FI107518B - Menetelmä ja laite kaasun puhdistusta tai jäähdytystä varten - Google Patents

Description

107518

Menetelmä ja laite kaasun puhdistusta tai jäähdytystä varten

Keksinnön alue 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä li kaantuneen kaasun puhdistamiseksi tai kuuman kaasun jäähdyttämiseksi, tämän kaasun joutuessa kosketukseen hienojakoisen nesteen kanssa aineosahiukkasten erottamiseksi tai kaasumaisten epäpuhtauksien imeyttämiseksi tai kaasun 10 jäähdyttämiseksi. Hienojakoista nestettä syötetään olennaisesti sateenvarjon muotoisten kuorien tai pääasiassa suoraviivaisten verhojen muodossa säännöllisellä tavalla, niiden ollessa jaettuina kahdelle tai useammalle tasolle, jotka ovat suunnilleen kohtisuorassa kaasun pääasiallisen 15 virtaussuunnan suhteen. Esillä olevan keksinnön kohteena on myös laite tämän menetelmän toteuttamiseksi. Tämä laite käsittää syöttöjohdon likaista ja/tai kuumaa kaasua varten, poistojohdon puhdistettua ja/tai jäähdytettyä kaasua varten sekä niiden välissä olevan yhteysosan. Tähän 20 yhteysosaan on asetettu useita hienojakoisen nesteen ruiskuttamista varten tarkoitettuja syöttövälineitä kahteen tai useampaan tasoon, jotka ovat pääasiassa kohtisuorassa kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suhteen.

Esillä olevan patenttihakemuksen tarjoamaa tekni-25 sen ongelman ratkaisua voidaan soveltaa kaasunpuhdistus-laitteisiin, ns. märkäerottimiin, ja kaasunjäähdytyslaitteisiin, kuten ilmastointitorneihin ja lämmöntalteenot-tolaitteisiin, joiden koot voivat vaihdella. Ankarimmat vaatimukset ja siten myös tärkeimmät sovellutukset esiin-30 tyvät kuitenkin suurissa teollisuuslaitoksissa, voimalaitoksissa tai polttolaitoksissa. Seuraavassa selostuksessa oletetaan siten, että laitteita käytetään teollisessa mi-' ttakaavassa, jolloin kaasunpesutornien läpimitta voi olla noin 1 - 20 m ja korkeus noin 1 - 40 m. Havainnollisuuden 35 vuoksi seuraavassa käytetään käsitettä "pesu” tarkoitta- 2 107518 maan joko puhdistusta tai jäähdytystä tai sekä puhdistusta että jäähdytystä.

Tätä menetelmää voidaan soveltaa vain avoimiin kaa-sunpesutorneihin. Ns. pakattuja märkäerottimia tai pakat-5 tuja kolonneja ei voida käyttää yhteysosana keksinnön mukaisessa menetelmässä. Kuitenkin kaskadiliitännäisen järjestelyn yhteydessä on tietenkin mahdollista käyttää ehdotetun pesumenetelmän ja esimerkiksi pakattujen kolonnien muodostamaa yhdistelmää.

10 Tämä menetelmä sopii erityisen hyvin tapauksiin, jolloin kaasu on puhdistettava yhdessä lämmön talteenoton kanssa likaantuneesta kuumasta kaasusta, koska hyvä yhteys nesteen ja kaasun välillä edesauttaa myös lämmönsiirtoa.

15 Keksinnön taustaa

Likaantuneen kaasun puhdistaminen hiukkasten tai kaasumaisten aineiden poistamiseksi siitä on tärkeä ja yleinen prosessi nykyaikaisessa teollistuneessa yhteiskunnassa. Suuri määrä erilaisia tekniikkoja on kehitetty 20 tätä varten ja nykyisin on olemassa paljon erilaisia menetelmiä, joita voidaan valita käyttöön kaasunpuhdistus-laitosta suunniteltaessa silloinkin, kun sangen erikoisia likaavia aineosia on määrä poistaa.

Hiukkasepäpuhtaudet poistetaan usein dynaamisten 25 erottimien, kuten syklonien, sähköstaattisten pölynerot-timien tai sulku-, pussi- tai kasettisuodattimien avulla.

Kaasumaiset epäpuhtaudet poistetaan yleensä kier-tokulkutekniikan välityksellä käyttäen joitakin lisäaineita kaasujen muuntamiseksi aineosahiukkasiksi joko si-30 tomalla ne syötettyjen kuivien tai märkien hiukkasten pinnalle tai tai saattamalla ne reagoimaan myös kaasumaisessa tai nestemäisessä muodossa olevien syötettyjen aineiden kanssa hiukkastuotteen saamiseksi. Reaktiotuote erotetaan sen jälkeen hiukkaserottimessa.

• · · 3 107518

Kaasun jäähdyttäminen sen lämpötilan tekemiseksi sopivaksi tai lämmön talteenottamiseksi siitä muodostaa myös nykyisin tärkeän ja yleisen prosessin. Lämmönsiirto tapahtuu yleensä joko tyypiltään talteenottavien tai re-5 generatiivisten lämmönvaihtimen välityksellä tai kuuman ja kylmän väliaineen välisen suoran kosketuksen avulla. Koska esillä olevan keksinnön kohteena on lämmönsiirto kaasun ja nesteen välisen suoran kosketuksen avulla, ei muita tekniikoita selosteta tässä yhteydessä.

