• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1983000022A1
    申请号:PCT/CH1982/000080
    申请日:1982-06-21
    公开日:1983-01-06
    发明作者:Ludwig Silberring Ag Dr.
    申请人:Silberring, Ludwig；
    IPC主号:B01D59-00
    专利说明:
    [0001] Einrichtung zum Stoffaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stoffaustausch zwischen einer abwärts strömenden Flüssigkeit und einem im Gegenstrom zu dieser Flüssigkeit aufwärts strömenden Gas. Die Bedingungen des Stoffaustausches, für welche die erfindungs mässige Einrichtung besonders geeignet ist, sind im nachfol genden Text beschrieben.
    [0003] Wenn die Löslichkeit des am Stoffaustausch teilnehmenden Gases in der ebenfalls am Stoffaustausch teilnehmenden Flüssigkeit gering ist und wenn ausserdem der Stoffaustausch von einer chemischen Reaktion oder von einer Isotopenreaktion in der flüssigen Phase abhängig ist, wobei die Kinetik dieser Reaktion im Vergleich zur Kinetik des Stoffaustausches des gelösten Gases mit der Gasphase langsam ist, dann ist eine lange Verweilzeit der Flüssigkeit im Kontakt mit dem Gas notwendig. Dies lässt sich dann kostengünstig erreichen, wenn ein möglichst grosser Anteil des Kolonnenvolumens für die Flüssigkeit bestimmt wird. Wenn darüber hinaus die verfahrenstechnischen Bedingungen eine Anwendung von mehreren Böden verlangen, dann ist deren Anordnung in möglichst geringer Anzahl von Druckbehaltern anzustreben, wobei das Prinzip des Gegenstroms zu wahren ist und Rückvermischungsströme zu meiden sind.
    [0004] Bekannt sind Stoffaustauschkolonnen deren Böden jeweils in einem Druckbehälter übereinander angeordnet sind. Die Flüssigkeit fliesst dabei von jedem Boden über einen Ueberlauf zum nächsttieferen Boden. Der Ueberlauf ist im Gasraum angeordnet und lediglich im untersten Bereich des Verschlusses mit Flüssigkeit gefüllt. Wegen der hydrodynamischen Bedingungen kann Lei solchen Kolonnen nur etwa 1/4 der Distanz zwischen den üoden als Kontaktraum, in welchem die Flüssigkeit mit den Gasblasen m Kontakt steht, benutzt werden. Bekannt sind ebenfalls Kolonnen, bei denen die Flüssigkeit hauptsächlich auf der Oberfläche von Packungskörpem abwärts hingegen das Gas durch die Zwiscfc .nräume dieser Körper aufwärts fliesst. Der durch die Flüssigkeit ausgefüllte Volumenanteil solcher Kolonnen ist noch wesentlich kleiner als im vorhin beschriebenen Fall.
    [0005] Bekannt sind auch Kolonnen, die nahezu vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind, wobei das mit dieser Flüssigkeit in Kontakt zu bringende Gas in Form von Blasen aufwärt fliesst. Die Flüssigkeit wird dabei in allen Richtungen vermischt, so dass eine solche Kolonne höchstens die Aufgabe eines einzigen theoretischen Bodens zu erfüllen vermag.
    [0006] Schliesslich sind Kolonnen bekannt, bei welchen Maschinen mit einem mechanischen, elektrischen oder einem intensivierten hydraulischen Antrieb zur Intensivierung des Stoffaustausches eingesetzt werden. Der letztgenannte Fall liegt vor, wenn der Gasseitige Druckverlust den zur Verfügung stehenden hydrostatischen Druck der Flüssigkeit übersteigt und Pumpen zu deren Beförderung zwischen den Böden eingesetzt werden müssen. Solche Kolonnen sind jedoch kostspielig in Anschaffung und im Unterhalt und können wegen ihrer Störanfälligkeit oft lange Betriebsunterbrechungen verursachen.
