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Kolonnenapparat Bei Kolonnenapparaten erfolgt der Durchtritt der Gase
bzw. Dämpfe entweder durch siebartig angebrachte kleinste Öffnungen im Boden oder
durch Rohre, die von Glocken überdacht sind. Bei der Verwendung von Siebböden tritt
bei nicht genügendem Gegendruck leicht eine zu große Menge der Flüssigkeit hindurch,
so daß keine hinreichende Ausnutzung der Kapazität des Siebbodens gegeben ist.
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Bei der Verwendung von überdachten Durchtrittsrohren findet eine Vermischung
von Gasen bzw. Dämpfen mit Flüssigkeit nur- durch Sprudelung unterhalb des überdachten
Raumes statt. Infolge der Größe der durch die Rohre tretenden Gasblasen findet außerdem
nur eine ungenügende Vermischung der flüssigen und gas- bzw. dampfförmigen Anteile
statt.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Kolonnenapparat, der eine
hervorragende Durchmischung von Gasen und Dämpfen mit der aufgegebenen Flüssigkeit
ermöglicht. Der mit Rücklaufrohren ausgestattete Boden ist in'der Mitte zu einer
mit Bohrungen versehenen Haube für den Durchtritt des Gases erhöht.
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Um diese Haube ist ein Leitring herumgeführt.
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Die Verbindung des Raumes zwischen Leitring und Gashaube mit dem Raum
außerhalb des Leitringes kann entweder dadurch erreicht werden, daß der Leitring
von Stegen getragen oder auf beliebige andere Weise unter Freilassung eines Zwischenraums
zwischen Boden und unterer Kante des Leitrings gehalten wird.
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Über dem Leitring befindet sich, gleichfalls unter Freilassung eines
Zwischenraums, eine Prallplatte, die den gleichen oder einen anderen Durchmesser
als der Leitring hat. Gashaube und Leitring werden in einem solchen Abstand gehalten,
daß die gesamte infolge des Gasdurchtritts unterhalb des Leitrings zuströmende Flüssigkeit
vom Gas bzw. Dampf mitgerissen wird.
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Der Austritt der Überlaufrohre muß so hoch gehalten sein, daß das
Überqufrlen der flüssigen Gasemulsion mit geringstem Druckverlust vor sich geht
und ein intensives Umwalzen der Flüssigkeit durch das durch die Bohrungen tretende
Gas gewährleistet ist.
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Andererseits müssen die Überlaufrohre, die auf dem nächsten unteren
Boden wie üblich als Tauchrohre erscheinen, so tief wie möglich geführt werden,
damit durch Schaffung eines möglichst hohen Flüssigkeitstandes zwischen dem unteren
Austritt der Rücklaufrohre eines Bodens und dem oberen Austritt der Rücklaufrohre
des darunterliegenden Bodens ein Gasdurchschlag verhindert wird.
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Die einzelnen Bodenelemente können in üblicher Weise in beliebiger
Anzahl-lösbar zu einem Apparat vereinigt werden, wobei gegebenenfalls Außenwand,
Boden mit Rücklautrohren und Gashaube, Leitring und Prallplatte wieder untereinander
zum Zwecke der
einfacheren Reinigung lösbar voneinander angefertigt
sein können. Beim Aufbau des Kolonnenapparates aus einzelnen Bodenelementen kann
dieser für Druckreaktionen in bekannter Weise in einem äußeren Druckmantel untergebracht
sein.
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Die Bohrungen in der Gashaube sind vorzugsweise derart angeordnet,
daß Zentralbahnen ohne Bohrungen in Form sektorartiger Abschnitte frei bleiben.
Konstruktion und Wirkungsweise des Kolonnenapparates ergeben sich aus den Abbildungen.
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Auf der äußeren Wand A ruht der gegebenenfalls lösbar ausgeführte
Boden B, der die Überlaufrohre C trägt. Die Mitte des Bodens B ist zu einer Haube
D erhöht, die eine Reihe von Bohrungen trägt, zwischen denen sich Zentralbahnen
F befinden. Um die Gashaube D ist ein Leitring G herumgeführt, der von Stegen H
getragen wird. Der obere Rand der Gashaube liegt unterhalb des Austritts der Uberlaufrohre.
Über dem Leitring ist, von den Stegen J getragen, die Prallplatte K angeordnet.
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Die Zusammenfügung der Böden beim Aufbau eines Kolonnenapparates
wird durch Abb. 3 erläutert.
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Beim Betrieb strömt das Gas oder der Dampf durch die Bohrungen der
Gashaube und reißt die Flüssigkeit mit. Gas und Flüssigkeit bilden eine innige Mischung,
die über den Leitring quirlt bzw. gegen die Prallplatte schlägt. Das Gas steigt
weiter in die nächste Gashaube.
