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Rektifikationsböden mit zwangsläufiger Führung der Flüssigkeiten und Dämpfe.
Bei den Rektifikationsböden ist es allgemein gebräuchlich, die Flüssigkeit von einer Seite her über die gelochte oder mit Tauchhüten versehene Bodenfläche fliessen zu lassen und sie dann durch unter
Flüssigkeitsverschluss stehende Überläufe nach dem nächsten Boden abfliessen zu lassen, über den sie darauf in entgegengesetzter Richtung wie über den darüber befindlichen Boden läuft. Die Dämpfe werden durch die gelochten Böden unter gleichzeitiger Durchdringung der Flüssigkeit nach oben geführt.
Diese
Anordnung hat den Nachteil, dass der eine Teil der senkrecht aufsteigenden Dämpfe beim Passieren zweier aufeinanderfolgender Lochböden auf der einen Seite Flüssigkeiten von gleicher oder fast gleicher
Zusammensetzung nacheinander durchdringt, während ein anderer Teil der Dämpfe auf der andern
Seite derselben Lochböden Flüssigkeiten von stark verschiedener Zusammensetzung durchdringen muss.
Bei der Durchdringung des nächsten Bodens kehrt sich dieser Zustand um. Nur die in der Mitte der
Böden aufsteigenden Dämpfe finden auf jedem Boden Flüssigkeiten von gleicher Gleichgewichtsdifferenz zu ihrer Zusammensetzung. Der geschilderte Zustand führt dazu, dass auch die von einem Boden zum nächsten aufsteigenden Dämpfe verschiedene Zusammensetzung haben, u. zw. sind die auf der Seite des Flüssigkeitszulaufs aufsteigenden Dämpfe ärmer an Schwersiedendem als diejenigen, welche auf der
Seite des Flüssigkeitsablaufes aufsteigen. Die letzteren an Schwersiedendem reicheren Dämpfe durchdringen nun auf dem darüberliegenden Lochboden die auf der gleichen Seite zulaufende Flüssigkeit, deren Gehalt an Schwersiedendem unter demjenigen liegt, der dem Gleichgewicht mit den aufsteigenden Dämpfen entspricht.
Die Flüssigkeit wird dabei auf einem sich diesem Gleichgewicht nähernden Wert angereichert. Wenn die Flüssigkeit nun über den Boden läuft und nach der Ablaufseite gelangt, wird sie dort von den, vom darunterliegenden Boden aus, der dort zulaufenden Flüssigkeit aufsteigenden Dämpfen durchdrungen, welche, wie weiter oben erwähnt wurde, bedeutend ärmer an Schwersiedendem sind als die Dämpfe, welche an der Ablaufseite dieses Bodens aufsteigen.
Diese Dämpfe treffen nun auf dem nächsthöheren Boden auf die von den reicheren Dämpfen bereits mit Schwersiedendem angereicherte Flüssigkeit, deren Gehalt an Schwersiedendem bereits grösser ist, als dem Gleichgewicht zu den auf der Ablaufseite aufsteigenden Dämpfen entspricht, so dass eine Rektifikation in umgekehrtem Sinne hervorgerufen wird, d. h. um das Gleichgewicht an dieser Stelle zu erreichen, müssen die Dämpfe Schwersiedendes aus der Flüssigkeit aufnehmen und Leichtsiedendes an dieselbe abgeben. Auf dem gleichen Boden wird also die auf der Flüssigkeitszulaufseite im gewollten Sinne stattgefundene Rektifikation durch einen entgegengesetzten Vorgang auf der Flüssigkeitsablaufseite teilweise wieder aufgehoben.
Um die angeführten beim normalen gelochten Rektifikations-oder Hütchenboden auftretenden Nachteile zu beseitigen, muss die Flüssigkeit auf allen Rektifikationsböden in der gleichen Richtung. geführt werden. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass die Dämpfe von verschiedener Zusammensetzung, die von jedem Rektifikationsboden aufsteigen, verhindert werden, sich vor dem Durchdringen des nächsten Bodens zu mischen. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, findet jeder Teil der Dämpfe auf jedem Rektifikationsboden eine Flüssigkeit mit gleichem Unterschied von dem seiner Zusammensetzung entsprechenden Gleichgewicht.
Die normalen Böden haben auch den Nachteil, dass infolge der geringen Fliessgeschwindigkeit der Flüssigkeit über die Böden die Flüssigkeit nicht mit gleichmässiger Geschwindigkeit über die Böden fliesst, sondern ein Teil derselben zu schnell, so dass die Rektifikationswirkung ungenügend ist und ein
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anderer Teil zu langsam, so dass derselbe in seiner Zusammensetzung bereits das Gleichgewicht mit den durchdringenden Dämpfen erreicht und trotzdem noch auf dem Boden verweilt.
Diesem Übelstand kann am besten durch eine Vergrösserung der Fliessgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch entsprechende Einbauten begegnet werden, denn eine entsprechend schmale und lange Form der Böden, die zu den gleichen Ergebnissen führt, wird in den meisten Fällen infolge der sich ergebenden Abmessungen aus praktischen Gründen nicht anwendbar sein. Ausserdem hat die Methode der Einbauten den Vorzug, dass mit ihr die Wirkungsweise vorhandener Rektifikationsböden auf einfache Weise verbessert werden kann.
