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Verfahren und Vorrichtung zur Wiederbelebung von Waschflüssigkeiten,
die zur -Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen gedient haben Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiederbelebung von Waschflüssigkeiten,
die zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen gedient haben, durch Belüftung
der strömenden Flüssigkeit, die in einer Mehrzahl von Flüssigkeitssäulen auf und
ab fließt, am unteren Ende der, aufwärts strömenden Säulen.
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Durch das Verfahren werden die Waschflüssigkeiten, die zur- Entfernung
von Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff und sonstigen unerwünschten Bestandteilen
aus Gasen verbraucht sind, im wesentlichen wieder auf ihre ursprüngliche Reaktionsfähigkeit
zurückgebracht, während der bei der Wiederbelebung der Waschflüssigkeit frei werdende
Schwefel abgeführt wird und andenweit verwendet: werden kann.
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Bei den großen Mengen von Waschflüssig= keit, die behandelt werden
müssen, hängt die Wirtschaftlichkeit des Betriebes zum erheblichen Teil davon ab,
daß man von der eingeführten Luft einen möglichst- wirksamen Gebrauch macht. Der
Grad, bis zu welchem eine bestimmte Menge Luft ausgenutzt werden kann, ist u. a.
abhängig von der Berührungs= zeit, dem Druck der durch die Flüssigkeit strömenden
Luft und dem Sättigungsgrad der verbrauchten Flüssigkeit mit Bezug auf den Sauerstoff,
der in der Luft enthalten ist. Wenn die wieder zu belebende Waschflüssigkeit während
der Wiederbelebungsperiode in hohen Türmen gehalten wird, wird eine längere Berührung
zwischen der Lösung-und der Luft geschaffen, als sie bei Einrichtungen sich ergibt,
die eine verhältnismäßig geringe Tiefe der Lösung darbieten. Der Ausnutzungsgrad
der Luft hängt ferner davon ab, bis zu -,welchem Grade die Lösung bereits mit Sauerstoff
gesättigt ist, und es bedeutet daher das Hindurchleiten von Druckluft durch eine
Lösung, die mit Sauerstoff schon erheblich angereichert
ist und
die daher eine verringerte Absorptionsfähigkeit für den Sauerstoff der zugeführten
Luft hat, einen wirtschaftlichen Alangel eines Wiederbelebungsverfahrens.
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Es ist festgestellt worden, (laß die physikalische Absorption von
Sauerstoff durch die verbrauchte Waschlösung schneller fortschreitet, als der obsorbierte
Sauerstoff durch seine chemische Reaktion mit den in der Lösung enthaltenen Schwefelverbindungen
verbraucht wird. Daraus ergibt sich, daß ein im wesentlichen ununterbrochenes Strömen
von Luft durch die zwecks Wiederbelebung behandelte Lösung, nachdem der Sättigungspunkt
für Sauerstoff im wesentlichen erreicht ist, eine unwirtschaftliche Betriebsform
darstellt. Deswegen wird. nach dem vorliegenden Verfahren dafür gesorgt, daß auf
eine Belüftungsperiode, während welcher die Lösung verhältnismäßig schnell auf einen.
Punkt starker Anreicherung mit Sauerstoff gebracht ist, eine Periode folgt, in welcher
keine Belüftung stattfindet. Während dieser Zwischenperiode wird dem absorbierten
Sauerstoff Zeit gelassen, mit den Schwefelbestandteilen der Lösung zu reagieren.
Es wird nach der Erfindung dafür gesorgt, claß die Luftzuführung in den aufwärts
strömenden Säulen geregelt wird, um eine genügende Anreicherung mit Sauerstoff zu
erhalten und gleichzeitig das Aufwärtsströmen durch eine sanfte Einwirkung der aufsteigenden
Luft zu fördern, ohne daß eine Verschwendung an eingeführter Luft stattfindet.
