Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsverteiler für Stoff- und Wärmeaustauschkolonnen, mit mehreren wenigstens annähernd horizontalen Kanälen, deren Seitenwände mit abwärts verlaufenden Auslaufschlitzen versehen sind.
Flüssigkeitsverteiler für Stoff- und Wärmeaustauschkolonnen dienen dazu, die Flüssigkeit über die in die Kolonne eingesetzten Packungen oder Füllkörperschüttungen zu verteilen. Für einen möglichst optimalen Austauschwirkungsgrad zwischen der Flüssigkeit und der Gasphase ist eine möglichst gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit über den Kolonnenquerschnitt erforderlich. Die gesamte Flüssigkeitsmenge sollte in eine Vielzahl gleich grosser Teilströme aufgeteilt werden, die gleichmässig über den gesamten Kolonnenquerschnitt angeordnet sind.
Derartige Flüssigkeitsverteiler werden hauptsächlich in Rektifizier- und Absorptionskolonnen eingesetzt, in welchen ein Dampf- oder Gasstrom und ein Flüssigkeitsstrom meist im Gegenstrom miteinander in Kontakt gebracht werden. Für diese Anwendungen ist es von Bedeutung, dass die Flüssigkeitsverteiler eine geringe Einbauhöhe aufweisen sowie in einem grossen Belastungsbereich eingesetzt werden können.
Es ist eine grosse Anzahl von Flüssigkeitsverteilern bekannt, die in zwei Kategorien nach ihrem grundlegenden Funktionsprinzip eingereiht werden können.
Die eine Gruppe umfasst Flüssigkeitsverteiler, die nach dem Ausflussprinzip arbeiten. Die Flüssigkeit wird über \ffnungen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels verteilt, wobei die Austrittsgeschwindigkeit nach dem Theorem von Toricelli proportional zur Wurzel aus der Stauhöhe h ist.
Bekannte Ausführungsformen dieser Art Flüssigkeitsverteiler sind Kasten- oder Rohrverteiler mit Löchern an der Unterseite oder in der Seitenwand für den Austritt der Flüssigkeit. Solche Verteiler sind in der DE-OS 2 102 424 und der EP-A 0 112 978 beschrieben. Der generelle Nachteil dieser Verteiler ist der kleine Belastungsbereich und die grosse benötigte Einbauhöhe bedingt durch den angegebenen Zusammenhang zwischen der Austrittsgeschwindigkeit und der Wurzel der Stauhöhe. Sind die Austrittslöcher, was meist der Fall ist, an der Unterseite der Verteilrohre bzw. -kasten angebracht, besteht zudem der Nachteil, dass die Austrittslöcher rasch verstopfen.
Die andere Gruppe von Flüssigkeitsverteilern arbeitet nach dem Überlaufprinzip. Die Flüssigkeit wird über rechteck- oder dreieckförmige Überlaufwehre oder Schlitze verteilt, die in den Seitenwänden von offenen Kanälen angebracht sind. Die mittlere Austrittsgeschwindigkeit w ist hier proportional zu h<3/2> für Rechteckschlitze resp. h<5/2> für Dreieckschlitze.
Die Flüssigkeitsverteiler, die zu dieser Gruppe zählen, haben den Nachteil, dass die Verteilung der Flüssigkeit ungenau ist. Bereits relativ geringe Abweichungen von der Horizontalen bewirken vor allem bei geringen Stauhöhen h eine ungleichmässige Verteilung der Flüssigkeit, was sich mit der angegebenen Beziehung zwischen Austrittsgeschwindigkeit und Stauhöhe nachweisen lässt.
Bekannte Ausführungsformen dieser Art Flüssigkeitsverteiler haben den weiteren, wesentlichen Nachteil, dass eine gleichmässige Anordnung der Ablaufstellen über den Kolonnenquerschnitt nicht oder nur mangelhaft und zum Teil nur mit einer äusserst komplizierten Konstruktion erreicht wird. Bei den einfachen Rinnenverteilern mit Schlitzen in den Seitenwänden von offenen rechteckförmigen Kanälen ist der Ort der Flüssigkeits-Abtropfstellen nicht definiert. Bei kleinen Flüssigkeitsmengen läuft die Flüssigkeit der Kanalwand entlang nach unten und tropft ab. Bei grossen Flüssigkeitsmengen hingegen tritt die Flüssigkeit aus der Kanalwand und fällt unregelmässig und unkontrolliert in einem Abstand nach unten.
