2. 10
ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA
ÚŘAD P R O P AT EN TY A VYNÁLEZY
trian 12e, 102
Vydáno 15. září 196Í Vyloženo 15. března 1961
PATENTNÍ SPIS č. 100755
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 34/1957 Sb.
Inž. JIŘÍ ŽUFNÍČEK a inž. VLADIMÍR PALEČEK, oba PRAHA
Zařízení k vypírání plynů za současného snížení nebo zvýšení teploty s regenerací tepla
Přihlášeno 2. prosince 1958 (PV 6209-58) Platnost patentu od 2. prosince 1958
Předmětem vynálezu je zařízení k vypírání plynů za současného snížení nebo
zvýšení teploty vypírání spojeného s regenerací tepla. .
Dosud bylo vypírání plynů, tj. zachycování jedné nebo několika složek z určité směsi plynů,
prováděno absorpcí těchto složek ve vhodné vypírací kapalině, a to podle možnosti při
optimální teplotě, která je různá pro různé plyny. a vypírací kapaliny. Vypírání se dělo v
pračkách různých typů, kde byl plyn přiveden v přímý styk s vypírací kapalinou na velikém
povrchu. Byloli nutno podle povahy vypírací kapaliny a složek vypíraného plynu provádět
vypírání za teploty nižší nebo vyšší, než byla průměrná teplota okolí, pak podle průtočného
množství plynu a vypírací kapaliny byla buď vypírací kapalina, nebo vypíraný plyn, nebo obě
média současně chlazena nebo ohřívána na příslušnou optimální teplotu před vstupem do
pračky. V případě uzavřeného okruhu vypírací kapaliny s odtahem určité její části k regeneraci
(destilaci nebo desorpci) · a s vracením této regenerované části na vhodném místě do
vypíracího okruhu byl většinou udržován na optimální teplotě celý okruh vypírací kapaliny. Ve
všech popsaných případech docházelo však ke značným energetickým ztrátám, spočívajícím
hlavně v rozdílu tepelného obsahu plynů před vypíráním a po vypírání. Tak v případě nízké
optimální teploty vypírání vstupující plyn přinášel teplo do, vypíracího systému, v případě
vysoké optimální teploty bylo teplo vystupujícím plynem ze systému odebíráno. Obzvláště velké
ztráty nastávaly při současném vypírání a chlazení plynu pro snížení obsahu vody v plynu.

4. 50
2 100755
Vynález odstraňuje tyto nevýhody tím, že velmi účinná regenerace tepla vystupujícího plynu
je prováděna na celé veliké ploše přímého styku vypírací kapaliny s plynem,
Zařízení k vypírání plynů za současného snížení nebo zvýšení teploty s regenerací tepla,
kolonového typu, v dalším popsané, se vyznačuje tím, že v horní části zařízení jsou umístěna
patra, na kterých je prováděno vypírání a výměna tepla za přímého styku vypírací kapaliny s
plynem, zatímco ve spodní části zařízení jsou umístěny výměníkové elementy, kde dochází
pouze k výměně tepla, přičemž zařízení na chlazení nebo ohřívání vypírací kapaliny je zapojeno
do jejího oběhu před jejím vstupem do výměníkových elementů. Regenerovaná vypírací
kapalina vstupuje do zařízení v nejhořejší části zařízení nad pracími patry. Nad výměníkovými
elementy spodní části, kde dochází pouze k výměně tepla, je umístěna tryska, sprchovací
jednotka nebo jejich soustava, umožňující trvalé nebo občasné skrápění elementů, čímž se
brání tvorbě usazenin a zmenšování tepelného prostupu. Místo jedné kolony s oběma částmi
(vypírací i výměníkovou) nad sebou je možno obě tyto části umístit například ve dvou
kolonách za sebou, z nichž jedna pak obsahuje prací patra a druhá výměníkové elementy.
Výkres znázorňuje příklad provedení podle vynálezu a objasňuje jak uspořádání vlastního
vypíracího zařízení podle vynálezu, tak i jeho celkové propojení.
Plyn, určený k vypírání, vstupuje do pračky 1, a to do její spodní části, v níž jsou umístěny
výměníkové elementy 2, na nichž se uskutečňuje výměna tepla mezi vstupujícím plynem a
vypírací kapalinou, která výměníkovými elementy protéká. Plyn, jehož teplota se po projití všemi
elementy přibližuje teplotě vypírací kapaliny, do nich vstupující, prochází pak stříškovitým
otvorem zachycovacího dna 3 do horní vypírací části zařízení. Zachycovací dno 3 jednak
umožňuje průchod plynu, jednak zadržuje vypírací kapalinu stékající z vypíracích pater 4 a
dočišťovacích pater 5 a brání jejímu proniknutí do spodní části pračky. Vypírací kapalina,
shromážděná na zachycovacím dnu , je odebírána oběhovým čerpadlem 6 a dopravována do
tzv. hlavního cirkulačního okruhu.
Tento okruh začíná zařízením 7 pro ohřívání nebo ochlazování vypírací
kapaliny. Z něho přechází kapalina do výměníkových elementů 2, jimiž pro-
téká a s teplotou blízkou teplotě vstupujícího plynu přechází spojovacím potrubím 8 do horní
vypírací části, kde je rozstřikována na vypírací patra 4 s výplní Raschigových kroužků, lísek
nebo tělísek jiného tvaru, nebo která jsou upravena jako probublávací apod. Přímým stykem s
plynem na těchto patrech dochází k výměně tepla i hmoty, vypírací kapalina stéká na
zachycovací dno 3 a ukončuje hlavní cirkulační okruh. Aby se koncentrace vyměněné hmoty
udržela na stále stejné hladině, je část obíhající kapaliny z okruhu odebírána a regenerována. S
výhodou se toto odebrání části kapaliny provádí v místě její nejvyšší koncentracė. Proto se část
kapaliny za chladicím nebo ohřívacím zařízením odebírá regulačním orgánem 9 a nastřikuje se
na povrch výměníkových elementů 2. Tím nastává jednak jejich omývání, jednak se kapalina
nasytí na nejvyšší dosažitelnou koncentraci přímým stykem se vstupujícím płynem. Nasycená
se odebírá vypouštěcím zařízením 10 (například plovákovým regulátorem hladiny apod.) a

