DE2759195B2 - Boden für Absorptionskolonnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Boden für Absorptionskolonnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Böden werden in meist vertikaler Anordnung zu Kolonnen vereinigt als Gasreinigungsstreckc verwendet. Dabei wird von einem Trägergas mitgeführtes Gas absorbiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Boden für Absorptionskolonnen zu entwickeln, der sehr kleine lineare Gasgeschwindigkeiten längs der Kolonne ermöglicht und durch Erhöhen der Verweilzeit die Dekontaminationsbedingungen verbessert. Dabei sollen die Druckverlusti gering bleiben und der Abstand zwischen zwei benachbarten Böden möglichs' klein sein, damit sich eine möglichst geringe Bauhöhe für eine Kolonne ergibt. Auch betriebsbedingte Schwankungen des Gasdurchsatzes dürfen den bestimmungsgemäßen Betrieb nicht beeinträchtigen. Ferner müssen große Mengen an Reaktionswärme abführbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Boden für Absorptionskolonnen gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung, wie ein kreisförmiger Gegenstromboden, ein kreisförmiger Gleichstromboden, ein rechteckiger Oleichstromboden und ein rechteckiger Gegenstromboden. sind in den Ansprüchen 5,6, 7 und 8 erläutert

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem vorgeschlagenen Boden für Absorptionskolonnen durch ein einfaches im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche angeordnetes Flüssigkeitsleitblech eine parallel zur Fliissigkeitsoberfläche orientierte Gasströmung eingestellt wird und dadurch eine lange Kontaktzeit erzielbar ist. Das Gasleitblech

verhindert auch bei höheren Gasdurchsätzen ein stärkeres Aufschäumen der Flüssigkeit, so daß der Abstand zwischen benachbarten Böden klein sein kann. Die durch das Gasleitblech bewirkte horizontale Gasströmung erzeugt, begünstigt durch das unterschiedlich gerichtete Früssigkeitsströme trennende Flüssigkeitsleilhlech, eine intensive Umwälzung der Waschflüssigkeit, da bereits bei kleinen Flußverhältnissen G/F ca. 10 der Speisefluß gegenüber dem Umwälzfluß in guter Näherung vernachlässigbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Liid wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 kreisförmiger Gegenstromboden,

F i g. 2 kreisförmiger Gleichstromboden, F i g. j rechteckiger Gleichstromboden,

F i g. 4 rechteckiger Gegenstromboden.

Der in Fig. 1 in einem vereinfachten Schnittbild dargestellte kreisförmige Gegenstroraboden besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehr.jse 1 und einem Bodenblech 2, in dessen Zentrum ein Gasverteiler 3 angeordnet ist. Das obere Ende des Gasverteilers 3 ist durch ein Gasleitblech 4 verschlossen, das mit dem Gehäuse 1 fesl verbunden ist. Unmittelbar unterhalb des Gasleitbleches 4 ist der Gasverteiler 3 mit Eintrittsöffnungen 5 zum Einleiten eines Gases 6 in eine Waschflüssigkeit 7 versehen. Das Gasleitblech 4 ist an seiner Peripherie mit Austrittsöffnungen 8 für das radial durch die Waschflüssigkeit 7 strömende Gas 6 versehen. Ein Einlaufrohr 9 für die Waschflüssigkeit 7 ist von der >o Oberseite des Gegenstrombodens an einer ersten Stelle der Peripherie bis in dessen unteren Bereich geführt. Ein Auslaufrohr 10 zum Abführen der Waschflüssigkeit 7 aus dem Boden mündet an einer zweiten Stelle der Peripherie im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche und ist Ji dort als Überlauf ausgebildet. Im unteren Bereich des im wesentlichen von dem Gehäuse 1. dem Bodcnblech 2 und dem Gz' eintrittsrohr 3 begrenzten Flüssigkeitsraumes 12 ist eine aus Rohren besiehende Kühleinrichtung 13 angeordnet. Ein Flüssigkeitsleitblech 14 mit an der Peripherie und im Zentralbereich liegenden Öffnungen 15 ist oberhalb der Kühleinrichtung 13 angebracht.