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Die Flüssigkeit fließt durch die Schlitze bzw.
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Ausschnitte des Leitringes und wird so teils auf dem Boden umgewälzt,
teils fließt sie durch die Überlaufrohre ab.
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Die Kolonne arbeitet im Gegenstrom, der einzelne Boden im Gleichstrom.
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Der Kolonnenapparat eignet sich besonders zur intensiven, rationellen
Auswaschung von Gasbestandteilen aus Gasgemischen.
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Infolge der Aus, bildung einer hohen Flüssigkeitssäule über den Austrittsöffnungen
des Bodens in der Gashaube während der Arbeitsphase, deren Höhe ein Mehrfaches der
in bekannten Kolonnenapparaten erreichbaren Höhe der Arbeitssäule beträgt, wird
ein wesentlich höherer Wirkungsgrad als mit' den bekannten Vorrichtungen erzielt.
Durch die sich in dem erfindungsgemäßen Apparat ausbildende größere Geschwindigkeit
der herumströmenden Flüssigkeiten ist eine feinere Verteilung der Dämpfe und Gase
in der Flüssigkeit gegeben, so daß eine wesentlich erhöhte Waschwirkung durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht wird, die des weiteren durch die beim Auftreffen
des Flüssigkeits-Gas-Gemisches auf die Prallplatte stattfindende Zerstäubung erhöht
wird. Dabei ist eine höhere Belastung infolge der Mammutpumpenwirkung gegenüber
der Arbeitsweise der üblichen Kolonnenapparate mit wesentlich herabgeminderten Druckverlusten,
als der absoluten Flüssigkeitshöhe oberhalb der Austrittsöffnung entspricht, möglich.
In einem bekannten Kolonnenapparat führen doppelt gebogene Rohre mit strahlenförmig
angesetzten gelochten Röhren oder mit einem spiralförmig gewundenen gelochten Rohr
das Gas aus dem Gasraum eines Bodens in die Flüssigkeit des darüber befindlichen
Bodens. Infolge der niedrigen Flüssigkeitssäule über den Austrittsöffnungen für
das Gas ist gegenüber der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein wesentlich verminderter
Wirkungsgrad gegeben. In einer anderen bekannten Destillier- und Gaswaschkolonne
mit waagerechten Siebböden und Flüssigkeitsüberläufen für letztere ist unter jedem
Siebboden ein Becken zum Auffangen von etwa zurücksinkender Flüssigkeit angeordnet,
dessen tiefster Teil durch einen Flüssigkeitsumgang mit dem Flüssigkeitsraum oberhalb
des Siebbodens in Verbindung steht. Die Flüssigkeitsumgänge sind als Siphon oder
Tauchverschlüsse ausgebildet, die den alleinigen Durchtritt der Gase bzw. Dämpfe
durch die Austrittsöffnungen des Siebbodens erzwingen sollen. Auch bei dieser Vorrichtung
ist infolge der geringen Höhe der Flüssigkeitsschicht auf den Siebböden kein höherer
Wirkungsgrad als bei den üblichen Kolonnenapparaten gegeben. Infolge der weit innigeren
Durchmischung von Gas bzw. Dampf und Flüssigkeit, als sie bei den üblichen Kolonnenapparaten
stattfindet, bietet der erfindungsgemäße Apparat sowohl bei der Auswaschung bzw.
Absorption von Gasen wie auch bei der Zerlegung von Flüssigkeiten mit nahe beieinanderliegenden
Siedepunkten durch Destillation wesentliche Vorteile. Bei der Zerlegung von Flüssigkeitsgemischen
findet infolge der innigen Berührung von Dampf und Flüssigkeit eine schnellere und
leichtere Kondensation der jeweils von den einzelnen Böden zu kondensierenden Anteile
des Gemisches statt.
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Der Apparat gemäß der Erfindung hat seine Eignung erwiesen zur Auswaschung
von Kohlensäure mit alkalisch reagierenden Flüssigkeiten, beispielsweise Natronlauge,
ferner zur Auswaschung von Ammoniak aus Gasen, überhaupt -zur selektiven Auswaschung
von Bestandteilen eines Gasgemisches. Weiter eignet er sich für sämtliche Zwecke
der Abtrennung von Gemischbestandteilen durch fraktionierte Destillation, wie sie
beispielsweise bei der Abtrennung von Alkohol in der Gärungsindustrie und bei der
Fraktionierung von Kohlenwasserstoffgemischen durchgeführt wird.