    [0007] Eine Einrichtung zum Stoffaustausch zwischen einer abwärts strömenden Flüssigkeit und einem im Gegenstrom zu dieser Flüssigkeit aufwärts strömenden Gas, bei welcher das Verhältnis der Verweilzeit der Flüssigkeit zum Volumeninhalt der Kolonne möglichst gross ist, wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Flüssigkeit innerhalb dieser Einrichtung eine vom obersten Niveau bis zur untersten Entnahmestelle reichende, hydrostatisch kontinuierliche Kolonne bildet, welche lediglich in den Kontaktbereichen mit Gas durch Gasblasen aufgelockert, nirgends jedoch unterbrochen wird, dass unterhalb von jedem erwähnten Boden eine Tauchglocke gebildet worden ist, innerhalb welcher das Niveau der Flüssigkeit durch das Gas nach unten verdrängt wird, womit im Vergleich zur Flüssigkeit oberhalb des Bodens ein höherer Gasdruck unterhalb des Bodens erzeugt wird, wobei die Differenz der erwähnten Drücke zur Ueber- windung des Druckverlustes anlässlich des Gasdurchflusses durch die Oeffnungen des Bodens und gleichzeitig zur Verhinderung des Flüssigkeitsdurchflusses durch diese Oeffnungen eingesetzt wird, dass die Verbindungskanäle zwecks Weiterleitung der Flüssigkeit zum jeweils nächsttieferen Boden ausserhalb der erwähnten Tauchglocken liegen, bzw. diese Tauchglocken durchqueren und dass der Weg der Flüssigkeit am Ende der erwähnten Verbindungskanäle nach oben gerichtet ist, womit ein unerwünschter Gaseintritt am erwähnten Ende der Verbindungskanäle verhindert wird.
    [0008] Es genügt nicht eine lange durchschnittliche Verweilzeit der Flüssigkeit auf jedem Boden zu sichern. Vielmehr ist es für das Erreichen eines guten Bodenwirkungsgrades von Bedeutung, dass die Streuung dieser Verweilzeit bei einer Betrachtung von immer kleineren Portionen des totalen Flüssigkeitsstroms klein bleibt. Ohne eine erzwungene Führung der Flüssigkeit über genügend enge, über den ganzen Boden verteilte Kanäle lässt sich diese Bedingung nicht erfüllen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die erwähnten Verbindungskanäle im Bereich der Achse des erwähnten Druckbehälters angeordnet sind, dass die erwähnten Verbindungskanäle aus zwei, die Achse des erwähnten Druckbehälters umschliessenden Halbkreisflächen bestehen, wobei diese Halbkreisflächen abwechselnd zur Verbindung von jeweils zwei benachbarten Böden benutzt werden und dass der Flüssigkeitsweg vom Austritt aus dem erwähnten Verbindungskanal, welcher die Flüssigkeit vom nächsthöheren Boden zuführt, bis zum Eintritt in den erwähnten Verbmdungskanal, welcher die Flüssigkeit zum nächsttieferen Hoden abführt, über konzentrisch angeordnete und in Serie geschaltete halbzylindrische Räume führt, wobei dieser Flüssigkeitsweg zunächst vom Bereich der erwähnten Achse des Druckbehälters in die Richtung der Wände dieses Druckbehälters und danach in umgekehrter Richtung führt.
    [0009] Die Gasblasen, welche durch die Flüssigkeit nach oben aufsteigen, sollen möglichst klein sein und vorzugsweise während des Aufsteigens wiederholt aufgeteilt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Volumen in dem die Flüssigkeit mit den Gasblasen in Kontakt steht mit engmaschigem Drahtgeflecht ausgefüllt wird.
    [0010] Die Erfindung wird nun anhand eines im Bild 1 dargestellten Beispiels beschrieben. Im Schnitt ABCD sind drei Böden 1, 2 und dargestellt. Nachstehend wird nun der Boden 2 beschrieben. Die übrigen Böden, deren Anzahl beliebig sein kann, sind direkt bzw. im Spiegelbild identisch.
    [0011] Das Gas gelangt vom Gasraum 4 unterhalb des Bodens 2 über die Oeffnung 5 zum Flüssigkeitsraum 6, den es in Form von Blasen 7 auf dem Weg zum nächsten Gasraum 8 unterhalb des Bodens 3 durchströmt.
    [0012] Die Flüssigkeit vom Boden 3 fliesst über den Verbindungskanal 9, der nicht nur im Schnitt ABCD, sondern auch in den Schnitten EF und GH sichtbar ist, zum Boden 3. Im unteren Teil 10 des Verbindungskanals 9, der auch im Schnitt JK sichtbar ist, wird die Richtung des Flüssigkeitsweges umgekehrt. Der Austritt zum Flüssigkeitsraum 6 erfolgt vertikal nach oben durch den letzten Teil 11 des Verbindungskanals 9. Der weitere horizontale Weg der Flüssigkeit ist aus der Verfolgung der im Schnitt EF dargestellten Pfeile ersichtlich. Dieser Weg endet im Raum 12, der zum Verbindungskanal 13 zum nächsttieferen Boden 1 führt.
    [0013] Von den im Flüssigkeitsraum angeordneten und in den Schnitten EF, GH und JK sichtbaren teilzylindrischen Wänden 14, 15, 16 und 17 sind wegen der gewählten Schnittführung nur die zwei erstgenannten im Schnitt ABCD sichtbar. Hinter den Schnittflächen allfällig sichtbare Wände wurden absichtlich nicht gezeichnet um die Darstellung nicht zu komplizieren.
