DE911012C - Vorrichtung zum innigen Inberuehrungbringen von Gasen oder Daempfen mit Fluessigkeiten - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. MAI 1954

K 8160 IVb 112 e

mit Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum innigen Inberührungbringen von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise zum Fraktionieren von Kohlenwasserstoffen, zum Abscheiden von Benzin oder Benzol aus Gasen, zum Waschen von Gasen, zur Naphthadestillation oder als Rückflußkondensatoren Verwendung finden.

Es ist bei Vorrichtungen der vorgenannten Art bekannt, eine Anzahl nebeneinander und in einer Reihe von Böden übereinander angeordneter Behandlungsabschnitte vorzusehen, die kaskadenförmige, flüssigkeitsverteilende Elemente und Fallgefäße zur Überführung von Flüssigkeit von einem zu dem nächstunteren Boden enthalten.

Erfindungsgemäß hat sich nun gezeigt, daß durch besondere Ausgestaltung der Fallgefäße sowie durch eine neuartige Anordnung und Ausbildung der Ablenkmittel die Wirkungsweise der bekannten Vorrichtungen verbessert werden kann mit dem Ergebnis, daß in der Vorrichtung größere Flüssigkeitsmengen behandelt werden können als bei den in bekannter Weise ausgebildeten Vorrichtungen.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Fallgefäße so ausgebildet sind, daß sie sich nach unten zu verjüngen, so daß sie einen weiten Einlaß und einen engen Auslaß besitzen. Hierdurch wird der in den Fallgefäßen abwärts strömenden und an deren Unterseite austretenden Flüssigkeit eine größere Geschwindigkeit erteilt,

wodurch eine innigere Berührung mit den aufsteigenden Gasen oder Dämpfen erreicht wird.

Am Auslaß der Fallgefäße wird ernndungsgemäß zweckmäßig eine gebogene Ablenkplatte angeordnet, die die Flüssigkeit in eine überwiegend horizontale Richtung ablenkt, und ferner eine mit Löchern versehene und aufwärts gebogene Stoßplatte, gegen die die abgelenkte Flüssigkeit geschleudert wird. Um die Gase oder Dämpfe in ίο innige Berührung mit der aus den Öffnungen der gelochten Stoßplatte austretenden Flüssigkeit zu bringen, kann erfindungsgeniäß unterhalb der gelochten Stoßplatte eine ungelochte, nach unten gebogene zweite Lenkplatte angeordnet werden. Die Zeichnung zeigt teilweise schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgeniäß ausgebildeten Vorrichtung zum Inberührungbringen von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten.

Fig. ι ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch die Vorrichtung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. ι;

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab einen senkrechten Schnitt durch einen Abschnitt der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung längs der Linie 3-3. der Fig. 2;

Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab einen senkrechten Schnitt durch ein Fallgefäß und dessen Bodem-erschluß;

Fig. 5 zeigt in größerem Maßstab einen senkrechten Schnitt durch die bevorzugte Ausführungsform des unteren Teiles eines Fallgefäßes.

Die Vorrichtung besteht aus einem senkrecht aufgestellten Gehäuse 12 von beliebigem Querschnitt, vorzugsweise aus einem senkrecht stehenden Zylinder oder Turm, in dem die verschiedenen Teile der Vorrichtung untergebracht sind.

In dem Gehäuse sind eine Anzahl in einer Reihe von Böden übereinander angeordneter Flüssigkeits-Dampf-Behandlungsabschnitte angebracht, von denen vorzugsweise drei in jedem Boden parallel zueinander liegen. Es versteht sich, daß 6 bis 8 Sätze dieser übereinanderliegenden Abschnitte Verwendung finden können. Da sie im wesentlichen alle gleich sind, sind nur zwei von ihnen und ihre entsprechenden Verschlußwannen in Fig. 1 dargestellt.