Die Waschflüssigkeit 7 gelangt infolge der Schwerkraft über das Einlaufrohr 9 in den ν nieren Bereich des Flüssigkeitsraumes 12, fließt über die Rohre der Kühleinrichtung 13 zum Zentrum des Gegenstrombodens, tritt durch die im Zentralbercich liegenden Öffnungen 15 des Flüssipkeitsleitbleches 14 und strömt oberhaib des Flüssigkeitsleitbleches 14 zur Peripherie zurück. Eir> Teil der Waschflüssigkeit 7 gelangt durch die an der Peripherie liegenden Öffnungen 15 wieder zurück zu der Kühleinrichtung 13. ein anderer Teil gelangt durch üie Austrittsöffnungen 8 an der Peripherie des Gasleitbleches 4 zu dem Auslaufrohr iO und über dieses tu dem Einlaufrohr 9 des nächstunteren ϊί Gegenstrombodens. Das Gas 6 wird über den Gasverteiler 3 und durch dessen Eintrittsöffnungen 5 in das von dem Flüssigkeitsleitblech 14, dem Gasleitblech 4. dem Gehäuse 1 und dem Eintrittsrohr 3 begrenzte Absorptionsvolumen 16 eingeleitet, strömt radial zu den t>o an der Peripherie gelegenen Austrittsöffnungen 8 und gelangt in den Gasverteiler 3 des nächstoberen Gegenstrombodens.

Dieser im wesentlichen horizontale Gasstrom zwischen den zentralen Fintrittsöffnungen 5 und den es peripheren Austrittsöffnungen 8 induziert eine Bewegung der Waschflüssigkeit 7, die durch die Anordnung des Flüssigkeitslcitblech * 14 zur Führung der Waschflüssigkeit 7 über die Kühleinrichtung 13 genutzt wird. Dieser Umwälzfluß ist wesentlich größer als der Speisefluß der Waschflüssigkeit 7, so daß der Speiseflnß in erster Näherung vernachlässigbar ist. Besonders einfache Ausführungen des Flüssigkeitsleitbleches 14 ergeben sich dann, wenn der Rückstrom von der Peripherie zum Zentrum im unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 12 erfolgt.

Das Gas 6 verteilt sich gleichmäßig unter dem Gasleitblech 4 und legt einen langen Absorprionsweg zurück, so daß sich eine große Verweilzeit ergibt. Der Gasstrom besteht dabei aus einem dünnen Blasenfilm in der Grenzschicht zwischen Waschflüssigkeit 7 und Gasleitblech 4, der die Absorption begünstigt. Die horizontale Gasführung in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Waschflüssigkeit 7 hält Druckverluste in engen Grenzen.

Das Ausbilden einer Sprudelschicht, deren Ausdehnung mit ansteigender Gasbelastuue zunehmen und zum Mitreißen der Waschflüssigkeit in oen nächsthöheren Absorptionsboden führen könnte, ist hier grundsätzlich ausgeschlossen, so daß der vertikale Abstand zwischen zwei Absorptionsböden wesentlich kleiner sein kann. Die vorgeschlagene Anordnung vermeidet mit Sicherheit das Bilden von Totvolumina sowie Kurzschlüssen und gestattet insbesondere bei kleinen Bodenabständen (v) das Approximieren der Gasströmung an eine Propfenströmung. Durch Strukturieren der Flüssigkeitsleitbleche 14 und insbesondere der Gasleitbleche 4 kann deren Wirksamkeit für den Stoff und Wärmeaustausch gesteigert und besonderen Randbedingungen angepaßt werden.

Das vereinfachte Schniitbild eines kreisförmigen Gleichstrombodens ist in F i g. 2 dargestellt. Das Gas 6 und die Waschflüssigkeit 7 werden durch ein an der Oberseite des Absorptionsbodens angeschlossenes zentrales Eintrittsrohr 20 zugeführt und über mehrere Verteilerrohre 21 in eine Ringkammer 22 geleilet. Die Innenwand der Ringkammer 22 wird von einem an seinen beiden Enden offenen Austrittsrohr 23 gebildet. Die Außenwand 24 der Ringkammer 22 ist mit einer Vielzahl von Durchtriitsöffnungen 25 verse!.en, durch die Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in eine:i radialsymmetrischen Raum 26 eintreten. Der Raum 26 wird begrenzt an seiner Unterseite durch ein an das untere Ende des Austrittsrohres 23 anschließendes Bodenblech 27, ein rohrförmiges Gehäuse 28 und ein Gasleitblech 29. Der Raum 26 ist durch ein Flüssigkeitsleitblech 30 in zwei übereinander liegende Abschnitte geteilt, die über eine Vielzahl an der Peripherie und im Zentralbereich liegender Öffnungen 31 miteinander verbunden sind, so djß Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in dem oberen Abschnitt des Raumes 26, also oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30, radial zur Peripherie stiömen und nach dem Durchtritt durch die peripheren Öffnungen 31 unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30 über eine Kühleinrichtung ?? zum Zentrum zurückfließen und durch die dort befindlichen öffnungen 31 in den Bereich unterhalb des Gasleitbleches 29 gelangen kann. Durch öffnungen 13 am peripheren Rand des Gai,leitbleches 29 erreichen Gas 6 und ein dünner Film der Waschflüssigkeit 7 die Oberseite des Gasleitbleches 29 und erreichen zv ischen den Verteilerrohren 21 hindurch das Austritlsrohr 23.

