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Vorrichtung zum Inberührungbringen von Gasen und Dämpfen mit Flüssigkeiten
Zum
Inberührungbringen von Gasen oder Dämpfen mit Flüssigkeiten ist es bekannt, Behälter
mit den verschiedensten Einbauten bzw. Einrichtungen zu verwenden, die das Ziel
haben, einerseits für eine gute Feinverteilung des Gases zu sorgen und andererseits
eine innige Berührung des Gases mit der Waschflüssigkeit zu bewirken.
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Zu diesem Zweck verwendete man bisher in der Hauptsache Glockenböden
verschiedenster Systeme, Füllkörper, z. B. Steinzeugringe, oder auch dynamische
Böden, z. B. aus Streckmetall oder Horden.
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Derartige Waschtürme weisen entweder große Druckverluste auf, oder
die Verteilung der Flessigkeit ist ungleichmäßig, und es besteht eine empfindliche
Abhängigkeit von der Menge des durchströmenden Gases oder der Waschflüssigkeit,
so daß ihr Einsatz aus betriebstechnischen Gründen sehr oft schwierig ist.
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Es wurde versucht, diesen über stand zu umgehen, indem sogenannte
einbautenfreie Waschtürme eingesetzt wurden, in denen durch Düsen die Waschflüssigkeit
in das entgegenströmende Gas eingespritzt wird.
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Diese Einrichtungen erfordern jedoch sehr große Reaktionsräume, weil
die Berührung zwischen Gas und Waschflüss.igkeit sonst nur mangelhaft ist und das
Gas aus diesem Grund eine längere Verweilzeit in dem Turm haben muß.
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Böden aus Streckmetall, die die Aufgabe haben, die auflaufende Waschflüssigkeit
mit Hilfe des durchströmenden Gases zu zersprühen und die Flüssigkeitsfläche in
rotierende Bewegung zu ver-
setzen, haben einerseits einen verhältnismäßig
hohen Widerstand, und-andererseits haben sie den Nachteil, daß sie nur voll wirksam
süd, wenn die durchgesetzten Gas- und Waschflüs sigkeitsmengen einigermaßen konstant
bleiben.
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Bei Verringerung des Gasdurchsatzes reicht nämlich der Gasdruck nicht
mehr aus, die Flüssigkeit zur Rotation und damit zur Zerstäubung zu bringen, wodurch
der Wascheffekt stark sinkt. Im umgekehrten Falle bei erhöhtem Gas durch satz kann
es zu einem Mitreißen der Waschflüssigkeit auf die höher gelegenen Böden kommen.
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Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeiden kann, wenn
man abwechselnd einen oder mehrere Verteiler- und Füllkörperböden als einzeln einbaufähiges
einheitliches Element zusammenfaßt und mit vorgesehenen Auflageflächen in einen
Waschturm od. ä. Behälter einbaut.
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Die gemeinsamen Verteiler- und Füllkörperelemente können aus einem
Verteilerboden und einer oder mehreren Füllkörperschichten bestehen.
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Als wirksamer Teil für den Waschprozeß zwischen Gas und Waschflüssigkeit
dienen die Füllkörperelemente, die aus Rosten bestehen, auf oder zwischen denen
metallische oder nichtnietalli sche Füllkörper verschiedenster Formen gelagert sind.
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Diese Elemente können auch aus gelochten Böden, z. B. aus Streckmetall,
Horden od. dgl., bestehen.
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Die Höhe der einzelnen Schichten wird möglichst niedrig gehalten,
damit keine Wanderung der Flüssigkeit an den Rand stattfinden kann.
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Die Füllkörper sind in ihrer Größe auf den zu erwartenden Wascheffekt
abgestimmt, d. h. wenn man eine sehr gute Feinverteilung des Gases in der Flüssigkeit
wünscht, wird man möglichst kleine Füllkörper in die Schichten einbauen. Es ist
ebenso möglich, bei Verwendung mehrerer solcher Verteiler- und Füllkörperelemente
innerhalb eines Behälters die einzelnen Schichten mit verschieden großen Füllkörpern
zu beschicken, um an den verschiedenen Punkten innerhalb des Systems auch verschiedene
Wirkungen zu erzielen. Die Füllkörperschichten können sowohl oberhalb als auch unterhalb
der Verteilerböden angeordnet sein.
