DE1220831B - Senkrechter Gas-Fluessigkeitskontaktturm - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 a-5

Nummer: 1220 831

Aktenzeichen: L 32646IV c/12 a

Anmeldetag: 6. März 1959

Auslegetag: 14. Juli 1966

Die Erfindung betrifft einen Gas-Flüssigkeitskontaktturm, in welchem die Flüssigkeit im Gegenstrom zu den aufsteigenden Gasen abwärts fließt. ·

Die am häufigsten verwendeten Gas-Flüssigkeitskontakttürme sind solche mit Glockenböden, Füllkörpem oder Sieb- bzw. Lochböden. Die Glockenbodentürme haben den Nachteil, daß die aufsteigenden Gase auf jedem Boden durch eine mehr oder minder hohe Flüssigkeitsschicht hindurchperlen müssen, wodurch in dem Turm ein veihältnismäßig hoher Druckabfall entsteht und außerdem leicht Flüssigkeit von den Gasen mitgerissen wird, besonders bei hohen Gasgeschwindigkeiten. Die Füllkörpertürme vermeiden diesen Druckverlust und besitzen zudem den Vorteil einer sehr großen Berührungsfläche zwischen den Gasen und der in dünner Schicht ausgebreiteten Flüssigkeit, sie haben jedoch den Nachteil, daß ihr Wirkungsgrad bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit stark absinkt, weil keine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf den Füllkörpern mehr erzielt wird.

Die Sieb- bzw. Lochbodentürme sollen den Stoffaustausch durch innige Vermischung von Flüssigkeit und Gas bei im wesentlichen ohne Umlenkungen parallel zur Turmachse verlaufender Strömung und Gegenströmung bewirken. Bei verhältnismäßig engen Durchtritten hängt es von ihrer Anordnung ab, ob die Vermischung in der Form stattfindet, daß die Flüssigkeit überwiegend durch die Gasräume zwischen den Böden hindurchregnet, oder daß sie überwiegend durch das aufsteigende Gas versprudelt wird, oder daß beide Wirkungen nebeneinander auftreten.

Auch diese Türme besitzen einen verhältnismäßig niedrigen Wirkungsgrad, da sie den größtmöglichen Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit meistens deswegen nicht erzielen, weil er stark von den schwierig einstellbaren und aufrechtzuerhaltenden optimalen Strömungsmengen und -umständen abhängt. Außerdem wird auch in diesem Falle vom Rand der Öffnungen einer Plattenreihe leicht Flüssigkeit durch die aufsteigenden Gase zur nächsthöheren Plattenreihe mitgerissen.

Ein Turm dieser Art, der in der deutschen Patentschrift 40 625 beschrieben ist, besitzt waagerecht übereinanderliegende Plattenreihen mit einer großen Anzahl verhältnismäßig dicht angeordneter und enger kanalartiger Öffnungen, die von Platte zu Platte gegeneinander versetzt sind. Dabei befindet sich am oberen Ende einer jeden kanalartigen Öffnung ein kleiner, über die Plattenebene nach oben hinausragender Wulst, der als Flüssigkeitswehr wirkt, so Senkrechter Gas-Flüssigkeitskontaktturm

Anmelder:

Max Leva, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Kühl, Patentanwalt,

Hamburg 36, Esplanade 36 a

Als Erfinder benannt:

Max Leva, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 18. März 1958 (722 313),

vom 15. Dezember 1958

(780 600)

daß sich während des Betriebes auf jeder Platte ständig eine Flüssigkeitsschicht befindet. Ferner sind die Platten bei einer Ausführungsform auf der Unterseite reliefartig kreuz und quer so gemustert, daß jedes Lochende nach unten hin in eine abgestumpfte Pyramide ausläuft, damit die Flüssigkeit gezwungen wird, an diesen Stellen von den Platten abzutropfen, so daß ein besserer Kontakt zwischen der Flüssigkeit und den Gasen, die durch die gleichen Öffnungen aufsteigen müssen, zustande kommt. Die pyramidenartigen Vorsprünge der Lochenden an den Unterseiten der Platten sind jedoch im Verhältnis zu dem senkrechten Abstand der Platten voneinander so kurz, und die Löcher sind in den Platten so dicht beieinander angeordnet, daß die Flüssigkeitsströmung und die Gasströmung im Turm im großen ganzen in senkrechter Richtung verlaufen und der wirksame Kontakt zwischen Flüssigkeit und Gas im wesentlichen in den Gasräumen zwischen den einzelnen Platten erfolgt, die Flüssigkeit durch diese Gasräume als feinverteilter Regen hindurchfällt. Demgegenüber spielt die Austauschmöglichkeit zwischen dem aufsteigenden Gas und der Flüssigkeit überall dort, wo

