-
Verfahren zur Herbeiführung einer Gegenstromberührung zwischen einem
Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herbeiführung einer Gegenstromberuhrung von Gas-und Flüssigkeitsstromen in Anwesenheit
einer beweglichen Masse oder eines beweglichen Betts von Kontaktkörpern großer Oberfläche.
-
Das Inberührungbringen erfolgt erfindungsgemäB an Sontaktkörpern,
die sowohl auBere als auch innere Berührungsflächen haben und zur Bildung eines
schwimmenden oder schwebenden Betts in der Lage sind. Hierdurch wird die Turbulenz
gesteigert und die Wirksamkeit der Berührung zwischen dem Gasstrom und dem Flüssigkeitsstrom
erhöhte Es sind zahlreiche Arten von Kolonnen, Kontakttürmen u. dgl. mit verachiedenen
Ausführungsformen von Packungen sowie Terme und Kolonnen mit besonderen Kontakteinsätzen
oder
-böden für die Gegenstromberührung von Gas-und Flüssigkeitsströmen
bekannt geworden. Kolonnen oder Turque mit Glockenböden, Siebböden, Sprudelplatten
o. dgl. sind nicht immer geeignet, die erforderlichen Absorptions-oder Wascheigenschaften
zu gewährleisten und sind bei einer Reihe von Anwendungen und gewissen funktionellen
Anforderungen Füllkörpertürmen im allgemeinen unterlegen. Andererseits vreisen auch
gepackte Kolonnen oder Füllkörpertürme gewisse Nachteile auf.
-
Beispielsweise besteht die Neigung einer Kanalbildung der gasförmigen
und flüssigen Ströme durch die Packung, insbesondere bei geringen FlieBraten der
Flüssigkeit. Weiterhin ist die Anwendung von gepackten Betten nachteilig, wenn einer
der Ströme feste Teilchen in einer solchen Menge enthält, daß Verstopfungen der
Packung in dem Turm eintreten können.
-
Im Hinblick auf diese Nachteile ist ein Verfahren entwickelt worden,
bei dem leichte schwimmende oder schwebende und sich bewegende Betten aus Kontaktkörpern
zur anwendung kommen, die Oberflächen zur Ausbildung von Turbulenz und zur gegenseitigen
Berührung zwischen den im Gegenstrom flieBenden Strömen schaffen. Diese Betriebsweise
mit schwebendem oder schwimmendem Bett und eine dafür geeignete Vorrichtung sind
in dem USA-Patent 3 122 594 beschrieben. Dabei kommen leichte hohle Kugeln aus Kunststoff
oder synthetischem Harz zur Anwendung, in manchen Fällen können die Kugeln aber
auch aus dünnem und damit leichtem Metallblech bestehen.
-
In allen Fällen werden jedoch Kontaktkorper mit undurchlassizen
Wänden
und geringer Dichte verwendet, damit der Gasstroin in der lage ist, eie turbulente
anhebung des Bettes von Kontaktkörpern aufwärts gegen eine darüber angeordnete Gitterplatte
herbeizuführen.
-
Bei der Verwendung kleiner kugelförmiger Kontaktkörper hat sich gezeigt,
daß beim Arbeiten unter Druck häufig ein Eimsickern von Flüssigkeit in einige der
Kugeln eintritt, so daß sie im Gewicht zunehmen und ihre Fähigkeit, als Teil des
turbulenten Bettes von Kontaktkörpern aufzuschweben, verlieren. Ein weiterer Nachteil
liegt in der verhältnismäßig umständlichen Herstellung und demgemäß verhältnismäßig
hohen Herstellungskosten. Selbst bei hohlen Kunststoff- oder Iiarzkorpern ist irgendein
Saum für die Herstellung einer Kugel erforderlich und bei Metallkugeln, insbesondere
Kugeln aus rostfreiem Stahl, die geschweißt werden müssen, führt der Aufwand bei
der Herstellung zu Kosten, die in vielen Fällen eine Anwendung ersclweren oder verhindern.
