DE69409488T2

DE69409488T2 - Hochgeschwindigkeit und hochkapazität Nebelabscheider und Flüssigkeit-Gaskontaktvorrichtung

Info

Publication number: DE69409488T2
Application number: DE69409488T
Authority: DE
Inventors: Bernard J Lerner
Original assignee: BECO ENG CO
Current assignee: Sulzer Chemtech AG
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2014-06-25
Also published as: US5439510A; CA2127773C; EP0664157A1; ATE164780T1; EP0664157B1; DE69409488D1; CA2127773A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das Abscheiden von Nebel, insbesondere auf die Nebelabscheidung mittels Faserblöcken oder Faserschichten, die aus zusammengepackten Elementen mit vergrößerter Oberfläche oder aus Faserelementen bestehen. Diese Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung von Nebelabscheidern auf Faserbasis zum Herstellen von Flüssigkeit- Gaskontakt.
Industrielle Nebelabscheider auf Faserbasis bestehen aus Kissen, die üblicherweise aus geschichteten, gewirkten oder verwobenen Metall- oder Kunststoffasernetzen hergestellt sind. Nebelabscheider, die aus Fasern aufgebaut sind, können auch aus nicht verwobenen, faserigen Medien hergestellt werden, wie poröse, luftstrom-geschichtete Vliese, die durch Harze gebunden sind. Dem Fachmann sind auch Nebelabscheiderschichten aus konventionellen Füllkörperelementen sowie Schichten aus zusammengepackten Faserelementen etwa aus der US 3 410 057 und der US 229 386 bekannt.
Gewirkte, siebartige Nebelabscheidertypen werden typischerweise aus Fasern mit einem Durchmesser zwischen 0,09 bis 0,025cm (4 bis 11 mil) hergestellt und haben die Eigenschaft, Flüssigkeitstropfen einer Größe bis hinunter zu 5um abzuscheiden. Um noch feinere Tropfen zu entfernen, werden üblicherweise zusammengesetzte Materialien verwendet, die Glasfasern mit einem Durchmesser von 10 bis 50um oder Kunststoffasern enthalten, die mit schwererer Metallwolle als Korsett zusammengewirkt sind.
Herkömmliche gewirkte, siebartige Nebelabscheiderblöcke bestehen typischerweise aus gleichförmigen porösen Medien, die dazu neigen, Flüssigkeit aufgrund von Oberflächenspannung und Gegenstrom-Gas-Flüssigkeits-Reibungseffekten zurückzuhalten. Sogar bei sehr geringen Nebelkonzentrationen besteht eine Tendenz zum Aufbau einer Flüssigkeitsschicht im Filtermaterial am Boden des Filterblockes oder -kissens. Dies ist besonders der Fall bei kleineren Filterporenöffnungen (dichter gepacktem Filterkissen und feineren Fasern).
Die Flüssigkeitsschicht baut sich typischerweise bis zu einer Dicke auf, bei der die Schwerkraft groß genug ist, um im Gleichgewicht einen Flüssigkeitsabfluß aus dem Filterblock mit derselben Abflußrate zu bewirken, mit der Nebel im Filterblock abgeschieden wird. Reibungseffekte, die den Abfluß von Flüssigkeit verzögern, entstehen dadurch, daß das heraufströmende Gas durch dieselben Filterporen aufsteigen muß, durch die auch zu Flüssigkeit gewordener Flüssigkeitsnebel aus dem Faserblock abgeführt wird. Diese konkurrierende Strömungssituation verhindert das Abfließen von Flüssigkeit.
Typischerweise wird die zur wirksamen Nebelabscheidung erforderliche Dicke des Faserblocks oder -kissens nicht dadurch bestimmt, daß allein der Nebel, der zunächst zum Filterkissen gelangt, herausgefiltert werden soll, sondern dadurch, daß in dem Filterblock Sekundär-Nebel entsteht, indem Gas durch die zurückgehaltene Flüssigkeitsschicht brodelt. Dieser Sekundär- Nebel wird typischerweise als Wiedereintrag bezeichnet. Die Grenze für die Gasflußkapazität eines Nebelabscheiders wird im allgemeinen durch den Flutungs-Punkt oder den Wiederein trags-Punkt bestimmt. Definiert ist der Flutungspunkt als diejenige Kombination von Gas- und Flüssigkeitsraten, bei der sich Flüssigkeit schnell im Filterkissen bei entsprechend schnellem Anstieg des Gas-Druckabfalls über dem Nebelabscheider ansammelt. Der Wiedereintrags-Punkt ist als derjenige Punkt definiert, bei dem Sprühnebel, der durch Gas, das durch die kontinuierliche Flüssigkeitsschicht im Nebelabscheider hindurchbrodelt, zur oberen Oberfläche des Filterkissens hindurchdringt.