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sie die Gestalt eines dünnen Films besitzt, also auf ein Drittel bis fünf Achtel (bei größter Wehrhöhe) den Platten und allenfalls an den Wandungen der des lichten Abstandes zwischen den zugehörigen Kanäle, nur eine untergeordnete Rolle. Außerdem Platten abstehen, wobei die größte Wehrhöhe den muß die beschriebene Ausbildungsform wegen des vierten Teil des lichten Abstandes zwischen den zugeringen Durchmessers der öffnungen dazu führen, 5 gehörigen Platten beträgt.

daß erhebliche Flüssigkeitsmengen von den unteren . Kleinere Wehrhöhen — im Extremfall überhaupt Enden der Plattenöffnungen, wo sich die Tropfen an- keine Wehre — sind in der Regel wegen der gerinsammeln, von den aufsteigenden Gasen nach oben geren Dicke der Flüssigkeitsschichten besonders vorhin mitgerissen werden, was den Druckabfall je Ein- teilhaft.

heit der Massenüberführung erhöht und somit den io Durch die Bauart gemäß der Erfindung wird inWirkungsgrad des Turmes beeinträchtigt. folge der erhöhten Massenüberführungsgeschwindig-

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein keit und der damit verbundenen Verringerung des wesentlich höherer Wirkungsgrad mit einem Loch- Turmvolumens und der Turmhöhe für eine gegebene plattenturm dieser Bauart bei verhältnismäßig nied- Aufgabe nicht nur eine bedeutende Verbesserung des rigen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten und verhältnis- 15 Turmwirkungsgrades erreicht, sondern es wird auch mäßig hohen Gasströmungsgeschwindigkeiten dann der Gesamtdruckabfall im Turm, der für eine geerzielt wird, wenn man dafür sorgt, daß sowohl die gebene Massenüberführung erforderlich ist, erheblich Gase als auch die Flüssigkeit gezwungen werden, verringert. Der Druckabfall für die Masseneinheitseinen großen Teil ihres Weges im Kontaktturm auf überführung ist bei vielen Anwendungen, z. B. Klimaden Platten in waagerechter Richtung in Gegenstrom- 20 anlagen, wichtig, wo verhältnismäßig große Mengen berührung miteinander zurückzulegen, ohne daß die von Luft mit kleinen Mengen von Trockenmittel-Flüssigkeit auf die soeben geschilderte Weise ver- lösungen in Berührung gebracht werden müssen,
regnet zurücksprüht oder mitgerissen wird. Der Gas- Nachstehend wird die Erfindung an Hand der

Flüssigkeitskontaktturm gemäß der Erfindung nähert Zeichnungen erläutert.

sich daher in seiner Funktionsweise dem Prinzip des 25 Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Gas-Flüssigkeits-Füllkörperturmes, vermeidet aber den oben geschil- kontaktturmes gemäß der Erfindung, wobei Teile derten Nachteil desselben;, er kombiniert also die weggebrochen sind;

Vorteile des Lochplattenturmes mit denjenigen des F i g. 2 ist eine Draufsicht, betrachtet von Linie 2-2

Füllkörperturmes, ohne deren Nachteile aufzu- der F i g. 1 auf eine gelochte, waagerechte Platte des weisen. 30 Turmes;

Dies wird erfindungsgemäß durch einen senkrech- F i g. 3 ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie 3-3

ten Gas-Flüssigkeitskontaktturm erreicht, der zwar, der F i g. 2 durch mehrere waagerechte Lochplatten wie der Kontaktturm nach der deutschen Patent- mit den zugehörigen, abwärts gerichteten Stutzen;
schrift 40 625, mit einer oberen Zuleitung und einer F i g. 4 bis 8 zeigen Längsschnitte durch besondere

unteren Ableitung für Flüssigkeit, einer unteren Zu- 35 Bauarten von Stutzen für die in F i g. 2 und 3 darleitung und einer oberen Ableitung für Gas sowie gestellten Platten;

einer Vielzahl von übereinander angeordneten waage- F i g. 9 ist eine Draufsicht auf den in F i g. 8 im

rechten Platten mit Durchtrittsöffnungen ausgestattet Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 9 gezeigten ist, die jeweils gegen die Öffnungen der benachbarten Stutzen^