-
IIauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur
Durchführung einer Gegenstromberuhrung zwischen einem Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom
unter Verwendung von leichten Kontaktkörpern, die nicht die Nachteile der vorstehend
erläuterten Kontaktkörper aufweisen, leicht und billig herzustellen sind und einen
ausgezeichneten Austausch zwischen den miteinander in Berührung gebrachten Gasen
und Fliissigkeiten Herbeifkhren. Die Kontaktkörper gemäß der Erfindung sind mindestens
teilweise offen. Sie weisen eine hinreichende Wandöffnungs- oder Lochfläche auf,
um sowohl den Flüssigkeiten als
auch den Gasen einen bequemen und
raschen Eintritt in und Austritt aus dem Inneren zu gestatten ; hierdurch werden
zusätzliche innere Berührungsflächen geschaffen, ohne daß genügend Flüssigkeit zuruckgehalten
wird, um eine ungünstige Beeinflussung des Gewichts oder der Dichte der Kontaktkörper
oder ein unerwunschtes Aufhalten von Flüssigkeit herbeizuführen.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird eine verbesserte Betriebsweise durch
Anwendung von Kontaktkörpern erzielt, die als Halbkugeln mit oder ohne zusätzlichen
Löchern ausgebildet sind. Nach einer anderen Ausführungsform können die Kontaktkörper
von-dünner hohler kugelförmiger Gestalt sein und eine Anzahl von verhältnismäBig
großen Offnungen aufweisen, die eine Zuruckhaltung beträchtlicher Mengen an Kontaktfliissigkeit
im Innern der Körper ausschließen. Die Halbkugeln oder die mit Löschern versehenen
Hohlkugeln stellen Kontaktkörper geringer Dichte dar, die zur Bildung eines schwimmenden,
schwebenden oder wirbelnden Kontaktbettes in der Lage sind und gleichzeitig eine
Vergrößerung der für den Austausch zwischen der Flüssigkeit und dem Gas zur Verfügung
stehenden Oberfläche schaffen, ohne irgendwelche Schwierigkeiten hinsichtlich Leckage
oder zurückhaltung unerwünscht großer Mengen an Flipssigkeit. Die Kontaktkörper
können auch von schwaumartivger Natur sein und eine rauhe Oberfläche mit Offnungen
und inneren Kanalen oder Hohlräumen, die sich von der Oberfläche des Körpers abwärts
erstrecken, haben ; dies ergibt ebenfalls einen leichten Kontaktkörper hoher Oberflächengröße.
-
Gegenstand der Erfindung ist danach ein Yerfahren zur Herbeiführung
einer Gegenstromberührung zwischen einem Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom in
einer umschlossenen Berührungszone, bei dem ein aufwärts fließender Gasstrom und
ein abwärts fließender Flüssigkeitsstrom in Gegenwart eines begrenzten sich bewegenden
Bettes aus leichten Kontaktkörpern miteinander in BerUhrung gebracht werden, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Inberührungbringen des Gasstroms mit dem
Flüssigkeitsstrom in Gegenwart einer Masse von geformten Kontaktkörpern vornimmt,
von denen mindestens ein Teil aus offenen hohlen Rundkörpern besteht, die zugängliche
Innen-und AuBenflächen haben und zu einer Anhebung und Fluidisierung durch das aufwärts
strömende Gas in Form eines lockern und beweglichen Schwebe-oder Wirbelbettes in
der Lage sind.
-
Die Kontaktkövper sollen erfindungsgemäß eine etwa kugelige Gestalt
haben, z. B. die Form durchlochter Hohlkugeln oder Halbkugeln, jedoch können in
manchen Fällen auch Kontaktkörper in Form von Segmenten etwa kugelförmiger Körper
verwendet werden, die größer oder etwas kleiner als eine Halbkugel sind. Bine abgerundete
oder kugelige Gestalt ist besonders vorteilhaft hinsichtlich der Verhinderung einer
Verschachtelung oder gegenseitigen Verklemmung von Körper, wenn sie zu einem ruhenden
Zustand auf die Unterlage, z. B. ein stützendes Gitter, absinken gelassen werden.
Die Verhinderung einer Verschachtelung oder Verklemmung der Kdrper gestattet
ein
einwandfreies und rasches Auflockern und Aufschwimmen oder Durchwirbeln der Körper,
wenn die damit gefüllte Anlage zu Beginn oder nach einer Unterbrechung in Betrieb
genommen wird. Scharfe Ecken oder Vorsprünge, die einem Verschleiß oder Abrieb ausgesetzt
sind, können für eine Betriebsweise mit bewegtem Bett nachteilig sein ; jedoch sind
zu den erfindungsgemäß verwendeten offenen oder kugeligen Kontaktkörpern auch solche
von vieleckiger Gestalt zu rechnen. Das Verfahren gemäß der Erfindung und die dabei
verwendeten teilweise offenen Kontaktkörper sind also nicht auf genau kugelförmige
oder halbkugelförmige Körper beschränkt.