Der oberste, als Ganzes mit A bezeichnete Boden enthält drei im wesentlichen gleiche Behandlungsabschnitte. Sie ruhen auf einer kreisförmigen Platte 13. die auf einer oder mehreren Leisten 14 aufliegt, die beispielsweise durch Schweißung mit der Innen- \vand des Gehäuses 12 verbunden sind. Der Einfachheit halber "wird von diesen drei Abschnitten nur einer, nämlich der in der Zeichnung links liegende, beschrieben. Er besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus vier Kaskadenräumen 15, 16, 17 und 18, die von dem Auslaß eines Fallgefäßes 19 gespeist werden, das Flüssigkeit von öo einem darüberliegenden, nicht dargestellten Boden dem Raum 15 zuführt. Im Raum 15 sind eine nach oben gebogene gelochte Stoßplatte 20 und eine abwärts gebogene ungelochte Ablenkplatte 21 an-■ gebracht. Die aus dem Fallgefäß 19 abwärts fließende Flüssigkeit wird gegen die gelochte Platte 20 gerichtet, geht durch dieselbe hindurch und spritzt an der linken Seite derselben nach außen, wobei sie auch abwärts über die Ablenkplatte 21 fällt. Die durch punktierte Pfeile angedeuteten aufwärts steigenden Dämpfe strömen unterhalb der Bodenplatte 13 zu der Ablenkplatte 21 und werden durch diese nach unten abgelenkt, so daß sie einen gewundenen Weg um die Ablenkplatte 21 verfolgen und dann aufwärts gehen, wie es die weiteren punktierten Pfeile anzeigen. Die Flüssigkeit, die sich durch die Öffnungen der Stoßplatte 20 ergießt, trifft daher auf die aufsteigenden Dämpfe und kommt mit ihnen in innige Berührung. Wenn große Flüssigkeitsmengen verwendet werden, reichen die Öffnungen in der Stoßplatte 20 für den Durchtritt nicht aus, und es wird Flüssigkeit über die obere Kante der Stoßplatte 20 überfließen.

Die Teilung der abwärts fließenden Flüssigkeit in feine Ströme, die gegen mit Löchern 25 versehene, senkrecht angeordnete Platten 24 gerichtet sind, hat in der Flüssigkeit und dem Dampf die Bildung eines Schaumes zur Folge, der quer durch die Vorrichtung fließt. Falls der Flüssigkeit gestattet würde, unmittelbar in die Tröge 23 zu fließen, würde sie dieselben verstopfen, so· daß go der Druckabfall erhöht und mehr Dampf in die anderen Tröge gedruckt wird, wodurch die Aufnahme- oder Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verringert werden würde.

Da auch der untere Teil der senkrechten Platten 24 gelocht ist, geht ein. Teil der Flüssigkeit auch durch die darin befindlichen Löcher hindurch und fällt nach unten in den nächst unteren Kaskadentrog 23, um dort mit dem einströmenden Dampf in genau der gleichen bereits beschriebenen Weise in Berührung zu kommen, wahrend ein anderer Teil der Flüssigkeit durch die Löcher 25 einer zweiten senkrechten Lochplatte 24 hindurchgeht.

Der Vorgang wiederholt sich dann, indem die Flüssigkeit zum Teil in den untersten Kaskadentrog 23 fällt und zum anderen Teil gegen eine weitere senkrechte Platte 24 stößt, die gleichfalls mit Löchern 25 versehen ist. Anschließend fällt die Flüssigkeit in das Fallgefäß 19, das oben ganz weit ist, aber nach dem unteren Ende hin fortschreitend schmäler wird, so daß das Auslaßende 26 viel enger ist. Daher wird die Flüssigkeit, die sonst nur frei fallen würde, auf einen engeren Querschnitt beschränkt, so daß sie durch eine unmittelbar an dem Boden des Fallgefäßes 19 befestigte, nach innen gebogene Ablenkplatte 27 mit erheblicher Kraft in vorwiegend horizontaler Richtung gegen die gelochte Stoßplatte 20 des nächstunteren Behandlungsabschnittes gelenkt wird.

Der weite Querschnitt am oberen Ende des Fallgehäuses 19 ermöglicht es, daß soviel Dampf als möglich sich von der Flüssigkeit trennt und nach oben strömt. Dadurch, daß das Fallgefäß 19 sich nach unten verengt, werden diejenigen Dämpfe, die noch nicht entwichen sind, durch die fallende Flüssigkeit mitgerissen.

In dem nächstunteren Boden wiederholt sich der Vorgang, bis die Flüssigkeit in das Fallgefäß 19 des untersten Behandlungsabschnittes fällt, an welches sich im vorliegenden Fall ein Standrohr 28 anschließt, dessen unteres Ende in eine in einem Verschlußrohr 29 enthaltene Flüssigkeit eingetaucht ist, von dem weitere Fallgefäße 19, vorausgesetzt, daß sie unter der Standhöhe des Verschlußrohres 29 in dem Gehäuse 12 liegen, in genau der gleichen Weise gespeist werden, wie es in Verbindung mit dem obersten Fallgefäß 19 bereits beschrieben wurde.

