DE1237067B - Stoffaustauschkolonne - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

BOId

Deutsche Kl.: 12a-5

Nummer: 1 237 067

Aktenzeichen: S 88967IV c/12 a

Anmeldetag: 7. Januar 1964

Auslegetag: 23. März 1967

Stoff austauschkolonne

Die Erfindung betrifft eine Stoffaustauschkolonne, in der in Abständen übereinander Austauschböden angeordnet sind, für den Stoffaustausch zwischen zwei in der Kolonne im Gegenstrom zueinander geführten fluiden Medien.

Bei derartigen Kolonnen, die beispielsweise zur Durchführung von Destillations-, Extraktions-, Absorptions- und Austauschverfahren (z. B. zur Anreicherung einer Phase an einem Isotop) dienen, war es bisher üblich, die spezifisch schwerere Phase nur unter Einwirkung der Schwerkraft, beispielsweise über Überläufe u. dgl. von oben nach unten durch die Kolonne laufen zu lassen. Bei dieser Verfahrensweise kann der Druckabfall der von unten nach oben die Kolonne durchsetzenden Phase nicht beliebig groß sein, da sonst das Durchlaufen der schwereren Phase durch die Kolonne verhindert wird.

Ein Ausschnitt einer derartigen Kolonne ist in F i g. 1 dargestellt. Es sind drei übereinander angeordnete Austauschböden mit Siebböden la, Ib und Ic gezeigt, über denen in einer Flüssigkeitsschicht 2a, 2 b und 2 c, die von aufwärts strömenden Gasbläschen durchsetzt ist, der Stoffaustausch zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase stattfindet. Zum Transport der flüssigen Phase von Austauschboden zu Austauschboden dienen Überläufe 3 a, 3 b und 3 c, wobei der Abstand zwischen je zwei Austauschböden H beträgt. Um einen Durchlauf der schwereren Phase durch die Kolonne zu gewährleisten, deren spezifisches Gewicht mit y_s bezeichnet sei, darf der Druckabfall der aufwärts strömenden spezifisch leichteren Phase pro Austauschboden den Wert H ■ y_s nicht überschreiten.

Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, den Wirkungsgrad der vorstehend erwähnten Kolonnen wesentlich dadurch zu verbessern, daß ein höherer Druckabfall der spezifisch leichteren Phase in den Austauschböden über die Kolonnenhöhe ermöglicht wird. In diesem Fall kann nämlich ein weit besserer Stoffaustausch zwischen den in Kontakt tretenden Phasen erreicht werden. Bei der Betrachtung des Stoffaustausches zwischen den Phasen geht man bekanntlich von den folgenden Annahmen aus:

An der Phasengrenzfläche (Berührungsfläche) sind beide Phasen in jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht. Zu beiden Seiten der Berührungsfläche existieren Grenzschichten, durch die die Berührungsfläche von der Hauptmasse der Phasen getrennt wird. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Konzentrationen in der Hauptmasse der Phasen konstant sind und sich nur in den Grenzschichten ändern.

Anmelder:

Houilleres du Bassin du Nord et du
Pas-de-Calais, Douai, Nord;'
Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris;
Compagnie de Construction Mecänique
Precedes Sulzer, Paris;
L'Air Liquide: Societe pour l'Etude et
!'Exploitation des Precedes Georges Claude,
Paris (Frankreich) ^:

Vertreter: .

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Scbwelm (Westf.), Westfalendamm 10

Als Erfinder benannt:

Dr. Fortunat Hartmann, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 19. Dezember 1963 (15 547)

Die ausgetauschte Stoffmenge G läßt sich bekanntlich nach der Gleichung

G = K-F-Ac

bestimmen. Hierbei ist K die Stoffdurchgangszahl, wobei

K ~ j ; δ = Grenzschichtdicke,
F = Phasengrenzfläche,
Ac = treibendes Konzentrationsgefälle.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß die ausgetauschte Stoffmenge um so größer wird, je größer die Phasengrenzfläche pro Volumeinheit und je kleiner die Grenzschichtdicke der sich berührenden Phasen sind. Bei Austausch zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase sind die Phasengrenzflächen die Oberflächen der Gasbläschen in der Flüssigkeitsschicht im Austauschboden. Möglichst kleine Grenzschichtdicken und möglichst große Phasengrenzflächen können durch große Turbulenz innerhalb der beiden Phasen und in der Phasengrenzschicht bewirkt werden. Die Turbulenzerhöhung könnte beispielsweise mit Hilfe von eingebauten Rührwerken in den Austauschböden erfolgen. Die Erfindung hat es sich jedoch zum Ziel gesetzt, die gestellte Aufgabe ohne eine spezielle zusätzliche Ausbildung der Austauschböden, wie beispielsweise durch Einbau der erwähnten Rührwerke, zu lösen.