-
Die hier benutzten Ausdrücke, wie"kugelförmig","Kugel", "Rundkorper"o.
dgl. sollen derartige Abwandlungen einer Kugel oder durchlochten oder offenen Kugel
oder Halbkugel sowie durchlochte Kugeln selbst einschließen.
-
Die Kontaktkörper können aus mannigfaltigen Materialien bestehen
; als Beispiele, ohne Beschränkung hierauf, seien genannt : Polyolefine, Polyurethane,
Polystyrol, Celluloid, Hartgummi, rostfreier Stahl, Aluminium, Holz oder Holzfasern,
o. dgl.
-
Die Betriebsweise gemäß der Erfindung mit schwimmendem, schwebendem
oder wirbelndem Bett und eine Reihe bevorzugter Ausführungsformen der in Verbindung
damit verwendeten Kontaktkörper werden nachstehend anhand der Zeichnungen weiter
veranschaulicht.
-
Figur 1 zeigt schematisch teilweise im Schnitt eine Berührungskammer
zur Durchfdhrung der Gegenstromberührung von
Gas und Flüssigkeit
in Gegenwart leichter offener Kontaktkörper zur Herstellung einer turbulenten Berührung
zwischen den beiden Strömen in einem Schwebe-oder Wirbelbett.
-
Figur 2 zeigt in schematischer Weise einen Kontaktkörper in Form
einer hohlen Kugel mit verhältnismäßig großen Löchern oder Offnungen in der Wand.
-
Figur 3 zeigt schematisch eine leichte dünnwandige offene halbkugelige
Ausführungsform eines Kontaktkörperse Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform
eines dünnwandigen Eontaktkörpers, der eine größere Wandstärke rund um den die offnung
bildenden Rand aufweist, um eine Verschachtelung mit weiteren damit in Berührung
kommenden Kontaktkörpern zu verhindern.
-
Figur 5 zeigt schematisch einen Kontaktkörper mit offener schwammartiger
Oberfläche, der anstelle eines Körpers mit glatter Gberfläche Anwendung finden kann.
-
Figur 6 zeigt, ebenfalls schematisch, einen leichten Kontaktkörper
mit offener Oberfläche und offenem Inneren, der eine innere Berührungsfläche ohne
schwammartige Absorption von Fliissigkeiten darbietet.
-
Figur 7 zeigt anhand eines Diagramms die Ergebnisse von Vergleichsversuchen
mit verschiedenen offenen halbkugelförmigen Kontaktkörpern gegenüber undurchlochten
Hohlkugeln.
-
In der Figur 1 ist eine senkrecht angeordnete Berührungskammer 1
dargestellt, die einen Gaseinlaß 2 zur Einführung eines beispielsweise zu waschenden
Gasstroms in den unteren Abschnitt der Kammer aufweist. Im oberen Abschnitt
der
Kammer befindet sich ein AuslaR 3 für das gewaschene Gas. Dieser liegt oberhalb
innerer Berührungszonen 4 und 5 und oberhalb einer gepackten Nebelabscheidungszone
6, die sich im oberen Gebiet der Kammer befindet. Zur Einführung eines Stroms einer
geeigneten Waschflüssigkeit dienen eine Leitung 7 und eine Sprüheinrichtung 8 Letztere
ist so angeordnet, daß sie die Waschflüssigkeit über die gesamte Querschnittsfläche
der oberen Berührungszone 5 verteilt ; hierzu kann beispielsweise noch eine Lochplatte
9 als Boden vorgesehen sein, so daß sich ein im wesentlichen gleichmäßiger Abwärtsfluß
von Flüssigkeit durch das schwimmende, schwebende oder wirbelnde Bett aus Eontaktkörpern
10 in den beiden Berührungszonen 4 und 5 ergibt. Geeignete in Zwischenhöhen angeordnete
Lochplatten oder Gitter 11 und 12 unterteilen den Mittelabschnitt der Berührungskammer
1 in eine Mehrzahl von Zonen, in denen die turbulente Berührung zwischen dem Gasstrom
und dem Flüssigkeitsstrom stattfindet. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Anwendung
eines Berührungsturms dieser Art und der erfindungsgemäß vorgesehenen Kontaktkörper
nicht auf irgendeine bestimmte Anzahl von getrennten Stufen oder Berührungszonen
beschränkt ist und daß auch hinsichtlich der Ausbildung der für die Gegenstromberührung
verwendeten Vorrichtung zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können.
