DE2649180A1

DE2649180A1 - Reinigungsvorrichtung zum reinigen eines loesliche verbindungen enthaltenden gases

Info

Publication number: DE2649180A1
Application number: DE19762649180
Authority: DE
Inventors: Claude Djololian; Gerard Lagrange
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-05-12
Also published as: GB1521838A; PH14164A; AU1926676A; ZA766598B; JPS577528B2; US4308039A; IN143785B; AR212093A1; AU507696B2; IL50811A0; FR2330435B1; NZ182508A; FR2330435A1; IE43782B1; NL7612188A; MX3715E; CA1102096A; FI763146A7; PT65789A; DE2649180C2

Description

RHONE-POULENC INDUSTRIES, 22, avenue Montaigne, 75, Paris, Frankreich

Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines lösliche Verbindungen enthaltenden Gases

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Gasgemischen mit einer Flüssigkeit.

Die Erfindung löst das technische Problem, das sich jedesmal dann stellt, wenn eine in einer Flüssigkeit lösliche gasförmige Verbindung absorbiert werden soll, beispielsweise Schwefeldioxid, die fluorhaltigen Verbindungen wie Fluorwasserstoff und Siliciumtetrafluorid, und ist insbesondere anwendbar bei den Behandlungsverfahren für Gasgemische, die mit Tröpfchen beladen sind, beispielsweise mit Phosphorsäure auf die Absorptionsverfahren, bei denen eine chemische Reaktion stattfindet, oder auch auf die Absorptionsverfahren, die weniger als einen theoretischen Boden benötigen.

Man definiert einen theoretischen Boden (sh. "Les procedes de rectification dans 1'Industrie chimique" von A. Paris, ed. Dunod) oder, allgemeiner, ein vollkommenes Austauscherbauteil, wenn die aus ihm austretenden fließfähigen Medien sich im gegenseitigen thermodynamischen Gleichgewicht befinden.

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Das Problem der Absorption wird auf allgemeine Weise mit Bodenkolonnen oder auch mit Füllkörperkolonnen gelöst; findet jedoch die Absorption unter Reaktion statt, werden durch sie Verschmutzungen hervorgerufen, und benötigt sie weniger als einen theoretischen Boden, dann werden ungefüllte Kolonnen bevorzugt. Bei den ungefüllten Kolonnen des Typs mit einfacher Gegenströmung ist die Absorption häufig ungenügend, bezogen auf die Größe der Vorrichtungen. Es sind auch Wirbelstromkolonnen bekannt, - die Erfindung bezieht sieh auf diesen Vorrichtungs-Typ -, bei denen die wirbeiförmige Bewegung der Gase durch tangentiales Einleiten in eine zylindrische Kolonne hervorgerufen wird und die gereinigten Gase entweder axial oder tangential ausgeleitet werden.

Bei den vorhandenen Vorrichtungen dieses Typs wird der Gasstrom durch Versprühen einer Flüssigkeit benetzt. TJm eine wirkungsvolle Absorption zu erreichen, muß die Dispersion oder Vateilung so groß wie möglich sein; dies wird bei einem Vorrichtungs-Typ mit Sprühvorrichtungen des ebenen Typs erreicht. Die Tröpfchen sind dann sehr klein, und es ergibt sich eine wirkungsvolle Absorption; die angewandten Gasgeschwindigkeiten und die Kleinheit der Tröpfchen sind jedoch Ursache dafür, daß viele Tröpfchen mitgerissen werden, die in einer zusätzlichen Vorrichtung abgeschieden werden müssen. Bei einem Wirbelstromwäscher eines anderen bekannten Typs wird mit ebenen oder flachen Sprühdüsen, die waagerecht angeordnet sind und mit unter hohem Druck stehender Flüssigkeit gespeist werden, eine sehr gute Dispersion erzielt. Bei den bekannten Vorrichtungen ist jedoch das Ausmaß, in dem Tröpfchen mitgerissen werden, gleich mit der Güte der Dispersion, somit der Absorption, und es werden häufig zwei Vorrichtungen benötigt, um die beiden gegensätzlichen Forderungen erfüllen und ein akzeptables Ergebnis erzielen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Absorption von lösliche Verbindungen enthaltendem Gas und die Bereitstellung

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eines gereinigten und weder Tröpfchen noch Stäube enthaltenden Gases in einer einzigen Vorrichtung zu verwirklichen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung des Typs Waschkolonne mit wirbeiförmigem Gasstrom und Sprühwäsche.

