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Austauschböden für Destillier- und Rektifizierkolonnen u. dgl.
Im Stammpatent Nr. 162314 ist ein Austauschboden mit gleichsinniger Flüssigkeitsführung beschrieben, der von der Flüssigkeit radial gegen den Bodenumfang zu überströmt wird. Die Grundrissfläche dieses Bodens ist durch nach aufwärts gerichtete Stege in eine Anzahl konzentrisch angeordneter Ringflächen aufgelöst. In jeder dieser ist eine entsprechende Anzahl von Glocken für den Wärme-bzw. Stoffaustausch untergebracht. Die Dampfdurchtrittskamine erheben sich düsenförmig über den Bodengrund und die Glocken werden von der Flüssigkeit überschwemmt. Als Überfallwehr für die vom Boden ablaufende Flüssigkeit war der äussere Rand des Bodens, der zu diesem Zwecke bis nahe an die Kolonnenwand heranreichen sollte, vorgehen.
Aus dem so gebildeten Ringspalt sollt : die Ablaufflüssigkeit durch Rohre nach der ? dito des nächst tiefergelegenen Bodens geleitet werden.
Bei der weiteren Ausgestaltung dieser Erfindung hat sich gezeigt, dass die Bodenfüsigkcit, selbst bei an sich wenig oder nicht schäumenden Flüssigkeiten, bei grösserer,. Belastung des Bodens mehr oder weniger in der Form von Schaum über das Überfallwehr abläuft. Infolgedessen ist der statische Druck am Bodengt'1mde während des Betriebes kleiner, als er nach der Lage der Überlaufkante zum Boden sein sollte. Da nun bekanntlich auf dem Bodengrunde stets eine, wenn bei hoher Belastung auch niedrige, Schicht von klarer Flüssigkeit vorhanden sein muss, wenn der
Boden nicht leergeblasen"werden soll (Be- lastungsgrenze), wird erfindungsgemäss die Ab- laufflüssigkeit aus dieser Zone des Bodeninhaltes entnommen.
Die Länge der eigentlichen Über- fallwehrkante kann dann selbst bei starkschäumen- den Flüssigkeiten wesentlich kürzer gehalten werden, als dies nach einer bereits bekannten An- ordnung eines radial nach aussen überströmten
Bodens (bei dem der Bodenrand den Ablauf bildet) der Fall ist.
Erfindungsgemäss wird als Überlaufkante für die Flüssigkeit der obere Rand der Ablaufrohre benützt. Ein über den Flüssigkeits-bzw. Schaum- spiegel hinausragender Ring, dessen unterer
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gezogen ist, bewirkt die Zuführung von praktisch schaumfreier Flüssigkeit (statt von Schaum) zu diesen Überlaufrohren. Der gesamte auf dem einzelnen Boden entwickelte Schaum steht dann auf diesem in Gestalt einer gleichmässig starken Schicht. Sie bildet eine zusätzliche Austauschfläche von hoher Wirkung. Soll diese bei höheren Dampfgeschwindigkeiten nach aussen hin voll in Erscheinung treten, so muss der aus der Schaumschicht aufsteigende Dampf vor seinem Übertritt in den nächst höher gelegenen Boden von mitgerissenen Schaumblasen bzw. Tropfen befreit werden.
Dies geschieht erfindungsgemäss dl ; rch einen Tropfenfänger (Flüssigkeitsabscheider) von besonderer Anordnung.
Austauschböden, welche von der Flüssigkeit in radialer Richtung durchflossen werden, sind an sich bekannt. Es sind Anordnungen angegeben worden, bei welchen die Flüssigkeit von der Mitte des Bodens aus nach dessen Peripherie fliesst und auch solche, bei welchen das Umgekehrte der Fall ist. Von dem bekannten Boden der ersteren Anordnung unterscheidet sich der vorliegende dadurch, dass als Überfallwehr nicht der Rand des Bodens, sondern die Oberkante einer entsprechenden Anzahl von Ablaufstutzen verwendet wird und dass diese Überlaufkante durch einen Schaumbrecher geschützt wird. Dadurch wird es möglich, die Länge der Überlaufkante den Bedürfnissen des einzelnen Falles (d. h. sie jeweils der Menge der Flüssigkeit und deren physikalischen Eigenschaften) anzupassen.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, unter- halb des Austauschbodens Spritzbleche zum Auf- fangen der Flüssigkeitstropfen anzubringen. So sind nach dem Buch von Kirschbaum"Destillier- und Rektifiziertechnik", Verlag Springer, Berlin
1940, S. 186, unterhalb des Destillierbodens kon- zentrische ebene Ringe angeordnet, an denen die
Flüssigkeit abprallen soll.'Eine Anordnung dieser
Art erfordert einen Baustoffbedarf, der annähernd dem des Bodens selbst gleichkommt. Die Wirkung ist nach dem auf S. 186 des genannten Buches wiedergegebenen Diagramm eine bescheidene.