-
Jede Berührungszone weist oben eine Lochplatte oder ein Gitter auf
die Berührungszone 4 beispielsweise die Lochplatte oder das Gitter 11, um eine obere
Begrenzung für das schwebende oder wirbelnde Bett von Kontaktkörpern zu schaffen,
sowie
eine untere Lochplatte oder ein Gitter 12, das eine Auflage
für die leichten Kontaktkörper bildet, wenn sie bei einer Abstellung der Anlage
oder einer zeitweiligen Unterbrechung des Gasstroms durch Schwerkraft absinken und
sich absetzen. Im unteren Abschnitt der Berührungskammer 1 befinden sich eine Flüssigkeitssammelzone
13 und ein FlüssigkeitsauslaB 14 durch den Waschflüssigkeit und angesammeltes teilchenförmiges
Material aus dem Waschturm abgezogen werden können.
-
Beim Betrieb des Waschturms mit schwebendem oder wirbelndem Bett
wird eine Abstimmung zwischen den Fließraten des Gases und der Flüssigkeit vorgenommen
; diese richtet sich nach der Anzahl an Berührungsstufen, der Anzahl an Kontaktkörpern
in der Anlage u. dgl., und erfolgt so, daß alle Kontaktkörper von ihren unteren
Stützplatten angehoben werden und eine Turbulenz und Verwirbelung im oberen Abschnitt
einer jeden Stufe eintritt. Vorzugsweise wird der Gasfluß so eingestellt, daß alle
Kontaktkörper gegen die obere durchlochte Platte der jeweiligen Zone angehoben werden,
während gleichzeitig eine solche Flüssigkeitazuführung aufrechterhalten wird, daß
sich ein glelchmäßiger Abwärtsfluß durch die Beriihrungszonen 4 und 5 und die gewünschte
gegenseitige Berührung von Flüssigkeit und Gas auf allen Oberflächen der Vielzahl
von Kontaktkörpern in der Kammer ergibt.
-
Eine Waschanlage dieses allgemeinen Typs mit schwimmendem oder wirbelndem
Bett eignet sich besonders zur Handhabung von Materialien, die teilchenförmige Stoffe
oder
Verunreinigungen enthalten und eine Kolonne herkömmlicher
Art verschmutzen und teilweise oder ganz unwirksam machen.
-
Beispielsweise können die Gase Teilchen, wie Aluminiumoxyd, Teere,
Koks, Kohlenstoff u. dgl., die vor dem Ablassen des Gasstroms in die Atmosphäre
entfernt werden sollen, enthalten.
-
Bei dem Flüssigkeitsstrom kann es sich beispielsweise um Wasser oder
bei besonderen Betriebsdurchführungen um einen schwach alkalischen oder sauren wäßrigen
Strom, je nach der Notwendigkeit oder Zweckmäßigkeit einer Neutralisation von gesammelten
Stoffen und Flüssigkeiten in dem Sammelabschnitt der Kammer zur Beseitigung von
Korrosionsproblemen, oder um irgendeine andere Wasch-oder Behandlungsflüssigkeit
handeln.
-
Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf irgendwelche bestimmten Gase
und Flüssigkeiten oder auf irgendwelche bestimmten Waschbehandlungen, Umsetzungen
o. dgl. beschränkt ist.
-
Der Nebelabscheider 6 kann Prallplatten, Umlenkeinrichtungen oder
irgendein geeignetes Maschen-, Füll-oder Packmaterial umfassen, das zu einem Zusammenballen
mitgeführter Flüssigkeitströpfohen in dem abzuleitenden gewaschenen Gasstrom in
der Lage ist.
