DE848799C - Vorrichtung zur Absorption von Gasen durch Fluessigkeiten, insbesondere zur Erzeugung von Salzsaeure - Google Patents

Description

Im großtechnischen, chemischen Betrieh, insl >esondere bei der .Salzsäureerzeugung, ist es oft erforderlich, im kontinuierlichen Verfahren Gase in Flüssigkeiten zu absorbieren bzw. zu lösen. Da dabei meist eine beträchtliche Wärmemenge frei wird, treten zwei Probleme auf: Erstens die Erzeugung einer großen Flüssigkeitsoberfläche, zweitens die Abführung der Reaktionswärme. Handelt es sich um stark korrodierend oder ätzend ίο wirkende Flüssigkeiten oder Gase, so kommt als drittes Problem die Materialfrage des Absorptionsgefäßes hinzu, dessen Lösung besonders im Hinblick auf die Wärmeabführung Schwierigkeiten macht.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten, bei welcher diese drei Probleme gelöst sind. Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung eine von einem senkrechten Rohr umgebene, aus einer Anzahl gleichachsig übereinander angeordneter, tellerförmiger Hohlkörper gebildete Säule von wechselnder Größe des Querschnittes, deren Innenraum von Kühlmittel durchströmt ist, während die absorbierende Flüssigkeit in dünner Schicht außen an der Säule herabfließt und so dem zu absorbierenden Gas eine große, bewegte Oberfläche darbietet. Durch die stark wechselnde Größe des Querschnittes wird eine gleichmäßige Ver-

teilung der Flüssigkeit gewährleistet und vermieden, daß sich entlang der Säule die Absorptionsflüssigkeit zu einzelnen Flüssigkeitsfäden zusammenzieht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn an der Oberseite der einzelnen tellerförmigen Hohlkörper eine oder mehrere Rinnen vorgesehen sind, in denen sich die Absorptionsflüssigkeit sammelt, um dann wieder an den Seiten des Körpers herabzufließen.

ίο Die einzelnen tellerförmigen Hohlkörper sind vorteilhaft durch Nippel miteinander verbunden, welche in Achsenrichtung durchbohrt sind, so daß das Kühlmittel die ganze Säule durchströmen kann. Um eine gute Durchwirbelung des Kühlmittels und damit eine intensive Kühlung der Innenseite der Säule zu erreichen, haben die Nippel vorteilhaft seitliche Öffnungen, durch welche das Kühlmittel in die Hohlkörper in radialer Richtung strömt.

Damit diese Kühlung sich auch auf die außen herablaufende Flüssigkeit auswirkt, muß die Säule aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen. Hierbei macht das dritte Problem, die Korrosionsbeständigkeit, Schwierigkeiten. Silicatische Werkstoffe, wie Steinzeug, Porzellan, Glas oder Kunststoffe, z. B. hochpolymere Verbindungen aus Vinylchlorid od. dgl., sind zwar chemisch widerstandsfähig, haben aber eine zu geringe Wärmeleitfähigkeit. Von den Metallen kommen nur wenige als ausreichend korrosionsbeständig in Frage, wie Monelmetall, Zirkon oder Tantal. Diese Metalle sind aber so teuer und so schwierig zu beschaffen, daß die Herstellung größerer Vorrichtungen aus ihnen wirtschaftlich nicht tragbar ist. Gemäß der weiteren Erfindung wird eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit bei völliger Korrosionsbeständigkeit erzielt, wenn als Material für die Säule Graphit oder graphithaltige Preßmassen verwendet werden. Die Graphitsäule von wechselnder Querschnittsgröße ist von einem Rohr aus korrosionsbeständigem Material, z. B. aus Steinzeug, Porzellan oder, besonders vorteilhaft, aus innen gummiertem Eisen, in geringem Abstand umgeben. Ist der Innendurchmesser des Rohres nur wenig größer als die größten Durchmesser der Hohlkörper, so muß das zu absorbierende Gas abwechselnd durch enge Spalte und weitere Kammern strömen, wodurch eine gute Durchwirbelung des Gases eintritt, was wieder der Absorption förderlich ist.

Abb. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt, Abb. 2 einen einzelnen Hohlkörper im Schnitt und

Abb. 3 einen einzelnen Verbindungsnippel im Schnitt.

Im Innenraum des verhältnismäßig engen, senkrecht stehenden Rohres 1, das an der Innenseite mit einer Gummischicht 2 überzogen ist, befindet sich die Säule mit wechselndem Querschnitt, die aus einer Anzahl Hohlkörper 3 besteht, welche durch die Nippel 4 miteinander verbunden sind. Die Hohlkörper haben je zwei axiale öffnungen zur Aufnahme der Nippel 4 und vorteilhaft an der Oberseite eine Rinne 5. Die Nippel, die vorteilhaft in die Hohlkörper einschraubbar sind, aber auch eingekittet oder mit schwach konischen Paßflächen eingesteckt sein können, haben eine axiale Bohrung, sind am oberen Ende geschlossen und haben eine Anzahl seitlicher öffnungen 6, durch welche die Kühlflüssigkeit, die von unten (KE = Kühlmitteleintritt) nach oben (KA = Kühlmittelaustritt) durch die Säule strömt, in die Hohlkörper 3 tritt, die sie durch die axiale Bohrung des jeweils nächsten Nippels wieder verläßt, um durch dessen radiale öffnung wieder in den nächsten Hohlkörper zu gelangen.