10 Eräs useissa suhteissa edullinen menetelmä käsit tää kaasun johtamisen hienojakoisen nestesuihkun tai nesteen ylivirtaamien ohituspintojen kautta. Nämä menetelmät mahdollistavat kuuman kaasun jäähdyttämisen sekä nesteessä olevien hiukkasten vangitsemisen ja nesteessä olevan 15 likaisen kaasun kaasumaisten komponenttien hajottamisen. Neste voi tällöin sisältää myös aineita, jotka muuttavat hajotetut kaasumaiset komponentit kiinteään muotoon niiden nesteestä tapahtuvan erottamisen helpottamiseksi.

Neste kierrätetään normaalisti pesulaitteessa, 20 mutta sen yksi osa kuitenkin poistetaan yleensä jatkuvalla tavalla sen lämmön käyttämiseksi muissa sovellutuksissa tai myöhäisempää käsittelyä varten joko kaasumaisessa tai kiinteässä muodossa olevien epäpuhtauksien erottamiseksi sekä mahdollisesti aineosien ottamiseksi talteen, ja 25 tällä tavoin jäähdytetty tai muulla tavoin käsitelty neste voidaan kierrättää kaasupesulaitokseen uudelleenkäyttöä varten.

Nämä kaasunpesulaitokset voidaan karkeasti ottaen jakaa avoimiin torneihin, joissa kaasu vain kohtaa hieno-30 jakoisen nesteen, ja pakattuihin märkäerottimiin tai kolonneihin, joissa kaasu virtaa tornin läpi, joka on täytetty esimerkiksi satulan tai kierukan muotoisilla pienillä osilla, joiden päälle nestettä ruiskutetaan neste-kalvon muodostamiseksi, joka virtaa alaspäin pääasiassa 35 koko pinnan yli.

• 4 107518

Koska pakatut märkäerottimet eivät sisälly esillä olevan keksinnön mukaiseen sovellutusalueeseen, niitä ei selosteta tässä yhteydessä.

Esimerkkejä avoimista torneista, esimerkiksi rik-5 kidioksidin erottamista ja kaasun jäähdyttämistä varten lämmön talteenottamiseksi, on selostettu esimerkiksi julkaisussa US 3 532 595, jossa kuvataan sekä pystysuorat tornit että vaakasuoralla kaasuvirtauksella varustetut märkäerottimet, nesteen ollessa syötettynä useilla ta-10 soilla tai useissa asennoissa. Julkaisussa US 4 164 399 selostetaan rakenteeltaan yksinkertaisempi torni, jossa nestettä syötetään vain yhdellä tasolla, mutta jossa neste jaetaan useilla tasoilla sen tullessa vangituksi.

Julkaisu US 2 523 441 esittää avoimen tornin ja 15 pakatun osan muodostamaa yhdistelmää.

Edellä mainitut tekniikat vaativat olennaisesti, että kaasunpesulaitteessa käytetty neste putoaa tai virtaa alaspäib painovoiman vaikutuksesta suurimmalla osalla liikettään tornissa. On kuitenkin myös tunnettua käyttää 20 märkäerottimia, jotka synnyttävät enemmän tai vähemmän vaakasuoria nesteverhoja, joiden kautta kaasu virtaa. Yhtenä esimerkkinä tästä voidaan mainita erittäin monimutkainen rakenne, joka on selostettu julkaisussa SE 103 474 ja jossa kaasun alaspäin laskeutuvan liikkeen oletetaan " 25 pääasiassa tapahtuvan pystysuoria seiniä pitkin. Kaksi muuta esimerkkiä on annettu julkaisuissa US 2 589 956 ja US 3 691 731.

Eräänlainen välirakenne on selostettu julkaisussa US 4 583 999, jonka mukaisessa ratkaisussa pesuneste syö-30 tetään vaakasuorasti, sen kuitenkin laskeutuessa alas pienen nopeushidastuksen jälkeen hienojakoisten pisaroiden muodostamana suihkuna.

Lähinnä keksintöä olevassa kaasunpesutornissa, joka edustaa nykyisin tunnettua tekniikan tasoa ja on se-35 lostettu esimerkiksi julkaisussa DE-A 3 341 318 tai • · 5 107518 US 3 532 595, neste syötetään yleensä 4-6 tasoilla. Kukin taso on varustettu useilla suuttimilla, jotka jakavat pieniä pisaroita yleensä kartiomaisen kuoren, onton kartion tai täydellisen umpinaisen kartion muodossa olevalla 5 alueella. Tämän kartion kärkikulma on 90 - 120°.

Kukin taso on varustettu suuttimilla, jotka on asetettu 0,5 - 1 m välein toisistaan säännölliseksi ristikoksi. Tasojen välinen etäisyys on 1 - 2 m. Ainakin jokin taso sijaitsee selvästi tornin pohjan yläpuolella. Tämän 10 järjestelyn tarkoituksena on se, että näiden tasojen pitäisi muodostaa pienet pisarat, jotka tehokkaasti ruiskutetun suihkun muodossa laskeutuu tornin läpi huomattavalla osalla sen korkeutta.

Kaasunpesulaitteen tehokkuus riippuu suuressa mää-15 rin näiden pisaroiden ja kaasun välisestä suhteellisesta liikkeestä. On siten yleensä suotavaa, että kaasu virtaa yläspäin suuntaan, joka on vastakkainen alaslaskeutuviin pisaroihin nähden, so. virtausta vastaan, mutta useista syistä käytössä on myös kaasunpesulaitteita, joissa kaasu 20 laskeutuu samaan suuntaan kuin alasputoavat pisarat, so. virtauksen suunnassa.