Erfinduingsgemäß ist in einer ersten Waschzone ein wirbeiförmiger Gasstrom mit einer vertikalen, von oben nach unten gerichteten Versprühung kombiniert. Sodann ist in einer zweiten Zone oder Tröpfchenabscheidezone der wirbeiförmige Gasstrom mit den Wänden der Kolonne so kombiniert, daß die Tröpfchen in Form eines Flüssigkeitsfilms abfangbar sind. Die zweite Zone der Kolonne oder Tröpfchenabscheidezone ist weiterhin durch eine Krone ergänzt, die so angeordnet ist, daß sie an den Wänden den mitgerissenen Flüssigkeitsfilm abfängt.

Bei einer ersten Ausführungsform ist das vertikale Versprühen durch Sprühvorrichtungen mit Vollkegel erzielbar.

Bei einer zweiten Ausführungsform ist das vertikale Versprühen durch ebene Sprühvorrichtungen erzielbar.

Das vertikale Versprühen ist auch mit jeder beliebigen äquivalenten Vorrichtung erzielbar, die es dem Strahl gestattet, den ganzen Querschnitt der Wäschzone der Kolonne einzunehmen.

Die Krone ist als ebener Kreisring ausgeführt, der mit seinem Außenrand an der Wand der ungefüllten Kolonne befestigt und mit einem vertikalen zylindrischen Körper fest bzw. einstückig verbunden ist.

Der aus der Waschzone austretende wirbeiförmige Gasstrom durchströmt einen freien Raum der Kolonne, in dem die suspendierten Flüssigkeitsteilchen oder -tröpfchen gegen die Wände gedruckt, von der Krone abgefangen und mit den Flüssigkeiten vereinigt werden, die im unteren Teil der Kolonne aufgefangen werden.

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Bei einer allgemeinen Anwendungsform wird die im unteren Teil der Kolonne aufgefangene Flüssigkeit vollständig abgeleitet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für kontinuierlichen Betrieb wird die Flüssigkeit dem Kreislauf wieder zugeführt und es wird ein Teil davon abgeleitet, der durch eine äquivalente Menge Zusatzflüssigkeit ersetzt wird. Dadurch ist die Absorptionskolonne dann allenfalls einem theoretischen Boden äquivalent·

Der Druck der Benetzungs- oder Berieselungsflüssigkeit wird in Abhängigkeit insbesondere ihrer physikalischen Eigenschaften, der Geschwindigkeit des zu behandelnden Gases, seiner Zusammensetzung, der Partialdrücke seiner Bestandteile und der angestrebten Tröpfchengröße eingestellt. Nachdem der Druck der Berieselungsflüssigkeit festgelegt worden ist, wird die zur Tröpfchenabseheidung notwendige freie Höhe über der Waschzone bestimmt.

Es ist von Vorteil, die Versprühung dadurch zu verwirklichen, daß die Spruhvorrichtungen in wenigstens einem waagerechten Querschnitt der Kolonne angeordnet werden.

Wenn die Sprühvorrichtungen auf mehrere waagerechte Querschnitte verteilt sind, wird eine voneinander unabhängige Einstellung des Druckes der Sprühvorrichtungen in den verschiedenen Querschnitten bevorzugt.

Es sind im allgemeinen Drücke zwischen 0,1 und 3 bar bevorzugt.

Bei einer Aus führungs form der Erfindung sind zwei oder mehr Vorrichtungen nach der Erfindung hintereinandergeschaltet, wobei der aus einer Kolonne austretende wirbelförmige Gasstrom in die nachfolgende Kolonne eintritt und die Flüssigkeiten getrennt im unteren Teil jeder Kolonne aufgefangen werden. Besonders bevorzugt ist eine Übereinanderanordnung von zwei oder mehr erf inaingsgemäßen Vorrichtungen.

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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind zwei Vorrichtungen nach der Erfindung durch ein absperrendes Bauteil miteinander verbunden, welches die Flüssigkeit abfängt und den Gasstrom unter Aufrechterhaltung seiner wirbeiförmigen Bewegung durchläßt.

