DEP0034511DA - Verfahren und Vorrichtung zur Rektifikation und zum Waschen von Gasen und Gasgemischen - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur fieki

Der Wirkungsgrad der bekannten Ä«**4**trt+mt*-Verfahr en zum Trennen von Gasgemischen in Leicht- und Schwersiedendes ist im allgemeinen sehr niedrig, und es sind deshalb stets eina grosse Anzahl von Kolonnenboden oder eine grosse Höhe von Schüttkolonnen erforderlich, um hohe Reinheiten der zu trennenden Gemische zu erreichen.

Die jetzigen hohen Säulen bezw. die grosse Anzahl von Böden sind deshalb notwendig₉ weil die Auflösung der sich bildenden Blasen in kleine und kleinste Blasen bisher schlecht gelungen ist und weil vor allem die Berührungszetten zwischen dem gasförmig aufsteigenden Leichtsiedenden/und dem flüssig herabrieselnden Sch wer siedenden /auroeaeiaBoden, zu kurz waren.

Auch eine grössere Stauhöhe auf den Sieb- und Glockenboden brachte keine grosse Verbesserung des Wirkungsgrades_s weil die Aufteilung des Leichtsiedenden in sehr kleine Blasen nicht durch eine grössere Stauhöhe bewirkt werden kann. Man sollte annehmen, dass die Schüttkolonnen, die aus kleinen Easchigringen von einigen Millimetern Durchmesser bestehen, den besseren Wirkungsgrad aufweisen müssten, ure 11 bei dieser Bauart eine dauernde Berührung m^^ut^ii^^^'i^^bM^d^^^^»^^^^^^ stattfindet. Aber gerade diese lolonnenbauart weist den schlechtesten Wirkungs-

grad auf, weil dlefB3?asenb**4s*g- grosser ^β4- als bei den

Glocken- oder Siebböden.

Die Siebböden haben neben der unvorteilhaften Begleiterscheinung des Leerlaufens bei kurzen oder längeren Betriebsunterbrechungen noch den Nachteil, dass sich bei grösseren Stauhöhen der Flüssigkeit leicht Fontänen bilden, und dass dann alles Dampfförmige durch die einmal durchgerissene Fontäne hindurchtritt, wobei dann der übrige Teil des Bodens überhaupt nicht mehr zur Wirkung kommen kann. Die Auflösung in kleinste Blasen könnte bei den jetzigen Siebböden nur dadurch erreicht werden, wenn die Böden mit Löchern von weniger als 0,3 mm in einer sehr grossen Zahl hergestellt würden. Dies würde aber eine zu grosse Druckdifferenz bewirken und ist mit solch hohen Kosten verbunden, dass sie sich von selbst verbietet. Ferner ist die Verstopfungsgefahr sehr gross.

Die Glockenböden weisen zwar die vorerwähnten Nachteile nicht auf, sie laufen bei Betriebsunterbrechungen nicht leer, eine solche Kolonne ist schnell wieder in Betrieb und auf Volleistung, aber auch bei diesen Böden ist die Berührungszeit zwischen dem Dampfförmigen und der Flüssigkeit sehr kurz, auch wenn die Stauhöhe vergrössert würde, weil auch hier die Auflösung des Leichtsiedenden in kleine und kleinste Blasen bisher nicht gelungen ist.

Bei ihrer VerwendungÄ'Zur Herstellung von Sauerstoff-Stickstoff aus verflüssigter Luft sind deshalb eine grosse Anzahl ca. 90 Böden - erforderlich, um auf hohe Reinheit beider Gase zu kommen. Diese Bodenzahl bedingt aber eine sehr grosse Bauhöhe und dementsprechend grosse Aussenflachen, die Kälte ausstrahlen und lärme einstrahlen lassen. Ein hoher Dauerbetriebsdruck mit hohem Kostenaufwand ist deshalb erforderlich.

Um nun mit viel weniger Böden mit besserem Wirkungsgrad

auszukommen und zugleich die Bauhöhe zu verringern, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, auf jedem Boden durch Einbauten von Draht- oder Haufwerk die Zerlegung in kleine Blasen zu erreichen und dadurch sehr grosse Benetzungsflächen zu schaffen, die bekanntlich/tfSlfOesten Wärmeaustausch bewirken. lach diesem Vorschlag ist es nur notwendig, auf den seitherigen Glocken- oder Siebboden ein Haufwerk aufzuschichten oder besser eine Anzahl feiner Siebe mit Zwischenabständen in der Höhe anzubringen, so dass die aus den Glocken- oder Siebboden aufsteigenden Blasen in kleinste Blasen zerlegt und mit der/wagerecht durchlaufenden Flüssigkeit innig vermischt werden. Die Hindernisse werden so hoch auf den Böden aufgebaut, dass oberhalb derselben kein Aufschäumen mehr stattfinden kann. Der ganze Austausch muss innerhalb der benetzten Flächen do.er Hindernisse stattfinden.

Der/Vorscnla"g ete¥—Afta^ufttftg- hat den grossen Vorteil, dass irgendwelche konstruktive Aenderungen an den seither benutzten Sieb- oder Glockenboden nicht erforderlich sind, es ist nur dafür zu sorgen, dass die Hindernisse eine entsprechende Anbringung und Befestigung erfahren können.

