NO149517B - Anordning til tetning mellom doerer i et kjoele- eller fryseapparat. - Google Patents

Description

Apparat til å bringe væske og gass i kontakt med hverandre.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et

apparat til å bringe væske og gass i kontakt med hverandre, hvor apparatet omfatter et opprettstående kar av stort sett sirkelformet tverrsnitt i horisontalretningen, samt et innløp for gass ved karets øvre ende, idet karet inneholder venturi-rør med en tilførsel for væske anbragt ovenfor venturirørets strupeåpning, samt en lukket bunn hvor det finnes et oppsamlingskar for væske. -

Apparatur for kontakt mellom gass og væske

er nødvendig i mange prosesser hvor det ønskes varmeutveksling og/eller kjemisk reaksjon mellom gasser og væsker. I en slik drift vil effektivi-teten for varmeutvekslingen og/eller den kjem-iske reaksjon mellom gassen og væsken, som begge kan inneholde faste stoffer, i høy grad avhenge av hvor intim kontakten er mellom disse. En venturiliknende gassaksellerator eller kanal med en innsnevret strupeåpning, hvor væsken sprøytes inn i gasstrømmen ovenfor

strupeåpningen, er særlig effektivt når det gjel-der å oppnå en slik intim kontakt. Hyppig er det ønskelig å bruke et flertall venturiliknende elementer anbragt i rekkefølge, hvert etterfulgt av et skilleapparat for gass og væske, for å oppnå effektive kontaktforbindelser. Når dette gjøres, er det nødvendig å sørge for forbindelsesrør og kanaler for å rette gassstrømmene og væske-strømmene på riktig måte til og fra trinnene for kontakt og adskillelse. Hittil har de arrangementer som har vært i bruk, opptatt stor plass og har vært dyre å installere og drive.

Den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes ved at karet inneholder et antall vertikale, radi-altløpende skillevegger som deler karets indre opp et antall parallelle, adskilte gasskammere med sektorformet tverrsnitt, idet det oventil finnes en gasstrømningspassasje mellom minst to av disse kammere, og at det i minst to slike kammere er anbragt et venturirør med væsketilførsel for på kjent måte å oppnå kontakt mellom væske og gass, idet passasjen for gass forløper fra inn-løpet og til det første venturirør og fra dettes utløp til et rom for å adskille væske og gass, hvorfra gasspassasjen forløper oppad og over en skillevegg og derfra til innløpet for et annet ven-turirør og gjennom dette ned til et annet rom for å skille væske og gass, samt at væskeoppsam-lingskammerne ved gasskammernes nedre ende står i forbindelse med hverandre og tilføres ny væske på et sted etter det første kammer, så at væsken vil bevege seg i motstrøm til gasstrøm-men gjennom apparatet.

Anvendelsen av oppfinnelsen vil by på spesielle fordeler dersom det ved det første ven-turirør og fortrinnsvis ved begge venturirør er anordnet organer for resirkulering av væske fra oppsamlingskammeret for det første venturirør og opp til væsketilførselsdysen i dette første ven-turirør, og at det eventuelt ved resirkulering også ved det annet venturirør finnes et særskilt organ herfor.

Ved en særlig fordelaktig utforming finnes det dessuten i resirkulasjonspassasjen for det første venturirør organer for tilsetning av en modifiserende væske til den resirkulerende væske som avgis til tilførselsdysen samtidig som det fortrinnsvis er anbragt en varmeveksler til å regulere temperaturen for væsken som avgis til denne første tilførselsdyse.

