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Corps de remplissage en forme de caissons pour chambres de réaction de tous genres.
Les corps de remplissage connus jusqu'à présent ne remplis- sent pas toujours complètement les conditions exigées et pré - sentent certains défauts. Dans tous les cas de corps de remplis- sage à introduire en vrac, il n'est jamais possible d'éviter la formation, principalement tout autour aux parois, de petits canaux ou conduits libres, presque verticaux, dans lesquels les gaz et le liquide passent l'un à côté de l'autre sans action mutuelle. Le gaz et l'acide prennent ici toujours le chemin le plus court, respectivement de bas en haut et de haut en bas, et dans ces cas il ne se produit que des changements de direction et des variations de vitesse peu importants. Tout est laissé au hasard lors de l'introduction de ces corps de remplissage.
D'autres formes de corps de remplissage qui sont placées dans les chambres de réaction, obligent il est vrai les courants de gaz et de liquide de suivre des chemins un peu plus détermi-
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nes, qui ne sont plus abandonnes au hasard. Beaucoup de ces corps ne sont léchés par les gaz qu'extérieurement. Voir par exemple les corps de remplissage décrits dans les brevets alle- mands 184993, 209681 ou dans les brevets anglais 4075 de 1896 et 29126 de 1906. Des espaces creux intérieurs sont ici prati- quement perdus comme espaces de réaction actifs.
Lors de la superposition de ces corps il se forme encore toujours des ca- naux ou conduits libres plus ou moins petits ou grands, qui se dirigent en ligne droite de bas en haut et que le gaz choisit comme le chemin le plus court. il est évident que dans ce cas la réaction entre le gaz et le liquide ne peut de loin attein - dre la valeur maximum, attendu que les changements de direction et de vitesse, principalement du courant gazeux, n'oscillent que dans des limites très modestes. D'autres genres de corps de remplissage, par exemple des corps cylindriques du genre de ceux du brevet allemand 218779, permettent de nouveau en géné- ral la formation de canaux verticaux de bas en haut, dans les- quels le gaz et le liquide passent l'un à côté de l'autre en suivant le plus court chemin.
Or, les deux chemins doivent être aussi longs que possible, pour que l'action mutuelle dure aussi longtemps que possible. Le corps de remplissage décrit dans le brevet allemand 349082 cherche à atteindre ce résultat par le fait qu'il reçoit à l'intérieur un élément en forme de spirale, ce qui donne au chemin du gaz une forme en spirale, dont la section transversale reste généralement constante. Des changements de vitesse ne se produisent pas ici, quoique ces changements soient de la plus grande importance précisément pour un malaxage intime des gaz. Un bon corps de remplissage ne doit pas opposer au passage des gaz une grande résistance tout en offrant un espace de réaction libre, utile et aussi grand que possible.
Il doit influencer la vitesse des gaz de @ telle sorte et dans'une mesure telle que cette vitesse est sou- mise positivement et dans un.ordre déterminé à un changement
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continu entre l'accélération et le retardement. C'est précisé- ment ce point qui est de la plus grande importance dans un mé - lange gazeux formé de gaz de densité différente, attendu que de ce fait il se produit tout à fait automatiquement des tour - billons à l'intérieur du mélang.e gazeux, lesquels à leur tour assurent de nouveau le meilleur malaxage tourbillonnant de tou- tes les molécules de gaz et par conséquent une action mutuelle des plus intensive de ces molécules les unes sur les autres.
De plus le corps de remplissage doit créer des chemins de pas- sage aussi longs que possible pour le gaz et le liquide afin d'obtenir une action mutuelle d'une durée aussi longue que possible entre le gaz et le liquide.
Toutes ces conditions sont remplies par l'objet de la pré- sente invention dans la mesure la plus grande. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des possibilités de réalisation de l'objet de l'invention. Dans ce dessin :
Figs.1, 2 et 3 représentent un corps de remplissage nor- mal, fig.l étant une coupe suivant a-b et fig.2 une coupe sui- vant c - d de la fig.3.
Figs.4 et 5 montrent deux possibilités différentes de rem- plissage des chambres ou espaces.
Fig.6 est une forme de réalisation avec corps de remplis - sage de forme radiale.
