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Vorrichtung zur Trennung von Bestandteilen verflüssigter Gasgemische.
Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Trennung von Bestandteilen verflüssigter Gasgemische kann man zwischen solchen Einrichtungen unterscheiden, in welchen die Flüssigkeiten und Gase durch Füllkörpereinsätze (aus Glasperlen, Bimsstein od. dgl. ) im Gegenstrom hindurchgeführt werden, und solchen, bei welchen im Rektifikationsgefäss untereinanderliegende Zwischenböden angeordnet sind, über welche die Flüssigkeit absinkt, während die Gase längs denselben aufsteigen.
Bei den erstgenannten Einrichtungen ist das Gegenstromprinzip in sehr konsequenter Weise durchgeführt, so dass die Flüssigkeit unter stetiger Anreicherung an schwersiedenden Bestandteilen im Verlaufe der Strömung durch die Füllkörpereinsätze stets mit Gasen von erhöhtem Gehalt an schwersiedenden Bestandteilen in Berührung kommt, während sich die Gase fortlaufend und in gleichmässiger Weise mit leichtsiedenden Bestandteilen anreichern. Die Verwendung von Füllkörpereinsätzen hat aber insbesondere bei der Rektifikation von Gasgemischen mit tiefliegendem Siedepunkt den Nachteil, dass zu Beginn des Rektifikationsverfahrens verhältnismässig grosse Massen auf tiefe Temperaturen gebracht werden müssen, was die Inbetriebsetzung solcher Vorrichtungen ungemein verlangsamt.
Rektifikationsgefässe mit eingebauten Zwischenböden vermeiden diesen Nachteil, bringen aber bei den bisher bekanntgewordenen Bauarten die Schwierigkeit mit sich, dass entweder die Oberflächenberührung zwischen Flüssigkeit und Gasen nicht hinreichend ist oder das Gegenstromprinzip sich nicht in der gewünschten Gleichmässigkeit durchführen lässt, was sich beides auf die Reinheit der gewonnenen Endprodukte und auf die Schnelligkeit des Arbeitsfortschrittes nachteilig auswirkt. Man ordnete nämlich zunächst den Flüssigkeitszu-und - abfluss der einzelnen Zwischenböden diagonal gegenüberliegend an, so dass die Flüssigkeit quer über die Zwischenboden fliessend in zickzackförmiger Bahn durch das Rektifikationsgefäss absinkt.
Gleichzeitig steigen die Gase in entgegengesetzter Richtung ebenfalls quer über die Böden streichen nach oben.
Hiebei tritt nur eine ganz oberflächliche Berührung zwischen der Flüssigkeit und den Gasen auf, die für eine vollkommene Trennung der schwer und leichtsiedenden Bestandteile des Gasgemisches nicht ausreicht. Es wurde daher vorgeschlagen, die Zwischenböden als feinlöchrige Siebe auszubilden, durch welche die Gase aufsteigen können. Auf diese Weise durchdringen die Gase die Flüssigkeit, die über den Siebböden angesammelt ist, in Form feiner Bläschen, so dass eine intensive gegenseitige Beeinflussung ermöglicht ist. Die Flüssigkeit bewegt sich jedoch hier innerhalb eines Siebbodens nicht im Gegenstrom zu den Gasen, sondern verläuft quer zu denselben.
Hiedureh hat die Flüssigkeit in verschiedenen Abschnitten ein und desselben Zwischenbodens nicht die gleiche Zusammensetzung ; demgemäss werden wieder die durchströmenden Gase an verschiedenen Stellen verschieden beeinflusst, was die Ungleichförmigkeit der Rektifikation am nächsthöheren Boden noch mehr verstärkt.
Da somit auch diese Ausgestaltung von Rektifikationsgefässen nicht zu einwandfreien Ergebnissen führte, versuchte man das Gas und die Flüssigkeit durch über die Zwischenböden verteilte Durchführungsröhrchen von einem Boden zum andern zu leiten und hiebei eine Durchdringung und Durchmischung dadurch zu erreichen, dass die aufsteigenden Gase in glockenartigen Hauben aufgefangen werden, die mit ihrem unteren Rand unter den Flüssigkeitsspiegel tauchen, so dass das aus ihnen entweichende Gas längs dem Umfang dieser Haube durch die Flüssigkeit aufperlen muss. Bei derartigen Vorrichtungen findet der Durchtritt der Gase durch die Flüssigkeit nur an räumlich eng begrenzten Stellen statt, wodurch natürlich Ungleichmässigkeiten entstehen.
Da die gesamte aufsteigende Gasmenge an diesen Stellen durchgeführt wird ist hier die Gasgeschwindigkeit so gross, dass sie die Flüssigkeit mit sich reisst, was ebenfalls geeignet ist, das Gegenstromprinzip zu stören und die Güte der Rektifikation herabzusetzen.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Rektifikationsvorrichtung mit eingebauten Zwischenböden so auszugestalten, dass das Gegenstromprinzip in der Führung der Flüssigkeit und der Gase möglichst exakt eingehalten wird, da nur dadurch eine Trennung der Bestandteile in der gewünschten Reinheit gewährleistet ist. Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, dass die in an sich bekannter Weise als feingelochte Siebe ausgebildeten Zwischenboden mit über die Böden gleichmässig verteilten Abflussröhrehen od. dgl. für die Flüssigkeit versehen sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Anflussröhrchen od. dgl. mit knapp über dem Siebboden angeordneten kleinen Durchflussöffnungen ausgestattet, die den Flüssigkeitsabfluss derart drosseln, dass je nach der Menge der zufliessenden Flüssigkeit
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strömt wird, so dass eine Proportionalität zwischen der Menge der durchlaufenden Flüssigkeit und der Intensität der Beeinflussung zwischen Gasen und Flüssigkeit besteht.
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Auf den Siebböden sind in gleichmässiger Verteilung Abflussröhrchen b angeordnet. Diese weisen knapp oberhalb des Siebbodens eine Abflussöffnung d auf.
Der Durchmesser der Öffnung d ist so bemessen, dass die dem Siebboden zufliessende Flüssigkeitsmenge in vollem Ausmasse erst abfliessen kann, wenn die Flüssigkeit auf dem Siebboden einen bestimmten Überstau gebildet hat. Für den praktischen Aufbau
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Durch den erfindungsgemässen Aufbau der Rektifikationsvorrichtung wird einerseits bewirkt, dass die aufsteigenden Gase über den ganzen Querschnitt des Rektifikationsgefässes in gleich wirksamer Weise und in reinem Gegenstromprinzip mit der über die Siebböden absinkenden Flüssigkeit in Berührung kommen, anderseits wird durch den sich ändernden Anstau auf den einzelnen Böden eine mit steigendem Flüssigkeitsnachschub wachsende gegenseitige Beeinflussung zwischen der Flüssigkeit und den Gasen erzielt, so dass sich der Rektifizierungsvorgang selbsttätig den verschiedenen Betriebsbedingungen anpasst und stets Endprodukte von gleichmässiger Qualität liefert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Trennung von Bestandteilen verflüssigter Gasgemische, bei der die Flüssigkeit in einem durch Zwischenböden unterteilten Behälter absinkt, während die Gase bzw. Dämpfe in diesem Behälter aufsteigen, dadurch gekennzeichnet, dass die in an sich bekannter Weise als fein gelochte Siebe ausgebildeten Zwischenböden mit über die Böden gleichmässig verteilten Abflussröhrchen (od. dgl. ) für die Flüssigkeit versehen sind.