709 520/357

Die erfindungsgemäße Stoffaustauschkolonne mit in Abständen übereinander angeordneten Austauschboden löst diese Aufgabe dadurch, daß zum Transport der abwärts strömenden Flüssigkeit von Austauschboden zu Austauschboden jeweils zwischen zwei Austauschboden Flüssigkeitsfördereinrichtungen, wie Pumpen, Strahlpumpen bzw. Druckausgleichsräume mit wechselweise zu öffnenden und zu schließenden Ventilen, angeordnet sind.

Als Druckerzeuger für die spezifisch leichtere Phase kann eine Pumpe, beispielsweise eine Zentrifugalpumpe verwendet werden, die innerhalb der Kolonne unterhalb des untersten Austauschbodens angeordnet sein kann.

Der erforderliche Gesamtdruckabfall längs der Kolonne kann auch von einem Druckbehälter aufgebracht werden. Diese Ausführung ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein derartiger Druckbehälter bereits zur Speicherung der komprimierten Phase in einer Anlage, von der die Austauschkolonne einen Bestandteil bildet, dient. Beispielsweise kann auch das Gas, im Fall daß die spezifisch leichtere Phase ein Gas ist, als Flüssigkeit in einem Druckbehälter gespeichert und zur Druckerzeugung verdampft werden.

Die spezifisch schwerere Phase, die in jedem Anwendungsfall eine Flüssigkeit ist, kann von Austauschboden zu Austauschboden mittels je einer Pumpe gefördert werden, die dazu dient, den Druckabfall zwischen den Austauschboden zu überwinden. Somit ist es möglich, einen höheren Druckabfall pro Austauschboden zuzulassen, als dieses nur auf Grund der hydrostatischen Druckzunahme möglich wäre. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die schwerere Phase von Austauschboden zu Austauschboden mit Hilfe einer Strahlpumpe, eines sogenannten Ejektors transportiert wird. Eine andere Ausführungsmöglichkeit für die Erfindung besteht darin, daß als Fördereinrichtungen Druckausgleichsräume mit wechselweise geöffneten und geschlossenen Ventilen verwendet werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich an Hand der in den Fig. 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 4, 5a und 5 b dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung. In

Fig. 2a ist in schematischer Darstellungsweise eine Kolonne gezeigt, in der zum Transport der schwereren Phase angetriebene Pumpen vorgesehen sind;

Fig. 2b zeigt einen Teilausschnitt dieser Kolonne; in

Fig. 2c ist eine Variante für den Pumpenantrieb dargestellt.

Eine Ausführungsform der Erfindung, bei der als Fördereinrichtungen Druckausgleichsräume (Schleusen) mit wechselweise geöffneten und geschlossenen Ventilen dienen, zeigen die F i g. 3 a und 3 b mit verschiedenen Ventilstellungen; in

F i g. 4 ist eine Ausführungsform einer Siebbodenkolonne mit Strahlpumpen zur Förderung der schwereren Phase dargestellt;

Fig. 5a und 5b zeigen im Längsschnitt und in einem Querschnitt längs der Schnittlinie V-V eine Kolonne, bei der ebenfalls die schwerere Phase mittels Strahlpumpen gefördert wird, wobei die Austauschboden selbst eine Anzahl von Strahlpumpen, anschließenden Reaktionsräumen und Zentrifugalabscheidern für den Stoffaustausch aufweisen.

In einer Kolonne, wie sie in Fig. 2a dargestellt ist, kann beispielsweise ein Absorptionsverfahren, z. B. die Abtrennung von Kohlendioxyd mittels Wasser als Waschflüssigkeit aus einem aus Wasserstoff und Kohlendioxyd bestehenden Gasgemisch, durchgeführt werden. Soll in einer derartigen Kolonne ein Destillationsverfahren ausgeführt werden, ist zusätzlich ein Kondensator zur Erzeugung des Rücklaufes und ein Verdampfer zur Erzeugung der dampfförmigen Phase vorzusehen.