Wenn die Hindernisse aus Drahtsieben oder dergl. hergestellt werden, so kann ein vielfaches des jetzigen Wärmeaustauschvermögens erreicht werden, ohne dass der Differenzdruck zwischen dem obersten und untersten Kolonnenboden praktisch erhöht wird. Bei der Anwendung auf Siebböden werden z.B. eine Anzahl flacher Drahtsiebe in Entfernung von einigen Millimetern vom Boden zum ersten Sieb und dann weiter in demselben Abstand von Sieb zu Sieb angebracht, so dass die Gesamthöhe der Siebe etwa zwei Drittel des Zwischenraumes zwischen zwei Kolonnenboden ausfüllt. Auf dieselbe Weise werden die Siebhindernisse auch auf den Glockenboden angebracht, sie müssen aber hier Ausschnitte auf-

weisen, so dass die Siebe auch zwischen den einzelnen Glocken sich befinden und die Zwischenräume ausfüllen.

Durch die Hindernisse wird erreicht, dass z.B. bei Siebbeden keine Fontänen mehr entstehen können. Sowohl bei Siebböden als auch bei' Glockenböden werden die seither nicht zu vermeidenden grossen Blasen in kleinere und kleinste mit besserem Wärmeaustausch verwandelt. Es ist dadurch möglich, den Wärmeaustausch und somit den Wirkungsgrad mindestens zu verdoppeln, so dass in Zukunft nur etwa die Hälfte der Böden erforderlich wird.

Auch auf die Bauhöhe der Kolonnen wirkt sich diese Massnahme sehr vorteilhaft aus, weil durch eine gelinge Anzahl von Böden/zdle Rektifikations-Säule eines Sauerstoff-Stickstoff-Apparates um einige Meter niedriger wird, wodurch die Aussenflächen verringert und der Betriebsdruck erniedrigt "wird.

Die Anwendungsmöglichkeit des lirfindungsgedankens beschrankt sich nicht auf die Sauerstoff-Stickstoff-Herstellung, sie kann auch be.i der Auswaschung von Gasen aus Gasgemischen anderer Art Verwendung finden.

In den beiliegenden Zeichnungen sind 3 verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.

Bild 1 zeigt im Schnitt einen Teil einer Rektifikations-Kolonne mit Siebböden. Auf dem Siebboden a sind dicht auf dicht eine Anzahl engmaschiger Drahtsiebß b gelegt, und zwar ist deren Gesamthöhe grosser, als der Staurand des Siebbodens ist. In der Mitte haben die Drahtsiebe eine grosse Oeffnung e, mit der sie um den in der Mitta befindlichen Einsatz d herumgreifen. Der zugehörige Grundriss ist in Bild 3 dargestellt. Das unterste

Sieb liegt zweckmässig in einem kleinen Abstand von dem Siebboden a. Das dampfförmige LeichtsieaendeVwle^durch die^Siebe in ausserordentlich viele und kleine Blasen zerteilt, wodurch ein sehr we itgehende^ ^ä^A^tts-tea^eh/^Sm^glicht wird.

Auch die Ausführungsforra nach Bild 2 stellt einen Teil einer Kolonne mit Siebboden dar, über denen Drahtsiebe aufgestellt sind. Die Drahtsiebe sind aber hier nicht dicht auf dicht gelegt, sondern jeweils in kleinem Abstand voneinander. Auch durch diese Anordnung erfolgt eine sehr gute Aufteilung und Zert<³ilung in feine Blasen.

Die Ausführungsforni nach Bild 4 und 5 ist für Glockenboden bestimmt. Die Glocken e sind ringsherum von Drahtsieben umgeben_? die somit den Zwischenraum zwischen den einzelnen Glocken ausfüllen. Auch hier können diese Drahtsiebe entweder dicht auf dicht übereinander gelegt werden oder in kleinen entsprechenden Abständen.

Bei sllen Ausführungsformen können die Drahtsiebe ersetzt werden durch irgendein Haufwerk, beispielsweise kleine Drahtspiralen, Metallspäne, Metallkörner, keramische Körner u.dgl., unter Umständen auch Biiaskies in bestimmter Korngrösse, der oben mit einem Sieb gehalten wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rektif ik&tfbnKvon 'Gasen und Gasgemischen^ dadurch gekennzeichnet, dass das dampfförmige Leichtsiedende mehrfach und weitgehend in kleine Blasen aufgelöst wird, während die Flüssigkeit magereent/durch die Hindernisse hindurchfliesst.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kolonnenboden Hindernisse wie Drahtsiebe, Haufwerk oder dergl. angebracht sind.

3„ Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hindernisse eine zusammenhängende Einheit bilden oder in Abständen übereinander angebracht sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet5 dass die Höhe der Stauränder geringer als die der eingebauten Hindernisse ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 und 4₉ dadurch gekennzeichnet, dass bei Glockenboden die Zwischenräume zwischen den Glocken mit Einbauten ausgefüllt sind. ^4-

Der Patentanwalt:

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