    [0014] Die zentrale flache Trennwand 18 teilt die Ringräume in diejenigen durch welche die Flüssigkeit nach aussen bzw. nach innen fliesst. Das Druckgehäuse 19 der Kolonne bildet die äussere Abschliessung.
    [0015] Die Anzahl der durch die teilzylindrischen Wände gebildeten konzentrischen Ringräume kann beliebig gross gewählt werden, je nach den Abmessungen der Kolonne und dem Durchsatz der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsraum 6 ist mit einem im Bild 1 nicht dargellten Drahtgeflecht gefüllt.
    [0016] Das Niveau 20 der Flüssigkeit im Flüssigkeitsraum 6 stellt sich von selbst ein, in Abhängigkeit vom Gasdurchsatz. Ausnahme bildet der oberste Boden wo dieses Niveau entweder mittels des Flüssigkeitszuflusses zur Kolonne oder mittels des Flüssigkeitsabflusses aus der Kolonne geregelt werden muss.
    权利要求:
    Claims

    Patentansprüche
    Einrichtung zum Stoffaustausch zwischen einer abwärts strömenden Flüssigkeit und einem im Gegenstrom zu dieser Flüssigkeit aufwärts strömenden Gas, bestehend aus mehreren in einem Druckbehälter übereinander angeordneten Böden, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit innerhalb dieser Einrichtung eine vom obersten Niveau bis zur untersten Entnahmestelle reichende, hydrostatisch kontinuierliche Kolonne bildet, welche lediglich in den Kontaktbereichen mit Gas durch Gasblasen aufgelockert, nirgedns jedoch unterbrochen wird.
    Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb von jedem erwähnten Boden eine Tauchglocke gebildet worden ist, innerhalb welcher das Niveau der Flüssigkeit durch das Gas nach unten verdrängt wird, womit im Vergleich zur Flüssigkeit oberhalb des Bodens ein höherer Gasdruck unterhalb des Bodens erzeugt wird, wobei die Differenz der erwähnten Drücke zur Ueberwindung des Druckverlustes anlässlich des Gasdurchflusses durch die Oeffnung des Bodens und gleichzeitig zur Verhinderung des Flüssigkeitsdurchflusses durch dies Oeffnungen eingesetzt wird.
    Einrichtung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle zwecks Weiterleitung der Flüssigkeit zum jeweils nächsttieferen Boden ausserhalb der erwähnten Tauchglocken liegen, bzw. diese Tauchglocken durchqueren. Einrichtung nach Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg der Flüssigkeit am Ende der erwähnten Verbind igskanäle nach oben gerichtet ist, womit ein unerwünschter Gaseintritt am erwähnten Ende der Verbindungskanäle verhindert wird.
    Einrichtung nach Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass d,ie erwähnten Verbindungskanäle im Bereich der Achse des erwähnten Druckbehälters angeordnet sind.
    Elnrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichent, dass die erwähnten Verbindungskanäle aus zwei, die Achse des erwähnten Druckbehälters umschliessenden Halbkreis flachen bestehen, wobei diese Halbkreisflächen abwechselnd zur Verbindung von jeweils zwei benachbarten Böden benutzt werden.
    Einrichtung nach Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichet, dass der Flüssigkeitsweg vom Austritt aus dem erwähnten Verbindungskanal, welcher die Flüssigkeit vom nächsthöheren Boden zuführt, bis zum Eintritt in den erwähnten Verbindungskanal, welcher die- Flüssigkeit zum nächsttieferen Boden abführt, über konzentrisch angeordnete und in Serie geschaltete halbzylindrische Räume führt, wobei dieser Flüssigkeitsweg zunächst vom Bereich der erwähnten Achse des Druckbehalters in die Richtung der Wände dieses Druckbehälters und danach in umgekehrter Richtung führt.
    Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen in dem die Flüssigkeit mit der, Gasblasen in Kontakt steht mit engmaschigem Drahtgeflecht ausgefüllt wird.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    RO88131B|1985-10-31|
    DE3274068D1|1986-12-11|
    CH655448B|1986-04-30|
    EP0081530A1|1983-06-22|
    RO88131A|1985-11-30|
    EP0081530B1|1986-11-05|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1983-01-06| AK| Designated states|Designated state(s): RO SU US Kind code of ref document: A1 Designated state(s): RO SU US |
    1983-01-06| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB NL Designated state(s): DE FR GB NL |
    1983-02-16| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1982901836 Country of ref document: EP |
    1983-06-22| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1982901836 Country of ref document: EP |
    1986-11-05| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1982901836 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CH412581A|CH655448B|1981-06-23|1981-06-23||
    CH4125/81-8810623||1981-06-23||DE8282901836T| DE3274068D1|1981-06-23|1982-06-21|Device for transferring material between a gas and a liquid|
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