Eine rechteckige Ausbildung eines Gleichstrombodens zeigt Fig. 3 als vereinfachtes Schnittbild An einer ersten Schmalseite eines rechteckigen Bodens sind ein oder mehrere Eintrittsrohre 40 für Gas 6 und

Waschflüssigkeit 7 angeordnet. An einer /weilen Schmalseite in groBcm Abstand von den Eintrittsrohren 40 ist ein im Bereich der Flüssigkeitsoberflache angeordnetes Gasleitblech 41 mit mehreren ersten Austrittsöffnungen 42 versehen. Oberhalb des Gasleit· bleches 41 ist ein den Strom des Gases 6 von den ersten Austrittsöffnungen 42 zur Vermeidung eines Kurzschlusses wegführendes Leitblech 43 mit im Bereich ties Eintrittsrohres 40 liegenden zweiten Aiistrittsöfftningen 44 installiert. An der zweiten Schmalseite des rechteckigen Bodens sind ein oder mehrere Austrittsrohre 45 zum Ableiten von Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 vorhanden. Die als Überlauf 46 ausgebildete obere Mündung des Austrittsrohres 45 endet in der f.bene des Oasleitbleehs 41. Das Gasleitblech 41 hat in der Niihe des Austrittsrohres 45 zweite Ausirittsöffnungen 47 zum Abführen der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsraum im unteren Bereich des Bodens 48 ist durch ein Flüssigkeitslcitblech 49 mit öffnungen 50 an beiden Schmalseiten nach oben hin begrenzt. Unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 49 ist eine Kühleinrichtung 51 installiert. Der Raum zwischen Flüssigkeitslcitblech 49 und Gasleitblech 41 bildet das Absorptionsvolumen.

Ein rechteckiger Gegenstromboden ist als vereinfachtes Schnittbild in F i g. 4 dargestellt. An einer ersten Seite eines rechteckigen Bodens ist ein Eintrittsrohr 60 für die Waschflüssigkeit 7 und versetzt an der gleichen Seite ein Austritlsmhr 61 für die Waschflüssigkeit 7 angeordnet. Das Finlritl -ιohr 60 ist von oben durch ein den Boden an seiner Oberseite begrenzendes Gaslcitblech 62 bis in die Nähe des Bodenblcches 63 geführt. Das Austrittsrohr 61 durchdringt das Bodcnblech 6.3 von linien und reicht mit seiner als Oberlauf 64 ausgebildeten Öffnung bis in die Ebene des Gaslcitblcches 62. An einer zweiten Seile des Bodens ist ein von unten durch die Wand 63 geführtes Gascintriltsrohr 65 angeordnet, das bis zum Ciasleitblech 62 reicht und dort mit Gasaustrittsöffnungen 66 verschen ist. Das Gaslcitblcch 62 besitzt im Bereich der ersten Seile des Bodens Öffnungen 67. durch die das unter dem Gaslcitblech 62 geführte Gas 6 aus dem Boden austreten kann. Die Waschflüssigkeit strömt zunächst im Bereich des Bodenbleches 6.3 durch den Flüssigkeitsraum 68. in dem eine Kühleinrichtung 69 unterhalb eines I lüssigkcitsleitbleches 70 mit öffnungen 71 angeordnet ist. Durch die öffnung 71 im Bereich der zweiten Seite gelangt die Waschflüssigkeit 7 in den oberhalb des Flüssigkeitsleitblcches 70 liegenden Teil des Flüssigkeitsraumes 68. wird von dem dort strömenden Gas 6 in Richtung auf die erste Seite bewegt, wobei ein Teil der Waschflüssigkeit 7 durch die dort liegenden Öffnungen 71 wieder in den unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 68 eintritt und ein anderer Teil durch die öffnungen 67 des Gasleitbleches 62 in den Überlauf 64 des Austritlsrohres 61 gelangt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Boden für Absorptionskolonnen zum Reinigen von Gasen mit einer Waschflüssigkeit mit Zu- und Abführungen für das Gas und die Waschflüssigkeit, bei dem ein Bodenblech mit einer darüber angeordneten Kühleinrichtung für die Waschflüssigkeit und ein über der Kühleinrichtung parallel zum Bodenblech angeordnetes Flüssigkeitsleitblech vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Flüssigkeitsleitbiech (14, 30, 49, 70) und parallel zu diesem ein Gasleitblech (4,29,41,62) angeordnet ist und daß als Zuführung des Gases (6) in die Waschflüssigkeit (7) mindestens eine Speisestelle unter dem Gasleitblech (4, 29, 41, 62) und als '5 Abführung des Gases (6) mindestens eine von der Speisestelle entfernte Austrittsstelle im Gasleitblech (4,29.4Γ 62) angeordnet sind.