Platten versetzt und mit abwärts gerichteten Stutzen 40 Fig. 10 erläutert die Gas- und Flüssigkeitsströversehen sind. Erfindungsgemäß besitzt dieser Turm mung in dem Kontaktturm gemäß der Erfindung;
jedoch solche relativen Dimensionen, daß er eher Fig. 11 erläutert die Gas- und Flüssigkeitsströ-

wie ein Füllkörperturm funktioniert. Denn die große mung in einem Kontaktturm mit Lochplatten gemäß Kontaktfläche zwischen Flüssigkeit und Gas wird der Erfindung, aber ohne Stutzen;
nicht durch tröpfchenförmige Verteilung der Flüssig- 45 Fig. 12 erläutert die Gas- und Flüssigkeitskeit in einem großen Gasraum, sondern durch das strömung in einem Kontaktturm mit Lochplatten ge-Aneinandervorbeiströmen zusammenhängender Gas- maß der Erfindung, deren Öffnungen aber mit auf- und Flüssigkeitsschichten bewirkt. Hierbei wird ins- wärts gerichteten Stutzen versehen sind,
besondere den letzteren die Gestalt dünner zusam- Der in F i g. 1 dargestellte Gas-Flüssigkeitskontakt-

menhängender Gas- und Flüssigkeitsschichten be- 50 turm besitzt die Wandung 10, den geflanschten wirkt. Hierbei wird insbesondere den letzteren die Deckel 11 und die Grundplatte 12. Die Flüssigkeit Gestalt dünner zusammenhängender Fihne aufge- wird oben durch Leitung 13 zugeführt und vom zwungen. Sumpf durch Leitung 14 abgezogen. Das Gas wird

Demgemäß kennzeichnet sich der erfindungs- oberhalb des Sumpfes durch Leitung 15 zugeführt gemäße Gas-Flüssigkeitskontaktturm dadurch, daß 55 und vom oberen Ende durch Leitung 16 abgezogen, der lichte Abstand der Platten gleichbleibend zwi- Das Turminnere ist mit einer Anzahl von übereinschen 10 und 150 mm liegt, daß jeder Stutzen bei zy- ander auf Abstand gelagerten, waagerechten Platten lindrischem Querschnitt eine lichte Weite zwischen 17 ausgestattet. Jede Platte besitzt Öffnungen 18, die 10 und 150 mm aufweist, die jedoch mindestens die in waagerechter Richtung gegeneinander versetzt sind Hälfte und höchstens das Vierfache des Plattenab- 60 (vgl. Fig. 2 und 3). Wenn sämtliche Platten die Standes beträgt, daß der lichte Gesamtquerschnitt der gleiche Bauart besitzen, erreicht man dies am besten, Stutzen in einer Platte zwischen 2 und 15 % von deren indem jede Platte in bezug auf die Nachbarplatte um Gesamtfläche ausmacht, daß die Stutzen gegebenen- 90° gedreht eingesetzt wird.

falls in bekannter Weise oberhalb der Platten Flüssig- Die Öffnungen 18 sind mit abwärts gerichteten

keitswehre bilden, und daß die Unterkanten der 65 Stutzen 19 versehen, die in F i g. 3 die Form offener Stutzen von der darunterliegenden Platte um minde- Röhren haben, deren oberer Rand mit der Platte 17 stens ein Viertel der lichten Stutzenweite und um verbunden ist und, wie bei 38 dargestellt, als Flüssigem Drittel bis die Hälfte (bei fehlenden Wehren bzw. keitswehr etwas über die Plattenebene nach oben

hinausragen kann, so daß auf der Platte 17 beim Betrieb des Kontaktturmes eine Flüssigkeitsschicht 36 stehenbleibt. Der untere Rand eines jeden Stutzens 19 steht in einem senkrechten Abstand α von dem Spiegel der Flüssigkeitsschicht 36 auf der darunterliegenden Platte. In F i g. 3 erstrecken sich die Stutzen 19 abwärts über den größeren Teil (ungefähr drei Viertel) des senkrechten Abstandes d zwischen den Platten.

Die Platten 17 werden von Unterlegringen 20 mit U-förmigem Querschnitt getragen. Die unterste Platte wird von einem Ring 21 mit L-förmigem Querschnitt getragen, der an der Wand 10 des Turmes befestigt ist.

Es ist zweckmäßig, daß die Unterlegringe 20 und die Platten 17 nicht unlösbar im Turm befestigt, sondern aufeinander aufgeschichtet sind und vom eigenen Gewicht festgehalten werden. Zwischen dem Umfang der Platten und der Turmwand befinden sich Dichtungsringe 22.