-
Die Gas-und Flüssigkeitsdurchsätze werden so geregelt, daß ein zu
starker Gasfluß und eine tberflutung vermieden werden. Bei einer zu großen Gasgeschwindigkeit
kann die Flüssigkeit nicht mehr einwandfrei abwärts durch das Bett fließen. Es besteht
dann die Neigung, daß sich der obere Abschnitt des Turms mit Flüssigkeit fullt und
das Gas nur noch durch die angesammelte Flüssigkeit strömt, ohne die angestrebte
innige
Berührung in feiner Verteilung. Wenn der Fall eintritt, daß eine gegebene Berührungsstufe
praktisch nur mit Gas gefüllt ist, besteht weiterllin die Neigung, daß die Wirkung
des aufwärts gerichteten Gasstroms zur Bildung eines gleichmäßigen Scllwebe-oder
Wirbelbetts verloren geht und sich die Kontaktkörper zum unteren Gitter der Stufe
absetzen, vrährend der Strom an ihnen vorbeigeht. Vorzugsweise werden die Fließraten
des Gases und der Flüssigkeit so eingestellt, daß sich eine turbulente Bewegung
eines jeden der Kontaktkorper in Richtung auf das obere Begrenzungsgitter der betreffenden
Berührungszone ergibt ; dies gewährleistet eine wiksame Berührung von Gas und Flüssigkeit
auf den Oberflächen eines jeden Kontaktkörpers. Die benetzten Kontaktkörper unterstützen
eine Agglomerierung und Zurückhaltung mitgefulirter Teilchen, so daB diese aus dem
gewaschenen Gasstrom entfernt werden, während gleichzeitig angesammelte Agglomerate
aus teilchenförmigem Material von den Kontaktkörpern heruntergewaschen und abwärts
durch die Waschkammer in die jeu-exils nachfolgende weiter unten liegende Zone und
schließlich in die Sammelzone 13 im unteren Abschnitt der Kammer getragen werden
; von dort werden sie zusammen mit der angesammelten Waschflüssigkeit ausgetragen.
-
Bei einer derartigen Waschbehandlung mit durchlochten oder innen
offenen Kontaktkörpern wird die Gegenstromberfihrung infolge der größeren Oberfläche
und der Bildung von Kontaktbetten, die einen größeren Bettwiderstand ergeben, verbessert.
Es wurde gefunden, daß die Wirksamkeit eines Turms
offenbar mit
dem Bettwiderstand oder Bließwiderstand durch das oder die in dem Turm anwesenden
Betten in Beziehung steht.
-
Größere Mengen an Kontaktkörpern ergeben einen größeren Widerstand
und führen zu größerer Wirksamkeit bei der Berührung. Weiterhin können Terme mit
einer oder mehreren Berührungszonen so ausgebildet werden, daß sie hinsichtlich
der Art der darin auftretenden Turbulenz in verschiedener Weise wirken. So kann
in der Anlage eine Fließrate und eine Konzentration an Kontaktkörpern geringer Dichte
Anwendung finden, daß sich ein in ständiger Bewegung befindliches verhältnismäßig
dichtes Schwebe-oder Wirbelbett im oberen Abschnitt einer jeden Berührungszone mehr
oder weniger nahe an der oberen begrenzenden Gitterplatte ergibt. Bei einer anderen
Betriebsweise wird eine turbulentere Berührung mit einer verringerten Konzentration
an Kontaktkörpern herbeigeführt, die einen gesteigerten Durchsatz an Flüssigkeit
und Gas erlaubt. Dies führt dazu, daß Turme kleineren Durchmessers für einen gegebenen
Wasch-oder Reaktionsvorgangverwendet werden können. Allgemein kann das Verfahren
gemäß der Erfindung in Vertndung mit chemischen Reaktionen, Wärmeaustauschbehandlungen,
Gasabsorptionsvorgängen, auch wenn nur ein geringer Druckabfall zulässig ist, Konzentrierungen
von Lösungen, Rektifikationen von Flüssigkeiten u. dgl. Anwendung finden.