In der DE-OS 2 945 103 wird ein Flüssigkeitsverteiler beschrieben, der als Kastenverteiler sowohl mit Rechteck- als auch mit Dreieckschlitzen in den Seitenwänden versehen ist. Mit Hilfe einer zweiten zur Kanalwand parallelen Seitenwand wird die Flüssigkeit zu wechselseitig von der Kanalwand weggebogenen Ablaufzungen geführt. Abgesehen von der äusserst aufwendigen Ausführungsform ist keineswegs gewährleistet, dass auf jede Ablaufzunge die gleich grosse Flüssigkeitsmenge fliesst.
Aus der EP-A 231 841 ist ein Flüssigkeitsverteiler bekannt, bei dem durch in der Längsrichtung abgesetzte Verteilkanäle die Flüssigkeit parallel zur Kanalwand austritt und unmittelbar durch Umlenkeinrichtungen vertikal nach unten abgeleitet wird. Dieses Verteilsystem hat den wesentlichen Nachteil, dass die Flüssigkeit nur direkt unterhalb der Kästen abfliesst. Ja nach gewählter Anzahl von Ablaufstellen sind einerseits übermässig breite Kasten oder dann eine grosse Anzahl von Kästen notwendig, was einen hohen gasseitigen Druckabfall bewirkt. Weiter ist bei dieser Ausführungsform nachteilig, dass die Austrittsschlitze nicht mit der für eine gleichmässige Verteilung notwenigen Genauigkeit hergestellt werden können.
Aufgrund der geschilderten Nachteile werden Flüssigkeitsverteiler nach dem Überlaufprinzip kaum eingesetzt, obwohl sie den Vorteil eines grossen Belastungsbereiches haben, im allgemeinen nur eine geringe Einbauhöhe erfordern und auch wenig empfindlich gegen Verstopfung mit Feststoffen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach dem Überlaufprinzip arbeitenden Flüssigkeitsverteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, der die grundlegenden Anforderungen nach einer exakt gleichmässigen Flüssigkeitsverteilung über den Kolonnenquerschnitt mit Hilfe einer einfachen und preisgünstigen Konstruktion erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte besondere Ausführungsarten der Erfindung angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Stoffaustauschkolonne mit Flüssigkeitsverteiler,
Fig. 2 einen Teil eines Kanals eines Flüssigkeitsverteilers für Stoffaustauschkolonnen, mit zwei Auslaufschlitzen, denen je ein Leitelement zugeordnet ist;
Fig. 3 bis 6 verschiedene Ausführungsarten der Leitelemente, teilweise mit Ablenkelementen,
Fig. 7 bis 9 eine Teildraufsicht auf Varianten des Flüssigkeitsverteilers der Stoffaustauschkolonne nach Fig. 1,
Fig. 10 einen Teil von Fig. 2, mit einem anders angeordneten Leitelement,
Fig. 11 einen Teil von Fig. 2 mit einer anderen Anordnung des Auslaufschlitzes und des zugehörigen Leitelements,
Fig. 12 einen Teil von Fig. 2 mit einer anderen Ausführung des Auslaufschlitzes und des zugehörigen Leitelements, und
Fig. 13 verschiedene Anordnungen eines Leitelements an einem Auslaufschlitz.
Der Flüssigkeitsverteiler der Stoffaustauschkolonne 1 nach Fig. 1 besteht aus mehreren horizontalen, parallel zueinander angeordneten Kanälen 2, die unter einem quer über den Kanälen 2 angeordneten, üblichen Vorverteiler 3 verlaufen, der die Flüssigkeit gleichmässig auf die Kanäle 2 verteilt. Die Kanäle 2 sind im Querschnitt rechteckig, oben offen und bestehen aus zwei Seitenwänden 6 und 7 und einem Boden 8, wie Fig. 2 zeigt. An ihren Enden sind die Kanäle 2 geschlossen.
Nach Fig. 2 sind die Seitenwände 6 und 7 der Kanäle 2 mit langen, schmalen, vertikalen Schlitzen 10 versehen, die quer, vorzugsweise senkrecht zur Kanallängsrichtung durch die Seitenwände verlaufen und sich sowohl oben als auch unten nicht bis an den Rand der Seitenwand erstrecken. Die Schlitze können so auf einfache Weise und mit höchster Präzision mechanisch oder auch durch Drahterosion in die Seitenwand geschnitten werden. Die Schlitzbreite der Schlitze bewegt sich im Bereich von etwa 0,5 - 1,5 mm, die Schlitzlänge ist hingegen im Vergleich zur Schlitzbreite sehr lang und kann 60 bis 120 mm betragen. Durch diese extrem langgezogene Schlitzform wird bereits bei kleinen Flüssigkeitsmengen eine grosse Stauhöhe erreicht, so dass eine gleichmässige Flüssigkeitsverteilung auf die einzelnen Schlitze mit guter Genauigkeit gewährleistet ist.
