DE711016C - Verfahren zur Durchfuehrung von Stoffuebergaengen zwischen einer fluessigen und einer gasfoermigen Phase - Google Patents

Description

• Verfahren zur Durchführung von Stoffübergängen zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase Bei der Durchführung von Verfahren, bei welchen Stoffe, die in einer flüssigen Phase gelöst sind, in eine während des Verfahrens stets vorhandene Gasphase überführt werden, oder Stoffe, die als Telldruck in einer Gasphase vorhanden sind, in eine flüssige Phase überführt werden sollen, müssen die beiden Grundbedingungen einer möglichst guten Verteilung der Gasphase in der flüssigen Phase sowie die möglichst exakte Einhaltung dies Gegenstroms zwischen Flüssigkeit und Gas angewendet werden, um rationell zu arbeitlen.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Gasen, die in einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter eintreten, diesen Gasen eine Führung durch über den Gaseintrittsdüsen angeordnete Rohre zu geben. Bei diesen bekannten Verfahren wird zw.ar eine gute Durchmischung zwischen Flüssigkeit und Gas zwangsweise erreicht; jedoch kann das Verfahren keinen Anspruch darauf erheben, leine gute Ausnutzung der absorbierenden Eigenschaft der Flüssigkeit auf das zu extrahierende Gas oder umgekehrt auszuüben, da dieselbe Flüssigkeit sowohl mit dem Anfabgswie mit dem Endzustand des durch die Flüssigkeit perlenden Gases in Berührung kommt.
• Im Gegensatz hierzu wird in dem vorliegenden Verfahren zwangsweise erreicht daß I. der Vorteil einer guten Durchmischung von Gas und Flüssigkeit bis zum äußersten wahrgenommen wird, 2. eine Führung der Flüssigkeit gegen das Gas dahin erreicht wird, daß frische Flüssigkeit mit dem erwünschten Endzustand des Gases in Berührung kommt und beim weiteren Weg durch die Apparatur auf Gaszustände trifft, die von den zu erreichenden Endzuständen jeweils weiter entfernt sind, so daß endgültig die Flüssigkeit vor dem Verlassen der Apparatur mit einem Gas in Bierührung steht, das dem Anfangszustand des Prozesses entspricht. Es liegen sich hier also jeweils Endzustand von Flüssigkeit und Anfangszustand von Gas- bzw. Anfangszustand von Flüssigkeit und Endzustand von Gas gegenüber.
• Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, daß die gasförmige Phase von unten durch ein Rohr, in dem die flüssige Phase von oben nach unten strömt, in Form einer Blase aufsteigt, deren Durchmesser nur um ein weniges kleiner ist als der Querschnitt des Rohres. Um zu verhindern, daß eine Durchmischung der flüssigen Phase bezüglich ihres Anfangs- und Endzustandes eintritt, muß der Aufsteigweg der Blase innerhalb des Rohres mindestens das zofacbe des lichten Rohrquerschnittes betragen.
• Diese Anordnung erlaubt infolge der hintereinander erreichten verschiedenen Gleichgewichtszustände eine Ausnutzung derjenigen Eigenschaften von Flüssigkeit und Gas, die die Absorption bzw. Austreibung bedingen bis nahe an die theoretisch möglichen Werte.
• Um eine vielfache Vergrößerung der entstehenden Oberfläche der Flüssigkeit gegen die aufsteigende Gasblase bei dem geschilderten Prinzip zu erzwingen, muß man durch Dosierung der Gasmenge dafür Sorge tragen, daß die in dem mit Flüssigkeit gefüllten Rohr aufsteigehde Blase so groß wird, daß ihr Querschnitt nur wenig kleiner ist als der des Rohres. Dieses wird immer zwangsläufig erreicht, wenn eine bestimmte kritische Gasmenge in das Rohr eingeleitet wird, und zwar tritt folgendes auf: In dem Rohr entstehen am unteren Teil Gasblasen verschiedener Querschnitte. Diese Gasblasen besitzen infolge ihrer verschiedenen Größe verschieden schnelle Aufsteiggeschwindigkeiten. Die größeren steigen schneller auf, holen dabei die vor ihnen aufsteigenden kleineren Gasblasen ein, vereinigen sich mit ihnen und wachsen auf die Weise schnell an.