5. odvádí se do regeneračního zařízení 11 a 12 (například uvolňovací a odháněcí kolony,
destilační stanice apod.), z něhož odtéká do zásobníku regenerované kapaliny 13. Odtud ji
odebírá čerpadlo 14 a dopravuje potrubím 15 do pračky 1, kde se kapalina rozstřikuje na
jednom nebo několika dočišťovacích patrech 5 upravených jako patra výplňová nebo
probublávací apod. a umístěných nad rózstřikovacím zařízením hlavního cirkulačního okruhu
pater . Regenerovaná vypírací kapalina stéká z dočišťovacích pater 5 na vypírací patra 4 a
spolu s cirkulující kapalinou stéká na zachycovací patro . Zařízení, umístěná vně pračky 1 (tj.
čerpadla, chladicí nebo ohřívací zařízení, regulační orgány, uvolňovací kolona, regenerační
żařízení apod.) nejsou vlastním předmětem vynálezu a bylo jich použito pouze ke zřetelnému
objasnění celkové funkce zaří

7. 100
110
120
130
3 - 100755
zení podle vynálezu. Podobně je možno použít libovolného tvaru a provedení obecně známých
vypíracích pater 4 a dočišťovacích pater 5 a výměníkových elementů 2.
Směs plynů o teplotě , určená k vypírání, vstupuje do pračky 1 v její spodní části, postupuje
směrem vzhůru a je soustavou výměníkových elementů 2, které protiproudně zprostředkují
výměnu tepla mezi plynem a kapalinou při zamezení jejich vzájemného styku, ochlazena nebo
ohřáta na teplotu , která je totožná s optimální teplotou vypírání. Výměníkové elementy 2 jsou
sprchovány částečně nasycenou vypírací kapalinou odtahovanou ve vhodném množství z
hlavního cirkulačního systému pomocí regulačního orgánu . Tím je zajištěna trvalá čistota
povrchu výměníkových elementů 2 a znemožněna tvorba usazenin nebo případného namrzání
vykondensované vody v případě chlazení. Zame: zením přímého styku obou médií je zároveň v
případě chlazení zamezena desorpce těkavějších složek plynu, absorbovaných celým
množstvím vypírací kapaliny cirkulačního obvodu v horních částech pračky.
Směs plynů pak prochází zachycovacím dnem 3 a vstupuje do horní části pračky, kde
prochází vypíracími patry . Zde dochází k pohlcování žádoucích složek směsi plynů vypírací
kapalinou na velikém styčném povrchu a za optimální teploty v několika spodních vypíracích
patrech . Na velikém styčném povrchu dochází také k dokonalé výměně tepla, takže v horních
vypíracích patrech 4 je směs plynů oteplena nebo ochlazena téměř na teplotu vstupující
vypírací kapaliny , která se pouze nepatrně liší od vstupní teploty plynu . V jednom nebo
několika dočišťovacích patrech 5 na regenerovanou kapalinu je pak směs plynů zbavena téměř
posledních zbytků vypíraných složek plynu a odchází z horní části pračky s teplotou , která se
podstatně neliší od teploty vstupující regenerované prací kapaliny .
Částečně nasycená vypírací kapalina hlavního cirkulačního obvodu o teplotě vstupuje do
pračky 1, jejíž plášť je s výhodou opatřen tepelnou isolací, potrubím . Stupeň nasycení této
kapaliny je dán poměrem množství odtahované kapaliny k množství kapaliny cirkulující.
Vypírací kapalina pak prochází
vypíracími patry , kde je sycena vypíranými složkami směsi plynů za současného
ochlazování nebo ohřívání převodem tepla z kapaliny do plynu nebo naopak. Výměna
tepla se děje v protiproudu. Ze zachycovacího dna 3 je kapa
lina s teplotou T5 podstatně se melišící od teploty T3 odebírána a dopravována oběhovým
čerpadlem 6 do chladicího nebo ohřívacího zařízení , odkud vystupuje o teplotě a je vedena do
výměníkových elementů 2. Menší část je odtahována pomocí regulačního orgánu . Rozdíl teplot
T5 — , násoben průtočným mnóžstvím a měrným teplem kapaliny, představuje veškeré tepelné
ztráty v zařízení za jednotku času.
Ve výměníkových elementech 2 nastává v protiproudu výměna tepla mezi plynem a
vypírací kapalinou, takže kapalina z nich vystupuje v jejich spodní. části o teplotě a je odváděna