Die Absorptionsflüssigkeit, bei der Salzsäureerzeugung Wasser, fließt, wie durch gestrichelte Linien in Abb. 1 angedeutet, von oben nach unten an der Säule entlang, sich dabei immer wieder in den Rinnen 5 sammelnd, während das zu absorbierende Gas, z. B. Chlorwasserstoff, im Gegenstrom von unten (GE = Gaseintritt) nach oben strömt.

Während in den Abbildungen nur wenige Hohlkörper 3 dargestellt sind, werden bei der praktischen Ausführung Säulen verwendet, welche aus einer großen Anzahl von Hohlkörpern bestehen. Beispielsweise kann eine Absorptionsvorrichtung aus drei übereinander angeordneten Rohren 1 von je 2 m Länge und etwa 200 mm Durchmesser bestehen. In jedem dieser drei Rohre können etwa vierundzwanzig Graphithohlkörper 3, durch Nippel 4 miteinander verschraubt, angeordnet sein. Durch ein nicht dargestelltes eisengummiertes Unterteil erfolgt der Gasein- sowie der Säureaustritt; am oberen Ende befindet sich ein etwa 1 m langes Rohr mit einer Raschigringfüllung und einer Ansaugvorrichtung zur Ansaugung des Gases.

Betriebsbeispiele für eine gemäß dem Vorstehenden beschaffene Absorptionsanlage:

i. Die Absorptionsvorrichtung wird von oben mit 3,6 l/min Wasser beschickt. Von unten werden der Anlage 2000 g/min Chlorwasserstoffgas in der Form des in der Ofenanlage erzeugten Mischgases mit etwa 85% H Cl, also etwa 1,5 cbm/min zugeführt. Unten können dann etwa 4,3 l/min Salzsäure mit einem HCl-Gehalt von 463 g/l und einer Temperatur von etwa 38⁰ C abgezogen werden. Als Kühlwasser werden der Vorrichtung etwa 42 l/min mit einer Temperatur von i6° C von unten zugeführt, das die Vorrichtung oben mit einer Temperatur von 37⁰ C verläßt. Das am Kopf entweichende Abgas ist säurefrei.

2. Die Absorptionsvorrichtung wird von oben mit l/min Wasser beschickt. Von unten werden der Anlage 2140 g/min Chlorwasserstoffgas in Form des in der Ofenanlage erzeugten Mischgases mit etwa 75°/o HCl, also etwa 1,75 cbm/min, zugeführt. Unten können dann etwa 4,75 l/min Salzsäure mit einem HCl-Gehalt von 450 g/l und einer Temperatür von etwa 39⁰ C abgezogen werden. Das Kühlwasser wird den 3 Teilen der Kolonne getrennt zugeführt. Es tritt mit einer Temperatur von i6° C ein. Es laufen durch den obersten Teil 16 l/min und verlassen ihn mit einer Temperatur von 52⁰ C, durch den mittleren Teil 15 l/min mit einer End-

temperatur von 2 Γ C, durch den untersten Teil ι ι l/min mit einer Endtemperatur von i8° C. Am Kopf der Vorrichtung entweicht ein säurefreies Gemisch von Aligas und Wasserdampf. Die Anlage erzeugt so 8,2 t/Tag konzentrierte Salzsäure.

3. Die erfuidungsgemäße Vorrichtung ist auch bezüglich der pro t/Tag Salzsäure benötigten Bodenfläche besonders vorteilhaft. Eine bekannte Anlage benötigt etwa 27 qm Bodenfläche für eine Kapazität von 9.4 t/Tag, also etwa 2.0. qin pro t/Tag Salzsäure. I !ei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können etwa 6 t/Tag Salzsäure auf einer Bodenfläche von 2 qm erzeugt werden, das sind etwa 0.33 qm pro t/Tag Salzsäure.

Ein weiterer Vorteil des Gegenstandes der Erfindung liegt darin, daß die Säule aus einer großen Anzahl gleicher Hohlkörper besteht, die leicht auswechselbar sind. Daher können Beschädigungen leicht und schnell repariert werden, ohne daß eine Lagerhaltung vieler verschiedener Ersatzteile nötig wäre.

Claims (6)

1. PaTENTANSPR Cr. HE:

   i. Vorrichtung zur Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung von Salzsäure, gekennzeichnet durch eine in einem senkrecht stehenden Rohr angeordnete Säule von wechselnder Querschnittsgröße, die aus einer Anzahl gleichachsig übereinander angeordneter tellerförmiger Hohlkörper besteht und an der die absorbierende Flüssigkeit in dünner Schicht herabfließt, während der Innenraum von Kühlmittel durchströmt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tellerförmigen Hohlkörper an der Oberseite Rinnen aufweisen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tellerförmigen Hohlkörper mittels durchbohrter Nippel miteinander verbunden sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nippel an einem Ende geschlossen sind und an diesem Ende seitliche Austrittsöffnungen für das Kühlmittel aufweisen.
5. 5. Vorrichtung zur Absorption von ätzenden oder korrodierenden Gasen durch Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung von Salzsäure, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- 5c kennzeichnet, daß die tellerförmigen Hohlkörper und die Verbindungsnippel aus Graphit oder graphithaltigen Preßmassen bestehen.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1

   bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Säule umgebende Rohr innen gummiert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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