Der senkrechte Abstand d zwischen den Platten ist ziemlich klein im Verhältnis zum Durchmesser der Platten. Der günstigste Abstand variiert beträchtlich je nach der besonderen Verwendung und dem Gas- und Flüssigkeitsdurchsatz. Im allgemeinen ist der Gasdruckabfall innerhalb des Turmes um so größer, je kleiner der Abstand d ist; desto größer ist aber auch die Massenüberführungsgeschwindigkeit infolge der höheren Diffusionsgeschwindigkeit durch den dünneren Gasraum. Der senkrechte Abstand der Platten liegt zwischen 10 und 150 mm, meist zwischen 10 und 75 mm.

Der Durchmesser der Öffnungen 18 und der entsprechende Durchmesser der abwärts gerichteten Stutzen 19 liegt ebenfalls zwischen 10 und 150 mm, meist zwischen 25 und 100 mm. Die Anzahl der Öffnungen je Platte ist so bemessen, daß die Öffnungen nur einen kleinen Anteil, und zwar 2 bis 15% der Gesamtplattenfläche bilden.

Die lichte Weite der Stutzen soll in derselben Größenordnung liegen wie der senkrechte Abstand d zwischen den Platten. Sie soll mindestens die Hälfte und höchstens das Vierfache des Plattenabstandes betragen.

F i g. 4 zeigt eine besondere Form des Stutzens 33, der mit seinem oberen Ende an der Platte 17' befestigt ist und mit seinem unteren Rand auf der Platte 17" ruht. Durch seitliche öffnungen 35 im unteren Teil des Stutzens kann das Gas seitlich in den Stutzen über der Oberfläche der Flüssigkeitsschicht 36 auf der Platte einströmen. Bei dieser Bauart können die Platten unmittelbar aufeinandergestapelt sein, ohne daß Abstandsringe 20 erforderlich sind.

F i g. 5 zeigt einen Stutzen 37, dessen oberer Rand etwas erweitert ist und ein wenig über die Plattenoberfläche 17' hinausragt, so daß ein Wehr 38 gebildet wird, dessen Höhe die Dicke der Flüssigkeitsschicht auf der Platte bestimmt. Die Höhe des Wehrs 38 darf im Verhältnis zum senkrechten Abstand zwischen den Platten nicht erheblich sein und soll nicht mehr als ein Viertel des Plattenabstandes betragen. Der Bodenrand des Stutzens 37 ist gezackt, um ein gleichmäßiges Abtropfen der Flüssigkeit zu gewährleisten.

Fig. 6 zeigt einen abgeänderten Stutzen 39, dessen oberer Rand etwas über die Oberfläche der Platte 17' hinausragt und ein Wehr 40 bildet. Bei geringer Flüssigkeitszufuhr kann die Flüssigkeit vollständig durch die Löcher 41 in den Stutzen 39 fließen. Bei starker Flüssigkeitszufuhr kann ein Teil der Flüssigkeit das Wehr 40 überfluten.

F i g. 7 zeigt einen weiteren abgeänderten Stutzen

42, der mit dem oberen Ende an der Platte 17' befestigt ist. Das untere Ende des Stutzens ist bei 43 nach außen erweitert, um den Druckabfall des Gases beim Eintritt in den Stutzen zu verringern.

F i g. 8 und 9 zeigen eine andere abgeänderte Art eines Stutzens 44, der abnehmbar in die Öffnungen

ίο 18 eingesetzt werden kann. Der Außendurchmesser des Stutzens ist etwas kleiner als die lichte Weite der Öffnung 18 in der Platte 17'. Der Stutzen 44 wird von der Platte 17' getragen, von der er vermittels der Nasen 45, die mit Abstandsnippeln 46 verbunden sind, herabhängt. So wird ein ringförmiger Spalt 47 zwischen dem Rand der Öffnung 18 und der Außenwand des Stutzens 44 gebildet. Der Flüssigkeitsstrom ergießt sich abwärts durch den ringförmigen Spalt 47 oder bei sehr hohen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten

ao sowohl durch den ringförmigen Spalt 47 als auch durch das Innere des Stutzens 44 durch Überfluten des oberen Randes desselben. Der ringförmige Spalt 47 soll so eng sein, daß das Gas von der nächst tieferen Platte praktisch vollständig durch den Stutzen 44 und nicht durch den Spalt 47 strömt.