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Das Verfahren zur Wiederbelebung von Wa$chfliissigkeiten, die zur
Entfernung von Schwefelwasserstoff o,. dgl. aus Gasen gedient haben, durch Belüftung
der strömenden Flüssigkeit, die in einer Mehrzahl von Flüssigkeitssäulen auf und
ab fließt, am unteren Ende der aufwärts strömenden Säulen ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeitssäulen annähernd gleiche Volumina und Druckhöhen haben, wobei
jede der Flüssigkeitssäulen einen verhältnismäßig großen OOuerschnitt zu ihrer Höhe
besitzt und im Strömen über ihren zusammengesetzten ausgedehnten Strömungsweg durch
hvdraulischen Druck gehalten wird, der auf die erste aufwärts strömende Säule ausgeübt
wird, wobei das Strömen durch eine verhältnismäßig sanfte Einwirkung der aufsteigenden
Luft gefördert wird.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Wiederbeleben von Waschflüssigkeiten,
die zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen gedient haben, bekannt, bei
dem verhältnismäßig dünne, zum Teil sehr lange Rohre als Steigevorrichtungen benutzt
werden. In diesen Steigevorrichtungen wird die Flüssigkeit ausschließlich durch
die unter starkem Druck eingeführte Luft über dasjenige -Maß gehoben.. das sich
aus dem bloßen Flüssigkeitsdruck ergeben würde. Der hierzu nötige Luftdruck bedingt
eine viel stärkere Durchrührung (Diirclibrodeliiiig) der unter Behandlung bxmidlichen
Flüssigkeit, als dies bei der vi)rlic!-gMiiden Anmeldung der Fall ist.
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Das langsame Aufsteigen der Füissigkuit nach dem Verfahren der Erfindung
in Verbindung mit der sanften Unterstützung durch die eingeführte Luft schafft die
besten Verhältnisse für das Aufschwimmen und Abtrennendes frei gewordenen
Schwefels. Außer der Herbeiführung dieser besonders günstigen Bedingungen
für die Schwefelabtreimung arbeitet das vorliegende -\-erfahren sparsam mit relativ
geringen Luftmengen, und es können große Mengen der ruhig strömenden Flüssigkeit
mit Erfolg wiederbelebt werden. Das `verfahren kann mit Vorteil in Groß- und Grölatbetrieben,
beispielsweise -umfangreichen ILoksofenanlagen mit Gewinnung der Nebenpro<luhte,
Verwendung finden.
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Eine zweckmäßige `Torrichtung zur Austührung des Verfahrens bestellt
in einem Turm mit einer #vIelirzalil von senkrecht angeordneten Abteilen, die sich
im wesentlichen über die Höhe des Turins erstrecken und derart in kommunizierender
Verbindung stellen, daß sie von der Flüssigkeit der Reihe nach durchströmt werden,
wobei durch Rohre oder Durchlaßöffnungen bewirkt wird, daß die Strömungsrichtung
in jedem der Abteile entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung in dem unmittelbar
vorhergehenden oder folgenden Abteil der Reihe ist.
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Zweel:mäßig kann man die Abteile dadurch bilden, daß eine aufrechtsteltende
Leiturig gleichachsig mit der Außenwand des Turins angeordnet und dadurch ein ringförmiger
Zwischenraum gebildet ist. durch den sich über die- ganze Höhe des Turins eine Trennwand
senkrecht erstreckt, wodurch der genannte Zwischenraum in zwei abgesonderte und
nicht miteinander in Verbindung stehende Teile getrennt wird.
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Die# bauliche Einheit und die Gedrungenheit der vorbeschriebenen Apparatur
macht diese besonders geeignet zur Anwendung bei der häufig beschränkten verfügbaren
Bodenfläche von Industrieanlagen.
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In den Zeichnungen ist beispielsweise eine Ausführungsform einer Einrichtung
zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt in senkrechtem Schnitt einen Turm, in dein die wiederzubelebende
Flüssigkeit und Luft unter Druck miteinander in Berührung gebracht werden und der
mit einer
Einrichtung zum Entfernen und Abfiltrieren des in Freiheit
gesetzten elementaren Schwefels ausgestattet ist, der wiedergewonnen und teilweise
getrocknet werden kann.
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Fig. 2 zeigt in einer anderen Ausführungsform in größerer Darstellung
einen Schnitt durch einen Turm mit Plätten oder Flügeln, die dazu dienen, den inneren
Turmabschnitt in richtiger Ausrichtung zu tragen und Wallungen der Lösung in den
äußeren Abteilungen des Turms - zu verhindern.