Die senkrechten Platten 24 sind an Winkeleisen 30 befestigt, die mit einer Tragplatte 31 \^rerbunden sind, welche bei 32 mit dem Ring 13 vorzugsweise durch Nietung oder Schweißung verbunden ist.

In Fig. 3, die die wichtigsten Abschnitte der Vorrichtung im einzelnen darstellt, ist der Lauf der ao abwärts fließenden Flüssigkeit durch ausgezogene Pfeile dargestellt, während der Lauf der aufwärts strömenden Dämpfe durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Man erkennt, daß durch die Kraft des Zusammenstoßes ein Teil der Flüssigkeit nach oben gewirbelt wird und dann durch die Löcher 25 der Platten 24 entweicht. Da eine erhebliche Menge des Dampfes zwischen den Platten 24 nach oben strömt, kommt die darin dispergierte Flüssigkeit ebenfalls in sehr innige Berührung mit den aufwärts strömenden Dämpfen.

Durch Übereinanderanordnung verschiedener Böden, in denen die Behandlungsabschnitte um i8o° gegeneinander versetzt sind, wird eine erheblich bessere Berührung zwischen den Gasen oder Dämpfen und den Flüssigkeiten erzielt, so daß der Turm für den Durchfluß einer viel größeren Flüssigkeitsmenge benutzt werden kann.

Gegenüber einem Turm bekannter Bauart, bei welchem die Durchflußmenge oder Behandlungsflüssigkeit in der Minute etwa 3401 je 0,3 m Überlaufbreite beträgt, \'ermag ein Turm von ähnlichen Abmessungen, der aber gemäß den Verbesserungen der Erfindung ausgebildet ist, in der Minute mehr als 750 1 je 0,3 m Überlauf breite zu behandeln. Außerdem ermöglicht die Erfindung, oberhalb der Kaskaden einen viel größeren Dampfraum vorzusehen, wodurch alles in allem ein besserer Austausch zwischen Dämpfen oder Gasen einerseits und der abwärts strömenden Flüssigkeit andererseits hergestellt wird.

Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der mittlere Behandlungsschnitt erheblich länger in der waagerechten Ausdehnung als die beiden benachbarten ist und daß der in Fig. 2 rechts gelegene der kleinste ist. Da indessen die verschiedenen übereinanderliegenden Abschnitte um i8o° umgekehrt sind, leuchtet es ein, daß ein durch den nächsthöheren Satz von Behandlungsabschnitten gelegter Schnitt ein Spiegelbild des in Fig. 2 dargestellten Schnittes ist.

Im praktischen Betrieb wird dem obersten Fallgefäß 19 Flüssigkeit aus einem Behälter zugeführt, oder es kann Flüssigkeit sein, die sich in den oberen Abschnitten der Vorrichtung gemäß der Erfindung kondensiert.

Die Gase oder Dämpfe können an einem geeigneten Punkt an der Unterseite oder in der Nähe des unteren Endes des Gas-Flüssigkeits-Kontaktturms eingeführt und oben aus dem Turm in bekannter Weise durch Kanäle oder Rohre abgezogen werden.

Die Vorteile der neuen Anordnung gemäß der Erfindung sind im wesentlichen die folgenden: Die mit öffnungen versehene aufwärts gerichtete Stoßplatte 20, die ein Teil des mit 15 bezeichneten Kaskadenraumes ist, ist von großer Bedeutung. Die hierfür bestehenden Gründe werden am besten an Hand der Fig. 3, 4 und 5 gewürdigt. Würde die Stoßplatte 20 wegfallen, so würde die aus dem Auslaß des Fallgefäßes austretende Flüssigkeit einfach wie ein Wasserfall über die nach unten gerichtete Platte 21 fließen, so daß die aufwärts strömenden Gase oder Dämpfe ihren Weg durch die Flüssigkeitsmenge erzwingen müßten. Die Kombination der Lenkplatte 27 an dem unteren Ende des Fallgefäßes 19 mit der aufwärts ragenden gelochten Stoßplatte 20 ruft jedoch die folgenden wertvollen Wirkungen hervor. Die Lenkplatte 27 ändert die Richtung der Flüssigkeit wesentlich in die Horizontale, so daß die Flüssigkeit mit be- go trächtlicher Kraft gegen die Platte 20 geschleudert wird. Infolgedessen wird die Flüssigkeit teilweise nach oben geschleudert, während der andere Teil bei dem Durchgang durch die Löcher 25 in der Stoßplatte 20 in einzelne Strahlen und Tröpfchen zerteilt wird. Die nach oben strömenden Gase oder Dämpfe begegnen daher mehr einem Sprühregen von Flüssigkeit als einem Wasserfall, so daß eine viel innigere Berührung zwischen der Flüssigkeit und den Gasen oder Dämpfen erzielt wird. Wenn die Menge des Durchflusses die Leistungsfähigkeit der Öffnungen in der Stoßplatte 20 überschreitet, fließt Flüssigkeit über das Ende der Stoßplatte 20 und fällt dann nach unten, wobei aber trotzdem noch die einzelnen Strahlen und bereits erwähnten Tröpfchen vorhanden sind.