Fig.7 est une autre possibilité de réalisation du corps de remplissage, dans lequel l'élément intérieur 5 est disposé à demeure sous forme de nervure 8 sur la face extérieure du fond.
Fig.8 montre un élément intérieur 5 avec perforations.
Un corps en forme de caisson 1 (figs.l à 3) possédant un fond 2 est divisé par une nervure 3 en deux compartiments. Dans le fond 2 de chaque compartiment sont pratiquées des ouvertures 4. Un élément intérieur 5 s'appuie dans des lattes de guidage et de maintien ou de support 7. Sur la face interne du fond et en regard de l'élément intérieur 5 sont disposées des cannelures transversales 6.
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A la fig.4 on a montré la superposition et la juxtaposition de corps de remplissage en forme de caissons 1, les ouvertures 4 se trouvant en zig-zag l'une au-dessus de l'autre.
Fig.5 montre une autre possibilité d'empilement, les ou- vertures 4 étant ici disposées en gradins.
Fig.6 montre une réalisation avec corps de remplissage 1 de forme radiale pour le remplissage de tours circulaires etc.
'et dans laquelle les corps de remplissage sont également super- posés en zig-zag suivant la fig.4 ou en gradins suivant la fig.5. Dans le corps en forme de caisson suivant la fig.7 on a prévu, en remplacement de l'élément intérieur 5, une nervure 8, placée extérieurement à un endroit convenable et venue d'une pièce avec le corps de remplissage. Lors de la superposi- tion cette nervure remplit le même but que l'élément intérieur 5 qui, comme le montre la fig.8, peut en outre être muni de trous ronds ou de'toute autre forme. Cette perforation a pour résultat de subdiviser le courant gazeux qui les traverse en une multitude correspondante de petits courants.
Le mode de fonctionnement ressortant des figs.4 et 5 est le suivant :
Sur une grille et sans aucun espace intermédiaire, les corps de remplissage sont montés directement l'un à côté de l'autre de telle sorte que le gaz arrivant par le bas trouve un accès libre à toutes les ouvertures 4. Ce gaz doit se répar- tir uniformément sur toute la section de la grille, attendu que tous les corps de remplissage se touchent par leurs parois sans joints ni interstices et que seules les ouvertures 4 per - mettent l'évacuation du gaz. Les assises ultérieures de corps de remplissage sont disposées de telle sorte que leurs ouver - tures 4 se trouvent toujours.en zig-zag (voir fig.4) ou en gradins (voir fig.5) les unes par rapport aux autres.
Si dès lors au-dessus du remplissage, 'il existe des conditions de tirage uniformes, celles-ci devront naturellement se manifester
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aussi uniformément vers le bas à travers les corps de remplis- sage et obliger les gaz de se répartir uniformément sur tous les corps de remplissage. De ce fait, le courant gazeux est subdivisé en une multitude de petits courants correspondant aux ouvertures 4 de la couche inférieure. Lors du passage par les ouvertures extrêmes inférieures 4, le gaz subit sa première accélération de vitesse qui est immédiatement suivie par une diminution. Le gaz heurte alors le fond du corps de remplissage supérieur et commence à tourbillonner. Il s'y produit un chan- gement de direction de 90 .
Ensuite la section transversale se rétrécit de nouveau par l'élément intérieur 5, ce qui a pour effet une accélération du gaz, laquelle est de nouveau immédia- tement suivie par une réduction de vitesse. Les mêmes phénomènes se répètent d'un corps de remplissage à l'autre à travers tout le remplissage.
Le liquide arrive par le haut et est réparti d'une façon appropriée uniformément sur la couche supérieure de corps de remplissage en forme de caissons. A travers les ouvertures 4 ce liquide s'égoutte dans les corps qui se trouvent au-dessous en traversant forcément le courant gazeux qui monte, le dit liquide en rencontrant le fond étant projeté en tous sens pour s'écouler ensuite sur la partie cannelée 6 du fond vers l'ou - verture suivante 4. Lors du passage sur la partie cannelée 6 qui se trouve dans la zone de section rétrécie, le liquide arri- ve en contact violent avec le courant gazeux traversant cette section rétrécie à une vitesse accélérée. L'action mutuelle du gaz et du liquide est par conséquent particulièrement forte.