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Fig. 3 ist ein Grundriß zu Fig. 2, und Fig. .4 ist ein Schnitt. nach
IV-IV in Fig. 2. Der Körper des Turms für das Regenerieren oder Oxydieren der Lösung
gemäß der Erfindung umfaßt nach Fig. i und :2 im wesentlichen zwei konzentrisch
angeordnete Rohrringe i o und i i von verschiedenem Durchmesser, deren gemeinsame
Achse senkrecht steht. io ist das äußere Rohr mit dem größeren Durchmesser. Das
Rohr io mündet an seinem oberen Ende in ein kurzes Kopfrohr 12 von noch größerem
Durchmesser, das konzentrisch an dem Rohr io mittels einer Ringplatte i.1 befestigt
ist, die für die Verteilung der Lösung mit Mundstücken besetzt ist. Das Kopfrohr
i2 steht in unmittelbarer Strömungsverbindung mit der ringförmigen Flüssigkeitssäule,
die in dem Zwischenraum zwischen den Rohren io und i i gehalten wird, und dient
für einen doppelten Zweck. Das Kopfrohr wirkt sowohl als ein Flüssigkeitsverteiler
wie auch als ein Abschäumungsbehälter für solche Stoffe, die an die Oberfläche der
durch den genannten Zwischenraum strömenden Flüssigkeiten zu steigen vermögen. Die
rundum .laufende Rinne 13 sammelt die Stoffe, die über die Oberkante des
Rohres 12 übertreten, und hat einen geneigten Loden, um das Entfernen dieser übergetretenen
Stoffe durch das Verbindungsrohr 15 in den Aufnahmebehälter 30 zu befördern.
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Die Zwischenräume zwischen den Rohren io, ii und 12 sind durch die
senkrecht. stehende Wand 16 in zwei im wesentlichen gleiche Abteile unterteilt.
Die Wand 16 steht auf denjenigen Teilen der Durchmesser der Rohre io und 12, die
innerhalb der genannten Zwischenräume liegen. Der Regenerierungsturm ist auf diese
Weise in drei getrennte Abschnitte i7, 18 und ig für die Flüssigkeitsströmung unterteilt.
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Die Flügel 2o dienen als zusätzliche Tragmittel, um die Rohre io und
i i in richtiger Ausrichtung zu halten und um ein weitgehendes Wallen in den Flüssigkeitssäulen
zu verhindern, wenn durch diese Luft nach oben getrieben eird. Die Flügel 2o sichern
ferner, daß eine wirksame Verteilung und Berührung zwischen den Gasen und der Flüssigkeit
bewirkt wird, die beide in gleicher Richtung durch den Turm hindurchströmen. Diese
tra: genden oder richtunggebenden Flügel können mit den Rohren io und i i gewünschtenfalls
durch bloßes Punktschweißen verbunden werden,-so daß ein Strömen der Lösung zwischen
den durch die Flügel gebildeten Sektoren innerhalb einer durch die Trennungswand
16 abgeteilten Hälfte des Zwischenraums nicht ganz ausgeschlossen ist. -Auf diese
Weise läßt sich leichter ein im wesentlichen gleicher Flüssigkeitsstand in diesen
Sektoren aufrechterhalten.
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Das Rohr 2i bildet ein Mittel, um Lösung aus dem Turmabschnitt i7
in den durch das Rohr ii gebildeten Abschnitt i8 zu führen. Durch die am unteren
Ende des Rohres i i vorgesehene Öffnung 22 strömt Lösung aus dem Abschnitt i8 in
den Abschnitt ig.
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Von einer Absorptionsvorrichtung für Gasreinigung wird verbrauchte
. Absorptionslösung, welche Schwefelwasserstoff oder Derivate des Schwefelwasserstoffs
mitführt, durch eine Leitung 25 mittels einer Pumpe 46 in den Abschnitt 17 des Turmkörpers
geführt. Gleichzeitig wird Luft, die durch das Rohr 26 mit der erforderlichen Druckhöhe
getrieben wird, in gewünschten Mengen durch das Ventil 27 in der Zweigleitung zwischen
den Leitungen 25 und 26 und in die Leitung 25 für die verbrauchte Lösung strömen
gelassen. Dadurch wird eine innige Berührung zwischen Luft und Lösung herbeigeführt,
bevor sie durch Rückschlagventile 40 und Mundstücke 28 an den Boden des Abteils
17 in dem Regenerierungsturm eintreten. Die verbrauchte Lösung, die in feiner Verteilung
durch die Lösung Luft mitführt, strömt nach oben, wie es durch den Pfeil angedeutet
ist, und absorbiert bei ihrem Durchgang Sauerstoff.
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Die verbrauchte Lösung kommt bald ihrer Sättigung mit Sauerstoff nahe,
und die Luft steigt, soweit sie nicht durch die Lösung absorbiert ist, in Blasen
durch die Lösung bis zum oberen Ende des Abschnitts 17, von wo sie in die
Außenluft entweicht. Der absorbierte, in der Lösung zurückgehaltene Sauerstoff reagiert
mit Schwefelwasserstoff oder seinen Derivaten unter Freimachen von elementarem Schwefel,
der wegen seiner Unlöslichkeit in der Absorptionslösung als, feines Suspensoid erscheint
und in dem Abteil 17 an die Oberfläche der Lösung schwimmt, wo er sich infolge
eines großen Volumens von mitgerissener Luft als ein voluminöser Schaum sammelt.