Der in F i g. 3 mit α bezeichnete Abstand zwischen den unteren Rändern der Stutzen und dem Flüssigkeitsspiegel auf der darunter befindlichen Platte soll mindestens so bemessen sein, daß sich in den Stutzen keine Flüssigkeitssäule bilden kann. Wenn der Abstand α für die jeweilige Gasgeschwindigkeit zu klein ist, bildet sich in den Stutzen eine Flüssigkeitssäule, durch die das Gas hindurchtreten muß, was zu einem übermäßigen Druckabfall und zum Überfluten des Turmes führt. Der Abstand α soll so bemessen sein, daß er eine möglichst intensive Berührung von Gas und Flüssigkeit bewirkt, indem der Gasstrom nach unten gegen die Flüssigkeit abgelenkt wird, wobei ein übermäßiger Druckabfall beim Gaseintritt in den Stutzen und eine Flüssigkeitsstockung in den Stutzen vermieden wird.

Der günstigste Abstand zwischen dem unteren Rand der Stutzen und dem Flüssigkeitsspiegel auf der darunter befindlichen Platte ist meist derjenige, bei dem die Gasgeschwindigkeit beim Eintritt in die Stutzen ungefähr gleich der Gasgeschwindigkeit in den Stutzen ist. Dies wird erreicht, indem man die zylinderförmige Fläche der Öffnung zwischen dem unteren Rand des Stutzens 19 und dem Flüssigkeitsso spiegel auf der darunter befindlichen Platte (also die Fläche 2nra in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3, wo r der innere Radius des Stutzens und α der senkrechte Abstand zwischen dem unteren Rand des Stutzens und dem Flüssigkeitsspiegel auf der darunter befindlichen Platte ist), so berechnet, daß sie ungefähr gleich der Querschnittsfläche des Stutzens (d.h. nr²) ist. Mit anderen Worten, das Verhältnis 2 air soll in den meisten Fällen am besten etwa 1,0 betragen.

Obwohl dieses Verhältnis in manchen Fällen beträchtlich größer als 1,0 sein kann, was einem größeren Abstand« entspricht, soll doch der Abstand α grundsätzlich nicht mehr als die Hälfte und wenigstens ein Drittel des senkrechten Abstandes zwischen der Unterfläche einer Platte und dem Flüssigkeitsspiegel auf der darunter befindlichen Platte betragen. Der Abstand α ist bei minimaler Flüssigkeitsbedekkung der Platten, also bei fehlendem Wehr (38, 40)

oder sehr kleiner Wehrhöhe, praktisch dem Abstand angedeutet ist. Gleichzeitig wird durch diese Bau-

zwischen dem unteren Stutzenrand und der darunter weise auch der Neigung des Gases, Flüssigkeit nach

befindlichen Platte gleichzusetzen. Bei größeren oben mitzureißen und die Flüssigkeit vom Rande der

Wehrhöhen steigt der Maximalabstand des unteren Öffnungen fortzutreiben, entgegengewirkt. Das Mit-

Stutzenrandes von der darunter befindlichen Platte 5 reißen von Flüssigkeit wird ferner durch die Ab-

mit Rücksicht auf die oben angegebenen Erforder- lenkung des Gasstromes beim Austritt aus den Stutzen

nisse hinsichtlich des freien Raumes zwischen Stutzen unterdrückt.

und Flüssigkeitsspiegels bis zu fünf Achtel des Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin,

Plattenabstandes an. daß auch über die Innenwände der Stutzen Flüssigkeit

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 bis 3 dargestellten io als Film fließt und so eine zusätzliche Flüssigkeits-Ausführungsform ist in Fig. 10 erläutert. Die aus- oberfläche dem Gas ausgesetzt wird, was eine entgezogenen Pfeile 23 deuten den Gasstrom, die punk- sprechend höhere Gesamtgas-Flüssigkeitsmassenübertierten Pfeile 24 den Flüssigkeitsstrom an. . führungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Gegebenen-

Die Flüssigkeit ist auf den Platten 17 in einer falls können die Stutzen mit flachen, senkrechten

dünnen Schicht 25 ausgebreitet, fließt von Platte zu 15 Rinnen ausgestattet sein, um die gleichmäßige An-

Platte an den Öffnungen 18 und den Wandungen der feuchtung der gesamten Innenfläche der Stutzen zu

Stutzen 19 abwärts und tropft von den Rändern der gewährleisten.