-
Die Figur 2 der Zeichnungen zeigt eine Hohlkugel 15, die verhaltnismäBig
große Löcher oder Offnungen 16 in ihren Wandflächen aufweist. Die Offnungen sollen
eine hinreichende
Größe haben, um einen freien Fluß von Gas und
Flüssigkeit in das Innere des Hohlkörpers zu gestatten, so daß die gesamte innere
Oberfläche ausgenutzt wird. Weiterhin soll die Gröme der Offnungen ausreichen, um
eine Zurückhaltung solcher Flüssigkeitsmengen auszuschließen, die das Gewicht des
Kontaktkörpers so erhöhen würden, daß seine leichte Aufwirbelung und Anhebung zur
Ausbildung des gewünschten Schwebe-oder Wirbelzustands behindert wird. Nach einer
abgewandelten Ausführungsform kann ein Segment der Wandfläche des kugelförmigen
Körpers 15 fortgelassen sein, so daß es sich nicht mehr um eine ganze Kugel handelt,
wobei Löcher im verbleibenden Teil der dünnen Wandung vorgesehen sein können. Die
Kontaktkörper können aus Metallen, Kunststoffen o. dgl. bestehen. Es können Kontaktkörper
gleichmäßiger Größe und Art in einer gegebenen Berührungszone Anwendung finden,
um einen gleichmäßigen Schwebe-oder Wirbelzustand herbeizufuhren. Infolge der verhältnismäßig
dünnen Wandungen ergibt sich ein geringes Gewicht je. Kontaktkörper. Andererseits
kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, Kontaktkörper unterschiedlicher GröBen
in ein und derselben Berührungszone zu verwenden. Die Kontaktkörper haben im allgemeinen
einen Durchmesser im Bereich von etwa 2, 5 bis 6,5 cm.
-
In manchen Fällen können auch Kontaktkörper unterschiedlicher Dichten
benutzt werden, so daß ein Teil der Kontaktkörper zu einer bevorzugten Anwesenheit,
in regelloser Bewegung, im oberen Abschnitt der Berührungszone neigt, während ein
anderer
Teil von etwas größerer Dichte oder mit einer gewissen Flüssigkeitsabsorption sich.
vornehmlich in regelloser Bewegung im unteren Abschnitt-der Berührungszone aufhalte
Die Figur 3 zeigt einen einfachen dünnwandigen hohlen halbkugelförmigen Kontaktkörper
17, dessen Außen-unnd Innenflächen fü eine Berührung und einen Austausch zwischen
Flüssigkeit und Gas zur Verfügung stehen. Wiederum kann der Kontaktkörper 17 aus
mannigfaltigen Materialien bestehen und eine verhältnismäßig dünne Wandstärke aufweisen,
so daß sich ein Kontaktkörper geringen Gewichts ergibt, der leicht zur Ausbildung
der gewunschten Betriebsweise mit schwebendem oder wirbelndem Bett aufgelockert
und angehoben werden kann. Natürlich können auch diese halbkugelförmigen Kontaktkörper
Löcher aufweisen.
-
Die Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines halbkugeligen
Kontaktkörpers 18, bei dem ein verstärkter Wandabschnitt 19 rund um seinen die Offnung
begrenzenden Rand vorgesehen ist. Hierdurch oder durch Einwärtsbiegen des Randes
nach Innen zu dem konkaven Randteil des Kontaktkörpers wird die Möglichkeit vemingert
oder ausgeschlossen, daß sich die äußere konvexe Oberfläche eines weiteren Kontaktkörpers
während des Betriebs in den Innenraum einschiebt und an der inneren benetzten Oberflache
des ersten Kontaktkörpers haftet.
-
Der verdickte Wandabschnitt 19 verhindert ein Verschachteln oder Ineinanderlegen
von Kontaktkörpern, wenn das Bett am Ende eines Betriebszeitraums absitzen gelassen
wird.
-
Die Figur 5 zeigt in schematischer Weise einen geformten Kontaktkörper
20, der durch Locher oder Offnungen 21 eine poröse, genarbte oder schaumartige Oberfläche
aufweist, so daß zusätzliche Oberfläche gebildet ist bei gleichzeitig geringem Gewicht.
Eine derartig abgewandelte Oberflächenausbildung kann, welmgleich dies in der Zeichnung
nicht dargestellt ist, auch in Verbindung mit kompakten und hohlen halbkugelförmigen
Kontaktkörpern oder bei Kontaktkörpern, die weniger als eine ganze Kugel bilden,
Anwendung finden. Wenn die schaumartige Oberfläclie keine durchgehenden Kanäle zum
Inneren des Kontaktkörpers bildet, kann dieser von gleichmäßiger Struktur sein.