Zur Erhöhung von Flutungspunkt und Gasflußkapazität eines Nebelabscheiderfilterkissenss oder Bettes sieht der Stand der Technik für das Abführen der Flüssigkeit aus dem Kissen spezielle Wege vor. Typisch für diesen Stand der Technik ist Lerners US-Patent 4 022 593 und Ozolins et al. US-Patent 4 744 806. Sowohl Ozolins et al. '806 als auch Lerner '593, '057, '386 schlagen spezielle Wege zum Abführen der Flussigkeit aus dem Faserbett oder Faserkissen vor, um das Überlagern von Flüssigkeitsströmen mit Gasströmungungen im Filterkissen zu vermeiden.
Bei Ozolins et al. werden intern strukturierte Siebblöcke verwendet, in denen es Zonen mit variierter Maschendichte gibt, während in Lerner '593 für das Ableiten von Flüssigkeit äußere Wulste aus Fasern vorgesehen sind, die wie angesetzte Flüssigkeitsrinnen wirken. Beide Mittel zum Erleichtern des Abführens von Flüssigkeit aus dem unteren Abschnitt des Nebelabscheiderkissens oder Bettes dienen dazu, das Zurückhalten von Flüssigkeit in dem Kissen zu verringern und die Wiedereintragsgeschwindigkeit des Gases zu vergrößern. Diese dem Stand der Technik entsprechenden Nebelabscheider arbeiten so üblicherweise bei höheren Gasgeschwindigkeiten als konventionelle Nebelabscheider mit ebenem Filterkissen. Jedoch wird sowohl in bei Ozolins et al. '806 als auch bei Lerner '593 Flüssigkeit in Tröpfchenform oder in Rinnsalen direkt in den anstromenden Gasfluß abgeführt, der nunmehr höhere Strömungsgeschwindigkeiten aufweist, als das bei einem konventionellen Filterkissen möglich ist.
Es wurde nunmehr festgestellt, daß die Gasströmungsgeschwindigkeiten in den höheren Bereichen der Gasströmungsgeschwindigkeit, die nach der Lehre von Ozolins '806 oder Lerner '593 erschlossen werden können, groß genug sind, um freifallende Flüssigkeitstropfen mit sich zu reißen. Darüber hinaus weist der turbulente Gasfluß, der den höheren Gasflußraten entspricht, im zentralen Bereich des das Filterkissen enthaltenden Behälters eine maximale Gasflußgeschwindigkeit auf. Folglich, während das erleichtere Abführen von Flüssigkeit aus dem Filterkissen dazu dient, den Arbeitsbereich für die Gasflußgeschwindigkeit zu vergrößern, behindert die Zunahme des Gasflusses den freien Fall der Flüssigkeit außerhalb des Faserkissens, insbesondere im zentralen Bereich des Behälters. Es wurde festgestellt, daß ein sekundäres Versagen der Filterkissen aus der US 4 022 593 und der US 4 744 806 aufgrund von Wiedereintrag der abgeschiedenen Flüssigkeitstropfen und der Flüssigkeitsströmung außerhalb des Nebelabscheiders wegen der höheren Gas-Strömungsgeschwindigkeit auftritt, mit der das Filterkissen angeströmt wird. Der neue begrenzende Flut- Parameter für den Betrieb des Filterkissens- oder Filterbettes rührt von einem Rückfluß von Flüssigkeit zurück in das Filterkissen her, nachdem diese schon einmal vom Filterblock oder Zubehör abgeschieden wurde. Weil das Zurückfließen von Flüssigkeitstropfen sich außerhalb des Filterkissens vollzieht, ist diese sekundäre Ursache für das Fluten des Filterkissens eine Funktion der Geschwindigkeit des anströmenden Gases, nicht eine Funktion der Geschwindigkeit des Gases innerhalb der Poren.