Von der Kolonne 10 in F i g. 2 a sind die drei obersten Austauschboden 11a, 11b, lic und der unterste Austauschboden Uz dargestellt. Am Kolonnenmantel 10 sind Siebboden 12 a, 12 b, 12 c und 12 z mit diesem gasdicht verbunden, so daß die von unten durch die Kolonne strömende spezifisch leichtere Phase durch die Austauschboden hindurchgepreßt wird. Die sich auf den Siebboden einstellenden Flüssigkeits-Gas-Schichten sind in der Darstellung durch eine schräge Schraffur schematisch angegeben. Die spezifisch schwerere Phase, beispielsweise Wasser im angegebenen Ausführungsbeispiel, wird am Kopf der Kolonne über eine Leitung 13 aufgegeben. Nachdem sie im obersten Austauschboden 11a mit dem von unten durch den Boden strömenden Gas in Stoffaustausch getreten ist, wird sie mittels einer Pumpe 14 α (entsprechend Pumpen 14 b, 14 y) auf den darunterliegenden Austauschboden Hb (entsprechend Böden lic, 11z) gefördert, da erfindungsgemäß der in den Austauschboden entstehende Druckabfall größer ist als die von Austauschboden zu Austauschboden zur Verfügung stehende statische Flüssigkeitshöhe der abwärts strömenden Flüssigkeit. Vom untersten Austauschboden wird die Flüssigkeit mittels einer Pumpe 14z aus der Kolonne herausgeführt. Die spezifisch leichtere Phase, im Ausführungsbeispiel ein Wasserstoff-Kohlendioxyd-Gemisch, wird in die Kolonne über eine Leitung 15 mittels einer Pumpe 16 eingeleitet und wird aus dem Kopf der Kolonne über eine Leitung 17 ihrem Verwendungszweck zugeführt.

Die Pumpen sind zwar im Ausführungsbeispiel innerhalb der Kolonne angeordnet, doch können sie grundsätzlich auch außerhalb der Kolonne angeordnet sein, beispielsweise wenn eine noch gedrängtere Bauweise der Kolonne erwünscht ist.

Fig. 2b zeigt im Ausschnitt eine Ausführungsform für eine Kolonne nach F i g. 2 a. Im Austauschboden 11, der nach unten von einem gasdicht im Kolonnenmantel 10 eingebauten Siebboden 17, dessen Öffnungen nur über den Bereich des eigentlichen Austauschteiles angeordnet sind, abgeschlossen ist, findet der Stoffaustausch zwischen der von oben mittels einer nicht dargestellten Pumpe vom oberen Austauschboden geförderten Flüssigkeitsmenge und dem von unten durch die öffnungen des Siebbodens durch die Flüssigkeit gepreßten Gasgemisch statt. Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, durchsetzt das Gasgemisch die Flüssigkeit in Form von kleinen Gasbläschen und strömt nach oben in den nächsten Austauschboden weiter. Der Austauschboden 11 ist von einem Uberlaufraum 18 mittels einer Überlaufwand 19 abgeteilt. Aus diesem Überlaufraum wird eine dosierte Flüssigkeitsmenge durch eine in den Überlaufraum mündende Ansaugleitung 20 von einer Zentrifugalpumpe 21 angesaugt und über eine Förderleitung 22 in den darunterliegenden Austauschboden gefördert. Die Pumpe 21 wird von einem

Elektromotor 23 angetrieben, dessen Drehzahl in Abhängigkeit einer Niveauregelung, mittels eines Druckdifferenzmessers 24 und eines Reglers 25 reguliert wird. Somit wird ein kontinuierlicher Transport der spezifisch schwereren Phase von Austauschboden zu Austauschboden gewährleistet. Es wird verhindert, daß die Pumpe etwa eine zu kleine Flüssigkeitsmenge aus dem Überlaufraum ansaugt, wodurch der obere Teil der Kolonne überflutet v/erden könnte. Ebenfalls wird verhindert, daß, wenn die Pumpe für eine etwas zu große Fördermenge ausgelegt ist, mit der Flüssigkeitsmenge noch Gas angesaugt wird. Auf Grund der Niveauregelung ist es daher möglich, Pumpen zu verwenden, die nicht exakt auf die gleiche Fördermenge ausgelegt sind. Bei Anwendung von mit einem freien Zulauf versehenen Kreiselpumpen, die jede anfallende Flüssigkeitsmenge fördern, ist ebenfalls eine kontinuierliche Durchströmung der Kolonne sichergestellt. Es ist selbstverständlich auch möglich, an Stelle der Kreiselpumpen Kolbenpumpen zum Transport der schwereren Phase zu verwenden.