Jos kaasunpesun tehokkuutta halutaan parantaa tätä menetelmää käytettäessä, on välttämätöntä joko lisätä tornin korkeutta tai pesunesteen virtausta. Kumpi tahansa 25 näistä vaihtoehdoista sitten valitaankin, seurauksena on lisääntynyt pumpun käyttö määrättyä kaasunvirtaustila-vuutta varten.

Keksinnön selostus

Tekniset ongelmat 30 Avoimien kaasunpesutornien pääasiallisena haittana on se, että ne vaativat paljon tilaa. Tämä aiheuttaa myös huomattavia rakennuskustannuksia.

Eräänä toisena tästä johtuvana haittana on se, että tornien on yleensä oltava hyvin korkeita. Tämä merkit-35 see sitä, että neste, jonka on määrä pudota alas tornin 6 107518 läpi hienojen pisaroiden muodostamana suihkuna, on ensin pumpattava huomattavaan korkeuteen. Tällaisella pumppu-käytöllä on suuri vaikutus käyttökustannuksiin.

Keksinnön tarkoitus 5 Kaasun puhdistaminen ja jäähdyttäminen märissä pe- sulaitteissa, ns. märkäerottimissa, on useiden vuosikymmenten ajan muodostanut yleisesti tunnetun tekniikan prosessiteollisuudessa, voimalaitoksissa ja polttolaitoksissa. Tätä tekniikkaa on käytetty laajalti ja sitä on pi-10 dettävä sekä tehokkaana että luotettavana. Huomattavimpi-na haittoina, jotka ilmenevät edellä olevasta selostuksesta, ovat se, että laitteisto vaatii paljon tilaa, ollen siten kallis, ja paljon energiaa pääasiassa huomattavan pumppukäytön johdosta.

15 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten tar jota käyttöön parannettu menetelmä, joka vaatii paljon pienemmän kaasunpesulaitteiston säilyttäen samalla tunnettujen menetelmien mukainen luotettavuus ja tehokkuus.

Esillä olevan keksinnön eräänä toisena tarkoituk-20 sena on tarjota käyttöön menetelmä ja laite, jotka vaativat vähemmän energiaa kaasun puhdistusta ja jäähdytystä varten.

Yhteenveto keksinnöstä

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä li-: : 25 kaantuneen kaasun puhdistamiseksi ja/tai kuuman kaasun jäähdyttämiseksi, jolloin kaasu asetetaan kosketukseen hienojakoisen nesteen kanssa hiukkasten erottamiseksi tai kaasumaisten epäpuhtauksien imeyttämiseksi tai kaasun jäähdyttämiseksi. Hienojakoinen neste syötetään olennai-30 sesta sateenvarjon kaltaisten kuorien tai pääasiassa suoraviivaisten verhojen muodossa säännöllisellä tavalla, jaettuna kahdelle tai useammalle tasolle, jotka ovat suunnilleen kohtisuorassa kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suhteen.

» · « 7 107518

Keksinnön mukainen ratkaisu kyseiseen tekniseen ongelmaan saavutetaan syöttämällä hienojakoinen neste siten, että kaasu vuorotellen keskitetään ja levitetään nesteen siihen kohdistaman impulssivaikutuksen avulla kaasun 5 pääasiallisen virtaussuunnan suhteen kohtisuorissa suunnissa.

Vierekkäisten tasojen, joihin hienojakoinen neste syötetään, välistä kohtisuoraa etäisyyttä säädetään siten, että mitään kaasuvirtauksen huomattavaa tasoittumis-10 ta ei tapahdu tasojen välillä.

Neste syötetään vierekkäisillä tasoilla siten, että tämä syöttö tapahtuu kaasun virtaussuunnassa myötävirtaan olevalla tasolla, johon virtaava kaasu on keskitetty välittömästi ylävirtaan olevassa tasossa syötetyn nesteen 15 impulssivaikutuksen avulla.

Keksinnön yleisselostus

Seuraavassa selostuksessa sanaa "torni" käytetään "pesutornin" synonyyminä ja sanaa "neste" "pesunesteen" synonyyminä. Käsite "kaasu" tarkoittaa sekä tulevaa kaa-20 sua, likaantunutta kaasua tai kuumaa kaasua että yhteys-osassa puhdistettua tai jäähdytettyä kaasua.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaasu syötetään yhdessä hienojakoisen nesteen kanssa säännöllisesti järjestetyistä syöttövälineistä käsin. Nämä välineet koostu-25 vat seuraavassa suuttimista ja niillä voi olla erilainen rakenne. Yleisimpänä tyyppinä on väline, joka syöttää pääasiassa lieriömäisen kappaleen ympärillä hienojakoista nestettä onton kartion, kuten sateenvarjon muotoisen kuoren, sisällä, tai pitkänomainen väline, joka syöttää pää-30 asiassa suoraa linjaa pitkin hienojakoista nestettä verhon muodossa, jonka saa aikaan tämän linjan kuvitteellinen liike.