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Die Verteilerböden haben die Aufgabe, die aus den Füllkörperelementen
ablaufende Waschflüssigkeit zu sammeln und gleichniißig dem nächsten Boden zuzuleiten.
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Es wird also vermieden, daß sich in den Füllkörperschichten Durchflußzonen
ausbilden, wie es bei den bekannten Füllkörperkolonnen der Fall ist, so daß eine
dauernde gleichmäßige Verteilung zwischen Gas und Waschflüssigkeit gewährleistet
wird Zur Verteilung der ablaufenden Waschflüssigkeit sind die Ober- und Unterkanten
der Ablaufrohre zackenförmig ausgebildet, ebenso kann der Boden zusätzlich zwischen
den Rohren mit Durchbohrungen versehen sein, um das Gas zwischen Verteiler- und
Füllkörperböden zusätzlich zu berieseln.
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In Abb. I ist der Aufbau eines einfachen Verteiler-, I, und Füllkörperelementes
2 dargestellt, das durch die Auflagefläche 3 auf den Winkelring 4 zu liegen kommt.
Die Elemente besitzen je eine Auflagefläche 3, mit der diese auf die in den Reaktionsräumen
angebrachten Winkelringe 4 aufgelegt werden. Auf dem Rost 5 lagert eine Füllkörperschicht
6. Der Verteilerboden 1 enthält die Verteilerrohre 7. Zwischen den Rohren sind kleine
Löcher 8 zur zusätzlichen Berieselung vorgesehen.
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An Abb.2 ist die Möglichkeit gezeigt, die Elemente doppeltwirkend
zu gestalten, indem man entweder einen Verteilerboden I zwischen zwei Füllkörperboden
2 anordnet oder aber im umgekehrten Falle mit zwei Verteilerböden I den Füllkörperboden
2 einschließt.
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Durch abwechselndes Einbauen derartiger Elemente ist gegebenenfalls
die Möglichkeit gegeben, den Wechsel von Verteiler- und Füllkörperböden beizubehalten.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, entsprechend der Abb. 3 die
Stützen 9 für die einzelnen Bauelemente so einzuordnen, daß insbesondere bei größeren
Abmessungen der Bodenelemente dieselben ausgerichtet werden können, wofür die Öffnungen
10 vorgesehen sind.
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Die aus Verteiler- und Füllkörperböden bestehenden Einbauelemente
können für alle Reaktionen zwischen Flüssigkeit und Gas bzw. Dämpfen, z. B. für
Waschprozesse, Destillationen, Extraktionen, Kühlung u. dgl., mit Vorteil angewandt
werden.
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Bei der sonst üblichen Bauweise müssen für die Roste der Füllkörpersäulen
sowie für die Verteilerböden gesonderte Auflageflächen vorgesehen werden, wodurch
einerseits ein größerer Aufwand an Material und andererseits an Bauhöhe erforderlich
ist. Außerdem werden die bei der früheren Bauweise aufretenden schädlichen leeren
Räume bei den vorgeschlagenen Böden vermieden. Hierdurch werden besondere Vorteile
bei empfindlbichen Vorgängen, wie bei Selektivxväschen, z. B. bei der Entfernung
von Schwefelwasserstoff aus kohlensäurehaltigen Gasen mittels alkalischer oder ammoniakalischer
Waschflüssigkeit, erzielt, oder auch bei der Fraktionierung von Flüssigkeiten mit
nahe zusammen liegenden Siedepunkten wird eine scharfe Trennung der einzelnen Bestandteile
erzielt.
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Ein weiterer Vorteil gegenüber von Glockenböden oder dynamischen
Böden besteht darin, daß die Druckverluste sehr gering sind und nur pro Boden bei
etwa 5 bis 10 mm WS liegen gegenüber von 30 bis 40 mm WS bei den vorgenannten Böden.