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Reaktionsturm
Es ist bekannt, Gase und Dämpfe mit Flüssigkeiten dadurch
umzusetzen, daß man die Gase und Dämpfe durch einen Turm leitet und in diesem Turm
von oben her die Flüssigkeit den Gasen und Dämpfen entgegenschickt. Um eine große
Phasenaustauschfläche zu erhalten, wird der Turm mit Füllkörpern oder anderen großoberflächigen
Stoffen gefüllt, oder es sind Austauschböden angebracht, über die die F§1üssitgkeit
läuft, während die Gase und die Dämpfe von unten her durch dieselben streichen.
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Auch ist es bekannt, Gase und Dämpfe durch eine hohlzylinderförmige,
stehend angeordnete Schicht großoberflächiger Stoffe zu leiten, wobei die Schicht
von oben her berieselt wird. Gas und Flüssigkeit bewegen sich im Kreuzstrom. Diese
Ausführungsart hat gegenüber den anfangs genannten Türmen den Vorteil einer besseren
Raumausnutzung.
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Bei dieser Anordnung treten folgende Nachteile auf: Die für die Umsetzung
der Gase und Dämpfe notwendige Berieselungsflüssigkeit muß die gesamte Höhe der
großoberflächigen Stoffe gleichmäßig durchrieseln. Erst dann ist eine gute Wirksamkeit
der Umsetzung gegeben. Die mit Gasen und Dämpfen beladene Abluft durchstreicht von
innen her die hohlzylinderförmige Schicht, wobei sich naturgemäß die Luftgeschwindigkeit
in den Hohlräumen durch die Beschaffenheit des großoberflächigen Materials bedeutend
steigert. Infolgedessen wird die feinverteilte Flüssigkeit von dem Gas mitgerissen,
und es wird sich in der Bahn der Berieselungsflüssigkeit ein Winkel einstellen,
so daß im unteren Bereich des Hohlzylinders das großoberflächige Material nur teilweise
und bei größeren Höhen fast gar nicht mehr berieselt wird. Diese Erscheinung hat
einen ungeregelten Gasdurchgang und eine mangelhafte
Wirkung zur
Folge. Bei sehr geringen Luftgeschwindigkeiten tritt dieser Nachteil zwar nicht
auf, es entfällt dann aber der wesentliche Vorteil dieser Bauart, die bessere Raumausnutzung.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Reaktionsturm, bei dem die obigen
Mängel nicht mehr auftreten und bei dem die Querschnitte der großoberflächigen Schichten
der jeweils vorhandenen Abluftmenge angepaßt sind. Dies wird erfindungsgemäß durch
einen konischen Aufbau der großoberflächigen Filterschicht, deren Innenraum das
Gas zugeführt wird, erreicht. Dem durch die Filterschicht mit dem Außenmantel des
Reaktionsturmes gebildeten Raum kann die Berieselungsflüssigkeit zugeführt werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Reaktionsturmes im
Längsschnitt dargestellt.
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Fig. I zeigt eine Ausführungsform mit Zufluß der Flüssigkeit von
oben; Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Flüssigkeit in den inneren,
von den Filterkörpern umgebenen Raum von oben zugegeben wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird die Absorptionsflüssigkeit
zumindest teilweise durch eine Düse unmittelbar vor dem Innenraum des Turmes dem
Abluftstrom zugegeben.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. I tritt das Gas von unten aus
der Leitung I in den Innenraum 2 des Reaktionsturmes ein. Die großoberflächige Filterschicht
3, in der sich die Umsetzung zwischen Gas und Flüssigkeit abspielt und die zweckmäßig
aus mit Kunststoffen gebundenen Filtersteinen bestehen kann, hat die Form eines
nach pben verjüngten Hohlzylinders. Dadurch verjüngt sich auch der innere Raum 2,
S0 daß sein Querschnitt in den verschiedenen Höhen der jeweils vorhandenen Abluftmenge
angepaßt ist. Die Berieselungsflüssigkeit wird mittels Rohrleitung dem Verteiler
4 zugeführt. Durch entsprechend angeordnete Schlitze im Verteilerboden wird die
Filterkrone gleichmäßig berieselt.
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Durch die konische Form des Filters wird erreicht, daß sich der Schleier
der Berieselungsflüssigkeit gleichmäßig über die gesamte Filterfläche verteilt,
da man in der Lage ist, durch den Grad der Konität des Filters sich dem Winkel,
den die Berieselungsflüssigkeit gegen die Senkrechte einnimmt, anzupassen, so daß
an jeder Stelle des Filters eine vollkommene Umsetzung von Gasen und Dämpfen mit
der Flüssigkeit erreicht wird.