Suuttimet on asetettu siten, että syötetty hienojakoinen neste saa kaasun liikkumaan sivusuunnassa, so. 35 poikittain kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suhteen, 8 107518 saaden siten aikaan keskittämisvaikutuksen. Suuttimet syöttävät yleensä nestettä sen pääkomponentin suunnassa, joka on kohtisuorassa kaasun päävirtaussuunnan suhteen märkäerottimen kautta. Suuttimet voidaan suunnata ruis-5 kuttamaan yhdessä ja samassa suunnassa täydellisellä tasolla ja vastakkaisessa suunnassa seuraavalla tasolla, kaikkien tasojen ollessa kuitenkin sopivimmin varustettuina ympyrän muotoisesti ruiskuttavilla sateenvarjon muodostavilla suuttimilla tai suoraviivaisilla suuttimilla, 10 jotka jakavat nestettä vähintään kahteen vastakkaiseen suuntaan.

Ristikon muotoon asetettujen suuttimien avulla, jotka syöttävät nestettä pääasiassa kohtisuorasta kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suhteen olevissa suunnissa, 15 kaasua siirretään ja keskitetään siten, että pääasiassa koko virtaus kulkee tason läpi alueilla, jotka eivät ole minkään suuttimen vieressä. Yhtenäisen etäisyyden ollessa suuttimien välillä tämä alue sijaitsee liitoslinjojen vierekkäisten suuttimien välissä rajoittaman pinnan paino-20 pisteen ympärillä.

Keksinnön mukaisesti suuttimet olisi asetettava ensimmäisestä tasosta myötävirtaan olevalla tasolla kaasun virtaussuunnassa katsottuna näitä painopisteitä vastapäätä. Tasot olisi lisäksi asetettava niin lähelle, et-: ; 25 tä kaasuvirtaukselle ei löydy riittävästi tilaa tai aikaa tasoittumiseen suuremmassa määrin ennen joutumistaan kosketukseen suuttimista myötävirtaan päin seuraavassa tasossa tulevan hienojakoisen nesteen kanssa.

Tästä toisesta tasosta myötävirtaan on myös ase-30 tettu kolmas taso, neljäs taso jne. Sik-sak liike yh-teysosan kautta kohdistetaan siten kaasuun.

Tasojen välinen etäisyys olisi sovitettava suuttimen rakenteen mukaisesti, niin että yhdellä tasolla syötetty neste ei vaikuta huomattavammin vierekkäisistä suut-35 timista vierekkäisillä tasoilla tulevaan vastakkaiseen 9 107518 nestevirtaukseen. Tämän etäisyyden olisi kuitenkin oltava niin pieni, että täysin pisarattomat alueet tulevat mahdollisuuksien mukaan vältetyiksi. Etäisyys ei saisi olla alle 1 m, eikä sopivimmin pienempi kuin 0,6 m.

5 Esimerkkinä vuorovaikutuksesta voidaan mainita se osa tietyllä tasolla olevasta suuttimesta tulevista pisaroista, joka kohtaa vierekkäisellä tasolla olevasta vierekkäisestä suuttimesta tulevan virtauksen suuremman kon-sentraation tai pisaravirtaustiheyden. Kohdissa, joissa 10 näin tapahtuu, pisaravirtaustiheyden katsottuna etäisyys-jakautumana poikittain pisaravirtaukseen nähden olisi pudottava ainakin 10% maksimiarvostaan kyseisen etäisyyden kohdalla.

Koska tehokkuus on riippuvainen kaasun ja nesteen 15 välisen kosketuksen voimakkuudesta, olisi tasojen ja suut-timien pisarajakautuman välinen etäisyys säädettävä sopi vimmin siten, että vain pieni vuorovaikutus tapahtuu. Pienen määrän yhdestä suuttimesta tulevia pisaroita olisi siten tultava kosketukseen sanotusta vierekkäisestä suut-20 timesta tulevan pienen pisaramäärän kanssa. Keksinnön mukaisesti ainakin 0,01%, sopivimmin vähintään 0,1% pisaroiden maksimaalisesta virtaustiheydestä olisi esiinnyttävä kohdassa, jossa kulkee teoreettinen rajalinja virtausten välillä ja jossa molemmilla virtauksilla on sama 25 tiheys.

Jos vain kahta suuttimilla varustettua tasoa käytetään, voidaan "sateenvarjon" kartiokulma valita mielivaltaisesti ensimmäistä tasoa varten, jolloin se taas säädetään toistatasoa varten siten, että molempien tasojen 30 antamat sateenvarjot sivuavat nimellisesti toisiaan. Useita suutintasoja vaadittaessa on edullista syöttää neste pääasiassa samalla tasolla, so. 180° kartiokulmassa. Täl- ’ löin saavutetaan yksinkertainen symmetria. Myös silloin, kun kysymys on vain kahdesta tasosta, tämä kulma voisi 35 olla kaikkein edullisin.

• · · 10 107518

Suuttimet jaetaan yhdellä tasolla edullisesti ristikon muotoon. Jos kaikki tasot on määrä varustaa samalla tavoin suuttimilla, neliömäinen rakenne on kaikkein edullisin. Tasasivuisten kolmioiden muodostaman ristikon käy-5 ttö ei kuitenkaan sisällä huomattavampia haittoja silloinkaan, kun tasojen on oltava eri tavoin parittaisia. Myös vinoneliön muotoisia ristikoita tai, kuten edellä on mainittu, täysin suoraviivaisia rinnakkaisia suuttimia voidaan myös vaivattomasti käyttää.

10 Keksinnön tarjoamien etujen saavuttamiseksi ris- tikkopisteiden lukumäärän kullakin tasolla olisi oltava sangen suuri, ainakin 16, ja sopivimmin vähintään 25. Lineaaristen suuttimien ollessa kysymyksessä ainakin viisi suutinta olisi asetettava jokaiselle tasolle.