Ausser den bereits geschilderten Nachteilen des normalen Rektifikationsbodens tritt besonders bei grossen Böden eine Behinderung der Rektifikationswirkung dadurch ein, dass diese grossen Böden nicht genügend genau horizontal und planeben ausgerichtet werden können und dass bei grossen Bodenflächen, selbst wenn diese Bedingungen erfüllt werden, die Flüssigkeit namentlich dann, wenn man die obenerwähnten bei grossen Böden besonders wirksamen Einbauten anbringen will, auf der Zulaufseite einen höheren Stand und damit einen grösseren Durchdringungswiderstand für die aufsteigenden Dämpfe hat. Dieser Nachteil wird vermieden durch Unterteilung des Bodens in Teile mit verschiedener Höhenlage, die dergestalt angeordnet werden, dass die Flüssigkeit von einem höherer gelegenen Bodenteil einem jeweils niedriger gelegenen Bodenteil zufliesst.
Jeder Boden wird dabei gleichmässig in mindestens zwei Teile geteilt. Die beiden Teile werden dann in der Höhenlage um die Hälfte oder einen geringeren Teil des senkrechten Bodenabstandes versetzt angeordnet, so dass die Flüssigkeit auf diesen Böden, die treppenförmig angeordnet sind, abläuft und dabei im Parallelstrom so geführt. wird, wie dies weiter oben beschrieben ist, dass. die aufsteigenden Dämpfe auf jedem Boden und auf jedem Teil jeden Bodens stets Flüssigkeiten von gleichem Unterschied gegenüber dem ihrer Zusammensetzung entsprechenden Gleichgewicht durchdringen müssen. Bei grossen Böden können statt zwei Teile auch vier bis sechs oder mehr Teile für jeden Boden angefertigt werden, von denen dann jeder folgende Teil etwas niedriger liegen muss als der vorhergehende.
Die Säulen werden auf diese Weise auch auf das kleinstmögliche Mass verringert, weil die Flüssigkeitsabläufe von einem Boden zum nächsten weniger Querschnitte beanspruchen als sonst allgemein üblich ist.
Auf Fig. 1 ist eine Einrichtung dargestellt, bei der die gleiche Fliessrichtung der Flüssigkeit auf den Lochböden a durch die verlängerten und nach der andern Bodenseite geführten Flüssigkeitsablaufrohre b erreicht wird, die in die Flüssigkeitsverschlüsse c eintauchen. Die Einbauten d übernehmen die Führung der Flüssigkeit, die auf dem durch Pfeile gekennzeichneten Weg mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit und Gleichmässigkeit über die Böden fliesst. Die Einbauten d, welche aus dünnen Blechen bestehen, reichen bis an oder bis dicht an den darüberliegenden Lochboden und führen dadurch die aus der Flüssigkeit aufsteigenden Dämpfe von verschiedener Zusammensetzung und verhindern gleichzeitig die Vermischung derselben. Fig. 2 zeigt einen solchen Boden von oben gesehen.
Der zickzaekförmige Lauf der Flüssigkeit ist durch Pfeile angedeutet. Fig. 3,4 und 5 zeigen eine Einrichtung, bei welcher das gleiche wie bei Fig. 1 auch bei versetzten Abläufen der einzelnen Böden erreicht wird. Die gleiche Hauptfliessrichtung der Flüssigkeit wird dabei durch die gegen Fig. 1 und 2 um 90 versetzten Einbauten d aus dünnen Blechen erreicht, welche die Flüssigkeit auf den Böden 0/und 0/'zickzackförmig
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sind ebenso wie bei den Fig. 1 und 2 bis an oder bis dicht an den darüberliegenden Lochboden geführt, so dass die aufsteigenden Dämpfe sieh nicht mischen können, sondern in der gleichen Zusammensetzung, in der sie aus der Flüssigkeit aufsteigen, den nächsten Boden durchdringen müssen.
Die Einbauten d sitzen auf jedem zweiten Boden a'in der Weise, wie auf Fig. 4 gezeigt ist, so dass die Flüssigkeit bei 1 zuläuft und bei 2 abfliesst. Die kleinen Pfeile zeigen den Weg der Flüssigkeit, der grosse gefiederte Pfeil die Hauptfliessrichtung derselben. Fig. 5 zeigt die Lage der Einbauten dfür den jeweils folgenden Boden an.
Die Flüssigkeit tritt hier bei 3 zu und fliesst bei 4 ab. Der Weg derselben ist wieder durch kleine Pfeile und die Hauptfliessrichtung, die die gleiche wie bei dem darüberliegenden Boden a'nach Fig. 4 ist, ebenfalls wieder durch einen grossen gefiederten Pfeil angedeutet.
Auf Fig. 6 und 7 ist die Aufteilung eines Bodens in zwei Hälften a'und a"gezeigt, die in der Höhe versetzt angeordnet sind. Bei 1 läuft die Flüssigkeit auf den Boden ?'zu und nachdem sie den durch die Einbauten d bedingten Zickzackweg zurückgelegt hat, verlässt sie diesen Boden bei 2 und tritt durch die Haube b und die Tasse o bei. 3 auf den Boden an unter Flüssigkeitsverschluss Über, von welchen aus sie dann bei 4 durch gleiche Verschlussteile bund c auf den nächsten Boden a'in gleicher Weise übergeleitet wird.
Die Fliessrichtung der Flüssigkeit, die für alle übereinanderliegenden Böden wieder gleich ist, ist ebenso wie in Fig. 3,4 und 5 durch Pfeile angedeutet.
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