In Fig. 2c ist ein Ausschnitt aus einer Stoffaustauschkolonne dargestellt, die mit derjenigen in Fig. 2b bis auf den Unterschied übereinstimmt, daß die zum Transport der Flüssigkeit dienenden Pumpen 21 nicht von Motoren, die Kabeldurchführungen durch die Kolonnenwand erfordern, angetrieben werden, sondern von Turbinen 26, die vorteilhaft auf der gleichen Welle wie die Pumpen angeordnet sind. Als Treibmittel für die Turbine 26 wird ein Teil der die Kolonne aufwärts durchströmenden leichteren Phase verwendet. Entsprechend der zu fördernden Flüssigkeitsmenge durch die Pumpe wird — analog zu Fig. 2b — über einen Druckdifferenzmesser 24 und einen Regler 25 ein im Druckstutzen der Turbine angeordnetes Drosselorgan 28 reguliert. An die Ausströmseite der Turbine ist eine Leitung 27 angeschlossen, die durch den Siebboden und den darüber befindlichen Austauschboden geführt ist und über letzterem endigt.

Die Druckdifferenzen zwischen Saug- und Druckleitung sowohl der Pumpe als auch der Turbine sind gleich groß, wenn man die statische Druckzunahme auf Grund der Flüssigkeitssäule in der Saugleitung der Pumpe vernachlässigt. Der mechanische Wirkungsgrad. η des Aggregates Pumpe—Turbine ist stets kleiner als 1, beispielsweise etwa 0,6. Die zum Betrieb der Turbine erforderliche Menge der spezifisch leichteren Phase G (kg/sec) muß somit mindestens G = — betragen, wobei L (kg/sec) die Menge

der zu fördernden spezifisch schwereren Phase ist. Die dargestellte Antriebsweise der Pumpe wird deshalb nur bei solchen Kolonnen angewendet, bei denen der Massenstrom in der Zeiteinheit der spezifisch leichteren Phase ein Vielfaches des Massenstromes in der Zeiteinheit der spezifisch schwereren Phase beträgt, da die durch die Turbine strömende Menge am darüberliegenden Stoffäustauschboden vorbeigeführt wird, was an sich eine Verschlechterung des Austauschwirkungsgrades zur Folge hat. Bei vielen in der Praxis vorkommenden Fällen, z. B. bei Strippingkolonnen und bei Gaswäschern, sind jedoch die oben geforderten Verhältnisse gegeben. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, den durch die Turbine strömenden Anteil der spezifisch leichteren Phase erst beim übernächsten Boden oder noch später wieder in die Kolonne zurückzuleiten. Nach Möglichkeit können die durch die Kolonne strömenden Medien gleichzeitig als Schmiermittel für die Lager der Fördermittel, wie Pumpen und gegebenenfalls ihrer Antriebselemente, wie Motoren oder Turbinen, verwendet werden.

Die F i g. 3 a und 3 b zeigen einen Ausschnitt einer

Kolonne, bei der die spezifisch schwerere Phase mit Hilfe von Daickausgleichsräumen mit wechselweise geöffneten und geschlossenen Ventilen in Art von

ίο Schleusen gefördert wird.

In einem Kolonnenmantel 30 sind analog zu den Fig. 2a und 2b Austauschböden31 angeordnet, die nach unten durch Siebböden 32 begrenzt sind, die an ihren Umrandungen gasdicht mit dem Kolonnenmantel verbunden sind. Unterhalb eines jeden Austauschbodens ist in den Siebböden ein Behälter 33 befestigt, der vier Ventile 34 a, 34 b, 34 c und 34 d aufweist. Das Ventil 34 a, das den Querschnitt eines in den oberen Austauschboden ragenden Rohr-Stutzens 35 freigibt oder schließt, und das Ventil 34 b, das den Querschnitt eines in den Raum oberhalb des Austauschbodens mündenden Anschlußrohres 36 abschließt oder freigibt, dienen dazu, den Behälter 33 druckseitig mit dem Flüssigkeits- bzw. Gasraum oberhalb des Siebbodens zu verbinden oder ihn dagegen abzuschließen. Demgegenüber kann über die geöffneten Ventile 34 c und 34 a* (während die Ventile 34 a und 34 b geschlossen sind) eine druckmäßige Verbindung des Behälters mit dem ihn direkt umgebenden Raum, d. h. mit dem Gasraum der unteren Austauschstufe, hergestellt werden.