15 Piirustusten lyhyt kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuvio 1 esittää pystysuoraa leikkausta rakenteeltaan tavanomaisesta pesutornista; 20 Kuvio 2 esittää pystyleikkausta esillä olevan kek sinnön mukaisesta pesutornista;

Kuvio 3 esittää ehdotettua suutinjakoa poikkileikkaukseltaan pyöreässä pesutornissa;

Kuvio 4 esittää vaihtoehtoista suutinjakoa poikki-: 25 leikkaukseltaan pyöreässä pesutornissa;

Kuvio 5 esittää esittää yksityiskohtaisemmin nes-tepisaroiden jakautumista joidenkin suuttimien ympärillä;

Kuvio 6 esittää pisaroiden virtaustiheyden jakautumista kuvion 5 mukaisten suuttimien avaruuskoordinaatin 30 funktiona;

Kuvio 7 esittää ehdotettua suutinjakoa poikkileikkaukseltaan neliömäisessä pesutornissa; ja

Kuvio 8 esittää kaavamaisesti kaasunvirtausta keksinnön mukaisen pesutornin kautta; 11 107518

Kuvio 9 esittää nestepisaroiden Jakautumista Joidenkin suuttimien ympärillä vaihtoehtoisessa järjestelyssä.

Suositeltavan sovellutusmuodon selostus 5 Kuvio 1 esittää kaavamaisesti tunnettua pesutornia la, Jossa on syöttöJohto 2 likaantunutta kaasua varten, poistojohto 3 puhdistettua kaasua varten ja välissä oleva yhteysosa 4. Pesutornin la pohjaosaan 5 kerätään pesuneste 6. Pesuneste 6 pumpataan pumpun 7 välityksellä jakelu-10 putkiin 8, suuttimien 9a ollessa asetettuina yhteysosan 4 yläosaan. Suuttimilla 9a varustettujen tasojen 81 - 84 välinen etäisyys on noin 2 m. Suuttimet 9a, jotka on esitetty vain kaavamaisesti, ovat onton kartion muotoisia, so. ne ruiskuttavat hienojakoista pesunestettä kartiomai-15 sen kuoren sisällä, jolla on 120° suuruinen kärkikulma. Pesuneste laskeutuu tämän jälkeen hienojen pisaroiden muodostamana suihkuna yhteysosan läpi ja se kerätään pohjaosassa 5. Jakeluputkien 8 ja suuttimien 9a yläpuolelle on asetettu pisaraerotin 10. Tuoretta pesunestettä voidaan 20 syöttää johdon 18 kautta ja kulutettu likainen pesuneste voidaan poistaa toisen johdon 19 välityksellä.

Kuvio 2 esittää myös kaavamaisesti esillä olevan keksinnön mukaista tornia 1. Tämä torni 1 eroaa kuvion 1 mukaisesta tornista siinä suhteessa, että se on korkeu-:: 25 deltaan olennaisesti pienempi. Lisäksi yhteysosa 4 on va rustettu suuttimilla 9, jotka ruiskuttavat hienosti jakautunutta nestettä pääasiassa vaakasuorasta, so. onton kartion muotoisina suuttimina, joiden kärkikulma on 180°. Tässä tapauksessa suuttimilla varustettujen tasojen väli-30 nen etäisyys on vain 20 - 60 cm. Havainnollisuuden vuoksi piirustusta ei ole esitetty oikeassa mittakaavassa, todellisen korkeuseron kuvion 1 mukaisen tornin la ja kuvion 2 mukaisen tornin välillä ollessa suurempi kuin on kaavamaisesti esitetty. Kuvion 2 kuviota 1 vastaavia osia on 35 merkitty samoilla viitenumeroilla.

> · · 12 107518

Kuvio 3 esittää käytännössä suuttimien 9 jakoa poikkileikkaukseltaan pyöreän tornin poikkileikkaukselle. Tämän tornin läpimitta on noin 12 m ja se sisältää noin 100 suutinta kullakin tasolla asetettuina neliömäiseen 5 ristikkoon, jakovälin ollessa noin 1 m. Tämän jaon ilmaisevat ympyrät 31, jotka näyttävät, miten hienojakoinen neste 6 ruiskutetaan kussakin ristikkopisteessä. Kuvio 3a esittää siten suutinten 9 jakoa kuvion 2 mukaisilla tasoilla 81 ja 83, kuvion 3b esittäessä suuttimien vastaa-10 vaa jakoa tasoilla 82 ja 84.

Sen välttämiseksi, että pieni osa kaasusta voisi kulkeutua lähes suoraviivaisesti tornin läpi seiniä pitkin, voidaan käyttää kuvion 4 mukaista suutinjakoa. Tällöin tornin koko kehä on varustettu sisäänpäin suunna-15 tuilla suuttimilla 9, jotka ruiskuttavat nestettä pääasiassa puoliympyrän muotoisesti, suuttimien 9 jaon tornin sisällä ollessa säädettynä tämän mukaisesti. Kuten kuviosta näkyy, tämä jakokuvio ei ole täysin säännöllinen ja suutinjakoa seuraavalla tasolla on säädettävä tavalla, 20 joka hieman poikkeaa teoreettisesta jaosta.