Stutzen auf die darunterliegende Platte. Die Flüssig- Die Vorteile der Erfindung werden durch einen

keit fließt sodann radial nach außen entlang der Vergleich der Fig. 10 mit Fig. 11 veranschaulicht, Plattenoberfläche bis zu den versetzten Öffnungen in 20 die einen Lochplattenturm gleicher Dimensionierung,

der nächsten Platte, dann wieder durch die Stutzen aber ohne Stutzen zeigt. Obwohl in der Vorrichtung-

zur nächsten Platte und so weiter. Das Gas strömt ein allgemeiner Gegenstrom zwischen Gas und

aufwärts im Gegenstrom zur Flüssigkeit durch die Flüssigkeit vorhanden ist, besteht doch eine verhält-

Stutzen 19 und dann radial nach außen zu den be- nismäßig schlechte gegenseitige Strombeeinflussung,

nachbarten versetzten Stutzen der nächsten Platte. 25 Während ein Teil des Gasstromes sich in guter Zu-

Der verbesserte Gas-Flüssigkeitskontakt kommt Ordnung fortgewegt, wie durch den Weg a-b-c-d-e dadurch zustande, daß die Stutzen den Gasstrom angedeutet, besteht eine beträchtliche Kurzschlußnach unten entlang der Flüssigkeitsoberfläche und in strömung des Gases, wie durch Pfeile f-g und h-i aninniger Berührung mit derselben ablenken, bevor der gedeutet. Weiter gibt es keine Mittel, um das Gas zu Gasstrom seitwärts in die Stutzen und dann aufwärts 30 veranlassen, in innige Berührung mit der Flüssigzüm nächsten Boden zieht. Gas und Flüssigkeit keitsoberfläche 28 zu treten, so daß ein großer Teil strömen in geordnetem Gegenstrom, da das Gas nicht des Gases von Öffnung zu Öffnung strömt, ohne mit direkt von Öffnung zu Öffnung an der Flüssigkeit der Flüssigkeitsoberfläche in Berührung zu kommen, vorbeiströmen kann, wie es in Türmen der Fall ist, Ferner wird die Flüssigkeit in stärkerem Ausmaße in denen die Lochplatten keine oder nur sehr kurze 35 durch das Gas vom Rande der Öffnungen fortgetrieabwärts gerichtete Stutzen besitzen. ben und nach oben hin mitgerissen.

Während das Gas seitlich in die Kanäle in inniger Die Vorteile der Erfindung werden weiter durch Berührung mit der Flüssigkeitsoberfläche strömt, be- einen Vergleich der Fig. 10 mitFig. 12veranschausteht eine beträchtliche Bewegung der Flüssigkeits- licht, die einen Kontaktturm zeigt, dessen Lochschicht, die eine häufige Erneuerung der Flüssigkeits- 40 platten bei sonst gleicher Bauweise mit nach oben oberfläche zur Folge hat. Wichtig ist ferner, daß der gerichteten Stutzen versehen sind. Um den Flüssigmaximale Druckabfall an der Stelle auftritt, wo das keitsstrom zu ermöglichen, besitzen die Stutzen 29 Gas in die Stutzen einströmt, und daß an dieser Stelle an ihrem unteren Ende Öffnungen 30. Die Flüssigkeit das Gas zwangsweise in innige Berührung mit der 31 fließt durch die Öffnungen 30 und tropft auf die Flüssigkeitsschicht kommt. Dies ist sehr vorteilhaft, 45 Oberfläche der darunterliegenden Platte herab. Bei da bekanntlich die wirksamste Gas-Flüssigkeits- dieser Anordnung ergibt sich eine Verbesserung der massenüberführung an den Stellen des maximalen Strömungszuordnung zwischen Gas und Flüssigkeit Druckabfalls stattfindet, vorausgesetzt, daß Gas und durch die Stutzen 29. Das Gas wird jedoch nicht in Flüssigkeit an diesen Stellen miteinander in Beruh- innige Berührung mit der Flüssigkeit gezwungen, wie rung sind. Das Gesamtergebnis ist eine erhebliche 50 es beim Turm gemäß Fig. 10 der Fall ist. Ferner Verbesserung der Gas-Flüssigkeitsmassenüberfüh- prallt das im Stutzen aufsteigende Gas auf die Unterrungsgeschwindigkeiten, die eine entsprechende Ver- Seite der nächsthöheren Platte auf, wodurch eine ringerung des Turmvolumens und der Turmhohe beträchtliche Wirbelwirkung mit entsprechend hohem gestattet. Überraschenderweise ist dieser erhöhte Druckverlust erzeugt wird (wie durch Spiralpfeile 32 Wirkungsgrad von einer beträchtlichen Verringerung 55 angedeutet). Da das Gas an dieser Stelle aber nicht und nicht, wie man erwarten könnte, von einer Er- in Berührung mit der Flüssigkeit ist, hat diese mit höhung des Gesamtdruckabfalls pro Einheit der Druckverlust verbundene Wirbelwirkung keine er-Massenüberführung begleitet. höhte Gas-Flüssigkeitsmassenüberführung zur Folge