F i g. 3 a zeigt die Vorrichtung während der Füllperiode der Behälter 33. Die Ventile 34a und 34b sind geöffnet, während die Ventile 34 c und 34 d geschlossen sind. Die sich im Behälter 33 befindliche leichtere Phase — im angegebenen Ausführungsbeispiel das Gasgemisch — entweicht durch die Leitung 36 in den Raum oberhalb des Austauschbodens, während sich ein Druckausgleich zwischen beiden Räumen einstellt. Durch die Leitung 35 strömt sodann, infolge der Schwerkraft, eine. Flüssigkeitsmenge vom Austauschboden in den darunterliegenden Behälter ein. Nun werden die Ventile 34 α und 34 b geschlossen und die Ventile 34 c und 34 d geöffnet (F i g. 3 b). Nach erfolgtem Druckausgleich zwischen dem Behälterinnern und dem umgebenden Gasraum der unteren Austauschstufe strömt die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem Behälter auf den darunterliegenden Austauschboden ab. Dieser Füll- und Entleerungsvorgang wird periodisch wiederholt. Die Ventile können in bekannter Weise mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt werden. Im Ausführungsbeispiel werden die Ventile paarweise gesteuert, doch ist es selbstverständlich auch möglich, alle Ventile für sich getrennt zu betätigen. Es sei weiterhin noch darauf hingewiesen, daß bei Bemessung der Durchsatzmenge der spezifisch leichteren Phase durch die Kolonne berücksichtigt werden muß, daß jeweils beim Druckausgleich zwischen dem Behälter und der darüberliegenden Austauschstufe eine kleine Menge nach oben, ohne vorherigen Stoffaustausch in dem betreffenden Austauschboden abströmt, falls nicht noch zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, die z. B. darin bestehen können, daß die aus dem Behälter verdrängte spezifisch leichtere Phase die auf dem Boden liegende spezifisch schwerere Phase z. B. intensiv überströmt, womit ein im all-

gemeinen allerdings geringerer Stoffaustausch möglich ist.

Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt einer Stoffaustauschkolonne, bei der Siebboden 41 gasdicht in einem Druckrohr 40 eingebaut sind. Das sich über den Siebboden während des Betriebs ausbildende Blasenbett, das aus mit Gasgemisch in dispergierter Form durchsetzter Flüssigkeit besteht und in dem der eigentliche Stoffaustausch stattfindet, ist mit 42 bezeichnet. Der Transport der Flüssigkeit von oben nach unten erfolgt durch die Kolonne mittels Strahlpumpen 43, deren Treibdüsen 44 in die entsprechenden Siebboden eingeführt sind. In den Austauschboden sind Uberlaufrohre 45 angeordnet, durch die die Flüssigkeit aus einem Austauschboden von der Strahlpumpe der darunterliegenden Stufe angesaugt wird, wobei das die Kolonne aufwärts strömende Gas bzw. Gasgemisch als Treibmittel wirkt. Die angesaugte Flüssigkeitsmenge durchströmt mit dem Gas die sich oberhalb der Treibdüse 44 befindliche Fangdüse, den Diffusor und den Raum 46, in dessen oberen Teil tangentiale Abströmdüsen 47 angeordnet sind. In diesen Düsen weist das austretende Gemisch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit auf, so daß in dem Abscheiderohr 48 ein zur rascheren Trennung der beiden Medien genügender Drall erzeugt wird. Die abgetrennte Flüssigkeitsmenge fließt durch die Öffnung 49 in den Austauschboden ab und tritt dort in Stoffaustausch mit dem durch den darunterliegenden Siebboden eintretenden Gasgemisch. Das im Fliehkraftabscheider 48 abgetrennte Gas strömt zusammen mit dem den Austauschboden durchsetzenden Gas zum großen Teil durch den Siebboden der darüberliegenden Austauschstufe und zu einem kleineren Teil durch die Treibdüse der darüberliegenden Strahlpumpe.

Der in F i g. 5 a im Längsschnitt dargestellte Kolonnenausschnitt betrifft in Übereinstimmung mit dem in Fig. 4 gezeigten Ausführangsbeispiel eine Ausführuhgsform der Erfindung, bei der der Transport der von oben der Kolonne zugeführten Flüssigkeit von Austauschstufe zu Austauschstufe mittels Strahlpumpen erfolgt. Es sind wiederum nur drei Austauschstufen einer Kolonne dargestellt, die man sich nach oben und unten weiter fortgesetzt denken kann. Auf Grund der speziellen Ausbildung der Austauschboden ist ein besonders hoher Druckabfall und damit ein besonders guter Stoffaustausch möglich, ohne daß die Flüssigkeit auf dem Boden »ausgeblasen« werden kann. Somit wird ein großer Gesamtdurchsatz durch die Kolonne ermöglicht.