Der Stand der Technik, der zu einer Steigerung des internen Abflusses von Flüssigkeit in und aus dem Filterkissen führt, die gleichzeitig eine Vergrößerung der internen Gasflußgeschwindigkeit durch das Filterkissen nach sich zieht, hat so einen neuen und unerwünschten Nebeneffekt, der den Gasfluß beschränkt. Anders gesagt haben die Lösungen zu dem Problem, Flüssigkeit aus einem Faserkissen abzuführen, ein Problem des externen Wiedereintrags der abgeschiedenen Flüssigkeit durch die nunmehr möglichen höheren Gasgeschwindigkeiten geschaffen. Deshalb bedarf es eines Mittels zur Verbesserung der Ableitung von Flüssigkeit aus dem Filterkissen, ohne daß dadurch die Bildung eines sekundären Flut-Mechanismus-Limits außerhalb des Faserkissens verursacht wird, um höhere Durchflußkapazitäten durch ein Filterkissen zu erzielen und um den Arbeitsbereich von Fasersiebkissen und -betten auszuweiten.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Maximierung von Gasfluß und Flüssigkeitsaufnahmekapazitäten von Faser-Nebelabscheidern zu schaffen, ohne daß dabei Rückflußprobleme sekundärer Natur für Flüssigkeit außerhalb des Nebelabscheiders entstehen. Darüber hinaus ist Ziel der Erfindung einen Nebelabscheider zu schaffen, der gesteigerte Gasflußkapazität bei höheren Nebelkonzentrationen aufweist, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Nebelabscheiders bereitzustellen. Ferner ist Ziel der Erfindung, einen Nebelabscheider zu schaffen, der als Massendurchflußvorrichtung unter Benetzung seiner vergrößerten Faseroberflächen mit hohen Flüssigkeits- und Gasdurchflußraten betrieben werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung zum Entfernen von Flüssigkeitsnebel aus Strömen aus Gas und Nebel geschaffen, die einen Faserblock oder ein Faserbett umfaßt, wobei Faserblock oder Faserbett in einem Behälter angeordnet sind, durch den der Strom aus Gas und Nebel im wesentlichen in einer ersten Richtung entgegen der Schwerkraft strömt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens ein Flüssigkeitsablauf im wesentlichen senkrecht zur Stromrichtung des Stromes aus Gas und Nebel angrenzend an den Block oder das Bett derart angeordnet ist, daß der Ablauf Flüssigkeit, die an diesem Block oder Bett anfällt, aufnimmt, wobei der Ablauf diese Flüssigkeit von dem Block oder Bett wegleitet und abführt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Entfernen von Nebel aus einem Strom aus Gas und Nebel bereit, das die folgenden Schritte umfaßt:
- Einführen eines Stromes aus Gas und Nebel in einen Behälter,
- Durchleiten des Stromes aus Gas und Nebel durch einen Faserblock, um im wesentlichen den Nebel aus dem Stromfluß aus Gas und Nebel zu entfernen,
- Aufnehmen des Nebels, der aus dem Stromfluß aus Gas und Nebel entfernt wurde, in wenigstens einem Ablauf unterhalb des Faserblocks, wobei der Nebel, der aus dem Stromfluß aus Gas und Nebel durch den Faserblock abgeschieden wurde, von diesem tropft,
- Fördern des gesammelten Nebels im Ablauf zu einer Abgabestelle, die sich in einem Bereich mit niedriger oder nicht existierender Gasströmungsgeschwindigkeit befindet.
Es wurde nunmehr festgestellt, daß an den stromaufwärts liegenden Oberflächen der Nebelabscheider-Filterblöcke Bereiche zum Abführen von Flüssigkeit geschaffen werden können, in denen das Gas nicht stromt, indem ein oder mehrere ebene Tröge zum Ableiten von Flüssigkeit bei oder in unmittelbarer Nähe der unteren Oberfläche des Filterblockes oder seiner Trägerstruktur angeordnet werden. Die Strömungsschatten, die sich im Faser-Filterkissen oder -block aufgrund solcher Tröge oder Rinnen zum Ableiten von Flüssigkeit ausbilden, schaffen in dem Filterblock Bereiche, die völlig von Gasreibung abgeschirmt sind und in denen Flüssigkeit ungehindert abfließen kann. Überraschenderweise führen diese Tröge zum Ableiten von Flüssigkeit zu einer Erhöhung der begrenzenden Gasflußgeschwindigkeiten des Nebelabscheiders, obwohl der Strömungsbereich durch die Tröge zum Ableiten von Flüssigkeit blokkiert ist.
Vorzugsweise werden die zusätzlich angebrachten Rinnen oder Kanäle zum Abführen von Flüssigkeit so montiert, daß sie die Drainageflüssigkeit zu den Bereichen mit niedriger Gasflußgeschwindigkeit hinleiten und dort abführen In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit wird die Flüssigkeit, die zum Ableiten in die Tröge oder Rinnen gelangt, in den Bereich mit niedrigster Gas-Strömungsgeschwindigkeit abgeführt, der an der Wandung des Behälters liegt, wobei der Wiedereintrag abgeschiedener Flüssigkeitsströme aufgrund hoher Gasflußraten außerhalb des Filterblockes vermieden wird.