Wenn das Volumen dieses Schau, mes anwächst, tritt der Schaum über den Rand des
Dekantierungskopfes 12 in die Schwefelrinne 13, aus welcher der Schwefel,
wenn eine genügende Höhe des Schaumes erreicht
ist. durch die Leitung
1,5 in den Samnielbehälter 3 o absinkt.
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Bei dieseln ersten Durchtritt durch ein Abteil des 12egeneriertingsturms
ist eine teilweise Regenerierung der verbrauchten Lösung bewirkt worden. Wie oben
erwähnt wurde, schreitet aber die oxydierende Reaktion unter Freimachung von Schwefel
langsamer vor als die Absorption von Sauerstoff in der Lösung für diesen Zweck,
und es verbleibt nach diesein ersten Durchgang von dem vorher absorhierten Sauerstoff
in der Lösung noch genügend viel für eine wirksame Oxydation, ohne daß eine neue
Zuführungsquelle zugänglich gemacht wird.
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Demgemäß wird dieser zeitlichen Verschiebung zwischen der verhältnismäßig
schnellen Absorption von Sauerstoff durch die Lösung und den langsameren Verbrauch
des Sauer-stoffs bei der oxydierenden und Schwefel erzeugelldeii Reaktion
Rechnung getragen. Es wird dcslialti bei dem Verfahren des Regenerierens einer verbrauchten
Gasreinigungslösutig zwisclicn Pelüftungsstufen eine 1 iclitlieliiftitngssttife
vorgesehen, während welcher Sauerstoff, der von einer früheren Belüftungsstufe her
bereits in der Lösung für Oicdations7wecke verfügbar ist, ausgenutzt wird, uin die
oxvdiereiicle, Schwefel frei machende TZeaktion fortgesetzt zu unterhalten. Dadurch
wird gleichzeitig der Sauerstoffvorrat der Lösung bemerkenswert erniedrigt, und
damit sinkt der Dampfdruck des Sauerstoffs in der Lösung. Die Absorptionslösung
hat daher. wenn sie aus dieser \ ichtbelüftungsperiode Heraustritt, eine Absorptionskapazität
für Sauerstoff, die größer ist als die Absorptionskapazität bei Beginn dieser Stufe.
Die Lösung besitzt daher ein gesteigertes Vermögen zum Entfernen von Sauerstoff
aus neuen. durch sie hindurchgetriebenen Luftmengen. Der @Terlauf der oxydierenden,
elementaren Schwefel. ergebenden Reaktion ist somit nicht merkbar verzögert worden,
und es wird ein wirtschaftlicher Vorteil dadurch erreicht, daß nur während solcher
Perioden, in denen das Al;so.rptiollsverniögen der Lösung für Sauerstoff hoch ist,
Luft in die Lösung eingeführt w i rd..
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Bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung wird das angegebene Verfahren der Lufteinführung in folgender --'eise
ausgeführt. Die der Behandlung unterliegende Lösung fließt zunächst nach oben durch
das Abteil 17 des Regenerierungsturnis, und dabei wird ein Teil des während der
Oxydation erzeugten elementaren Schwefels entfernt, wie oben beschrieben ist. Die
Lösung fließt dann durch das. Rohr 29 in eine Vorrichtung 31 für das Einregeln der
Staiidliöhe der Lösung in dem Turmabschnitt 17. Aus der Vorrichtung 31 fließt die
Lösung durch die Leitung 21 in das von dem Rohr i i gebildete innere Abteil 18.