Bei einer anderen Ausführungsform dieses Typs können wenigstens zwei erf incLings gemäße Vorrichtungen in der vorstehend beschriebenen Weise untereinander verbunden sein, bei der der Gasstrom in der beschriebenen Weise nacheinander von der vorgeschalteten zur nachgeschalteten Vorrichtung weitergeleitet wird, die Flüssigkeiten getrennt im unteren Teil jeder Vorrichtung aufgefangen werden, und sich ein Gasstrom ergibt, aus dem praktisch alle löslichen Verbindungen ausgeschieden worden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine vertikale zylindrische Kolonne 1 mit einer Leitung 2 zum Einleiten der Gase. Die Gase treten durch die Leitung 2 tangential in eine Zone 3 ein, in der ihnen eine wirbeiförmige Bewegung erteilt wird, durchströmen zuerst eine Waschzone 4, sodann eine leere oder ungefüllte Zone 5 und werden über den Auslaß 7 ausgeleitet. Die Flüssigkeiten sammeln sich an der Basis 6 der Kolonne 1 an.

Gemäß Fig. 1 hat die Waschzone 4 zwei Querschnitte 8 und 9, in denen je eine Gruppe von Sprühvorrichtungen angeordnet ist. Diese Sprühvorrichtungen sind bevorzugt mit symmetrischer Verteilung angeordnet, so daß sie das gesamte Volumen der Waschzone 4 erfassen.

Der Flüssigkeitsdruck ist in jedem Querschnitt der Waschzone für sich getrennt einstellbar. Der Druck der versprühten Flüssigkeit ist so gewählt, daß der angestrebte Verteilungsgrad

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erzielt wird, der Absorption oder der Reaktion eine große spezifische Oberfläche zur Verfügung steht, daß Mitreißen verhindert und der Wirbelstrom nicht zerstört wird.

Der aus der Waschzone 4 kommende Gasstrom durchströmt eine Zone 5; die von den löslichen Verbindungen befreiten Gase können in ihnen suspendierte Flüssigkeitströpfchen enthalten. Durch die wirbeiförmige Bewegung werden die Tröpfchen gegen die vertikalen Wände des Zylinders gedrückt, wo sie unter Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms miteinander vereinigt werden.

Das Mitreißen des Flüssigkeitsfilms bis zum Gasauslaß wird durch eine Vorrichtung in Form einer Krone 10 verhindert.

Die Vorrichtungen, die das Eintreten der Gase in die Kolonne gestatten, sind von einer Leitung 2 gebildet; bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Leitung von rechteckigem Querschnitt gewählt, die tangential zur Kolonne 1 angeordnet ist. Vorzugsweise ist an der Schnittstelle des oberen Teils der Leitung 2 mit der Wand der Kolonne 1 ein gerundetes ebenes Bauteil 11 angeordnet, welches in Fig. 2 zu erkennen ist, die den Schnitt A-A gemäß Fig. 1 durch die Kolonne 1 zeigt. Die Aufgabe des Bauteils 11 besteht darin, den Gasstrom gegen die an den Wänden herabrieselnde Flüssigkeit zu schützen.

Der wirbeiförmige Gasstrom füllt das gesamte Volumen der Kolonne 1 aus. Um ihn noch wirkungsvoller zu verteilen, ist für den Gaseinlaß vorzugsweise die Ausführungsform gewählt, die in Fig. 3 im vertikalen Schnitt und in Fig. 4 im waagerechten Schnitt B-B dargestellt ist. Die durch die Leitung 2 ankommenden Gase dringen in einen vertikalen zylindrischen Rohrkörper 12 ein, der unten und oben mit den Wänden der Kolonne 1 verbunden ist und eine Gruppe von Öffnungen 13 aufweist, so daß er den dort passierenden Gasstrom aufteilt. Über der oberen Anschlußfläche befindet sich ein kreisringförmiger Behälter 14, der mit einer nicht gezeichneten Vorrichtung zum Ableiten der aufgefangenen Flüssigkeit versehen ist. 709813/0722 /7

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Der Schnitt B-B in Fig. 4 läßt die Anordnung des Rohrkörpers 1 2 erkennen.

Die Basis 6 der Kolonne 1 (Fig. 1) gestattet das Auffangen der Flüssigkeiten. Sie kann in verschiedenen bekannten und nicht gezeichneten Formen ausgeführt sein. Sie kann beispielsweise konisch mit axialer Ausleitung der Flüssigkeit ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann sie die in Fig. 1 gezeigte zylindrische Gestalt haben.

Die in der einen Behälter bildenden Basis 6 aufgefangene Flüssigkeit ist mit jeder bekannten und nicht gezeichneten Vorrichtung auf einem konstanten Niveau haltbar, beispielsweise mit einem Überlauf oder auch mit einer Reguliervorrichtung.