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, und ist deshalb vergeudet. Ferner ist die Flüssigkeitsdaß die in bezug auf den darüberliegenden Stutzen 60 tiefe über den Löchern weitgehend vom Gasdruckzentrifugale Strömung der Flüssigkeitsschicht auf den abfall abhängig, weil das Gas am Eingang zum Platten durch den erhöhten Gasdruck in der Nähe Stutzen, wo die Flüssigkeit durch Löcher 30 austreten dieses Stutzens begünstigt wird. Dies hat eine gering- muß, seinen Höchstdruck aufweist. Infolgedessen fügige "Verflachung der Flüssigkeitsschicht unter den füllt sich der Plattenboden leicht mit Flüssigkeit, und Stutzen, wie es in Fig. 10 bei26 in gleicher Weise 65 es wird verhältnismäßig viel Zeit benötigt, um zum auch in F i g. 4 bis 8, angedeutet ist, und eine gering- Normalzustand zurückzukehren. Alle diese Faktoren fügige Erhöhung der Dicke der Flüssigkeitsschicht tragen zum geringen Turmwirkungsgrad und zu in der Nähe der Öffnungen zur Folge, wie es bei 27 höheren Druckabfall bei.

Beispiel 1

Ein Gas-Flüssigkeitskontaktturm gemäß Fig. 1 und 10 wird mit einem Turm gemäß Fig. 11 verglichen, der keine Stutzen besitzt. Die Versuche werden mit konzentrierter Calciumchloridlösung durchgeführt, die abwärts durch den Turm als Trockenmittel für einen aufsteigenden Strom feuchter Luft fließt. In beiden Fällen werden Platten von gleichem Durchmesser, mit der gleichen Anzahl von Öffnungen je Platte und mit einem senkrechten Abstand von 54 mm zwischen den Platten verwendet. Sowohl der Durchmesser der Öffnungen als auch der Innendurchmesser der Stutzen beträgt 54 mm, und in beiden Fällen beträgt die Strömungsgeschwindigkeit des Gases 791 kg/Std. je Quadratmeter des Turmquerschnittes, während die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit 698 kg/Std. je Quadratmeter beträgt. Die Stutzen sind 32 mm lang, und der Abstand zwischen dem unteren Rand der Stutzen und der daruntergelegenen Platte beträgt 19 mm. Die Ergebnisse sind die folgenden:

K_Ga

H OG

T. E/./Platte
AP/T. U. (CmH₂O)

Turm gemäß F i g. 1 und 10

81,6 0,335 0,188 3,30

Turm gemäß F i g. 11

70,8 0,384 0,165 6,30

T. E/./Platte«
AP/T. U. (CmH₂O)W)

Turm gemäß F i g. 1 und 10

163,3 0,17 0,303 0,63

Turm gemäß F i g. 11

99,8 0,275 0,185 1,60

(!) Kqü = kg-Mol EfeO, absorbiert je Stunde je Kubikmeter Turmvolumen je Atmosphäre Triebkraft (d. h. Geschwindigkeit der Massenüberführung zwischen Gas und Flüssigkeit).

(?) H_0G = Höhe des Kontaktturmes in Meter.

(3) T. U. = Überführungseinheit (d. h. entsprechend der Überführung, die mit einer 100% wirksamen, theoretischen Platte erreicht wird). T. E/./Platte ist somit ein Maß der Plattenwirksamkeit.

(Ό A PIT. U. = Druckabfall für eine Überführungseinheit. ίο Wie man sieht, besitzt der erfindungsgemäß gebaute Turm einen beträchtlich erhöhten Gas-Flüssigkeitsüberführungswirkungsgrad bei ungefähr halbem Gesamtdruckabfall.