• Dieses Anwachsen geht genau so lange vor sich, bis die Blase so groß geworden ist, daß sie an dem äußeren Umfang der ihr entgegenströmenden Wassersäu1!e, d. h. also praktisch an der Rohrwand, allseitig anstößt. In diesem Moment wird der Endquerschnitt der Blase und gleichzeitig die Endgeschwindigkeit erreicht. Diese Endgeschwindigleit ist ein Zustand, der einerseits von dem Gewicht des Gases, also von seiner Aufsteigkraft, abhängt. andererseits von der Geschwindigkeit der der Blase entgegenströmenden Flüssigkeit. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, diese Flüssigkeitsgeschwindigkeit so groß zu machen, daß die Blase entweder stillsteht, d. h. nicht mehr aufsteigen kann, ,oder sogar in Flüssigkeitsrichtung mitgenommen wird. Hierdurch würde die Erreichung eines Gegenstromes unmöglich gemacht. Infolgedessen gibt es für diesen Prozeß eine Höchstgeschwindigkeit der Flüssigkeit, die nicht überschritten werden darf und deren Größe durch die Aufsteiggeschwindigkeit der Gasblase bestimmt wird. Der eben geschilderte Effekt, daß bei dem Aufsteigen in einem Rohr die kleinen Blasen sich zu einer größeren vereinigen und so sowohl hinsichtlich Größe wie Geschwindigkeit einem gleichmäßigen Endzustand zustreben, bedeutet einen großen Vorteil für das Verfahren I. in Hinsicht der Erreichung des Gegenstromprinzips, 2. für die zum Auswaschen notwendige Durchwirbelung der Flüssigkeit, 3. für das Zustandekommen verhältnismäßig dünner Absorptionsschichten der Flüssigkeit gegen die Gasblase.
• Das geschilderte Verfahren läßt sich in der chemischen Industrie in verschiedenster Weise anwenden, beispielsweise für das Auswaschen eines Gases aus anderen Gasen mittels einer Flüssigkeit, das Austreiben von in Flüssigkeit gelösten Gasen durch Wasserdampf, das Verdampfen einer flüssigen Komponente, die in einer anderen flüssigen Komponente gelöst ist, mittels eines Gases und ähnliche Prozesse, in welchen derartige Stoffübergänge zwischen zwei Phasen, von denen die eine flüssig, die andere gasförmig ist. stattfinden.
• Selbstverständlich ist die Anwendungsmöglichkeit dieses Verfahrens nicht auf Zustände normalen Druckes und normaler Temperatur beschränkt, im Gegenteil, die Ausbildung eines Röhrenkörpers, in welchem der geschilderte Prozeß durchgeführt wird, läßt gerade die Anwendbarkeit des Verfahrens- auf Drucke und Temperaturen verschiedenster Höhe zu. Desgleichen bleibt das Verfahren nicht beschränkt darauf, lediglich in . einem Rohr durchgeführt zu werden.
• Ein Ausführungsbeispiel einer Apparatur zur Durchführung des Verfahrens mit beliebigem Durchsatz an Flüssigkeit und Gas ist in der Zeichnung dargestellt.
• Die Apparatur besteht aus einer oberen und unteren Kammer I und 2, die beide durch ein Rlohrbündel 3 verbunden sind. Die Flüssigkeitsphase wird durch die Zuleitung 4 eingeführt und durch die Ableitung 5 abgezogen.
• Zur Konstantlialtung des Flüssigkeitsniveaus dient der Niveauneglier bzw. Schwimmer 6. In dem unteren Gefäß 2 befindet sich eine Düsenkammer 7 mit den Düsen 8, durch weiche jedem einzelnen Rohr 3 die nötige Gasmenge zugeleitet wird. Der Gaseintritt erfolgt bei 9, der Austritt bei IO.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Durchführung von Stoffübergängen zwischen einer flüssigen und gasförmigen Phase, dadurch gelçelmzeichnet, daß die gasförmige Phase von unten durch ein Rohr, in dem die flüssige Phase von loben nach unten strömt, in Form einer Blase aufsteigt, deren Durchmesser nur um weniges kleiner ist als der Querschnitt des Rohres, wobei zur Verhinderung der Durchmischung der flüssigen Phase der der Rohrlänge lentsprechende Aufsteigweg der Blase mindestens das 20fache des lichten Rohrquerschnittes *- beträgt.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruchs, gekennzeichnet durch zwei miteinander durch ein Rohrbündel (3) verbundene Kammern (I,2), deren oberer Kammer die zu behandelnde Flüssigkeitsphase durch Leitungen (4) zugeführt und der Kammer (2) durch Leitungen (5) entnommen wird, und durch einen Düsenkörper (7) mit Düsen (8), die jedem einzelnen Rohr (3) die nötige Gasmenge zuführen.