Es ist von Vorteil, wenn die einen Behälter bildende Basis 6 mit einem Wirbeldämpfer ausgestattet ist, der verschieden, beispielsweise eben, kreuzförmig oder als Balken mit quadratischem Raster ausgebildet sein kann. Fig. 2 zeigt als Beispiel eine kreuzförmige Vorrichtung 15.

Die gereinigten Gase werden im oberen Teil der Kolonne 1 ausgeleitet. Der Auslaß 7 für Gase kann verschieden ausgebildet sein. Fig. 1 zeigt als Beispiel eine am oberen Teil der Kolonne 1 angeordnete, als Auslaßleitung 16 ausgebildete axiale Auslaßvorrichtung.

Fig. 5 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Auslasses 7 für Gase, der mit einer tangential angeordneten Leitung 17 von rechteckigem Querschnitt verwirklicht ist.

Fig. 6 zeigt den waagerechten Schnitt C-C gemäß Fig. 5 durch diese abgewandelte Ausführungsform. Es ist die tangentiale Auslaßleitung 17 zu erkennen, deren in der Schnittebene C-C angeordneter unterer Teil jenseits der Krone 10 in die Kolonne 1 eindringt.

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Eine vorteilhafte zweite abgewandelte Ausführungsform des Gasauslasses wird nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 7 und 8 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist die Kolonne 1 für den Durchgang der Flüssigkeiten durch ein Bauteil 18 vollständig gesperrt, das nur die Gase durchläßt, wobei es den austretenden Gasen ihre wirbeiförmige Bewegung bewahrt. Das absperrende Bauteil 18 findet Verwendung, wenn die gereinigten Gase zu einer zweiten Waschkolonne in axialer Anordnung über der ersten , zu einer leeren Tonne oder auch zu einem vertikalen Schornstein weitergeleitet werden sollen.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht des absperrenden Bauteils 18 in Pfeilrichtung D gemäß Fig. 8, wobei die Wand der Kolonne 1 als entfernt angenommen ist. Die Gase treten am Auslaß 7 aus. Fig. 8 zeigt eine Ansicht desselben Bauteils 18 rechtwinklig zur Pfeilrichtung D. Das Bauteil 18 weist hier ein Ausleitstück 19 auf, welches das Ausleiten der Rieselflüssigkeit gestattet und das einen Wirbeldämpfer 20 hat.

In allen Fällen kann die Vorrichtung eventuell mit einer Einrichtung eines bekannten Typs für die Durchführung einer zusätzlichen Tröpfchenabscheidung ausgestattet sein.

Die Vorrichtung gestattet bei der einen oder der anderen ihrer abgewandelten Ausführungsformen ein sehr weitgehendes Auswaschen der Gase, wobei keine lösliche Verbindung an die Atmosphäre abgegeben wird; sie führt auch die Tröpfchenabscheidung und die Entstaubung in derselben Vorrichtung durch, so daß sie die Einhaltung der entsprechenden Vorschriften zur Luftreinhaltung ermöglicht. Die Vorrichtung ist volumenmäßig kleiner als die bekannten Vorrichtungen, die ein vergleichbares Volumen von Gasgemischen behandeln.

Ein weiterer Vorteil besteht bei der Durchführung eines Absorptionsvorganges unter chemischer Reaktion darin, daß der Wirb.elstrom jegliche Ablagerungen an den Wänden verhindert .

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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist für die Absorption, die Tröpfchenabscheidung und die Entstaubung aller löslichen gasförmigen Verbindungen aus einem Gasgemisch verwendbar, insbesondere bei der Behandlung von Gasgemischen, die bei der Erhitzung von Tripolyphosphaten, bei der Düngemittelherstellung, bei der Reinigung von Aufschlußgefäßen für Phosphorsäure oder auch von Gefäßen für die Konzentration von Phosphorsäure entstehen, oder auch der Gase, die beim Entfluorieren der Gase aus Fabrikationshallen, in denen Fluorsilikate hergestellt werden, entstehen.

Beispiel

In einer Kolonne des in Fig. 1 dargestellten Typs wurde ein Gasgemisch behandelt, das bei der Herstellung von Natriumtrip olyphosphat entstand. Dieses Gasgemisch, das auf 141 658 kg/h 36 kg Fluorwasserstoff und 5 033 kg OO₂-SO₂-Gemisch enthielt, wurde durch Besprühen mit zwei Berieselungsschleiern bei einem Durchsatz von 160 17h mit Natronlauge mit einem Anteil von 72 kg Natriumhydroxid, NaOH, behandelt. Die Natronlauge wurde dem Kreislauf wiederzugeführt und bei einer Temperatur von 80 ⁰C auf einem pH-Wert von 6,7 gehalten.