Kuvio 5 esittää yksityiskohtaisemmin, miten kahdella vierekkäisellä tasolla olevat suuttimet 9 on asetettu toistensa suhteen ja minkä alueen sisäpuolelle hienojakoista nestettä syötetään, kuvitteellisen pystysuoran : : 25 osan välityksellä, joka kulkee diagonaalisesti kuvion 3 mukaisten jakokuvioiden läpi. Keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi mittakaavaa on muutettu lisäämällä pystysuoria etäisyyksiä vaakasuorassa tasossa olevien etäisyyksien suhteen.

30 Hienojakoinen neste tulee tasolla 81 olevasta suu- ttimesta 51 virtauksena 61. Vastakkainen virtaus 62 tulee tasolla 82 olevasta suuttimesta 52. Virtauksia 61 ja 62 eivät rajoita esitetyt virtauslinjat 511, 512 ja 521, 522, jotka merkitsevät rajalinjoja, joiden välissä suurimmat 35 osat virtauksista sijaitsevat. Virtaukset sekoittuvat • 13 107518 osittain toisiinsa ja rajalinjaa, jossa ne ovat pääasiassa yhtä suuret, on merkitty linjalla 66. Tässä kohdassa pisa-ravirtaustiheys on kuitenkin huomattavasti vähäisempi kuin keskiosassa.

5 Kuvio 6 esittää esimerkkiä kuvion 5 mukaisen pisa- ravirtauksen tiheysjakautumasta linjaa 65 pitkin otetussa osassa. "Pisaravirtaustiheydellä" tarkoitetaan tässä yhteydessä massavirtausta yksikköaluetta kohti. Kuviosta näkyy virtauksen jatkuva väheneminen etäisyyden kasvaessa 10 vastaavasta tasosta. Kuten edellä on mainittu, linja 66 merkitsee niiden alueiden rajalinjaa, joissa vastaava pi-saravirtaus vallitsee.

Keksinnön mukaisesti tasojen 81 ja 82 välinen etäisyys olisi säädettävä hienojakoisen nesteen jakautumisen 15 mukaisesti siten, että pisaravirtaustiheydet 61 ja 62 rajalinjalla 66 putoavat alle 10% vastaavan tason 81, 82 läheisyydessä esiintyvästä maksimitasosta. Keksinnön tarjoamien etujen parasta mahdollista hyväksikäyttöä varten kuitenkin oletetaan, että tasojen 81, 82 välinen etäisyys 20 ei tule liian suureksi. Siten pisaravirtaustiheyksien 61, 62 olisi ylitettävä 0,01% maksimiarvosta rajalinjassa 66, ja sopivimmin 0,1% maksimiarvosta.

Kuvio 7 esittää suutinjakoa 9 käytännössä poikkileikkaukseltaan neliömäisen tornin poikkileikkauksessa.

: 25 Tämän neliömäisen poikkileikkauksen sivun pituus on noin 12,4 m ja se sisältää noin 100 suutinta kullakin tasolla asetettuina neliömäiseen ristikkomuotoon, jakovälin ollessa noin 1,2 m. Tätä jakojärjestelyä esittävät ympyrät 71, jotka näyttävät, miten hienojakoinen neste 6 ruisku-30 tetaan kussakin ristikkokohdassa. Kuvio 7a esittää siten suuttimien 9 jakautumisen tasoilla 81 ja 83 kuviossa 2, kuvion 7b esittäessä suuttimien vastaavaa jakautumista tasoilla 82 ja 84. Kuvion 7 mukaisesti neliömäisen poikkileikkauksen ei tarvitse sisältää mitään poikkeamia teo-35 reettisesta säännöllisestä ristikkomuodosta.

14 107518

Kuvio 8 esittää kaavamaisesti, miten kaasu virtaa yhteysosan 4 kautta. Virtauslinjat 11 kulkevat mutkitte-levasti suuttimien 9 ympärillä.

Kuvio 9 esittää kaavamaisesti nestepisaroiden ja-5 kautumista joidenkin suuttimien 9d, 9a ympärillä, joiden ruiskutuskärkikulma on 120°. Kuviossa 9a on esitetty eräitä lineaarisia ruiskutussuuttimia 9d, jotka muodostavat kukin kaksi suoraviivaista verhoa, joiden välissä on 120° kulma. Kuten kuviosta voidaan nähdä, tasot 81-84 voivat 10 olla asetettuina pareittain samaan tasoon tai kaasu voi ensin kohdata nesteen jälkimmäiseltä tasolta käsin. Kuviossa 9b on esitetty sama jakokuvio onton kartion muotoisia suuttimia 9a käytettäessä. Tässä järjestelyssä on edullista hyväksyä parittainen ero nestepisaravirtausten 15 välisessä etäisyydessä täydellisestä symmetriasta tapahtuvan poikkeaman kompensoimiseksi.

Kuvion 2 mukainen laite toimii seuraavasti. Kaasu tulee torniin 1 syöttöjohdon 2 kautta yhteysosaan 4. Se nousee ylöspäin pääasiassa pystysuorasti, kunnes se saa-20 puu suuttimilla 9 varustetun ensimmäisen tason 81 läheisyyteen .

Neste 6 ruiskutetaan suuttimien 9 kautta pääasiassa vaakasuorasti kaasuun nopeudella 10-15 m/s. Kaasuun vaikuttaa hienojakoinen neste ja se kulkee sen mukana ; : 25 suunnilleen vaakasuoraan suuntaan, kunnes se kohtaa vas takkaiseen suuntaan virtaavan kaasun suunnilleen samalla tasolla 81 olevien suuttimien 9 puolivälissä.

