DE1419690A1

DE1419690A1 - Verfahren zum Loesen von Gasen in Fluessigkeiten und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1419690A1
Application number: DE19611419690
Authority: DE
Inventors: Lucien Nouvel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-03-18
Filing date: 1961-03-17
Publication date: 1968-11-21
Also published as: BE601509A; FR1259548A; ES265810A1; GB978313A; AT239198B

Description

Verfahren zum ösen von Gasen in Flüssigkeiten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Lösen von Gasen in Flüssigkeiten, bei dem das Gas mit der Blüssigkeit in Berührung gebracht wird. Die Erfindung betrifft fernerhin eine Vorrichtung, die in besonderem Maße geeignet ist, um in dieser das erfindungsgemässe Verfahren anwenden zu kdnnen.
Die Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten erfolgt normalerweise in Türmen, in deren Innenraum sich Füllkörper befinden, zumeist die bekannten Raschig-Ringe. In diese aufrechtstehenden Türme wird in der Regel das Gas von unten und die Flüssigkeit von oben her eingeleitet. Die beiden Komponenten, Gas und Flüssigkeit, strömen dann im Innern des Turmes in einander entgegengesetzter Richtung. Zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Gases in bzw. aus dem Turm nimmt die Konzentration des Gases allmählich ab. Das Bestreben geht allgemein dahin, einen möglichst guten Wirkungsgrad zu erreichen, d.h. also eine möglichst vollständige Absorption zu erzielen, Bei der Durchführung des Absorptionsveriahrens erreichen nun aber, wie allgemein bekannt, nach einer gewissen Zeitspanne, deren Länge durch die Eigenschaften des su absorbierenden Gases und der das Gas absorbierenden Flüssigkeit bedingt ist, die gasförmige und die flüssige Phase eine Art Gleichgewichtszustand. Handelt es sich nun um Gasgemische, die nur teilweise löslich sind, dann wird das Verhältnis zwischen den löslien chen und unlösbaren Komponenten derart gering bzw. ungünstig, dass infolge der zu grossen Verdünnung keine Absorption mehr stattfinden kann. Zur Vermeidung der aufgezeigten Längel ist bereits vorgeschlagen worden, Absorptionstürme zu verwenden, die aussergewöhnlich hoch bzw. gross sind oder aber mehrere derartiger Türme hintereinander zu schalten, um die Resultate zu verbessern. Die Praxis hat Jedoch gezeigt, dass diese Verbesserungsvorschläge nicht den gewünschten Erfolg hatten.
Um nun aber die Verhältnisse bei der Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten in praktisch brauchbarer Porn au verbessern, wird erfindungsgemäss angestrebt, das Gleichgewioht zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in dem Absorptionsturm zu zer--stören, um dadurch eine fast vollständige Absorption zu erreichen. Dies geschieht gemäss der Erfindung dadurch, dass das strömende Gas intermittierenden Druckschwankungen ausgesetzt wird. Die mit dem Gas in Berührung zu bringende Flüssigkeit wird vorzugsweise an wenigstens einer Stelle in den Gasstrom eingeleitet, an welcher ein niedriger Druck herrscht.
Die mit dem Gas in Berührung gebrachte Plüssigkeit wird vorzugsweise umgewälzt, so dass sie mit dem Gasstrom mehrfach in Berührung gelangt.
Es ist allgemein geläufig, dass die Löslichkeit der Gase in FlJssigkeiten mit steigendem Druck wächst und sich bei steigender Temperatur vermindert. In den gebräuchlichen Absorptionstürmen nimmt aber der Druck von der Stelle des Gas ein tritts bis zu derjenigen des Gasaustritts kontinuierlich ab, was auf Druckverluste und auch durch die Absorption einer gewissen Gasmenge zu erklären ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen schwankt während der Absorption der Druck des Gases fortgesetzt zwischen Maximal- und Aiinimalwerten.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dient ein Absorptionsturm, dessen Innenraum in Achsrichtung mit Bü11-körperschichten beschickt ist, zwischen denen sich jedoch grössere, leere nwi£chenräume befinden. Das diese Vorrichtung durchströmende Gas wird somit abwechselnd innerhalb der füllkörperfreien Räume zwischen den einzelnen Füllkörper schichten mit der diese Räume vorzugsweise in fröpfchenform durchquerenden Flüssigkeit und innerhalb der mit Füllkörper gefüllten Räume mit der durch die Füllkörper rinnenden Blüssigkeit in Kontakt gebracht.