Als Tropfenfänger sind auch bereits in die
Glockenhälse einzubauende Spiralen sowie unter- *) Erstes Zusatzpatent Nr. 164250.
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halb der letzteren angeordnete Vorrichtungen nach Art der Dampfentöler empfohlen worden. Abgesehen von dem verhältnismässig grossen Aufwand an Baustoff bieten derartige Elemente, wenn sie wirksam sein sollen, dem Dampf einen unerwünscht hohen Widerstand.
Alle diese Nachteile beseitigt die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Anordnung. Sie ist in der beiliegenden Zeichnung in beispielsweiser Anordnung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt im Längsschnitt, Fig. 2 im Grundriss einen Teil eines solchen Bodens. In Fig. 3 sind die wesentlichen Bestandteile in grösserem Massstabe herausgezeichnet und Fig. 4 endlich zeigt die Wirkung des Flüssigkeitsabscheiders in Verbindung mit einer strömungstechnisch zweckmässigen Ausbildung der Austauschglocke.
In den Kolonnenmantel a sind Böden b mit düsenartig gestalteten Dampfdurchtrittskanälen (Kochglockenhälsen) c eingebaut. Sie sind durch im allgemeinen langgestreckte Hauben (Glocken) d überdeckt. Unterhalb eines jeden der Kanäle c ist ein Flüssigkeitsabscheider i angeordnet. Er hat im Aufriss gesehen, eine dachförmige Gestalt (Fig. 4), wobei die äusseren Kanten nach unten abgebogen sind.
Der Boden b ist durch Stege e in einzelne, kon- zentrisch zueinander liegende Rinnen aufgeteilt. In der Nähe der Peripherie ist der Boden mit einer entsprechenden Anzahl von Ablaufrohren g, ausgerüstet, deren Oberkante das Überfallwehr für die abströmende Flüssigkeit bildet.
Die Rohre g2 leiten die Flüssigkeit über das Unterteil 12 des zentralen Stutzens nach der
Mitte des nächst tiefer gelegenen Bodens. Diese Überlaufkante g, ist durch einen Steg h, dessen
Oberkante, wie schon gesagt, über die Flüssig- keits-bzw. Schaumschicht hinausragt, gegen das
Eintreten von Schaum geschützt. Die aus dem
Boden zu entnehmende Flüssigkeit fliesst über einen Spalt zwischen der Unterkante des Steges h und dem Boden b ab (vgl. Fig. 3). Die Unter- kante des Steges h kann statt dessen bis auf den
Boden b heruntergezogen werden. Sie wird dann mit Durchlassöffnungen k für die auf dem Boden- grunde in der allgemeinen Richtung gegen den
Kolonnenmantel a zu sich bewegende Flüssigkeit versehen (vgl. Fig. l und 2).
Die Glocke d kann nach Fig. 4 düsenartig gestaltet sein, so dass sie in Verbindung mit dem Glockenhals c und dem Flüssigkeitsabscheider i eine strömungsgereehte Gesamtanordnung darstellt (vgl. Fig. 4'links)",
Der Flüssigkeitsabscheider i fängt die durch den aufsteigenden Dampf mitgerissenen Tropfen auf.
Dieselben vereinigen sich an der Unterseite des Abscheiders i zu grösseren Tropfen, die über dessen Rand ablaufen. Dies wird begünstigt durch den nach unten umgebogenen Rand des Körpers i, bei dessen Umströmung der Dampf Randwirbel bildet, innerhalb deren der Flüssigkeitstropfen dem durch den strömenden Dampf verursachten"Auftrieb"nicht unterliegt.
An Stelle von im Verhältnis zur Länge schmalen Dampfdurchtrittskanälen c und einer diesen entsprechenden Form der Glocken d können für die Bauteile c, d und i auch Rotationskörper, zweckmässig mit der Querschnittsform nach Fig. 4, verwendet werden, ohne dass dadurch das Wesen der Erfindung verändert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Austauschboden für Destillier-und Rektifizierkolonnen u. dgl., nach Patent Nr. 162314, bei welchem die Flüssigkeit von der Mitte aus radial nach der Peripherie des Bodens strömt, dadurch gekennzeichnet, dass das die geometrische Eintauchtiefe der Glocken (d) bestimmende Überfallwehr durch die Oberkante einer entsprechenden Anzahl von Ablaufstutzen (J gebildet wird.