8. potrubím 8 zpět do horní části pračky.
Část vypírací kapaliny, odtahovaná pomocí regulačního orgánu , sprchuje výměníkové
elementy a při současné změně teploty stéká do nejspodnější části pračky. V případě chlazení
a vypírání velmi těkavých složek ze směsi plynů není tento odtah prováděn v tomto místě, ale
na výstupu vypírací kapaliny z výměníkových elementů 2. Sprchování výměníkových elementů
by se pak provádělo periodicky regenerovanou kapalinou. Ze sběrné nádrže v nejspodnější
části pračky je kapalina odpouštěna regulačním zařízením 10 do popřípadě uvolňovací kolony
11, kde je zbavena části rozpuštěných plynů a prochází dále regeneračním zařízením 12 do
jedné nebo několika sběrných nádrží regenerované kapaliny 13, odkud je pak jedním nebo
několika čerpadly 14 dopravována potrubím 15 nad dočišťovací patra . Aby zařízení účinně
pracovalo, je třeba stanovit množství vypírací kapaliny v cirkulačním okruhu tak, aby součet
tepelného obsahu prací kapaliny a tepelného obsahu směsi plynů byl v kterémkoliv průřezu
pračky konstantní. Zařízení pracuje buď beztlakově, nebo při vysokých tlacích podle použití.
Obdobným

10. 160
170
4 100755
způsobem může též zařízení podle vynálezu sloužit k desorpci rozpuštěných plynů ve vypírací
kapalině. za použití vhodného nosného plynu a při optimálních teplotách a tlacích vhodných pro
desorpci. V tomto případě se nasycená kapalina přivádí potrubím 15 do horní části pračky a
desorbovaná kapalina se cdebírá vespodu pračky.
Zařízení podle vynálezu může být použito například k vypírání benzolu a naftalinu z
karbonizačního plynu za současného odstranění podstatné části vlhkosti v plynu obsažené při
vypírání za optimální teploty 1 – C. Fa
Výhodou zařízení podle vynálezu je dokonalé využití tepla při vypírání za optimálních teplot,
takže jsou pouze doplňovány tepelné ztráty způsobené případnou nedokonalou výměnou tepla
ve výměníkových elementech a ztráty tepla do okolí pláštěm pračky a potrubím. Dalšími
výhodami jsou dočišťování v horní části pračky regenerovanou prací kapalinou a sprchování
výměníkových elementů, což zamezuje usazování nečistot nebo námrazy a trvale udržuje čistý
povrch pro dokonalou výměnu tepla. Konečně za provozních podmínek může dojít k případné
netěsnosti spojů výměníkových elementů. S ohledem na způsob uspořádání bude tlak kapaliny
uvnitř elementů vždy větší, než tlak okolního plynu, takže v žádném případě nemůže dojít k
vniknutí plynu do elementů a tak k podstatnému snížení výměnné plochy.
Při dostatečném dimensování výšky zachycovacího dna 3 nemůže ani dojít při správné
funkci regulačního orgánu 9 k nasání plynu oběhovým čerpadlem : , neboť čerpadlo pracuje v
uzavřeném okruhu.
1. Zařízení k vypírání plynů za současného snížení nebo zvýšení teploty s regenerací tepla,
kolonového typu, vyznačující se tím, že v horní části pračky (1) jsou umístěna vypírací a
dočišťovací patra (4, 5), na kterých je prováděno vypírání a výměna tepla za přímého styku
vypírací kapaliny s plynem, zatímco ve spodní části zařízení jsou umístěny výměníkové
elementy (2), kde dochází pouze k výměně tepla, přičemž zařízení na chlazení nebo ohřívání
(7) vypírací kapaliny je zapojeno do jejího oběhu před jejím vstupem do výměníkových
elementů. 2. Zařízení podle bodu 1 vyznačující se tím, že vstup regenerované vypířací kapaliny
je umístěn v nejhořejší části zařízení nad dočišťovacími patry (5). 3. Zařízení podle bodů 1 a 2
vyznačující se tím, že nåd výměníkovými elementy (2) je umístěna tryska nebo sprchovací
jednotka nebo jejich soustava, takže umožňuje jejich trvalé nebo občasné zkrápění. -
. Zařízení podle bodů 1 až 3 vyznačující se tím, že je provedeno ve dvou kolonách
spojených za sebou, z nichž jedna obsahuje výměníkové elementy (2) a druhá vypírací a
dočišťovací patra (4, 5).
Severografia, n. p, závod 03

12. T, a