Wenn das Material jedoch ein hohes Absorptionsvermögen aufweist, sollte es zum Inneren
offen sein und geeignete Durchlässe oder Offnungen aufweisen, z. B. so wie bei den
Ausfiihrungsformen gemäß den Figuren 2 und 3. Diese Ausbildungen als Hohlkugel oder
Halbkugel stellen siclier, daß keine nennenswerte Zurückhaltung von Fliissigkeit
mit hieraus folgender Behinderung oder Verhinderung einer Bewegung bei der Durchgasung
eintritt. Auch in Verbindung mit diesen Ausführungsformen der Kontaktkörper können
mannigfaltige Materialien Anwendung finden, z. B. Polyolefine, Polyurethane, geschäumtes
Polystyrol, Celluloid, Gummi u. dgl. Bei den Betriebsdurchführungen unter Verwendung
der Kontaktkörper in einer turbulenten regellosen Bewegung kann es vorteilhaft sein,
Kontaktkörper unterschiedlicher Dichten zu benutzen, so daß ein Teil der Kontaktkörper
zu einer Zirkulation im oberen Teil des durchgasten
Bettes und
ein anderer Teil zum Aufenthalt im unteren Teil des Bettes neigt. So können beispielsweise
Kontaktkörper mit einer schaumartigen oder porösen absorptiven Oberfläche in Verbindung
mit leichten Kontaktkörpern glatter Oberfläche verwendet werden.
-
Die Figur 6 zeigt einen wurfeiförmigen Kontaktkörper 22 von offener
Schaumstruktur mit einer Vielzahl von Kanälen oder Öffnungen 23. Dieser kann beispielsweise
aus Polyurethan und ähnlichen Materialien hergestellt werden.
-
Derartige Kontaktkörper haben, wenn sie große Hohlraume und Ranale
durch das Innere aufweisen, kein nennenwertes Flüssigkeitsrüäckhaltevermögen und
sie sind von geringem Gewicht.
-
Im Betrieb läuft die abwärts fließende Flüssigkeit so rasch und leicht,
wie sie eintritt, auch wieder aus den Kontaktkörpern heraus und es tritt nur ein
geringer oder überhaupt kein Verlust an Auflockerungs-und Schwebevermögen ein.
-
Um die Vorteile bei der Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen
teilweise offenen und teilweise kugeligen Kontaktkörper bei der Durchführung einer
Gegenstrombehandlung aufzuzeigen wurden eine Reihe von Betriebsläufen durchgeführt,
bei denen die Verwendung unterschiedlicher Mengen an halbkugelförmigen Kontaktkörpern
mit der Verwendung lochfreier Hohlkugeln verglichen wurde. Diesbezügliche Ergebnisse
sind in der anliegenden Figur 7 dargestellt. In dem Diagramm ist die Fließrate der
Flüssigkeit, in Liter je MInute und dm2 (X) gegen den Bettwiderstand, i cm Wassersäule
(Y), für verschiedene Schwebebetttiefen aufgetragen.
-
Die Prüfanlage hatte einen Querschnitt von 9,29 dm2 und eine Hoche
von 0, 915 m zwischen den Gittereinsätzen in dem Turm, der als turbulente Berührungszone
für die leichten kugeligen Kontaktkörper diente. Es wurde ein Luftstrom in das untere
Ende des Turms jeweils in einer solchen Rate eingeführt, daß bei den verschiedenen
Fließraten der Flüssigkeit jeweils der "Durchbruchspunkt" für die Hohlkugeln mit
voller Obertläche erreicht war. Die"Durchbruchsgeschwindigkeit", d. h. die Gasgeschwindigkeit
am"Durchbruchspunkt", ist die Geschwindigkeit, bei der einzelne Kugeln oder Halbkugeln
aufsteigen und voriibergehend an der Unterseite des daruberbefindlichen Gitters
anliegen und dann in das Bett zurückfallen.
-
Im Diagramm der Figur 7 zeigt die gestrichelte Linie A den Bettwiderstand
(Y) in Abhängigkeit von verschiedenen Fließraten der Flüssigkeit (X) für ein Bett,
das 360 herkömmliche hohle Plastikkugeln mit voller Oberfläche enthielt. Im Ruhezustand
betrugen die Betthöhe etwa 20, 3 cm und der über dem Bett befindliche freie Raum
71 cm. Bei einem Flüssigkeitsdurchsatz von 6, min betrug die Durchbruchsgeschwindigkeit
etwa 294 m/min und es ergab sich ein Bettwiderstand von 5, 71 cm Wasser. Bei 12,
22 1/min betrugen die Gasgeschwindigkeit 264 m/min und der Bettwiderstand 6, 22
cm Wasser. Bei 18, 33 l/min betrug die Durchbruchsgeschwindigkeit 236 m/min und
es ergab sich ein Bettwiderstand von 7, 24 cm Wasser. Bei einem Flüssigkoitsdurchsatz
von 24, 44 1/min ergaben sich eine Gasgeschwindigkeit
von 204 m/min
und ein Bettwiderstand von 7, 75 cm Wasser.