Ved den foreliggende oppfinnelse er et flertall kontaktelementer for gass og væske, dannet av venturiliknende seksjoner eller kanaler med en innsnevring, montert for gjennomstrømning av gass i serie gjennom disse, idet hvert kontaktelement er etterfulgt av en skilleanordning for å skille gass og væske. Flertallet av elementer er anbragt i serie for kontakt og adskillelse er fortrinnsvis montert i et lukket kar, idet gasstrøm-ningspassasjen mellom de forskjellige elementer også opptas i dette kar. Det omsluttende kar vil da være utstyrt med et eneste inntak og et eneste uttak for gasstømmen, samt egnete rørforbindel-ser for tilførsel og uttapping av væske til og fra karet. Det omsluttende kar kan ha enhver ønsket form og størrelse, men det er særlig fordelaktig å konstruere ,karet med en slik størrelse at det kan transporteres med jernbane, og fortrinnsvis med sirkulært tverrsnitt. Maksimaldimensj onene for transport med jernbane begrenser karets totaldimensjoner, men det er mulig og enkelte ganger ønskelig å installere et flertall slike kar som særskilte enheter, beregnet på at gasstrøm-men skal strømme i parallell gjennom disse for derved å gi den nødvendige gasstrømningskapa-sitét.

Den isometriske tegning viser i den eneste figur et delvis oppsnittet apparat for kontakt mellom gass og væske, oppbygget i samsvar med oppfinnelsen.

I den illustrerte utførelsesform for oppfinnelsen er kontaktapparatet beregnet på absorpsjon av det svoveldioksyd som inneholdes i en gasstrøm, med en væske som inneholder magnesiumhydroksyd. Det vil forståes at enten gassen eller væsken kan inneholde faste stoffer som er suspendert heri, og at enhver syregass kan bringes i kontakt med en alkalisk væske for å oppnå absorpsjon eller for andre formål ved arrangementer ifølge oppfinnelsen. Det viste apparat inneholder to venturiliknende elementer for absorpsjon av S02, selvom det vil forståes at selvom to slike kontaktelementer kan være anbragt i serie inne i det samme kar for å oppnå absorpsjon av S02, for eksempel når S02-innhol-det i den strømmende gass er høyere enn i de vanlige gassformige produkter fra forbrenning.

Det vil også forståes at apparatet kan brukes til varmeutveksling mellom for eksempel en varm gass og en væske som oppkonsentreres ved den intime kontakt som oppnåes. Ved en slik varmevekslerdrift kan det brukes to eller flere av de venturiliknende elementer. Apparatet kan også brukes for annen kjemisk absorpsjon eller for kombinering av kjemisk absorpsjon og var-meoverføring, hvor det forekommer kontakt mellom gass og væske.

Som vist på tegningen er et opprettstående sylindrisk kar 10 utstyrt med en lukket topp tildannet av en tilnærmet flat plate 11, samt en omvendt kjegleformet bunn 12. Ved denne utførelsesform for oppfinnelsen er karet 10 anbragt i opprettstående stilling med sin lengdeakse orientert vertikalt og utstyrt med en gassinnløpskanal 13 og en gassutløpskanal 14, som begge forløper gjennom topplaten 11.

Den omvendte koniske bunn 12 i karet er utstyrt med et væskeuttak 15 som er anbragt i en midlere høyde i bunnen 12 for å tappe ut væske fra karet, hvorfra den gjensirkuleres av en pumpe 16 gjennom en utvendig varmeveksler 17 til et væskefordelingsmunnstykke 18 som om-gir gassinntaksrøret 13 over topplaten 11 i karet.

Inne i karet er det anbragt et par radialt for-løpende skillevegger 20 og 21 som forløper i stump vinkel til hverandre og som er forbundet med ytterveggen 10 i karet og er forbundet med hverandre langsetter karets vertikale lengdeakse 22 for å danne karets første seksjon. Den nedre ende av skilleveggene 20 og 21 ender ved et sted som ligger under væskeuttaket 15 i den omvendt koniske bunn 12 for å danne en omvendt over-strømningsdam 47. Som det vil sees, er vinkelen mellom de to skillevegger 20 og 21 av størrelses-ordenen 160°.