Vernünftigerweise würde erwartet werden, daß die Blockage der Oberfläche des Nebelabscheiders mittels der erfindungsgemäßen Tröge zum Ableiten von Flüssigkeit die Strömungsgeschwindigkeit in den unblockierten unteren Bereichen am Boden des Nebelabscheiders vergrößern würde. Es würde eigentlich logischerweise erwartet werden, daß diese höhere Strömungsgeschwindigkeit schon bei geringeren Oberflächen-Gasgeschwindigkeiten (das bedeutet Geschwindigkeiten, die sich auf die gesamte Filterblock-Oberfläche beziehen) zu einem lokalen Flutungsausfall des Filterblockes führt. Jedoch hat sich herausgestellt, daß das Gegenteil richtig ist. Es wurde entdeckt, daß Flüssigkeit am Boden des Filterblockes in die Tröge oder die Schattenzonen, die sich unmittelbar über den Trögen befinden, durch eine "Von Karman Rollen-Wirbel-Wirkung" und/oder von Vakuum, das sich hinter den Trögen aufgrund des Gasflusses um den Trog herum ausbildet, angesaugt wird. Demnach, obwohl örtlich die Gasflußgeschwindigkeit möglicherweise über die Gasgeschwindigkeit des Flutungs- oder Wiedereintrags-Punktes angehoben wird, führt die Rollenwirbel-Wirkung stromabwärts der Tröge zu signifikant höheren Raten für Sammlung und Abscheidung von Flüssigkeit aus dem Filterblock und reduziert zu einem großen Teil das Zurückhalten von Flüssigkeit im Filterblock. Dieser Effekt scheint die Zunahme der Gasgeschwindigkeit im unblockierten Filterblockbereich mehr als auszugleichen und verursacht eine höhere Netto-Flutungs- und Wiedereintrags-Gasgeschwindigkeit als dies bei dem Filterblock für sich allein genommen der Fall wäre.
In der Praxis können die Tröge zum Abführen von Flüssigkeit an der unteren Bodenseite des Nebelabscheider-Filterblockes oder Filterbettes, oder an dem Sieb oder die Struktur, die den Nebelabscheider trägt, befestigt werden. In letzterem Fall hat sich gezeigt, daß die räumlich getrennte Anordnung von Trögen und Filterblock lediglich geringe oder gar keine Auswirkung auf die vorteilhafte Wirkung hat, die bei der Verwendung der Tröge zum Abführen von Flüssigkeit erreicht wird. Die Tröge zum Abführen von Flüssigkeit können einen V- formigen, rechtwinkligen oder abschnittsweise zylinderförmigen Querschnitt aufweisen. Um das Abführen von Flüssigkeit zu erleichtern und um abgeführte Flüssigkeit in den Bereich niedriger Gasströmungsgeschwindigkeit bei der Wandung des Behälters zu leiten, werden bevorzugt Tröge verwendet, die einen konkaven, nach oben weisenden Querschnitt haben.
Die Verträglichkeit des Nebelabscheiders für hohe Dampf- und Nebellasten des durch ihn strömenden Gases, die durch das verbesserte Abführen und Ableiten der Flüssigkeits- Drainageströme hin zu Bereichen mit niedriger Gas- Strömungsgeschwindigkeit an den Behälterwänden erreicht wird, gestattet eine kontinuierliche Sprüh-Beaufschlagung der erweiterten Faserblockoberfläche zum Zwecke eines höheren Massendurchsatzes bei höheren Strömungsraten als bisher möglich.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen diagrammartigen Schnitt eines Behälters, der eine Ausführungsform der Erfindung enthält, stellenweise aufgebrochen dargestellt, um die Sicht auf Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung freizugeben, wobei die räumliche Anordnung von mehreren Trägen zum Abführen von Flüssigkeit an der Zuströmseite eines Filterblockes zur Nebelentfernung gezeigt ist,
Fig. 2 eine vergrößert dargestellte, bezüglich Fig. 1 um 90º verdrehte Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1, in der das Abführen von Flüssigkeit aus den Trögen zum Abführen von Flüssigkeit hin zu Gebieten mit ruhigem Gasfluß erläutert wird, und eine schematische Darstellung des Geschwindigkeitsprofiles eines Gases bei vollständig ausgebildetem turbulentem Fluß.
In Fig. 1 ist ein zylindrischer Behälter 1 dargestellt, der Wände 2 aufweist und ein Faserkissen bzw. einen Faserblock 3 zum Entfernen von Nebel mit einem Durchmesser, der gleich dem des Behälters 1 ist, aufnimmt und einschließt. Der Behälter 1 hat einen unteren Einlaß 4, durch den ein Nebel enthaltendes Gas 5 in den Behälter 1 einströmt Gleich unter dem Filterblock zum Entfernen von Nebel sind hängend Tröge 6 zum Abführen von Flüssigkeit angeordnet. Der Filterblock 3 zum Entfernen von Nebel entzieht dem Gas 5 den Flüssigkeitsnebel. Die Flüssigkeit sammelt sich am Boden des Faserblockkörpers zur Nebelentfernung und rinnt bzw. tropft langsam in die Tröge 6 zum Abführen von Flüssigkeit. Das Abscheiden von Flüssigkeit vollzieht sich unter dem Einfluß der Schwerkraft, und in den Schattenzonen des Gasstromes, die sich hinter den Trögen zum Abführen von Flüssigkeit ausbilden, ist das Abtropfen im wesentlichen nicht durch die entgegenwirkende Kraft direkter Gasreibung behindert. Gesammelte Flüssigkeit 10 wird aus den Trögen 6 zum Abführen von Flüssigkeit in den Bereich nahe den Wänden 2 des Behälters 1 abgeführt und fließt hinunter zum Boden des Behälters und aus dem Bodenabfluß 7 heraus. Das von Nebel befreite Gas 8 verläßt den Behälter an seinem oberen Ende über die Auslaßöffnung 9.