Um die Absorption in besonders günstiger Weise zu beeinflussen, kann die Flüssigkeit an mehreren Stellen des Absorptions turmes zugeführt und verteilt werden; dies geschieht insbe -sondere in den füllkörperfreien Räumen. Damit man eine möglichst feine und gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit über den gesamten Querschnittsbereich des Absorptionsturmes erzielt, wird die Flüssigkeit mittels Zerstäuber in den Turm eingebracht und in ihm verteilt.
Vorzugsweise wird mittels einer Umwälzpumpe die im unteren Teil des Absorptionsturmes sich sammelnde Flüssigkeit abgezogen und zu den Vorrichtungen zur Verteilung der Flüssigkeit gefördert, damit diese den Turm erneut durchströmen kann.
Bei den erfindungsgemässen Absorptionstürmen können fercerhin noch Zuführungsleitungen zum Einleiten zusätzlicher Gase vorgesehen werden, die vorzugsweise ebenfalls in die füllkörperfreien Räume einmünden.
Der Gegenstand der erfindung ist in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung hinsichtlicn zweier besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele dargestellt, welche nachstehtnd im einzelnen näher erläutert sind: Fig. 1 zeigt eisen vertikalen Längssch@itt durch einen Absorptionsturm gemäss der Erfindung; FigJ 2 einen vertikalen Längsschnitt durch den unteren Teil eines Absorptionsturms in einer zweiten Ausführungsform.
Der in Fig. 1 dargestellte Absorptionsturm besteht aus einem zylindrischen Mantelrohr 1, in dessen Innenraum die beiden Siebböden 2 und 3 angeordnet sind, welche die Füllkörperschichten 4 und 5 tragen. Die Füllkörper sind auf den Böden 2 bzw. 3 jeweils nur so hoch aufgeschüttet, dass obera halb der Füllkörperschichten 4 und 5 füllkörperfreie Räume verbleiben, deren Höhe etwa der Höhe der Füllkörperschichten 4 und 5 entspricht, In den unteren Teil des Absorptionsturmes mündet unterhalb des Bodens 2 2 das Gaszuführungsrohr 6 ein. Das Gasaustrittsrohr 7 befindet sich am oberen Ende des Absorptionsturms dicht unterhalb des oberen Abschlußdeckels.
Durch den Rohrstutzen 8 in unmittelbarer Nähe des Bodens des Absorptionsturmes kann die sich im unteren Teil des Turmes ansammelnde Flüssigkeit abgezogen bzw. ggi. Flüssigkeit in den Turm eingeführt werden Durch an der Rohrwan. dung 1 des Turmes angesetzte Rohrstutzen mit zeiten Durchmler, die durch eine Glasscheibe verschlossen sind, lässt sich der Ablauf des Absorptionsprozesses im Innern des Turmes verfolgen.
Die im Innern des Absorptionsturmes nach unten geströmte Flüssigkeit wird von der umwälzpumpe 11 abgesaugt und über eine Druck- bzw. Steigleitung den Verteilervorrichtungen 12 und 13 gefördert, welche im oberen Bereich der füllkörperfreien Räume oberhalb der Füllkörperschichten 4 und 5 angeordnet sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Absorptionsturmes gemäss Fig. 1, welche hervorragende Ergebnisse zu erhalten ermöglichte, waren die Abmessungen des Turmes folgende: Der Durchmesser des Turmes betrug 80 cm, die Höhe 600 cm.
Die Höhe der Füllkörperschichten betrug ca. 150 cm.
Als Füllkörper wurden Raschigringe verwendet mit einem Durchmesser und einer Höhe von 1,5 cm. Die Rohrstutzen für die Zu- und Abführung des Gases hatten einen Durchmesser von 15 cm. Der die untere Füllkörperschicht tragende Siebboden befand sich in einer Höhe von a. 40 cm über dem Boden des Turmes. Der die obere Füllkörperschicht tragende Siebboden war in einer Höhe von ca. 320 cm über den Turmboden angeordnet.