La cannelure elle-même a plus particulièrement pour but de retenir une certaine quantité de liquide qui, par toute sa sur- face, agit d'une façon intense sur le courant gazeux traversant la section rétrécie en tourbillonnant, et réciproquement, Le liquide ruisselant renouvelle cette quantité accumulée conti - nuellement et la maintient en mouvement.
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Sans cannelure et seulement avec l'aide d'une simple latte transversale à l'extrémité de la cannelure, on retiendrait, il est vrai, aussi une certaine quantité de liquide, qui toutefois serait beaucoup plus grande qu'avec cannelure, parce que la cannelure elle-même refoule des quantités de liquide corres - pondantes sans qu'il se produise en même temps une surface active plus petite. Donc par opposition aux cannelures d'autres genres de corps de remplissage qui n'ont pour but que d'agran- dir la surface et qui par conséquent retiennent plus de liquide, la cannelure, ondulation ou inégalité de toute autre forme prévue ici produit le contraire.
Il reste moins de liquide sur le fond uni, malgré qu'en même temps l'action superficielle entre le gaz et le liquide est augmentée, puisque la couche s' écoulant par dessus la cannelure est spécialement mince et que par conséquent la totalité du liquide est toujours ramenée avec certitude en contact avec le courant gazeux.
A l'intérieur d'un compartiment de caisson le courant gazeux vient par conséquent positivement en contact intime avec le liquide ruisselant, mais ce courant gazeux doit aussi aug - menter deux fois sa vitesse et la diminuer deux fois d'une façon exactement déterminée, il subit donc au total quatre chan- gements de vitesse et en même temps deux changements de direc - tion, chacun de 90 . Dans le cas d'un mélange gazeux, tel que celui formé par exemple par les gaz de grillage de matières sulfureuses, ceci est d'une importance tout à fait particuliè- re, attendu que de ce fait un entre-tourbillonnement et malaxage constant et aussi parfait que possible de ce mélange s'effectue tout à fait automatiquement.
Le gaz n'est en repos nulle part, il tourbillonne toujours, ses molécules individuelles de densi- té différente sont accélérées et freinées de nouveau, tantôt ce sont les molécules plus lourdes qui sont en avant lors d'une diminution de vitesse, tantôt ce sont les molécules plus légères lors d'une accélération de vitesse. Les phénomènes du processus
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ordinaire des chambres prouvent que ceci est d'une importance capitale pour l'intensité des réactions. Lors du passage des gaz des "Glovers" dans la conduite à gaz d'échappement il se produit une accélération, à laquelle succède immédiatement lors de l'entrée dans la première chambre une diminution nota- ble. Les conséquences en sont des réactions les plus intenses dans le tout premier compartiment jusqu'à ce que les gaz soiert arrivés au repos.
A ce moment aussi à peu près toutes les réac- tions cessent jusqu'à ce que lors du passage dans la chambre suivante il se produit de nouveaux tourbillons et par conséquent une nouvelle activité de réaction.
En dehors de la forme représentée au dessin annexé, les corps de remplissage en forme de caissons peuvent aussi avoir toute autre forme et posséder à volonté un seul ou plusieurs compartiments. Le rôle joué par le fond peut évidemment aussi être joué par le plaf ond. Celui-ci peut par conséquent avoir toute autre forme voulue. Une perforation éventuelle comme celle de la fig. 8 a pour but la subdivision du courant gazeux en un nombre correspondant de courants gazeux plus petits, qui traversent à une vitesse plus grande les passages libres et subissent par conséquent les tourbillons les plus violents, ce qui oblige les molécules de gaz individuelles de se frotter et de se heurter aux parois et de réagir ainsi parfaitement les unes sur les autres.
La cannelure 6 peut aussi s'étendre sur toute la surface du fond ou éventuellement faire défaut tout à fait. Au lieu d'être cannelée, la surface du fond peut aussi être ondulée ou agencée sous une forme appropriée, par exemple par la formation de renfoncements, de bosses etc. disposés en nids d'abeilles.
L'espace utile laissé libre par les corps de remplissage équivaut à peu près à 70 % de la totalité de l'espace rempli.
Les chemins parcourus par le gaz et l'acide ont une longueur environ trois fois plus grande que la liaison en ligne droite entre l'entrée et la sortie.
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Box-shaped filling body for reaction chambers of all kinds.