Koska nestepisaroilla on tässä kohdassa huomattavasti alhaisempi pisaravirtaustiheys kuin lähellä suutin-30 ta 9 (sillä ne hajoavat luontaisesti suuremmalle alueelle etäisyyden lisääntyessä), kaasu kulkee nestepisaroiden välistä ylöspäin kohti seuraavaa tasoa suoraan tällä toisella tasolla olevaa suutinta 9 vastapäätä. Tällä tavoin tasolla 81 olevan pesunesteen antaman impulssin keskittä-35 män kaasuvirtauksen hajottaa tässä kohdassa kaasuun tämän 15 107518 suuttimen 9 välityksellä ruiskutettujen nestepisaroiden kohdistama impulssi. Kaasu virtaa myös tässä kohdassa pääasiassa vaakasuorasti, kunnes se kohtaa vierekkäisistä suuttimista 9 tulevien nestepisaroiden mukana kulkevan 5 kaasun. Tämä toimenpide toistetaan sen jälkeen tasolle 83 johtavassa väylässä ja niin edelleen. Toistuvan poikkeut-tamisen ja vuorottaisen kiihdytyksen ja hidastuksen avulla saadaan aikaan voimakas ja tehokas vuorovaikutus kaasun ja nesteen välillä.

10 Kaasun mukana kulkeva hienojakoisten pisaroiden muodossa oleva neste erotetaan pisaraerottimessa 10.

Osa nesteestä poistetaan johdon 19 kautta myöhäisempää käsittelyä varten ja uutta tai regeneroitua nestettä syötetään tarpeen vaatiessa johdon 18 kautta.

15 Vaihtoehtoiset sovellutukset

Keksinnön mukainen menetelmä ei ole tietenkään rajoittunut edellä selostettuun sovellutusmuotoon, vaan sitä voidaan muuntaa usealla eri tavalla oheisten patenttivaatimusten suojapiirin puitteissa.

20 Kuten edellä on mainittu, rakenteeltaan erilaisia suuttimia voidaan käyttää. Suuttimet voidaan myös asettaa usealla eri tavalla. Säännölliset ristikkomuodot ovat suositeltavia, mutta niistä voidaan myös helposti poiketa. Kolmiomaiset tai vinoneliön muotoiset ristikot antavat : 25 erittäin hyviä tuloksia. Eräänä edullisena vaihtoehtona on varustaa joka toinen taso kolmiomaiseen ristikkomuotoon järjestetyillä suuttimilla ja joka toinen taso kuusikulmaiseen ristikkoon asetetuilla suuttimilla.

Tätä menetelmää voidaan lisäksi käyttää muuhunkin 30 tarkoitukseen kuin likaantuneiden kaasujen puhdistukseen tai kuumien kaasujen jäähdyttämiseen. Sitä voidaan edullisesti soveltaa useimmissa tapauksissa, joiden yhteydes-’ sä kaasu on saatettava kosketukseen hienojakoisen nesteen kanssa.

35 107518

Patenttivaatimukset: 1. Menetelmä likaantuneen kaasun puhdistamiseksi 5 tai kuuman kaasun jäähdyttämiseksi, tämän kaasun joutuessa kosketukseen hienojakoisen nesteen kanssa aineosahiuk-kasten erottamiseksi tai kaasumaisten epäpuhtauksien imeyttämiseksi tai kaasun jäähdyttämiseksi, jolloin hienojakoista nestettä syötetään olennaisesti sateenvarjon muo- 10 toisten kuorien tai pääasiassa suoraviivaisten verhojen muodossa säännöllisellä tavalla, niiden ollessa jaettuina kahdelle tai useammalle tasolle, jotka ovat suunnilleen kohtisuorassa kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suhteen, huomattavan osan hienojakoista nestettä ollessa syötettynä 15 siten, että sen nopeuskomponentti kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suhteen kohtisuorassa tasossa on suurempi kuin nopeuskomponentti, joka on kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suuntainen tai vastakkainen sen suhteen, tunnettu siitä, että hienojakoista nestettä syöte-20 tään siten, että kaasu tulee vuorotellen keskitetyksi ja hajotetuksi nesteen siihen kohdistaman impulssivaikutuksen johdosta suunnissa, jotka ovat kohtisuorassa likaantuneen kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suhteen, jolloin hienojakoisen nesteen vierekkäisten syöttötasojen välistä : 25 kohtisuoraa etäisyyttä säädetään siten, että mitään kaasu- virtauksen huomattavampaa tasaantumista ei tapahdu tasojen välillä, ja nesteen syöttötoiminto järjestetään vierekkäisille tasoille siten, että se tapahtuu kaasun vir-taussuunnassa myötävirtaan olevalla tasolla, johon vir-30 taava kaasu keskitetään välittömästi ylävirtaan olevalla tasolla syötetyn nesteen impulssivaikutuksen avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoisen nesteen vierekkäisten syöttötasojen kohtisuoraa etäisyyttä säädetään 35 siten, että mitään huomattavampaa vuorovaikutusta ei ta- 17 107518 pahdu eri tasoilla syötettyjen pisaroiden välillä, näiden pisaroiden virratessa vastakkaisiin suuntiin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoisen nesteen 5 vierekkäisten syöttötasojen välistä etäisyyttä säädetään siten, että eri tasoilla syötettyjen pisaroiden vierekkäisten vastakkaisten virtausten välinen limitys saa aikaan yhtäläisen tiheyden kahdessa pisaravirtauksessa kohdissa, joissa vastaavassa virtauksessa olevan hienojakoi- 10 sen nesteen virtaustiheys on suuruudeltaan 0,01 - 10 %, sopivimmin 0,1 - 10 %, maksimitiheydestä kyseisellä etäisyydellä syöttökohdasta.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoisen nesteen 15 vierekkäisten syöttötasojen välistä etäisyyttä säädetään siten, että eri tasoilla syötettyjen pisaroiden vierekkäisten vastakkaisten virtausten välistä vuorovaikutusta ei tapahdu näiden pisaravirtausten pääosan välillä kyseisten syöttökohtien välissä välittömästi olevalla alueella.