Die Erfindung eignet sich besonders für Gas-Flüssigkeitsabsorptionsverfahren, bei denen geringe Flüssigkeitsgeschwindigkeiten und verhältnismäßig hohe Gasgeschwindigkeiten verlangt werden. So müssen bei Klimaanlagen große Mengen Luft mit kleinen Mengen von flüssigen Trockenmitteln in Be-

ao rührung gebracht werden, um die Luft zu entfeuchten. Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für sämtliche Gastrocknungsverfahren, die mit flüssigen Trockenmitteln arbeiten, z. B. beim Trocknen von feuchtem Chlor aus elektrolytischen Zellen mit konzentrierter Schwefelsäure. Infolge des hohen Wirkungsgrades kann die Zirkulationsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Vergleich zu derjenigen in Füllkörpersäulen verringert werden.

Besonders vorteilhaft läßt sich der Kontaktturm gemäß der Erfindung, ferner als Fraktionieraufsatz bei der Vakuumdestillation anwenden. Hierbei ist es wichtig, bei möglichst geringem Druckabfall arbeiten zu können. Dank dem erfindungsgemäß niedrigen Druckabfall pro Überführungseinheit lassen sich unter gegebenen Arbeitsbedingungen niedrigere absolute Drücke im Destilliergefäß verwirklichen, wodurch der Siedepunkt der Charge herabgesetzt wird. Dadurch wird ein erhöhter Durchsatz bei einer gegebenen Arbeitstemperatur erzielt und auf Grund der niedrigeren Arbeitstemperatur die Pyrolyse hitzeempfindlicher Stoffe bei entsprechend höherer Ausbeute an Destillat unterdrückt.

Wie man sieht, besitzt der erfindungsgemäß gebaute Turm unter gleichen Bedingungen fast den doppelten Überführungswirkungsgrad bei weniger als dem halben Gesamtdruckabfall.

Beispiel 2

Ein Gas-Flüssigkeitskontaktturm gemäß Fig. 1 und 10 wird mit dem Turm gemäß Fig. 12 verglichen, der aufwärts gerichtete Stutzen besitzt. Die Versuche werden nach Beispiel 1 durchgeführt. Platten von gleichem Durchmesser und mit der gleichen Anzahl von Öffnungen sind in beiden Fällen in senkrechten Abständen von 64 mm voneinander angeordnet. Die lichten Weiten der Stutzen betragen 46 mm, die Strömungsgeschwindigkeit des Gases beträgt 791 kg/Std. je Quadratmeter des Turmquerschnittes, diejenige der Flüssigkeit 757 kg/Std. je Quadratmeter des Turmquerschnittes. Die Stutzen sind in beiden Fällen 46 mm lang. Die Abstände zwischen den unteren Rändern der abwärts gerichteten Stutzen und der nächsttieferen Platte bzw. die Abstände zwischen den oberen Rändern der aufwärts gerichteten Stutzen und der nächsthöheren Platte betragen 21 mm. Die Ergebnisse sind die folgenden:

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Senkrechter Gas-Flüssigkeitskontaktturm mit einer oberen Zuleitung und einer unteren Ableitung für Flüssigkeit, einer unteren Zuleitung und einer oberen Ableitung für Gas sowie einer Vielzahl von übereinander angeordneten waagerechten Platten mit Durchtrittsöffnungen, die jeweils gegen die Öffnungen der benachbarten Platten versetzt und mit abwärts gerichteten Stutzen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand der Platten gleichbleibend zwischen 10 und 150 mm liegt, daß jeder Stutzen bei zylindrischem Querschnitt eine lichte Weite zwischen 10 und 150 mm aufweist, die jedoch mindestens die Hälfte und höchstens das Vierfache des Plattenabstandes beträgt, daß der lichte Gesamtquerschnitt der Stutzen in einer Platte zwischen 2 und 15 % von deren Gesamtfläche ausmacht, daß die Stutzen gegebenenfalls in bekannter Weise oberhalb der Platten Flüssigkeitswehre bilden, und daß die Unterkanten der Stutzen von der jeweils darunterliegenden Platte um mindestens ein Viertel der lichten Stutzenweite und um ein Drittel bis die Hälfte (bei fehlenden Wehren) bzw. ein Drittel

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bis fünf Achtel (bei größter Wehrhöhe) des lichten Abstandes zwischen den zugehörigen Platten abstehen, wobei die größte Wehrhöhe den vierten Teil des lichten Abstandes zwischen den zugehörigen Platten beträgt.

2. Gas-Flüssigkeitskontaktturm nach An-

Außendurchmesser eines jeden Stutzens etwas kleiner ist als der Durchmesser der zugehörigen Plattenöffnung.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 40 625, 241267,

sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 509 927, 627 942, 633 433.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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