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Durch verstellbare Schlitze im Verteilerboden ist es ferner möglich,
die für die Umsetzung notwendige Menge der Berieselungsflüssigkeit einzuregulieren.
Zuviel zugegebene Berieselungsflüssigkeit kann durch die Uberlaufschlitze 5 des
Verteilers abfließen, so daß Mehrmengen die Funktion der Anlage nicht ungünstig
beeinflussen.
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Die Berieselungsflüssigkeit sammelt sich nach dem Passieren der Filterschicht
in der umlaufenden Rinne 6 und fließt durch den Ablauf mit Luftschleuse 7 ab.
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Der Außenraum 8 ist ebenfalls durch seinen nach oben wachsenden Querschnitt
den Strömungsverhältnissen angepaßt. Dem Luftstrom noch anhaftende Flüssigkeitströpfchen
werden im oberen Raum g ausgeschieden.
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Gegenüber den bisher bekannten Anlagen ergeben sich folgende Vorteile:
I. Die Luftgeschwindigkeit in den Filtern kann gegenüber der senkrechten Anordnung
der Filterschicht bedeutend gesteigert werden, da man die Konität dem jeweils sich
einstellenden Winkel der Berieselungsflüssigkeit. mit der Senkrechten anpassen kann.
Es hat sich gezeigt, daß Luftgeschwindigkeiten bis I,5 m/Sek., bezogen auf den freien
Filterquerschnitt, möglich sind, ohne daß die Flüssigkeit aus dem Filter herausgezogen
wird.
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Dabei kann im Filter ein großobierfiächiges Material von 3 bis 5 mm
Körnung verwendet werden, eine Körnung, die im Hinblick auf die große Phasengrenzfläche
eine gute Umsetzung zur Folge hat.
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2. Die Luft verteilt sich durch die Anpassung an die jeweiligen Strömungsquerschnitte
gleichmäßig auf die ganze Filterfläche. Die gleichmäßige Verteilung wird unterstützt
durch die gleichmäßige Berieselung des ganzen Filters.
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3. Durch die konische Form der Filter wird insbesondere bei großen
Anlagen wesentlich an Filtermaterial eingespart.
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4. Die Möglichkeit höherer Luftgeschwindigkeiten und die Filtermaterialeinsparung
- bedingen geringere Baukosten bei gleicher Leistung und Wirksamkeit.
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5. Die zuzugebende Flüssigkeitsmenge ist unabhängig vom jeweiligen
Druck in der Zuführungsleitung und läßt sich durch die verstellbaren Schlitze im
Verteiler leicht regeln.
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6. Die Konität des Filters bedingt günstigste Raumausnutzung und
leichte Anschlußmöglichkeit der Luftzu- und -abführungsleitung.
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Als Filter werden zweckmäßig, wie bereits erwähnt, insbesondere bei
größeren Filterhöhen, mit Kunststoff gebundene Filtersteine verwendet, so daß ein
Zusammendrücken des großoberflächigen Materials in den unteren Filterschichten vermieden
wird.
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Soll wenig Waschflüssigkeit verbraucht werden oder soll die erhaltene
Lösung möglichst konzentriert sein, so wird die Berieselungsflüssigkeit umgepumpt.
Das gleiche wird auch erreicht, wenn man zwei oder mehrere konzentrische, sich nach
oben verjüngende Filterschichten verschiedenen Querschnitts ineinandersetzt und
die Waschflüssigkeit des äußeren Filters auf das nächstinnere aufgibt. Falls gleichzeitig
Stoffe aus dem Gas durch Absorption entfernt werden sollen, kann man eine Schicht
aus oberflächenaktivem Material vor das konzentrisch sich nach oben verjüngende
Filter bringen.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Absorptionsflüssigkeit
ganz oder teilweise dem inneren, von dem Filterkörper umgrenzten Raum des Turmes
zugeführt. Die Zugabeeinrichtung zeigt die Fig. 2. Die Absorptionsflüssigkeit wird
durch die Rohrleitung 10 mit Sprüheinrichtung im Innenraum 2 zugegeben. Die
von
unten eintretende Abluft vermischt sich innig mit dem Absorptionsmittel, und das
Gemisch verteilt sich gleichmäßig im Filter 3, wo sich die Umsetzung vollzieht.
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Eine weitere Ausführungsform zeigt die Fig. 3.
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Hier wird die Absorptionsfiüssigkeit durch eine Düse 12 unmittelbar
vor dem Innenraum 2 des Turmes dem Abluftstrom zugegeben und hierdurch ebenfalls
eine innige Vermischung von Absorptionsflüssigkeit und Abluftstrom erreicht.