DE1099500B - Wasch- und Absorptionsvorrichtung fuer Gase - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasch- und Absorptionsvorrichtung für Gase, wobei das Gas mit der Behandlungsflüssigkeit in einem rotierenden ringförmigen Körper in Berührung gebracht wird, der aus einer größeren Anzahl von festen Flächen besteht, auf denen sich die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft von innen nach außen bewegt, während das Gas oder der Dampf durch die Zwischenräume zwischen den festen Flächen in turbulenter Strömung von außen nach innen strömt und dabei mit den Flüssigkeitsfilmen in Berührung kommt. Der Kontakt zwischen Flüssigkeit und Gas kann dabei dem StofF-austausch und/oder dem Wärmeaustausch dienen.

Einrichtungen der genannten Art sind auf vielfache Weise ausgestaltet worden. Man hat beispielsweise den rotierenden Ringkörper mit unregelmäßig verlaufenden Flächen versehen, indem man den Ringraum mit Füllkörpern, wie sie beispielsweise aus der chemischen Technik bekannt sind, gefüllt hat. Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, die festen Flächen, auf denen sich die Flüssigkeit in Form eines Films ausbreitet, aus ebenen oder gebogenen Blechen herzustellen, wobei allerdings immer entweder der Abstand zwischen benachbarten Flächen von innen nach außen zunahm oder aber zwischen einzelnen aus parallelen Blechen bestehenden Paketen größere Zwischenräume vorhanden waren, die für den Gas-Flüssigkeits-Kontakt ausschieden.

Es konnte nun festgestellt werden, daß es für einen befriedigenden Austausch zwischen den gas- bzw. dampfförmigen und den flüssigen Komponenten in derartigen rotierenden Kontakteinrichtungen notwendig ist, daß in den Kontakträumen von Anfang bis Ende im wesentlichen gleichartige Bedingungen herrschen, wie insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit der gasförmigen Komponente gleichbleibt, zum mindesten aber nicht nach außen hin abnimmt. Es besteht also die technische Notwendigkeit, die rotierende Kontakteinrichtung so auszugestalten, daß innerhalb des rotierenden Ringkörpers nur Gas- bzw. Flüssigkeitswege vorhanden sind, die im wesentlichen gleiche Gasgeschwindigkeit über ihre ganze Länge gewährleistet.

Dieses technische Bedürfnis wird gemäß der Erfindung dadurch befriedigt, daß die aus Blechen gleichmäßiger Stärke bestehenden festen Flächen so gekrümmt sind, daß der zur Rotationsebene parallele Schnitt jeder Fläche ein Teilstück einer Spirallinie darstellt, so daß sie etwa senkrecht zur Rotationsebene des rotierenden Ringkörpers stehen, und daß ferner die zwischen benachbarten Flächen vorhandenen Durchlässe auf ihrer ganzen Länge gleiche Breite aufweisen.

Das Ausmaß der Krümmung der Flächen richtet Wasch- und Absorptionsvorrichtung
für Gase

Anmelder:

Heinrich Koppers
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Essen, Moltkestr. 29,
und Claes Wilhelm PiIo, Stockholm

Vertreter: Dr.-Ing. H. Leithäuser, Patentanwalt,
Essen, Bertoldstr. 9

Karl Lucas, Essen,
ist als Erfinder genannt worden

sich nach den Dimensionen der Kontakteinrichtung überhaupt, insbesondere auch nach dem Verhältnis des inneren Durchmessers zum äußeren Durchmesser des rotierenden Ringkörpers. Gestaltet man die Bleche in dieser Weise, so kommt man mit einer einzigen Blechtype für die gesamte Bestückung des rotierenden Ringkörpers aus.

Es konnte festgestellt werden, daß, wenn man die Flächen innerhalb des rotierenden Körpers in der erfindungsgemäßen Weise gestaltet und anordnet, eine Kontaktfläche für die Berührung von Gas und Flüssigkeit zur Verfügung steht, die um etwa das l,5fache größer ist als die größte Kontaktfläche, die man innerhalb des gleichen rotierenden Ringkörpers bei irgendeiner anderen Gestaltung der Fläche unterbringen kann, falls das Verhältnis von innerem Durchmesser zu äußerem Durchmesser des Ringkörpers etwa 1 :2 beträgt.

Weitere Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung sowie der zugehörigen Beschreibung. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung in schematischer Form dargestellt.