The fillers known up to now do not always completely fulfill the required conditions and have certain defects. In all cases of filling body to be introduced in bulk, it is never possible to avoid the formation, mainly all around the walls, of small free channels or conduits, almost vertical, in which the gases and the liquid pass each other without mutual action. The gas and the acid always take the shortest path here, respectively from bottom to top and top to bottom, and in these cases only minor changes of direction and variations in speed occur. Everything is left to chance when introducing these filling bodies.
Other forms of fillers which are placed in the reaction chambers, it is true, oblige the gas and liquid streams to follow somewhat more determined paths.
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nes, which are no longer left to chance. Many of these bodies are only gas licked outwardly. See, for example, the fillers disclosed in German Patents 184993, 209681 or in British Patents 4075 of 1896 and 29126 of 1906. Interior hollow spaces are here practically lost as active reaction spaces.
When these bodies are superposed, more or less small or large free channels or conduits are still formed, which run in a straight line from bottom to top and which the gas chooses as the shortest path. it is obvious that in this case the reaction between the gas and the liquid cannot reach the maximum value by far, since the changes of direction and speed, mainly of the gas current, oscillate only within very modest limits. . Other kinds of filling body, for example cylindrical bodies of the kind of German patent 218779, again generally allow the formation of vertical channels from bottom to top, through which gas and liquid pass. next to each other, following the shortest path.
However, the two paths must be as long as possible, so that mutual action lasts as long as possible. The filling body described in German patent 349082 seeks to achieve this result by the fact that it receives inside a spiral-shaped element, which gives the gas path a spiral shape, the cross section of which remains generally constant. Speed changes do not occur here, although these changes are of the greatest importance precisely for intimate mixing of the gases. A good filler should not oppose the passage of gases with great resistance while providing a reaction space that is free, useful and as large as possible.
It must influence the speed of the gases in such a way and to such an extent that this speed is positively subjected and in a determined order to a change.
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continuous between acceleration and retardation. It is precisely this point which is of the greatest importance in a gaseous mixture formed of gases of different density, since as a result there are quite automatic turns in the mixture. gaseous gases, which in turn again ensure the best swirling mixing of all gas molecules and therefore the most intensive mutual action of these molecules on each other.
In addition, the filling body must create as long as possible passageways for the gas and the liquid in order to obtain a mutual action of as long a duration as possible between the gas and the liquid.
All of these conditions are met by the object of the present invention to the greatest extent. The appended drawing represents, by way of example, possibilities for achieving the object of the invention. In this drawing:
Figs.1, 2 and 3 show a normal filling body, fig.l being a section along a-b and fig.2 a section following c - d of fig.3.
Figs. 4 and 5 show two different possibilities for filling chambers or spaces.
Fig.6 is an embodiment with a radial filling body.
Fig.7 is another possible embodiment of the filling body, in which the inner element 5 is permanently arranged in the form of a rib 8 on the outer face of the base.
Fig.8 shows an interior element 5 with perforations.
A box-shaped body 1 (figs.l to 3) having a bottom 2 is divided by a rib 3 into two compartments. In the bottom 2 of each compartment are formed openings 4. An interior element 5 rests in guiding and holding or support slats 7. On the internal face of the bottom and opposite the interior element 5 are arranged. transverse splines 6.
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In fig.4 we have shown the superposition and juxtaposition of filling body in the form of boxes 1, the openings 4 lying in zig-zag one above the other.
Fig.5 shows another possibility of stacking, the openings 4 here being arranged in steps.
Fig. 6 shows an embodiment with radially shaped filling body 1 for filling circular towers etc.
'and in which the filling bodies are also superposed in a zig-zag way according to fig.4 or in steps according to fig.5. In the box-shaped body according to FIG. 7, there is provided, replacing the internal element 5, a rib 8, placed externally at a suitable location and coming integrally with the filling body. When superimposed, this rib serves the same purpose as the inner element 5 which, as shown in Fig. 8, may further be provided with round holes or any other shape. This perforation has the result of subdividing the gas stream which passes through them into a corresponding multitude of small streams.
The operating mode shown in figs. 4 and 5 is as follows:
On a grid and without any intermediate space, the filling bodies are mounted directly next to each other so that the gas arriving from below has free access to all openings 4. This gas must be repaired. - fire uniformly over the entire section of the grille, since all the filler bodies touch each other by their walls without joints or gaps and only openings 4 allow gas to escape. The subsequent filler body courses are arranged such that their openings 4 are always located in zig-zag (see fig. 4) or in steps (see fig. 5) with respect to each other.