20 5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen me netelmä, tunnettu siitä, että hienojakoisen nesteen pääosa syötetään suunnassa, joka sijaitsee 20°, sopivimmin 10° kulmassa symmetrisesti tason ympärillä, joka on kohtisuorassa kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suh-! 25 teen.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pääosa hienojakoista nestettä syötetään onton kartion muodossa, jonka kärki-kulma on 90 - 180° ja jonka symmetria-akseli on olennaises- 30 ti kaasun pääasiallisen virtaussuunnan suuntainen, ja että suuttimet asetetaan vierekkäisille tasoille erisuuntaista ruiskutusta varten.

7. Laite minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tämän lait- 35 teen käsittäessä syöttöjohdon (2) likaantunutta ja/tai 18 107518 kuumaa kaasua varten, poistojohdon (3) puhdistettua ja/tai jäähdytettyä kaasua varten, ja niiden välissä olevan yh-teysosan (4), jonka kautta kaasu virtaa ja johon syöttö-välineet (9, 9a, 9b) hienojakoisen nesteen ruiskuttamista 5 varten on asetettu olennaisesti sateenvarjon muotoisina kuorina tai pääasiassa suoraviivaisina verhoina syöttämään huomattava osa hienojakoista nestettä siten, että tämän nesteen nopeuskomponentti kaasun pääasiallisen vir-tau s suunnan (41) suhteen kohtisuorassa tasossa on suurempi 10 kuin kaasun pääasiallisen virtaussuunnan (41) suuntainen tai tämän suunnan suhteen vastakkainen nopeuskomponentti, jolloin hienojakoista nestettä syötetään siten, että kaasun vuorottain keskittää tai hajottaa kaasussa olevan nesteen kohdistama impulssivaikutus kaasun pääasiallisen vir-15 taussuunnan (41) suhteen kohtisuorissa suunnissa, näiden syöttövälineiden ollessa asetettuina olennaisesti säännölliseen ristikkomuotoon kahdelle tai useammalle tasolle (81-84), jotka ovat pääasiassa kohtisuorassa kaasun pääasiallisen virtaussuunnan (41) suhteen, tunnettu 20 siitä, että syöttövälineillä (9, 9a, 9b) varustettujen vierekkäisten tasojen (81, 82) välinen kohtisuora etäi syys on niin pieni, että mitään huomattavaa kaasuvirtauk-sen tasoittumista ei tapahdu näiden tasojen välillä, ja että vierekkäisillä tasoilla (81, 82) olevat syöttöväli-25 neet (9, 9a, 9b) on asetettu siten, että ne sijaitsevat tasolla (82), joka on myötävirtaan kaasun virtaussuunnas-sa ja jossa virtaava kaasu on keskitetty välittömästi ylävirtaan olevalla tasolla (81) syötetyn nesteen impulssi-vaikutuksen avulla.

30 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että vierekkäisten tasojen (81, 82) välinen kohtisuora etäisyys on huomattavasti pienempi kuin vierekkäisten ristikkopisteiden tai linjojen välinen etäisyys vastaavilla tasoilla ja että syöttövälineillä (9, • « * 19 107518 9a, 9b) varustettujen vierekkäisten tasojen (81, 82) välinen etäisyys on pienempi kuin 1 m, sopivimmin alle 0,6 m.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttövälineet (9, 9a) kä- 5 sittävät pääasiassa ympyrän muotoisesti ruiskuttavat suuttimet asetettuina ristikkomuotoihin, jotka ovat lähinnä kolmikulmaisia, nelikulmaisia tai kuusikulmaisia ja käsittävät sopivimmin tasasivuiset kuviot, ja että vierekkäisillä tasoilla (81, 82) olevat ristikkomuodot on por-10 rastettu siten, että myötävirtaan olevalla tasolla (82) olevat ristikkopisteet sijaitsevat kaasun pääasiallisessa virtaussuunnassa katsottuna pääasiassa suoraan niiden monikulmioiden painopisteitä vastapäätä, jotka vierekkäisten ristikkopisteiden väliset linjat muodostavat välittö-15 mästi ylävirtaan olevassa tasossa (81).

10. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttövälineet (9d) käsittävät pääasiassa suoraviivaiset suuttimet, joiden linjat ovat suoria ja suunnilleen rinnakkaisia, näiden suuttimien 20 ollessa jaettuina sopivimmin yhtenäisesti yhteysosan (4) poikkileikkaukselle, ja että vierekkäisillä tasoilla (81, 82) olevat linjat on asetettu syrjään siten, että ne ovat tasolla (82), joka sijaitsee myötävirtaan kaasun pääasiallisessa virtaussuunnassa katsottuna, lähinnä suoraan vas-25 tapäätä välittömästi ylävirtaan sijaitsevassa tasossa (81) olevien vierekkäisten linjojen kuvitteellista keskilinjaa vastapäätä.