Abb. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die rotierende Kontakteinrichtung,

Abb. 2 einen waagerechten Schnitt und

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Abb. 3 eine perspektivische Ansicht des rotierenden _:.. Ringkörpers. / '"'

Die rotierende Kontakteinrichtung besteht aus einem gasdichten, feststehenden Gehäuse 10. Das Gas oder der Dampf wird durch den bzw. die Anschluß-' stutzen 11 am äußeren Rand zugeführt, vorzugsweise in tangentialer Form. Das behandelte Gas verläßt die Einrichtung durch· den Anschluß 12. Die Flüssigkeit, die mit dem Gas in Berührung gebracht werden soll, gelangt durch die Zufuhrleitung 13 zu den Verteilerbrausen 14, die mit einer gewissen Geschwindigkeit umlaufen und die Flüssigkeit in Form von einem oder mehreren Flüssigkeitskegeln auf die Innenfläche des rotierenden Ringkörpers 15 aufspritzen. Die Flüssigkeit läuft schließlich durch die Abzugsöffnung 16 aus der Einrichtung heraus. Der rotierende Ringkörper ist auf der Achse 17 gelagert und wird durch eine hier nicht dargestellte Antriebsvorrichtung in eine Drehung versetzt, beispielsweise 200 Umläufe pro Minute. Die Umlaufgeschwindigkeit der Verteilerbrausen 14 kann gleich oder auch verschieden von der des rotierenden Ringkörpers 15 sein, jedoch wird die Umlauf richtung dieser beiden Drehkörper normalerweise übereinstimmen. Damit das Gas keinen Kurzschlußweg geht, sind zwischen dem Gehäuse 10 und dem rotierenden Ringkörper 15 Dichtungen 18 vorgesehen, die mit Flüssigkeitstauchung arbeiten und dann ihre beste Dichtungswirkung haben, wenn sich der Ringkörper in Rotation befindet. Als Dichtungsflüssigkeit wird üblicherweise die Flüssigkeit verwendet, die in der Kontakteinrichtung mit dem Gas in Berührung ge- . _r bracht werden soll. Die Verteilerbrausen 14 sind deshalb so eingerichtet; daß sie ständig eine ausreichend große Flüssigkeitsmenge den Dichtungen 18 zuführen. Die Verteilung der Flüssigkeit, die gemäß Abb. 1 durch umlaufende Brausen 14 erfolgen soll, kann auch auf andere Weise durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, rotierende, senkrecht stehende, radial verlaufende Bleche vorzusehen, auf die in der Nähe der Rotationsachse die Flüssigkeit aufgegeben wird. Diese wird dann durch die Zentrifugalkraft auf den rotierenden Leitblechen nach außen gedrängt und auf den rotierenden Ringkörper 15 geschleudert.

Der ringförmige rotierende Körper 15 besteht aus einer Ober- und Unterplatte 19 bzw. 20, deren Abstand durch die Höhe der dazwischenliegenden senkrechten Bleche festgelegt ist. Die innere und äußere Begrenzung des Ringkörpers kann in an sich beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise durch perforierte Bleche, durch Drahtgewebe od. dgl. Es ist jedoch auch mög-Hch, sowohl an der inneren als auch der äußeren Begrenzung des Ringkörpers keinerlei besondere Begrenzungsflächen vorzusehen, d. h. den Zutritt bzw. den Austritt aus den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Blechen unbeeinflußt zu lassen.

Der gesamte Ringraum ist mit gekrümmten Blechen 21 gleichmäßig angefüllt. Die Krümmung der Bleche ist so gewählt, daß ihre Schnittlinie mit einer senkrechten Ebene ein Stück ihrer Spirale darstellt. Dabei ergibt sich, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Blechen, beginnend von der inneren Begrenzung des Ringkörpers bis zu der äußeren, praktisch gleich ist, so daß das außen eintretende Gas mit im wesentlichen gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Zwischenräume nach innen strömen kann. Dadurch ist ein an allen Stellen gleichmäßiges Maß der Turbulenz und damit eine besonders günstige Austauschwirkung gewährleistet. Für den Fall, daß man die Bleche so anordnet, daß diese auf der Innenfläche des rotierenden Körpers senkrecht stehen, ergibt sich für den Winkel zwischen: dem Radius r₀ und dem Abstand r des ~Drehpunkt.es von irgendeinem Punkt der Fläche folgende Beziehung:

Ύ =

¹ — 1 — arc cos | —

Die Breite des Ringkörpers 15 ist an sich keiner besonderen Vorschrift unterworfen. Zwar läßt sich feststellen, daß, je breiter der Ringkörper oder, genauer gesagt, je größer das Verhältnis des äußeren Durchmessers zum inneren Durchmesser ist, um so geringer der Winkel wird, den jede der gekrümmten Flächen mit dem äußeren Umfang des Ringkörpers bildet, d. h. um so geringer wird auch die Komponente der Zentrifugalkraft, die die Bewegung der Flüssigkeit auf der Fläche nach außen hin bewirkt. Gleichzeitig nimmt aber die Zentrifugalkraft direkt mit dem Abstand des Massenpunktes von der Drehachse zu. Bei einer Krümmung der Fläche in der angegebenen Weise wird die Abnahme der in der Flächenebene wirksamen Zentrifugalkraftkompanente gerade kompensiert durch die Zunahme der Zentrifugalkraft nach außen hin, d. h., die Flüssigkeit bewegt sich im wesentlichen unter Einwirkung einer konstanten Kraft von innen nach außen- über die-Fläche. Es konnte aber festgestellt werden, daß man im Hinblick auf die besonderen Strömungsverhältnisse, die im Bereich der äußeren Begrenzungsfläche des rotierenden Körpers infolge der erheblichen Gasgeschwindigkeit herrschen, die Breite des Ringkörpers normalerweise so wählen soll, daß der Winkel zwischen der äußeren Begrenzungsfläche des Ringkörpers und einer der gekrümmten Flächen nicht kleiner ist als etwa 25 bis 30°.