If, therefore, above the filling, there are uniform draft conditions, these should naturally occur.
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also evenly down through the filler bodies and cause the gases to distribute evenly over all of the filler bodies. As a result, the gas stream is subdivided into a multitude of small streams corresponding to the openings 4 of the lower layer. When passing through the lower extreme openings 4, the gas undergoes its first speed acceleration which is immediately followed by a decrease. The gas then hits the bottom of the upper filler body and begins to swirl. There is a change of direction of 90.
Then the cross section narrows again through the inner member 5, which results in an acceleration of the gas, which is again immediately followed by a reduction in speed. The same phenomena are repeated from one filling body to another throughout the entire filling.
The liquid arrives from above and is distributed in a suitable manner evenly on the upper layer of the box-shaped filling body. Through the openings 4 this liquid drips into the bodies which are located below, necessarily crossing the gaseous current which rises, the said liquid, meeting the bottom, being projected in all directions to then flow over the grooved part 6 from the bottom to the next opening 4. During the passage over the grooved part 6 which is located in the zone of narrowed section, the liquid comes into violent contact with the gas stream passing through this narrowed section at an accelerated speed. The mutual action of gas and liquid is therefore particularly strong.
The groove itself is more particularly intended to retain a certain quantity of liquid which, through its entire surface, acts in an intense way on the gas current passing through the narrowed section by swirling, and vice versa, The flowing liquid renews this quantity accumulates continuously and keeps it in motion.
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Without grooving and only with the help of a simple transverse slat at the end of the groove, it is true that a certain quantity of liquid would also be retained, which however would be much greater than with a groove, because the groove itself delivers corresponding quantities of liquid without at the same time producing a smaller active surface. So as opposed to the grooves of other kinds of filler body which only have the purpose of enlarging the surface and which consequently retain more liquid, the groove, corrugation or unevenness of any other shape provided here produces the opposite.
There is less liquid left on the plain bottom, although at the same time the surface action between gas and liquid is increased, since the layer flowing over the groove is especially thin and therefore all the liquid is always brought back into contact with the gas stream with certainty.
Inside a box compartment the gas stream therefore comes into positive intimate contact with the flowing liquid, but this gas stream must also increase twice its speed and decrease it twice in an exactly determined manner, it therefore undergoes a total of four speed changes and at the same time two changes of direction, each of 90. In the case of a gaseous mixture, such as that formed, for example, by the roasting gases of sulphurous materials, this is of quite particular importance, since as a result constant vortexing and mixing and as perfect as possible of this mixture is carried out completely automatically.
The gas is nowhere at rest, it is still swirling, its individual molecules of different density are accelerated and braked again, sometimes it is the heavier molecules which are in front during a decrease in speed, sometimes this are the lighter molecules during speed acceleration. The phenomena of the process
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ordinary chambers prove that this is of paramount importance for the intensity of the reactions. When the gases from the "Glovers" pass through the exhaust gas line, acceleration occurs, which is immediately followed when entering the first chamber by a noticeable reduction. The consequences are the most intense reactions in the very first compartment until the gases come to rest.
At this point also nearly all reactions cease until on passing into the next chamber new vortices and consequently new reaction activity occur.
Apart from the shape shown in the accompanying drawing, the box-shaped filling bodies can also have any other shape and have at will one or more compartments. The role played by the background can obviously also be played by the ceiling. This can therefore have any other desired shape. A possible perforation like that of FIG. 8 is intended to subdivide the gas stream into a corresponding number of smaller gas streams, which pass through the free passages at a greater speed and therefore undergo the most violent vortices, causing the individual gas molecules to rub against each other and collide with the walls and thus react perfectly on each other.
The groove 6 can also extend over the entire surface of the base or possibly be completely lacking. Instead of being fluted, the surface of the bottom can also be corrugated or arranged in a suitable shape, for example by the formation of recesses, bumps etc. arranged in honeycombs.
The useful space left free by the filling bodies is approximately equivalent to 70% of the total filled space.
The paths traveled by the gas and the acid are about three times the length of the straight line connection between the inlet and the outlet.