Innerhalb dieses Abteils fließt die Lösung ohne Behandlung mit Luft ruhig nach unten,
wie es durch den t_"nterschied zwischen den Standhöhen der Lösung in den beidenAußenabteiltnigen
und dem mittleren Abteil angedeutet ist. Uenn die Lösung an dein unteren Ende des
Turmabteils 18 angelangt ist, besitzt sie nunnielir eine verbesserte Absorptionsfähigkeit
für Sauerstoff. Die Lösung strömt jetzt durch die üffnung 22 des Rohres i i in den
Turtnabsclinitt ig und wirA hier in Berührung mit einer neuen Luftmenge gebracht,
die hier au: dein Rohr ZG und durch Rücl:schlag@-entile q l und llundstii.cke 37
in die Sektoren eingeführt wird, die durch die tragenden und richtenden Flügel 2o
des Abteils ig gebildet sind. Die Luft und die Lösung steigen in gleicher Richtung
durch das Abteil ig, und es wird eine -Neuergänzung von Sauerstoff durch die Lösung
absorbiert, um die «eitere Freimachung und Abtrennung von clenientarem Schwefel
aus der Lösung zu bewirken. Der in den Abteilen 18 und ig freigemachte Schwefel
wird an das obere Ende des letzteren Abteils getragen und nimmt durch die Wirkung
der aus diesem Abteil alr strömenden, nicht absorbierten Luft die Foren eines Schwefelschatuns
an, der über den Rand des Dekantierkopfes 1-2 geführt wird, wenn sein Volumen genügende
Abmessungen erreicht, so daß der Schaum in die Schwefelrinne 13 überläuft, auf dein
geneigten Bodeli dieser Rinne abgleitet und sich niit dein aus dein Abteil
17 dekantierten Schwefelschaum inisclit. Die -Mischung geht dann zu denn
Sainnielbehälter 30.
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Die so behandelte Lösung oder Misclimig von Lösung und Suspensoid
hat ritininelir ihre Absorptionskapazität für die ausersehenen Be-#tandteileeiner
Gasmischung, wie z. B. SchwefeIwasserstoff und Cyanwasserstoff, die sich in Gas
aus Retorten- bzw. hammerkolcsöferi finden, im wesentlichen wieder zurückerhalten
und fließt durch das Rohr 3 2 und die Vorrichtung 33 zum Einregeln der Standhöhe
der Lösung, um durch das Rohr 34 zu der Absorptions@-orrichttilig für die Behandlung
von Gas zurückgeführt zu «erden.
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Rohre .I2 bilden -Mittel zum Ablassen der verschiedenen Abteile des
Regenerierungsturins, wenn die Ventile :I3 und .14 offen sind. Beim Füllen des leeren
Turnis mit Flüssigkeit wird (las Ventil .4d geschlossen und das Ventil 43 offen
gelassen. Dadurch wird eine Verbindung zwischen den verschiedenere Turmabteilen
17, 18, ig hergestellt, so daß zwischen den Abteilungen Ungleichheiten im Druck,
die
sonst entstehen würden, verhütet werden. Während des Betriebs
ist das Ventil 43 geschlossen, um den unmittelbaren Umlauf von Flüssigkeit zwischen
den Abteilen zu verhindern.
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Der schwefelhaltige Schaum oder Schlamm, der unter anderen Bestandteilen
einen hohen Prozentsatz Äbsorptionslösung enthält, wird aus dem Sammelbehälter 3o
in Filter 35 flie ßen gelassen, wo das meiste der genannten Absorptionslösung durch
Filtrieren entfernt wird. _ Die feuchten Feststoffe werden in Behälter 36 gestürzt,
um nach Wunsch darüber verfügen zu können. Die abgetrennte Absoirptionslösung wird
in das Verfahren zurückgeführt oder beiseite getan, wie man es wünscht.
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Man hat bereits vorgeschlagen, die Regenerierung der ausgebrauchten
Waschflüssigkeiten, die bei Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen mit alkalischen
Lösungen, welche Arsen-Säuerstoff-Schwefel-Verbindungen öder ähnliche Stoffe enthalten,
in der Weise vorzunehmen, daß man von der bereits oxydierten und elementaren Schwefel
in gröberer Form enthaltenden Waschflüssigkeit vom oberen Ende eines Reaktionsturms
einen Teil in die Reaktionszone am unteren Ende des -Turms zurückleitet. Demgegenüber
werden nach vorliegender Erfindung mehrere, im wesentlichen drei voneinander getrennte
(Reaktions-) Säulen verwendet, durch welche die Reaktionslösung fortlaufend der
Reihe nach fließt, was einen kontinuierlichen Durchlauf der Lösung durch die Säulen
bedeutet, und es wird weder die ganze Lösung noch ein Teil dieser Lösung in die
erste Säule oder in den ersten Flüssigkeitskörper zurückgeleitet. Jede' der Säulen,
die auch in Gestalt eines Turms angeordnet sein können, ist als einzelne, mit anderen
Säulen nicht zusammenhängende Säule zu betrachten, und zwar als ob drei voneinander
getrennte Türme Seite an Seite vorgesehen wären. Dieser Unterschied ist ein sehr
wichtiges Merkmal in Hinblick auf das vorliegende Verfahren.