In einem Druckrohr 50, das beispielsweise noch mit einer thermisch isolierenden Außenschicht versehen sein kann, sind in Abständen übereinander Böden 51 gasdicht in das Rohr eingefügt. Diese Böden weisen im Zentrum eine Treibdüse einer Strahlpumpe 52 auf, die zur Förderung der schwereren Phase durch die Kolonne dient. Da diese Einrichtung, einschließlich einer Überlaufleitung 53, einem Reaktionsraum 54, tangential angeordneten Abströmdüsen 55, einem Zentrifugalabscheiderohr 56, völlig analog Jen Fördereinrichtungen im Beispiel nach Fig. 4 ausgebildet ist, erübrigt sich ein erneutes Eingehen hierauf. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5a und 5 b sind 26 Treibdüsen von Strahlpumpen 57, auch Ejektoren genannt, in den Böden 51 angeordnet, die zur Herstellung einer guten Verwirbelung der schwereren mit der leichten Phase im Austauschboden dienen. Der Austauschboden einer jeden Stufe besteht im wesentlichen aus den oberhalb der Strahlpumpen 57 angeordneten Reaktionsräumen 58. In den Wänden dieser Räume sind an ihrem oberen Ende tangentiale Ausströmdüsen 59 angeordnet, die die Reaktionsräume mit einem gemeinsamen, vom Rohr und je zwei Böden umschlossenen Raum 60

ίο verbinden. Das aus dem Gemisch in den Zentrifugalabscheidern 61 abgetrennte Gas strömt gemeinsam mit dem den Zentrifugalabscheider 56 verlassenden Gas durch die Düsen der Strahlpumpen des oberen Bodens weiter. Die abgeschiedene Flüssigkeit fließt aus den Zentrifugalabscheidern 61 und 56 durch Öffnungen 62 und 63 nach unten in den Raum 60 ab, wobei ein Teil über die Überlaufleitung 53 von der Strahlpumpe 52 der unteren Austauschstufe angesaugt wird.

In der dargestellten Vorrichtung kann z. B. ein Absorptionsverfahren, wie die Auswaschung von Kohlendioxyd aus einem Methan-Kohlendioxyd-Gemisch, mit Hilfe von Wasser durchgeführt werden. Bei einer stündlichen Durchsatzmenge von etwa 100 Nm³ Gasgemisch und einer Waschwassermenge von etwa 1000 kg muß das Gasgemisch, wenn es mit einem Druck von etwa 400 ata seiner weiteren Verwendung zugeführt und das Verfahren in einer Kolonne mit fünf Austauschstufen durchgeführt werden soll, wobei in jeder Austauschstufe ein Druckverlust von etwa 0,6 ata auftritt, unter einem Druck von mindestens 403 ata unter den untersten Boden der Kolonne eingeleitet werden. Die Ejektorwirkung der Strahlpumpe in jeder Stufe, die zur Förderung einer bestimmten Wassermenge von Stufe zu Stufe dient, reicht in Verbindung mit der statischen Druckzunahme, auf Grund der Wassersäule in der Uberlaufleitung zwischen zwei Stufen, aus, um eine bestimmte Wassermenge entgegen dem abfallenden Druckgradienten von 0,6 ata von einem oberen Austauschboden in den darunterliegenden zu transportieren. Das Verhältnis des Volumens des als Treibmittel verwendeten Gasgemisches in der Förderstrahlpumpe 52 zum angesaugten Flüssigkeitsvolumen kann beispielsweise 5 :1 betragen.

Die Kolonnen nach der Erfindung können allgemein für Stoffaustauschverfahren zwischen Gasen bzw. Gasgemischen und Flüssigkeiten als auch zwischen Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichts Anwendung finden, wobei im letzteren Fall es allerdings erforderlich ist, in den Austauschboden spezielle Abscheider, wie z. B. in den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 4 und 5 Fliehkraftabscheider, zur Trennung der Phasen vorzusehen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stoffaustauschkolonne mit in Abständen übereinander angeordneten Austauschboden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Transport der abwärts strömenden Flüssigkeit von Austauschboden zu Austauschboden jeweils zwischen zwei Austauschboden Flüssigkeitsfördereinrichtungen, wie Pumpen (21), Strahlpumpen (46 bzw. 54) bzw. Druckausgleichsräume (33) mit wechselweise zu öffnenden und zu schließenden Ventilen, angeordnet sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen