DE2759195C3 - 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 Gasreinigungsstrecke verwendet. Dabei wird von einem Tragergas 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 'lurch Erhöhen der Verweilzeit die Dekontaminationsbedingungen verbessert. Dabei sollen die Druckverluste gering bleiben und der Abstand zwischen zwei benachbarten Böden möglichst klein sein, damit sich eine möglichst geringe Bauhöhe für eine Kolonne ergibt Auch betriebsbedingte Schwankungen des Gasdurchsatzes dürfen den bestimmungsgsmäßen 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 Gleichstrombodrn, ein rechteckiger Gleichstromboden 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 Flüssigkeiuoberfläche angeordnetes Flüssigkeitsleitblech eine parallel zur Flüssigkeitsoberfläche 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 Flüssigkeitsströme trennende Flüssigkeitsleitblech, eine intensive Umwälzung der Waschflüssigkeit, da bereite 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 und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 kreisförmiger Gegenstromboden,

F i g. 2 kreisförmiger Gleichstromboden, F i g. 3 rechteckiger Gleicbstromboden,

F i g. 4 rechteckiger Gegenstromboden.

Der in F i g. 1 in einem vereinfachten Schnittbild dargestellte kreisförmige Gegenstromboden besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse 1 und einem Bodenblech 2, in dessen Zentrum ein Gasverteiler 3 angeordnet ist Das obere Ende des Gasverte.ilers 3 ist durch ein Gasleitblech 4 verschlossen, das mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist Unmittelbar unterhalb des Gasleitbleches 4 ist der Gasverteiler 3 mit Eintriitsöffnungen 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 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 dort als Überlauf ausgebildet Im unteren Bereich des im wesentlichen von dem Gehäuse 1, dem Bodenblech 2 und dem Gaseintrittsrohr 3 begrenzten Flüssigkeitsraumes 12 ist eine aus Rohren bestehende 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 unteren Bereich des Flüssigkeitsraumes 12, fließt über die Rohre der Kühleinrichtung 13 zum Zentrum des Gegenstrombodens, tritt durch die im Zentralbereich liegenden Öffnungen 15 des Flüssigkeitsleitbleches 14 und strömt oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 14 zur Peripherie zurück. Ein Teil der Waschflüssigkeit 7 gelangt durch die an der Peripherie liegenden öffnungen 15 wieder zurück zu der Kühleinrichtung 13, ein anderer Teil gelangt durch die Austrittsöffnungen 8 an der Peripherie des Gaslcitbleches 4 zu dem Auslaufrohr 10 und über dieses zu dem Einlaufrohr 9 des nächstunteren Gegenstrombodens. Das Gas 6 wird über den Gasverteiler 3 und durch dessen Eintrittsöffnungen 5 in das von dem Flüssigkeitsleitblech i4, dem Gasleitblech 4, dem Gehäuse 1 und dem Eintrittsrohr 3 begrenzte Absorptionsvolumen 16 eingeleitet, strömt radial zu den μ an der Peripherie gelegenen Austrittsöffnungen 8 und gelangt in den Gasverteiler 3 des nächstoberen Gegenstrombodens.

Dieser im wesentlichen horizontale Gasstrom zwischen den zentralen Eintrittsöffnungen 5 und den peripheren Austrittsöffnungen 8 induziert eine Bewegung der Waschflüssigkeit 7, die durch die Anordnung des Flüssigkeitsleitbleches 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 Speisefluß 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 Gasleilblech 4 und legt einen langen Absorptionsweg 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 Gasbelastung zunehmen und zum Mitreißen der Waschflüssigkeit in den nächsthöheren Absorptionsboden führen könnte,«st hier grundsätzlich ausgeschlossen, so daß der verüiale Abstand zwischen zwei Absorptionsböden wesentlich kleiner sein kann. Die vorgeschlagene Anordnung vermeidet mit Sicherheit das Bilden von Totvolumina sowie Kurzschüssen 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 Schnittbild 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 Ringkaimmer 22 geleitet. 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 Durchtrittsöffnungen 25 versehen, durch die Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in einen 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 daß Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in dem oberen Abschnitt des Raumes 26, also oberhalb des Flüssigk?its!.-itbleches 30, radial zur Peripherie strömen und nach dem Durchtritt durch die peripheren öffnungen 31 unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30 über eine Kühleinrichtung 32 zum Zentrum zurückfließen und durch die dort befindlichen Öffnungen 31 in den Bereich unterhalb des Gusleitbleches 29 gelangen kann. Durch öffnungen 33 am peripheren Rand des Gasleitbleches 29 erreichen Gas 6 und ein dünner Film der Waschflüssigkeit 7 die Oberseite des Gasleitble«:hes 29 und erreichen zwischen den Verteilerrohren 21 hindurch das Austrittsrohr 23.

Eine rechteckige Ausbildung eines Gleichstrombodens zeigt F i g. 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 zweiten Schmalseite in großem Abstand von den Eintrittsrohren 40 ist ein im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche angeordnetes Gasleitblech 4! mit mehreren ersten Austrittsöffnungen 42 versehen. Oberhalb des Gasleitbleches 41 ist ein den Strom des Gases 6 von den ersten Austrittsöffnungen 42 zur Vermeidung eines Kurzschlusses wegführendes Leitblech 43 mit im Bereich des Eintrittsrohres 40 liegenden zweiten Austrittsöffnungen 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 Ebene des Gasleitblechs 41. Das Gaslcitblech 41 hat in der Nähe des Austrittsrohres 45 zweite Austrittsöffnungen 47 zum Abführen der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsraum im untrrpn Rerpirh Hes Roclens 48 ist durch ein Flüssigkeitsleitblech 49 mit öffnungen 50 an beiden Schmalseiten nach oben hin begrenzt. Unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 49 ist eine Kühleinrichtung 51 installiert. Der Raum zwischen Flüssigkeitsleitblech 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 Austrittsrohr 61 für die Waschflüssigkeit 7 angeordnet. Das Eintrittsrohr 60 ist von oben durch eir den Boden an seiner Oberseite begrenzendes Gasleitblech 62 bis in die Nähe des Bodenbleches 63 geführt Das Austritlsrohr61 durchdringt das Bodenblech 63 vor ί unten und reicht mit seiner als Überlauf 64 ausgebildeten Öffnung bis in die Ebene des Gasleitbleches 62. Ar einer zweiten Seite des Bodens ist ein von unten durch die Wand 63 geführtes Gaseintrittsrohr 65 angeordnet das bis zum Gasleitblech 62 reicht und dort mil

ίο Gasauslrittsöffnungen 66 versehen ist. Das Gasleitblech 62 besitzt im Bereich der ersten Seite des Boden.' öffnungen 67, durch die das unter dem Gasleitblech 62 geführte Gas 6 aus dem Boden austreten kann. Die Waschflüssigkeit strömt zunächst im Bereich de;

\*i Bodenbleches 63 durch den Flüssigkeitsraum 68, in derr eine Kühleinrichtung 69 unterhalb eines Flüssigkcitsleitbleches 70 mit öffnungen 71 angeordnet ist. Durch die Öffnung 71 im Bereich der zweiten Seite gelangt die Waschflüssigkeit 7 in den oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 70 liegenden Teil des Flüssigkeitsraumes 68 wird von dem dort strömenden Gas 6 in Richtung aul die erste Seite bewegt, wobei ein Teil der Waschflüssig keit 7 durch die dort liegenden öffnungen 71 wieder ir den unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 68 eintritt unc

2^r) ein anderer Teil durch die öffnungen 67 de« Gasleiibleches62 in den Überlauf 64 des Austriitsrohre« 61 gelärmt.

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 Flüssigkeitsleitblech (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 ■* Abführung des Gases (6) mindestens eine von der Speisestelle entfernte Austrittsstelle im Gasleitblech (4,29,41,62) angeordnet sind.

2. Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dje Oberfläche des Gasleitbleches (4,29,41, 62) und/oder des Flüssigkeitsleitbleches (14. 30. 49. 70) eine durchbruchfreie Strukturierung aufweist.

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

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

5. Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gaszuführung unterhalb des Gasleitbleches (4) und in dessen Zentrum ein Gasverte'.ier (3) :-.<it seitlich angeordneten Eintrittsöffnungen (3) turn Einleiten des Gases

(6) in die Waschflüssigkeit (7) ar ;eordnet ist, daß zur Gasabführung das Gasleitblech (4) an seiner Peripherie mit Austrittsöffnungen (8) für das radial durch die Waschflüssigkeit (7) strömende Gas (6) versehen ist, daß als Zuführung für die Waschflüssigkeit (7) an der Pheripherie des Bodens ein bis in den *o 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) *5 vorgesehen ist, und daß das Flüssigkeitsleitblech (14) mit im Zentralbereich und an der Peripherie liegenden Öffnungen (15) versehen ist.

6. Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß zur gemeinsamen 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 Austrittsrohr (23) gebildet ist und die Außenwand (24) der Ringkammer (22) zum Einleiten von Gas (6) und Waschflüssigkeit (7) in den Raum (26) oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches (30) mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (25) versehen ist, und daß das Gasleitblech (29) an seiner Peripherie mit Öffnungen (33) und das Flüssigkeitsleitblech (30) im Zentralbereich und an der Peripherie mit Öffnungen (31) versehen ist.

7. Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu gemeinsamen Zuführung des Gase? (6) und der Waschflüssigkeit (7) an einem Rand des Gasleitbleches (41) ein oder mehrere Eintriltsrohre (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^) vorgesehen sind, daß ein Oberlauf (46) mit einem Austrittsrohr (45) für die gsmeinsame Abführung von Gas (6) und Waschflüssigkeit (7) vorgesehen ist, uad daß oberhalb des Gasleitbleches (41) ein den Strom des Gases (6) von der (den) Austrittsöffnung(en) (42) zur Vermeidung eines Kurzschlusses wegführendes Leitblech (43) mit im Bereich der (des) Eintrittsrohre(s) (40) liegenden zweiten Austrittsöffniingen (44) angeordnet ist

8. Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuführung für die Waschflüssigkeit (7) ein Eintrittsrohr (60) welches durch das Gasleitblech (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 fcs Bodenblech (63) geführt ist, daß das Gasleitblech (62) an der Seite des Eintrittsrohres (60) mit Öffnungen (67) versehen ist, und daß das Flüssigkeitsleitblech (70) mit an beiden Seiten liegenden Öffnungen (71) versehen ist.