Inne i den sektor som avgrenses av skilleveggene 20 og 21 og buen på 160° av ytterveggen 10 i karet er det plassert et opprettstående venturiliknende element 24 som forløper nedad fra topplaten 11 og inn i karet. Den øvre ende av elementet 24 er fastgjort til og går over i gassinntakskanalen 13 så at de innstrømmende gasser føres nedad. Strupen 25 i elementet ligger under topplaten 11, så at det innsnevrende parti av det venturiliknende element har sin basis 26 anbragt stort sett i nivået for toppdekselplaten 11.

Munnstykket 18 som mottar den gjensirkulerte væske fra pumpen 16 og varmeveksleren 17 mates også med ferdigfremstilt magnesium-hydroksydoppslemming gjennom et ventilforsynt rør 27, idet blandingen av væskene passerer fra munnstykket 18 inn i gassen som trer inn i elementet 24 gjennom fire rør 28 som ligger jevnt fordelt rundt omkretsen. Hvert av rørene 28 for-løper radialt inn i gassinntakskanalen 13 og er utstyrt med et 90° kne og en nedadrettet for-lengelse 30 for samtidig innsprøytning av væske inn i gassene som trer inn i kontaktelementet 24. I den beskrevne konstruksjon blir de innstrøm-mende gasser aksellerert når de trer inn i det venturiliknende element, og under deres aksel-erasjon kommer de i kontakt med væskestrålene som innføres stort sett ved basis 26 for kontaktelementet 24 og i en retning parallelt med den innstrømmende gasstrøm for å blandes sammen i strupen 25. Når de forlater strupen 25 i elementet, blir gassene med innleirete væskedråper ført ned i det åpne rom under en nedre ende 31 av elementet 24.

Den uttømte blanding av væske og gass vendes over en vinkel på 180° så at de passerer oppad gjennom en sektorformet utskiller 32 for gass og væske, og denne er anbragt stort sett i samme ni-vå som strupen 25 i det venturiliknende element 24 og forløper over hele tverrsnittflaten som om-gir strupen 25 i den første seksjon av karet. Delvis adskillelse av blandingen av gass og væske oppnåes ved omvendingen for oppadstrømning i rommet under enden 31, idet væsken beveger seg av sin tyngde henimot bunnen 12 i karet. En hovedandel av de gjenværende væskedråper som er innleiret i gassene fjernes fra disse ved å passere hen til utskilleren 32, og faller ned til en dam av væske i karets bunn.

Som beskrevet i det etterfølgende danne? utskilleren 32 av en komprimert masse av foi eksempel rustfri stålull. Den optimale hastighet gjennom utskilleren er som regel av størrelses-ordenen 4 meter i sekundet, og vil avhenge av tettheten og den frie gjennomstrømningsflate i utskilleren, og egenskapene for mediet som ska] skilles. Trykkfallet fra gassen som strømmer gjennom utskilleren vil dessuten medvirke, og dette trykkfall påvirkes av tykkelsen for utskilleren, som kan variere fra 10 til 30 cm. Trykkfallet gjennom utskilleren er som regel lavt, mer kan være så høyt som 5 cm vannsøyle. Selv ut-skillelsen av væskedråper fra den gass de er innleiret i, ikke er fullstendig ved slike lave trykkfall, vil en hovedandel av den innleirete væske holdes tilbake i den første seksjon av kontaktapparatet.

Det øvre forlengete parti 33 av skilleveggen 21 over utskilleren 32 er anbragt i urviserret-ningen under en vinkel av størrelsesordenen 30° i forhold til skilleveggen 21 og er forbundet med skilleveggen 21 over en horisontaltløpende tet-ningsplate 34. Platen 34 er utstyrt med en åpning hvori det er opphengt den øvre sylindriske ende 35 av et venturiliknende element hvis strupe 36 er anbragt i et lavere nivå enn strupen 25 i elementet 24. Følgelig vil gassene som forlater utskilleren 32 passere i horisontal retning over tetningsplaten 34 og gjennom den øvre ende av den annen venturiliknende kontaktseksjon, for å bevege seg nedad gjennom denne. Det annet venturiliknende element forløper nedad i karet til et nivå lavere enn det første element og er utstyrt med en væskeinnsprøytning som kommer fra fire nedadrettede dyser 37 anbragt i samme vinkelavstand fra hverandre. Væske tas ut fra det nedre parti 12 i karet gjennom et rør 38 med en pumpe 40 og avgis til sprøytedysene 37 gjennom et rør 41.