Fig. 2, die eine vergrößert dargestellte, bezüglich Fig. 1 um 90º verdreht dargestellte Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 ist, zeigt, wie gesammelte Flüssigkeit 10, die aus den Trögen 6 zum Abführen von Flüssigkeit rinnt, im Bereich nahe der Wände 2 des Behälters 1 abgeführt wird. In dem Gassfluß- Geschwindigkeitsbereich, in dem das Sammeln durch Eindringen in Fasern stattfindet, ist der Gasfluß im turbulenten Flußbereich. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines typischen Gasflußgeschwindigkeitsprofils 11 eines in einem zylindrischen Behälter turbulent fließenden Gases. Das Geschwindigkeitsprofil 11 stellt die örtliche Geschwindigkeit eines turbulent fließenden Gases über dem Durchmesser des Gas und Filterblock enthaltenden Behälters dar. In dem zylindrischen Behälter 1 entspricht vollständig ausgebildeter turbulenter Gasfluß einem Geschwindigkeitsprofil 11, bei dem die Gasgeschwindigkeit im Zentralbereich des Behälters maximal ist und die Geschwindigkeit 13 in den Randbereichen der Behälterwände minimal ist und an der Wandung nach null strebt. Dieser Bereich nahe der Wandung stellt deshalb eine Region mit relativ ruhigem Gasfluß dar. Das Abfließen der Flüssigkeit 10 in die Bereiche nahe der Wände 2 des Behälters setzt die Flüssigkeit lediglich minimalen Geschwindigkeiten heraufströmenden Gases und Gasreibungskräften aus, die Wiedereintrag und Rückfluß von Flüssigkeit verursachen könnten.

Beispiel I

Es wurde Versuchsreihen in einer durchsichtigen Plexiglassäule mit 29cm (11,5 inch) Innendurchmesser durchgeführt, durch die nach oben Luft durch einen Nebelabscheider mit gewobenem Sieb geblasen wurde. Der Test-Sieb-Nebelabscheider war 10cm (4 inch) dick und bestand aus 23 aufeinandergepreßten Doppelschichten aus 0,025cm (11 mil) rostfreiem Stahldraht, die oben und unten in 2,5cm (1 inch) tiefen Rahmen gehalten wurden. Durch Wiegen wurde die Volumendichte des Test- Filterblockes auf 128kg/m³ (8 pounds p. cubic foot) bestimmt.
Luft wurde in die Test-Plexiglassäule durch ein Zentrifugal- Druckgebläse eingeblasen, und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft wurde mit einem Staurohr bestimmt, das in einer Röhre mit einem Durchmesser von 15,2cm (6 inch) oberhalb des Testsäulenabschnittes angeordnet war. Um sehr hohe Nebellasten zu simulieren, wurde Sprühnebel aus Wasser bei dosierter Flüssigkeitszufuhr zusammen mit einem Luftstrom in den Nebelentferner geleitet. Zwei getrennte Versuchsreihen bei Beauf schlagung des Gases mit Flüssigkeitsnebel bei verschiedenen Raten wurden unter Verwendung zweier unterschiedlicher Spritzdüsen durchgeführt. Bei der ersten Versuchsreihe wurde eine "Steinen-SSM61-Sprühdüse" verwendet, die bei einem Druck von 2,7bar (40 psig) und einem Durchfluß von 2,27l/min (0,6 GPM) betrieben wurde.
Die erste Versuchsreihe, die im folgenden als "Steinen- Versuchsreihe" bezeichnet wird, wurde mit einer Sprührate von 2,27l/min (0,6 GPM) durchgeführt. Bei 2,27l/min betrug die Massenbeaufschlagung des Filterblockes mit Flüssigkeitsnebel 2100 kg pro Stunde und Quadratmeter (417 pounds per hour and square foot) Siebfläche. Die "Steinen-Sprühdüse" wurde 21,6cm (8½ inch) unter dem Nebelabscheider-Filterblock angeordnet, so daß der Winkel des Sprühstrahls auf die Filterblockfläche begrenzt war. Flüssigkeitssprühraten wurden mittels eines "Rotameters" gemessen und während einem Versuch bei 2,27l/min (0,6 GPM) konstant gehalten. Bei einem Versuch wurde schrittweise der Luftstrom vergrößert und dabei Druckabfall und Geschwindigkeit bei jedem Schritt gemessen, und der obere Abschnitt des Nebelabscheiders und der Bereich darüber unter Verwendung eines Lichtstrahlers, der längs der Plexiglassäule angebracht war, beobachtet. Der Druckbfall entlang dem Filterblock zur Nebelabscheidung wurde mit einem Schrägrohrmanometer bestimmt. Der Wiedereintrags- oder sichtbare Flutungspunkt wurde als derjenige Punkt bestimmt, bei dem sichtbare Flüssigkeitstropfen beobachtet wurden, die durch die obere Oberfläche des Filterblockes zur Nebelabscheidung hindurchgetreten sind.