2. Bo<te;i nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gasleitbleches (4, 29,41, 62) und/oder des Flüssigkeitsleitbleches (14, 30, 49, 70) eine durchbruchfreie Strukturierung aufweist.

3. Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Flüssigkeitsleitbiech (14, 30, 49, 70) zugewandten Oberfläche des Gasleitbleches (4, 29,41,62) eine perforierte Schicht angeordnet in.

4. Boden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Schicht aus Streckmetall oder aus einem Drahtgewebe besteht.

5. Buden nach einem der Ansprüche I bis 4, ui dadurch gekennzeichnet, 'aß zur Gaszuführung unterhalb des Gaslcnbleches (4) und in dessen Zentrum ein Gasverleiler (3) c t seitlich angeordneten Eintrittsöffnungen (5) zum Einleiten des Gases

(6) in die Waschflüssigkeit (7) angeordnet ist, daß /ur )'> Gasabführung das Gaslcitblech (4) an seiner Peripherie mit Austrittsöffnungen (8) für das radial durch die Waschflüssigkeit (7) strömende Gas (6) versehen ist, da3 als Zuführung für die Waschflüssigkeit (7) an der Phcripherie des Bodens ein bis in den unteren Bereich des Bodens führendes Einlaufrohr (9) vorgesehen ist, daß als Abführung der Waschflüssigkeit (7) an einer anderen Stelle der Peripherie ein in den Bereich der Flüssigkeitsoberfläche mündendes und als Überlauf ausgebildetes Auslaufrohr (10) «'> vorgesehen ist, und daß das Flüssigkeitsleitbiech (14) mit im Zentralbereich und an der Peripherie liegenden öffnungen (15) versehen ist.

6. Boden nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur gemeinsamen w Zuführung des Gases (6) und der Waschflüssigkeit

(7) ein zentrales Eintrittsrohr (20) über mehrere Verteilerrohre (21) mit einer Ringkammer (22) verbunden ist, wobei die Innenwand der Ringkammer (22) von einem offenen Xustrittsrohr (23) μ gebildet ist und die Außenwand (24) der Ringkammer (22) zum Einleiten von Gas (6) und Waschflüssigkeit (7) in den Raum (26) oberhalb des Flüssigkeilsleitbleches (30) mil einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (25) versehen ist, und daß das M) Gasleitblech (Hb) an seiner Peripherie mit öffnungen (33) und das Flüssigkeitsleitbiech (30) im Zentralbereich und an der Peripherie mit Öffnungen (31) versehen ist.

7. Boden nach einem der Ansprüche I bis 4, M dadurch gekennzeichnet, daß zu gemeinsamen Zuführung des Gases (6) und der Waschflüssigkeit (7) an einem Rand des Gasleitbleches (41) ein oder mehrere Eintrittsrohre (40) vorgesehen sind, daß am anderen Rand des Gasleitbleches (41) zur Abführung von Gas (6) eine oder mehrere Austrittsöffnungen (42) vorgesehen sind, daß diesen Austrittsöffnungen (42) benachbarte zweite Austrittsöffnungen (47) zur Abführung der Waschflüssigkeit (7) vorgesehen sind, daß ein Überlauf (46) mit einem Austrittsrc hr (45) für die gemeinsame Abführung von Gas (6) und Waschflüssigkeit (7) vorgesehen ist, und daß oberhalb des Gasleitbleches (41) ein den Strom des Gases (6) von der (den) Austrittsöffnung(en) (42) zur Vermeidung einei Kurzschlusses wegführendes Leitblech (43) mit im Bereich der (des) Eintrittsrohreis) (40) liegenden zweiten Austrittsöffnungen (44) angeordnet ist.

8. Boden nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß als Zuführung für die Waschflüssigkeit (7) ein Eintrittsrohr (60), welches durch das Gasleitblc-ch (62) bis in den Bereich des Bodenbleches (63) geführt ist, und als Abführung für die Waschflüssigkeit (7) ein Austrittsrohr (61). welches das Bodenblech (63) von unten durchdringt und in der Ebene des Gasleitbleches (62) als Überlauf (64) ausgebildet ist, an der einen Seite des Bodens vorgesehen sind, daß als Zuführung für das Gas ein Gaseintrittsrohr (65) an der anderen Seite des Bodens durch das Bodenblcch (63) geführ! ist, daß das Gasleitblech (62) an der Seite des Eintrittsrohres (60) mit öffnungen (67) versehen ist, und daß das Flüssigkeitsleilblech (70) mit an beiden Seiten liegenden Öffnungen (71) versehen ist.