Som beskrevet foran inneholder gassene som trer inn i det annet venturiliknende element innleirete væskepartikler som er innbragt i gass-strømmen fra stråledysene 37. Dråpene av væske som innsprøytes i gasstrømmen forstøves videre ved gassenes aksellerasjon når de passerer gjennom strupen 36, så at det oppnås intim kontakt mellom disse. Blandingen av gasser og innleirete dråper kommer ut fra den nedre ende 42 av kontaktelementet og vendes om så at de beveger seg oppad henimot gassuttaket 14. Skilleveggene 20 og 21 tvinger alle gassene som forlater enden 42 av det annet kontaktelement til å passere oppad gjennom en horisontalt anbragt pute eller utskiller 43 for gass og væske, anbragt mellom skilleveggen 20 og skilleveggpartiet 33. Denne ut-skillerpute 43 for adskillelse av gass og væske er av høyere tetthet og tykkelse enn utskilleren 32, og har en større tverrsnittflate for gjennom-strømning enn puten eller utskilleren 32, for å fjerne hovedandelen av væsken fra gassen. Trykkfallet gjennom denne utskiller kan være høyere enn 5 cm vannsøyle, og har en høy utskil-elseseffekt så at lite eller ingen væske eller faste

>toffer holdes innleiret i gassene som strømmer ut gjennom uttaket 14.

En del av væsken i bunnen 12 under det innet venturiliknende element vil blande seg med den væske som befinner seg i væskedelen ander det første venturiliknende element ved å strømme gjennom understrømningsplaten 47. Væskestrømningshastigheten gjennom under-.;trømningsplaten 47 kontrolleres av den hastighet hvormed væskeprodukt trekkes ut gjennom røret 44, og er slik at de riktige nivåer opprett-holdes i de to partier av bunnen 12.

Det er vanligvis ønskelig å tilsette mag-aesiumhydroksydoppslemming separat til væs-ien som gjensirkuleres gjennom pumpen 40 og avgis til sprøytedysene 37. Slike tilsetninger av oppslemming innføres gjennom en ventilforsynt ''ør 45, og det er ønskelig å kontrollere pH-ver-lien for den utsprøytete væske for å oppnå den mest effektive S02-absorpsjon. Som vist på tegningen har røret 38 som fører fra den omvendt koniske bunn i karet til pumpen 40 sin inntaks-åpning liggende over de nedre ender av skilleveggene 20 og 21. Væsken som herved trekkes ut, vil være av en generelt sett lavere konsentrasjon enn det fåes gjennom produktutløpsrøret 44 eller som gjensirkuleres gjennom pumpen 16 til sprøytedysene 30. I tillegg er det ønskelig å tilsette tilstrekkelig meget etterfyllingsvann til den omvendte koniske bunn i karet for å opprett-holde væskenivået i bunnen,, slik det kan foretas gjennom et ventilforsynt rør 46.

Under driften av det beskrevne apparat, for eksempel ved absorpsjon av S02 i en magnesium-hydroksydoppslemming, blir en brenselsgass som kommer fra forbrenningen av lut og som inneholder svoveldioksyd avgitt gjennom kanalen 13 til det første kontaktelement. Gassen kan være av en temperatur på 121° og S02-innholdet kan være av størrelsesorden 1 vektsprosent. Ved passering gjennom elementet 24 for kontakt

mellom gass og væske vil den innsprøytete væske

kjøle gassene ned til en temperatur av størrelses-orden 40°C, og som følge av den intime kontakt

herimellom vil det absorberes en hovedandel av

det SO, som inneholdes i gassen. Varmeveksleren 17 kontrollerer gasstemperaturen ved å kjøle

væsken som avgis til rørene 30 og sprøytes inn i

det venturiliknende element 24, så at væsken kan

kjøle gassen i kontaktapparatet.