-
Ein sehr ähnlicher Vergleichsversuch ist durch die Linie B gekennzeichnet,
die die Bettwiderstände fUr die angegebenen Flüssigkeitsdurchsätze bei einem turbulenten
Schwebe-oder Wirbelbett zeigt, das aus 220 offenen dünnwandigen halbkugelformigen
Kontaktkörpern bestand. Die LuftflieBraten zur Herbeiführung der Durchbruchsgeschwindigkeiten
bei den angegebenen Flüssigkeitsdurchsätzen waren wie folgt : 326 m/min bei einem
Flüssigkeitsdurchsatz von 6, 11 1/min ; 265 m/min bei einem Flüssigkeitsdurchsatz
von 18, 3 1/min ; 236 m/min bei einem Flüssigkeitsdurchsatz von 24, 4 l/min. Die
verwendeten Halbkugeln bestanden aus dem gleichen dünnwandigen Plastikmaterial,
wie die im vorstehend erläuterten Versuch zur Ermittlung der Linie A benutzten lochfreien
Hohlkugeln. Die 220 Halbkugeln schaffen infolge ihrer inneren Oberflächen etwa die
gleiche Be m hrungsSläche wie 220 vollwandige ganze Kugeln, gleichzeitig ergibt
sich eine Wirksamkeit (angezeigt durch den Bettwiderstand), die mit der der 360
Vollkugeln des Betriebslaufs gemäß Linie A vergleichbar ist. Vergleicht man die
220 Halbkugeln mit den 360 vollwandigen ganzen Kugeln hinsichtlich des Material-und
Herstellungsaufwandes usw., ergibt sich daß die 220 Halbkugeln nur etwa 1 Drittel
des Materials erfordern und wesentlich einfacher und billiger herzustellen sind.
-
Die Linie a zeigt den Bettwiderstand bei Verwendung von 720 offenen
dünnwandigen Halbkugeln aus dem gleichen Material, wie es für die anderen Versuche
benutzt wurde. In
diesem Falle waren die Luftdurchsätze, die bei
den verschiedenen Flüssigkeitsdurchsätzen zu den Durchbruchsgeschwindigkeiten führten,
im wesentlichen so wie die der Durchbruchsgeschwindigkeiten für die vollwandigen
Hohlkugeln bei den verschiedenen angegebenen Flüssigkeitsdurchsätzen. Die Linie
C kennzeichnet einen wesentlich hoheren Bettwiderstand für jede der geprüftne FlieBraten
und zeigt somit, daB die 720 Halbkugeln eine wesentlich höhere Wirksamkeit bei der
Beriihrung und dem Austausch ergeben, da bekannt ist, daß Erhöhungen des Bettwiderstandes
zu Erhöhungen der Betriebswirksamkeit fuhren.
-
Die Linie D ergab sich bei Verwendung eines Bettes aus 1100 halbkugelförmigen
Kontaktkörpern von gleichem Durchmesser und aus gleichem Material, 7ie die bei den
Betriebsläufen fur die Kurven B und C verwendeten Kontaktkörper. Wiederum ergeben
sich wesentlich höhere Bettwiderstände bei der größeren Anzahl an Halbkugeln. In
diesem Falle waren die Bettwiderstande etwa doppelt so groß wie bei den 360 herkömmlichen
vollwandigen Hohlkugeln.
-
Vom Materialaufwand her betrachtet entsprechen die 720 Halbkugeln
des Betriebslaufs der Linie C etwa den 360 vollwandigen ganzen Kugeln des Betriebslaufs
der Linie A, es ist aber ohne weiteres ersichtlich, daß der Betriebslauf der Linie
C mit den 720 Halbkugeln einen viel größeren Widerstand und Wirkungsgrad bei der
Gegenstromberührung von Gas und Flüssigkeit ergibt, als er bei Verwendung von herkömmlichen
vollwandigen Kugeln erreicht wird.