Die über einen axialen Abzug ausgetretenen Gase enthielten weniger als 10 mg F/Nm , bei einem Druckabfall von 100 mmWS. Ablagerungen wurden nicht festgestellt.

Ansprüche:

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines lösliche Verbindungen enthaltenden Gases, vom Typ einer Waschkolonne, in der ein wirbeiförmiger Gasstrom durch Sprühwäsche gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet , daß in einer ersten Zone oder Waschzone (4) ein wirbeiförmiger Gasstrom mit einem vertikalen Versprühen von Flüssigkeit von oben nach unten kombiniert ist, daß in einer zweiten Zone (5) der Kolonne (1) oder Tröpfchenabscheidezone der wirbeiförmige Gasstrom mit Wänden der Kolonne (1) so kombiniert ist, daß die Tröpfchen in Form eines Flüssigkeitsfilms abfangbar sind, und daß die zweite Zone (5) der Kolonne (1) oder Tröpfchenabscheidezone durch eine Krone (10) ergänzt ist, die so angeordnet ist, daß sie den Flüssigkeitsfilm abfängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Versprühen von Flüssigkeit durch Sprühvorrichtungen mit Vollkegel erzielbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Versprühen von Flüssigkeit durch ebene Sprühvorrichtungen erzielbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das vertikale Versprühen von Flüssigkeit durch Sprühvorrichtungen erzielbar ist, die so angeordnet sind, daß der Flüssigkeitsstrahl den ganzen Querschnitt der Wasehzone (4) der Kolonne (1) einnimmt.

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5. Vorrichtung nach. Anspruch. 3, dadurch, gekennzeichnet, daß die Krone (10) als ebener Kreisring ausgeführt ist, der mit seinem Außenrand an der Wand der Kolonne (1) befestigt und mit einem vertikalen zylindrischen Körper fest bzw. einstückig verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basis (6) der Kolonne (1) mit Vorrichtungen zum Auffangen der Flüssigkeiten ausgestattet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für das Einleiten der Gase eine Leitung (2) von rechteckigem Querschnitt aufweist, die tangential zur Kolonne (1) angeordnet ist und an deren Schnittstelle mit der Wand der Kolonne (1) ein gegen herabrieselnde Flüssigkeit schützendes ebenes Bauteil (11) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase weiterhin mit einem zylindrischen vertikalen Rohrkörper (12) einleitbar sind, der mit einer Gruppe von Öffnungen (13) versehen ist und gegen die herabrieselnde Flüssigkeit durch einen kreisringförmigen Behälter (14) geschützt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßleitung (16) für den wirbeiförmigen Gasstrom in der Achse der Kolonne (1) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßleitung für den wirbeiförmigen Gasstrom tangential zur Kolonne (1) angeordnet ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung für den wirbelförmigen Gasstrom mit einem absperrenden Bauteil (18) verwirklicht ist, das es gestattet, die Flüssigkeiten abzufangen, aufzufangen und aus der Kolonne (1) auszuleiten und den Gasstrom unter Aufrechterhaltung seiner wirbelförmigen Bewegung durchzulassen.

12. Verfahren zum Benutzen der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aufgefangenen Flüssigkeiten vollständig abgeleitet werden.

13. Verfahren zum Benutzen der Vorrichtung nach Anspruch bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der aufgefangenen Flüssigkeiten abgeleitet wird und daß der übrige Teil als Sprühflüssigkeit dem Kreislauf wiederzugeführt wird, wobei die abgeleitete Menge durch eine äquivalente Menge Zusatzflüssigkeit ersetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drücke der verschiedenen Sprühvorrichtungen für jede Sprühvorrichtung getrennt zwischen 0,1 und 3 bar eingestellt werden.

15. Verfahren zum Absorbieren von lösliche Verbindungen enthaltendem Gas, bei dem wenigstens zwei Vorrichtungen nach Anspruch 1 miteinander verbunden werden und mit der Vorrichtung nach Anspruch 11 in die zweite Vorrichtung der aus der ersten Vorrichtung austretende Gasstrom und eventuell auf gleiche Weise der aus der zweiten Vorrichtung austretende Gasstrom in die dritte Vorrichtung eingeleitet wird und so fort, die Flüssigkeiten im unteren Teil jeder Vorrichtung getrennt aufgefangen werden, und ein Gasstrom aufgefangen wird, aus dem praktisch alle löslichen Verbindungen ausgeschieden worden sind.

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