Wenn die Stoßplatte 20 nicht vorgesehen wäre, so würde der Aufwärtsstrom der Gase oder Dämpfe gehemmt werden, wodurch der Gegendruck der Vorrichtung erhöht werden würde. Die nach unten gebogene Lenkplatte 21 dient dazu, den Strom der Gase oder Dämpfe so zu leiten, daß sie sich wirksamer mit den Strahlen oder Flüssigkeitswänden in dieser Zone austauschen.

Da auch die geraden senkrechten Leitplatten 24 Löcher aufweisen, wird eine ähnliche Wirkung in jedem der nachfolgenden Kaskadenräume 16, 17 und 18 erzielt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sind in jedem Boden drei getrennte Be- ιαο handlungsabschnitte dargestellt, es versteht sich jedoch, daß die Anzahl der Abschnitte auch eine andere sein kann.

Die Erfindung wurde hauptsächlich in Verbindung mit einer kaskadenförmig ausgebildeten Gas - Flüssigkeits - Austauschvorrichtung beschrie-

ben, es leuchtet aber ein, daß sie in gleicher Weise bei anderen Ausführungen ähnlicher Vorrichtungen, beispielsweise in Rieseltürmen, verwendbar ist, um einen gleichmäßigeren Austausch zwischen den Dämpfen oder Gasen und der Flüssigkeit sicherzustellen. Das mit der aufwärts gebogenen oder nach oben ragenden gelochten Stoßplatte versehene Fallgefäß kann dann dazu dienen, die Böden eines Rieselturmes zu speisen, so daß die Dämpfe, die die

ίο Rieselkappen durchquert haben, in der Nähe des Fallgefäßes auf eine feinverteilte Flüssigkeitsmasse, etwa in Form eines Sprühregens aus einzelnen Flüssigkeitsstrahlen, treffen, wie sie aus den Öffnungen der aufwärts gebogenen Stoßplatte austreten.

In ähnlicher Weise ist die Erfindung auch an Türmen mit Lochböden verwendbar und allgemein bei jeder Art von Gas - Flüssigkeit^ - Austauschvorrichtungen, in denen die Flüssigkeit von einem

höheren Boden einem darunterliegenden Boden zugeführt wird.

Claims (3)

1. PatentANSPKücHE:

   i. Vorrichtung zum innigen Inberührungbringen von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten, bestehend aus nebeneinander und in einer Reihe von Böden übereinander angeordneten Behandlungsabschnitten, die kaskadenformige, flüssigkeitsverteilende Elemente und Fallgefäße zur Überführung von Flüssigkeit von einem zu dem nächstunteren Boden enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallgefäße (19) sich nach unten zu verjüngen, so daß sie einen weiten Einlaß und einen engen Auslaß (26) besitzen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß der Fallgefäße

   (19) eine gebogene Ablenkplatte (27) angeordnet ist, die die Flüssigkeit in eine überwiegend horizontale Richtung ablenkt, und ferner eine mit Löchern versehene und aufwärts gebogene Stoßplatte (20), gegen die die abgelenkte Flüssigkeit geschleudert wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der gelochten Stoßplatte (20) eine ungelochte, nach unten gebogene zweite Lenkplatte (21) angeordnet ist, um die Gase oder Dämpfe in innige Berührung mit der aus den Öffnungen der gelochten Platte

   (20) austretenden Flüssigkeit zu bringen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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