Der Abstand, den die gekrümmten Flächen innerhalb des Ringkörpers haben, kann in an sich beliebiger Weise festgelegt werden. Es ist möglich, an den inneren . und äußeren Begrenzungsflächen des Ringkörpers Anschläge vorzusehen, in die die einzelnen gekrümmten Flächen eingelegt werden. Es ist aber auch möglich, wie in Abb. 2 dargestellt, die Bleche mit warzenförmigen Vorsprüngen 22 zu versehen. Wegen der spiraligen Natur der Krümmung kommt der warzenförmige Vorsprung eines Bleches jedoch nicht in den Bereich der entsprechenden Vertiefung des benachbarten Bleches, so daß die Anbringung der warzenförmigen Vorsprünge auf den Blechen ebenfalls mit einem für alle Bleche gleichen Werkzeug erfolgen kann. Gegebenenfalls kann man die Montage der Bleche auch in der Weise vornehmen, daß man ein Standardblech 23, das gegebenenfalls eine starke Dicke aufweist und das nach der genauen Bemessungsvorschrift gekrümmt ist, innerhalb des Ringkörpers zunächst fest anordnet und dann die übrigen Bleche, die aus sehr dünnem Material bestehen können, an das als Lehre wirkende Blech 23 andrückt. Wenn die warzenförmigen Vorsprünge 22 der im übrigen zunächst ebenen Bleche in der richtigen Weise ausgestaltet und angebracht sind, gelingt es, die gesamten Bleche durch leichten Druck gegeneinander in die richtige Krümmung zu bringen, so daß eine besonders einfache Montage möglich ist. Normalerweise wird man die Bleche aus einem Material herstellen, welches eine Oberfläche aufweist, die von der zu behandelnden Flüssigkeit benetzt wird. Nur in diesem Falle ist gewährleistet, daß eine möglichst gleichmäßige Ausbreitung der Flüssigkeit auf den Flächen erfolgt. Gegebenenfalls ist es auch zweckmäßig, auf der Oberfläche der Bleche gewisse Unebenheiten vorzusehen, um die Ausbildung von dünnen Rinnsalen zu ver-

hindern. Es kann unter Umständen auch zweckmäßig sein, die Bleche mit Löchern 24 zu versehen, um eine möglichst gleiche Flüssigkeitsverteilung über sämtliche Bleche zu erreichen, insbesondere dann, wenn durch die Art der Flüssigkeitszufuhr zu den Blechen nicht gewährleistet ist, daß eine zeitlich gleichmäßige Beaufschlagung aller Bleche mit Flüssigkeit erfolgt.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: lo

1. Wasch- und Absorptionsvorrichtung für Gase oder Dämpfe unter Verwendung eines rotierenden Ringkörpers, welcher eine Anzahl fester Flächen aufweist, zwischen denen hindurch das Gas infolge eines künstlich erzeugten Druckgefälles von außen nach innen strömt und dabei mit der Flüssigkeit in Berührung kommt, die unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft in Form von dünnen Schichten über die festen Flächen nach außen fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Blechen gleichmäßiger Stärke bestehenden festen Flächen so gekrümmt sind, daß der zur Rotationsebene parallele Schnitt jeder Fläche ein Teilstück einer Spirallinie darstellt, so daß sie etwa senkrecht zur Rotationsebene des rotierenden Ringkörpers stehen, und daß ferner die zwischen benachbarten Flächen vorhandenen Durchlässe auf ihrer ganzen Länge gleiche Breite aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Flächen zu der inneren Begrenzungsfläche des rotierenden Ringkörpers senkrecht stehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des rotierenden Ringkörpers so gewählt wird, daß der Winkel zwischen der äußeren Begrenzungsfläche des Ringkörpers und einer der gekrümmten Flächen nicht kleiner ist als etwa 30°.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringkörpers etwa genau so groß ist wie der innere Radius desselben.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche Vorsprünge, z. B. Warzen oder Sicken, aufweisen, die den Abstand zwischen benachbarten Blechen bestimmen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche ganz oder teilweise perforiert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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