Væsken som oppsamles i bunnen 12 eller

sumpen i karet fra begge de venturiliknende elementer vil blande seg sammen som følge av

strømningsforbindelsen som dannes under den

nedre ende av skilleveggene 20 og 21. Imidlertid

vil væsken som kommer ut gjennom produkt-utløpsledningen 44 være en sterk syre, siden

uttaket fra karet er anbragt over platen 47 som

dannes av de nedre kanter på skilleveggene 20 og

21. Den gjensirkulerte væske som tilføres til

sprøytedysene 37 vil være en forholdsvis svak

syre eller endog alkalisk, siden innløpsforbindel-sen til pumpen 40 fra sumpen vil ligge over

platen 47 som dannes av den nedre ende av

skilleveggene 20 og 21. pH for væsken som tilføres

til sprøytedysene 30 og 37 kan reguleres ved kon-trollert tilførsel av magnesiumhydroksyd og syre

gjennom rørene henholdsvis 27 og 45.

Mens den væske og de faste stoffer som er

innleiret i gassene som forlater utskilleren 37

kan andra til 1 vektsprosent av gassene som avgis til strupen 34, vil utskilleren 43 så å si fullstendig fjerne væskene og de faste stoffer fra

gassene før de trer inn i utløpskanalen 14. Dette

skyldes den høyere utskillelseseffektivitet for utskilleren 43 med sin høyere tverrsnittflate og

høyere tetthet.

Claims (3)

1. Apparat til å bringe væske og gass i kontakt med hverandre, hvor apparatet omfatter et opprettstående kar av stort sett sirkelformet tverrsnitt i horisontalretningen, samt et innløp for gass ved karets øvre ende, idet karet inneholder venturirør med en tilførsel for væske anbragt ovenfor venturirørets strupeåpning, samt en lukket bunn hvor det finnes et oppsamlings-kammer for væske, karakterisert ved at karet inneholder et antall vertikale, radialt- løpende skillevegger (20, 21) som deler karets indre opp i et antall parallelle, adskilte gasskammere med sektorformete tverrsnitt, idet det oventil finnes en gasstrømningspassasje mellom minst to av disse kammere, og at det i minst to slike kammere er anbragt et venturirør (24,36) med væsketilførsel (30, 37) for på kjent måte å oppnå kontakt mellom væske og gass, idet passasjen for gass forløper fra innløpet (13) og til det første venturirør (24) og fra dettes utløp til et rom for å adskille væske og gass, hvorfra gasspassasjen forløper oppad og over en skillevegg (21) og derfra til innløpet for et annet venturi-rør (36) og gjennom dette ned til et annet rom for å skille væske og gass, samt at væskeoppsam-lingskammerne ved gasskammernes nedre ende står i forbindelse (47) med hverandre og tilføres ny væske på et sted etter det første kammer, så at væsken vil bevege seg i motstrøm til gasstrøm-men gjennom apparatet.

2. Apparat i samsvar med påstand 1, karakterisert ved at det iallfall ved det første venturirør (24) og fortrinnsvis ved begge venturirør (36) er anordnet organer (16, 40) for resirkulering av væske fra væskeoppsamlings-kammeret for det første venturirør (24) og opp til væsketilførselsdysen (30) i dette første ven-turirør, og at det eventuelt ved resirkulering også ved det annet venturirør (36) finnes et særskilt organ (40) herfor.

3. Apparat i samsvar med påstand 2, karakterisert ved at det i resirkulasjonspassasjen for det første venturirør (24) finnes organer for tilsetning av en modifiserende væske til den resirkulerte væske som avgis til tilførsels-dysen (30), og at det fortrinnsvis også er anbragt en varmeveksler (17) til å regulere temperaturen for væsken som avgis til denne første tilførsels-dyse" (30).