Der zuvor beschriebene Absorptionsturm w@rde mit salpeterhaltigen Gasen beschickt, deren Konzentration in de2 Luft 7 Gewichtsprozent betrug. Als LösungsflUsigkeit wurde Natronlauge mit einer 20%igen Konzentration verwendet.
Bei einem Flüssigkeitsstrom von 7 cbm pro Minute und einer Gasgeschwindigkeit von 7 cm pro Sekunde in den füllkorperfreien Räumen und von 15 cm pro Sekunde in den mit Füllkörper gefüllten Abschnitten liess sich eine ca. 90%ige Absorption erreichene Die Absorptionsleistung war somit um zwei bis drei Mal grösser,als die der üblichen und gebräuchlichen Absorptionstürme, welche die gleiche Kapazität haben, aber vollständig mit Füllkörpern gefüllt sind. Der Druckverlust in den einzelnen Füllkörperschichten entspricht etwa 40 mm Wassersäule.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 befindet sich in dem unteren Teil des Absorptionsturmes bzw. des diesen bildenden zylindrischen Rohres 1 eine perforierte Glocke 15, die zu etwa 3/4 ihrer Höhe mit Füllkörpern beschickt ist. In Höhe der Oberfläche der Füllkb:rperschicht 16 innerhalb der Glocke 15 befindet sich zwischen dieser und dem Rohr 1 ein Ringboden 17, auf welchem und auf dem oberen Deckel der Glocke 15 die Füllkörper der Füllkörperschicht 18 aufliegen. In den Ringboden 17 sind nach unten führende Rohre 19 eingesetzt, durch die die Flüssigkeit, die sich oberhalb des Ringbodens 17 sammelt, in den unteren Teil des Turmes strömen kann.
In den füllkörperfreien Räumen oberhalb der Füllkörperschichten sind ebenso wie bei dem Absorptionsturm gemäss Fig. 1 Vorrichtungen zur Verteilung, insbesondere zum Versprühen der Flüssigkeit angeordnet, die von der Umwälipumpe 11' mit Flüssigkeit versorgt werden.
Das durch den Rohrstutzten 6' in das Innere des Turmes eingeleitete Gas strömt in den die Glocke 15 umgebenden Ringraum, die Öffnungen in der Glocke 15 durch die Füllkörperschicht 16 den füllkörperfreien Raum oberhalb der Füllkörperschicht 16 hindurch, um aus dem Innenraum der Glocke 15 durch die Öffnungen im oberen Bereich der Glocke 15 in die Füllkörperschicht 18 zu gelangen. Nach Passieren des füllkörperfreien Raumes oberhalb der Füllkörperschicht 18 wird das Gas ähnlich wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 abgezogen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Lösen von Gasen in Plüssigkeiten, bei dem das Gas mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas, insbesondere das unter Druck stehende, strömende Gas intermittierenden Druckschwankungen ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Gas in Berührung zu bringende Flüssigkeit an einer stelle in den Gasstrom eintritt, an welcher ein niedriger Druck herrscht,.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mit dem GEs ; strom mehrfach in Berührung gebracht wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum eines Absorptionsturmes in Achsrichtung mit Füllkörperschichten gefüllt ist, zwischen denen sich grössere, leere Zwischenräume befinden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen zur Zufuhr und Verteilung der FlUssigkeit an mehreren Stellen, insbesondere in den füllkörperfreien Räumen des Absorptionsturmes vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anepruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verteilung der Flüssigkeit Zerstäuber Verwendung finden.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den unteren Teil des Turmes, insbesondere in den Flüssigkeitssammelraum eine Saugleitung einer Flüssigkeits-Umwälzpumpe einmündet, deren Druckleitung mit den Vorrichtungen sur Verteilung der Flüssigkeit verbunden ist-.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Innenraum des Turmes an werschiedenen Stellen, insbesondere in die füllkörperfreien Räume weitere Gaszufuhrleitungen einmünden.