Ein erster Referenz-Testlauf in der "Steinen-Versuchsreihe" wurde mit dem Filterblock allein durchgeführt, wobei der Gasfluß schrittweise bei konstant gehaltener Sprührate gesteioberhalb des Filterblockes bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 235m/min (773 fpm) beobachtet, und er wurde massiv bei 240m/min (790 fpm) bei gleichzeitig schnellem Anstieg des Druckabfalls.
Im nächsten Versuch der "Steinen-Versuchsreihe" wurde eine halbzylindrische Rinne mit dem Durchmesser von 8,9cm (3½ inch) und einer Länge von 28,6cm (11½ inch mittig am Bodenrahmen konkav nach oben zeigend, 2,5cm (1 inch) unterhalb dem Boden des Siebfilters angebracht. Der ausgeblendete Bereich des Nebelstromes auf den Filterblock betrug 37,9% der Gesamtfläche des Blockes. Eine Wiederholung des Versuchs, bei schrittweiser Steigerung des Luftstromes ergab einen Wiedereintrags-Geschwindigkeitsbereich von 285m/min (934 fpm). Dies stellt bei Verwendung des erfindungsgemäßen Troges zum Abführen von Flüssigkeit eine Zunahme der Wiedereintrags- Geschwindigkeit des Gases von 49m/min (161 fpm) bzw. 20,8% dar. Während diesem Versuch wurde visuell beobachtet, daß die Flüssigkeit am Boden des Filterblockes in den Trog zum Abführen von Flüssigkeit hineingesaugt wurde. Bei näherer Überprüfung hat sich herausgestellt, daß sich der Luftstrom um den Trog zum Abführen von Flüssigkeit herum, wie sich aufgrund des Flüssigkeit-Strömungsmusters gezeigt hat, in einem offensichtlichen Rollenwirbelzustand im Sieb hinter dem Trog befand. Aufgrund des Ausbildens der Luftströmung wurde die Flüssigkeit in die Siebbereiche bei den Schatten der Tröge hineingezogen und in den Schattenbereich gewirbelt. Dieser einzigartige Vorgang führte zu merklich verstärkter Abfuhr von Flüssigkeit vom Boden des Filterblockes. Dieser Vorgang ist eine, wenn nicht sogar die eigentliche Ursache für den Anstieg der Wiedereintrags-Geschwindigkeit des Filterblockes.
Bei einem durch den Trog zum Abführen von Flüssigkeit abgeschatteten Filterblockbereich von fast 38% war die Gasgeschwindigkeit in dem verbleibenden, nicht abgeschirmten Bereich bei dem Versuch mit dem Abführtrog mit 38% deutlich größer als die Gasgeschwindigkeit durch den Filterblock in dem Referenz-Versuch. Dieser Unterschied zeigt sich im Druckabfall an dem Filterblock am anfänglichen Wiedereintragspunkt. Bei dem Referenz-Testlauf der "Steinen-Versuchsreihe" betrug der Druckabfall 5,7cm (2,25 inch) Wassersäule, während der Druckabfall bei der Versuchsreihe mit Trog zum Abführen von Flüssigkeit demgegenüber 7,6cm (3 inch) Wassersäule entsprach. Die Zunahme der Gasgeschwindigkeit um 38% in dem nicht abgeschirmten Bereich des Filterblockes sollte normalerweise eigentlich dazu führen, den Wiedereintrags-Punkt radikal abzusenken. Angesichts dessen ist die Wirksamkeit des Troges dahingehend, den Wiedereintrags-Punkt um mehr als 20% anzuheben, sogar noch beachtlicher. Trotz des wesentlichen Abschirmens und Einschränkens des Gasflußbereiches, was eigentlich dazu führen sollte, daß die Gasgeschwindigkeiten örtlich durch die nicht abgeschirmten, flüssigkeitszurückhaltenden Bereiche des Faserblockes hindurch gesteigert werden, wurde festgestellt, daß sich die Wiedereintrags-Strömungs- Bereichskapazität des Nebelabscheiders dadurch deutlich vergrößert hat.
Bei dem Versuch mit zymderförmigem Trog zum Abführen von Flüssigkeit wurde festgestellt, daß die Flüssigkeit, die aus den Trögen nahe der Wandung der Plexiglassäule abgeführt wurde, aus dem Trog in praktisch ungestörten Strömen, die einen kurzen Bogen hin zur Wandung der Säule beschrieben, abfloß. Die Flüssigkeit verteilte sich dann auf den Wänden der Säule und floß ohne störende Einwirkung des Gasflusses hin zum Ausgang.
In einem dritten Versuch innerhalb der "Steinen- Versuchsreihe" wurde ein Winkelstück mit den Maßen 5cm auf 5cm (2x2 inch) und einer Länge von 28,6cm (11¼ inch) anstelle des halbkreisförmigen Troges zum Abführen von Flüssigkeit verwendet. Dieses Winkelstück wurde zentral am Bodenrahmen des Nebelabscheiders festgelegt, wobei der Scheitel nach unten zeigte, wodurch eine nach oben offene Rinne gebildet wurde. Der visuelle Wiedereintrags-Punkt für dieses Bauteil zum Abführen von Flüssigkeit wurde zu 287m/min (944 fpm) bestimmt, das ist etwas besser als der Wert, der mit dem Trog zum Abführen von Flüssigkeit mit halbkreisförmigem Querschnitt erzielt wurde.
Um die Wirkung der erfindungsgemäßen Tröge zum Abführen von Flüssigkeit mit dem Stand der Technik zu vergleichen, wurde der Siebblock der "Steinen-Versuchsreihe" mit einem Bauteil zum Abführen von Flüssigkeit versehen, das der Lehre nach Lerner, US 4 022 593 entsprach. Eine Drainage-Rolle mit einem Durchmesser von 7,6cm (3 inch), einer Länge von 29,6cm (11¼ inch) wurde aus Siebgitter mit Drahtdurchmesser von 0,025cm (11 mesh) aus dem auch der Filterblock bestand, gefertigt und am Bodensieb des Filterblockes festgelegt. Dieser Nebelabscheider-Typ wird im Handel unter der Handelsmarke "Mist- Master " vertrieben. Ein vierter Versuch innerhalb der "Steinen-Versuchsreihe" bei Verwendung dieser Block-Rollen- Kombination hat einen visuellen Wiedereintrags-Punkt von 275m/min (904 fpm) ergeben, dies liegt etwas unter den 284 und 287m/min (934 und 944 fpm), die in den vorhergehenden "Steinen-Versuchsreihen" mit den erfindungsgemäßen Trögen zum Abführen von Flüssigkeit erzielt wurden. Folglich, trotz des Abschirmens, wurden mit den erfindungsgemäßen Trögen zum Abführen von Flüssigkeit höhere Nebelabscheider-Wiedereintragsgeschwindigkeiten erzielt als mit Anordnungen zum Abführen von Flüssigkeit, die dem Stand der Technik entsprechen. Die Zusammenfassung dieser Versuche ist in Tabelle 1 dargestellt.
In einer zweiten Test-Versuchsreihenserie, die als "Bete- Versuchsreihe" bezeichnet wird, wurde Sprühnebel mittels einer Bete-Nebeldüse "Company TF8FCN nozzle" erzeugt, die bei einem Druck von 2,7bar (40 psig) und einer Durchflußrate von 9,8l/m (2,6 GPM) betrieben wurde, wobei diese 15,2cm (6 inch) unter dem Boden des Filterblockes angeordnet worden war. Die Ergebnisse dieser "Bete-Versuchsreihe" sind in Tabelle I zusammen mit den Ergebnissen der "Steinen-Versuchsreihe" aufgeführt. Obwohl festgestellt wurde, daß die erfindungsgemäßen Tröge zum Abführen von Flüssigkeit zu einer Verbesserung gegenüber dem Filterblock im Referenz-Versuch führten, hat sich gezeigt, daß der Unterschied für die "Bete-Versuchsreihe" nicht so augeprägt wie für die "Steinen-Versuchsreihe" war. Es wurde festgestellt, daß während der "Bete-Versuchsreihe" der Trog zum Abführen von Flüssigkeit nahezu vollständig mit Flüssigkeit gefüllt war, und es wurde vermutet, daß das Vermögen der Tröge, Flüssigkeit abzuführen, die Abscheiderate aus dem Filterblock begrenzt. Demzufolge wurde Test Nr. 8 mit einem Winkelstück-Trog zum Abführen von Flüssigkeit mit den Abmessungen 5cm auf 5cm (2x2 inch), aber bei einer Sprührate von 4,9l/min (1,3 GPM) durchgeführt. Die Wiedereintrags- Gasgeschwindigkeit bei dieser Beauf schlagung mit Flüssigkeit wurde im Vergleich zu den 206m/min (678 fpm) - Limit bei 9,8l/min (2,6 GPM) auf 258m/min (846 fpm) bestimmt. Dies bestätigte die visuelle Erkenntnis, daß das Vermögen der einzelnen Rinne, Flüssigkeit abzuführen, der begrenzende Faktor für höhere Beaufschlagungen mit Flüssigkeit war. Diese Begrenzung der Transportrate einer Rinne kann überwunden werden, indem mehrere Tröge zum Abführen von Flüssigkeit oder größere Tröge verwendet werden.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Nebelabscheider mit gewirktem Sieb, der eine Dichte von 144k9/m³ (9 pound per cubic foot) aufweist und bei einer Sprühnebellast von 2100 kg pro Stunde und m² (417 pounds/hour/squ.foot) Oberfläche betrieben wird, wurde durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Rinnen zum Abführen von Flüssigkeit die Wiedereintrags-Luft- Geschwindigkeit von 237m/min (780 fpm) auf 284 bis 287m/min (933-944 fpm) gesteigert. Im Vergleich zu einem Filterblock, der mit einer Gitter-Drainagerolle versehen ist, die dem Stand der Technik entspricht, steigerten die erfindungsgemäßen Tröge zum Abführen von Flüssigkeit die Widereintrags- Geschwindigkeit von 275m/min (904 fpm) auf 284 bis 287m/min (933-944 fpm) bei einer Sprühnebelbeaufschlagung von 2100kg pro Stunde und m² (417 pounds/hour/squ. foot). Dies stellt deutlichen Anstieg der Grenz-Gasflußraten gegenüber herkömmlichen Filterbauteilen und Vorrichtungen dar, die dem Stand der Technik entsprechen. Jedoch sei bemerkt, daß diese vergrößerten Arbeitsbereich-Werte für das in den Versuchsreihen verwendete Luft-Wasser-System typisch sind und daß die Steigerung von Arbeitsbereich-Werten, die durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Drainage-Bauteile erzielt werden, für Flüssigkeiten, die physikalische Eigenschaften aufweisen, die sich von den Eigenschaften von Wasser unterscheiden, und für Gase, die andere Dichten als diejenige der Umgebungsluft aufweisen, verschieden sein werden.
Obwohl die Vorrichtungen zum Abführen von Flüssigkeit, die in den Versuchsreihen verwendet wurden, feste, dichte Tröge waren, erstreckt sich diese Erfindung auch auf die Verwendung von solchen permeablen oder semipermeablen Materialien für Tröge zum Abführen von Flüssigkeit, die gewährleisten, daß ein Großteil der Flüssigkeit, die von einem Faserblock oder Faserbett tropft, mittels den Trögen in Zonen mit ruhiger oder niedriger Gasflußgeschwindigkeit geleitet wird.
Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, Faserblöcke oder Faserbetten als Mittel für Gas-Flüssigkeitskontakt zum Massen-Durchsatz zu verwenden. Das erleichterte Abführen von Flüssigkeit aus dem Filterblock und die Verträglichkeit dieser Erfindung für hohe Flüssigkeitslasten gestattet kontinuierliche Sprühbenetzung der gesamten Oberfläche des Faserblockes, um Massendurchsatz mit höheren Raten als bisher zu ermöglichen. TABELLE I Wiedereintrags-Gasgeschwindigkeiten (m/min) Durchmesser Nebelabscheider: 29 cm Siebblockdicke: 10 cm

Claims

1. Anordnung zum Entfernen von Flüssigkeitsnebel aus Strömen aus Gas und Nebel, die einen Faserblock oder ein Faserbett (3) ümfaßt, wobei Faserblock oder Faserbett (3) in einem Behälter (1) angeordnet sind, durch den der Strom aus Gas und Nebel im wesentlichen in einer ersten Richtung entgegen der Schwerkraft strömt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Flüssigkeitsablauf (6) im wesentlichen senkrecht zur Stromrichtung des Stromes aus Gas und Nebel angrenzend an den Block oder das Bett (3) derart angeordnet ist, daß der Ablauf (6) Flüssigkeit, die an diesem Block oder Bett (3) anfällt, aufnimmt, wobei der Ablauf (6) diese Flüssigkeit von dem Block oder Bett (3) wegleitet und abführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf oder die Abläufe (6) einen nach oben gebogenen Querschnitt aufweist/aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf oder die Abläufe (6) einen nach oben offenen Winkelquerschnitt aufweist/aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf oder die Abläufe (6) einen oben offenen rechtwinkligen Querschnitt aufwdist/aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) Wände (2) hat und der Ablauf (6) die Flüssigkeit in die Nähe der Wände (1) des Behälters leitet und dort abführt, wodurch die Abfuhr von Flüssigkeit von dieser Anordnung in einen Bereich mit ruhigem Gasfluß erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (6) undurchlässig ist.

7. Verfahren zum Entfernen von Nebel aus einem Strom aus Gas und Nebel, das folgende Schritte umfaßt:

- Einführen eines Stromes aus Gas und Nebel in einen Behälter (1),

- Durchleiten des Stromes aus Gas und Nebel durch einen Faserblock (3), um im wesentlichen den Nebel aus dem Stromfluß aus Gas und Nebel zu entfernen,

- Aufnehmen des Nebels, der aus dem Stromfluß aus Gas und Nebel entfernt wurde, in wenigstens einem Ablauf (6) unterhalb des Faserblocks (3), wobei der Nebel, der aus dem Stromfluß aus Gas und Nebel durch den Faserblock (3) abgeschieden wurde, von diesem tropft,

- Fördern des gesammelten Nebels im Ablauf (6) zu einer Abgabestelle, die sich in einem Bereich mit niedriger oder nicht existierender Gasströmungsgeschwindigkeit befindet.