reaktionskammer angeordnetes Flüssigkeitszerstäubungsmittel (2a), das sich zumindest einen Grossteil der Länge der Kammer entlang erstreckt, zum wiederholten Schleudern der zugeführten Flüssigkeit quer zur Längsachse der Reaktionskammer, Mittel (10) zum Zuführen von Gas in die Reaktionskammer an erwähntem zweiten Ende, und Mittel (11) zum Ableiten von Gas aus der Reaktionskammer an erwähntem ersten Ende zum Erzielen einer im wesentlichen Gegenstromsbewegung von Flüssigkeit und Gas durch die Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitszerstäubungsmittel (2a) einen Rotor (2) umfasst, der flüssigkeitsaufsammelnde Taschen oder Kammern (22) mit einer U-förmigen Querschnittsöffnung in der Rotationsrichtung definiert und zum Schleudern der Flüssigkeit vorgesehen ist, um rotierende tep pichartige Tropfenmuster zu bilden, die sich von der Aussenkante (16) jeder Tasche gegen die Innenwand der Reaktionskammer erstrecken.
Apparat nach Anspruch 1, nach welchem das Flüssigkeitszerstäubungsmittel (2a) ferner den Bodenteil der Reaktionskammer umfasst, der an gegenüberliegenden Enden mit den Flüssigkeitsversorgungsmitteln (14) bzw. den Flüssigkeitsableitungsmitteln (12) in Verbindung steht, wobei zumindest der untere Teil des Rotors in am Bodenteil aufgesammelte Flüssigkeit eintaucht.
Apparat nach Anspruch 2, nach welchem das Flüssigkeitszerstäubungsmittel (2a) ferner eine Flüssigkeitsaufnahmekammer oder -kanal (25) zur Aufnahme von nach unten entlang der inneren peripheren Wand der Reaktionskammer strömender Flüssigkeit umfasst, welcher Flüssigkeitsaufnahmekanal (25) über eine einstellbare, längsverlaufende Öffnung oder einen Spalt (28) mit dem Bodenteil der Reaktionskammer in Verbindung steht.
Apparat nach Anspruch 3, nach welchem der Flüssigkeitsaufnahmekanal (25) zwischen der peripheren Innenwand der Reaktionskammer und einem um eine Längsachse schwenkbaren Klappen- oder Plattenelement (26) angeordnet ist, um ein Einstellen eines zwischen der Unterkante des Klappenelements und dem angrenzenden Teil der Innenwand der Reaktionskammer abgegrenzten Raums oder Spaltes zu ermöglichen.
Apparat nach einem der Ansprüche 1–4, nach welchen die Reaktionskammer durch eine periphere Wand und einem Paar gegenüberliegender Endwände (3) begrenzt ist, wobei zumindest eine der Endwände einen auslösbaren Endwandteil (4) umfasst, der eine im Oberteil der Endwand vorgesehene Öffnung deckt, welche Öffnung ausreichende Dimensionen hat, um ein Einsetzen von Leitplatten in die Kammer durch eine solche Öffnung zu ermöglichen.
Apparat nach Anspruch 5, nach welchem der auslösbare Endwandteil die Form eines Deckels (4) hat, der einen durch Schrauben oder Bolzen an die Endwand befestigten Flansch aufweist.
Apparat nach einem der Ansprüche 1–6, nach welchen die innere periphere Wand (5) der Reaktionskammer Mittel (37–39) zum auslösbaren Befestigen der Leitplatten (7–9; 20, 21) in jeder der in axialen Abstand vorausbestimmten Stellungen umfasst.
Apparat nach Anspruch 7, nach welchem die auslösbaren Befestigungsmittel ringförmige Flansche (37) umfassen, die an die periphere Kammerwand befestigt sind und von dieser radial nach innen verlaufen.
Apparat nach einem der Ansprüche 1–8, nach welchen die Leitplatten (7–9; 20, 21) im wesentlichen rechtwinkelig zur Längsachse der Reaktionskammer (1) verlaufen.
Apparat nach einem der Ansprüche 1–9, nach welchen aufeinanderfolgende Leitplatten gebildet und angeordnet sind, um Gas, das von den Gasversorgungsmitteln (10) zu den Gasableitungsmitteln (11) strömt, zu zwingen einer gewundenen Bahn zu folgen und in entgegengesetzten, querverlaufenden Richtungen zu strömen.
Apparat nach einem der Ansprüche 1–10, nach welchen zumindest einige der Leitplatten Rohre (33) für eine Wärme- oder Kühlflüssigkeit definieren oder solche Rohre umfassen.
Apparat nach einem der Ansprüche 1–11, fer ner umfassend Förderer (34) zum Entfernen in der Reaktionskammer ausgeschiedener Feststoffe vom Bodenteil der Reaktionskammer.
Apparat nach Anspruch 12, nach welchem die Förderer einen Schneckenförderer (34) mit einem zylinderförmigen Gehäuse (35) umfassen, das mit dem unteren Teil der Reaktionskammer in Verbindung steht.