An einen der Längsränder jedes Schlitzes 10 schliesst entlang der gesamten Schlitzlänge eine Leitfläche 11 eines plattenförmigen Leitelements 12 unmittelbar an. Mit dieser einfachen Anordnung werden gleichzeitig zwei wesentliche Effekte erzielt, die für die gleichmässige Flüssigkeitsverteilung entscheidend sind. Einerseits bewirkt die unmittelbar an den Schlitz anschliessende Leitfläche, dass die Flüssigkeit aufgrund der Oberflächenkräfte auch bei den erforderlichen geringen Schlitzbreiten gleichmässig und bei allen Schlitzen auf gleicher Höhe durch den Schlitz ausfliesst. Andererseits nimmt die Leitfläche die gesamte Flüssigkeit auf, die durch den Schlitz fliesst und vertikal zur Kanalwand austritt. Die Flüssigkeit breitet sich auf der Leitfläche als Film 18 aus und fliesst zur Abtropfstelle, die in einem weitgehend frei wählbaren Abstand zum Kanal 2 angeordnet ist.
Der die Leitfläche 11 nach unten begrenzende Rand 14 ist so ausgestaltet, dass keine Flüssigkeit von ihm abtropfen kann, sondern ihm entlang zur Abtropfstelle fliesst. In Fig. 2 überragt der an die Seitenwand 6 bzw. 7 angrenzende Rand 13 der Leitfläche 11 die Seitenwand 6 bzw. 7 und den horizontalen Boden 8 des Kanals 2 nach unten. Der untere Rand 14 der Leitfläche 11 liegt demzufolge unterhalb des Bodens 8 und verläuft vom Kanal 2 weg schräg abwärts, also geneigt zur Horizontalen 15, so dass die Leitfläche 11 eine spitzwinklige äussere, untere Ecke 16 hat, welche die (einzige) Ablauf- bzw. Abtropfstelle für die gesamte, durch den Schlitz 10 auf die Leitfläche 11 laufende Flüssigkeit bildet. Der Winkel wird so gewählt, dass die Flüssigkeit dem Rand 14 folgt und nicht abtropft.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführung gezeigt, bei welcher der Rand 14 unmittelbar unterhalb des Schlitzes 10 beginnt. Er ist ebenfalls zur Horizontalen 15 geneigt, jedoch zusätzlich um 90 DEG abgewinkelt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn geringe Flüssigkeitsmengen eine relativ weite Distanz vom Kanal zur Abtropfstelle hin geführt werden sollen.
Schliesslich kann der untere Rand 14 auch horizontal verlaufen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Dann muss er aber als Rinne 21 ausgebildet sein.
Damit die Flüssigkeit im gesamten Belastungsbereich, also sowohl bei kleinen und mittleren als auch bei sehr grossen Flüssigkeitsmengen an der vorgesehenen Abtropfstelle 16 als vertikaler Strahl nach unten abfliesst, ist vorzugsweise am Seitenrand 17 der Leitfläche 11, der dem Kanal 2 abgewandt ist, ein Ablenkelement angeordnet. Es hat die Aufgabe, die je nach Flüssigkeitsmenge verschieden stark über die Leitfläche 11 ausgebreitete Flüssigkeit zu sammeln und in einem Strahl vertikal nach unten abzulenken. Solche Ablenkelemente können in Form von vertikal nach unten verlaufenden Rinnen ausgeführt sein. Fig. 5a, 5b und 5c zeigen mögliche Ausführungsformen solcher Rinnen 22, 23, 24, wobei in Fig. 5a und 5b der dem Kanal 2 abgewandte Seitenrand 17 des Leitelements 12 selbst zur Rinne 22, 23 geformt ist.
In Fig. 5c ist die Rinne 24 beidseitig des Leitelements 12 bzw. der Leitfläche 11 und symmetrisch dazu in einem geringen Abstand von dessen Seitenrand 17 angeordnet, was ein besonders gleichmässiges Abfliessen der Flüssigkeit gewährleistet. Der Abstand der Scheitelkante der Rinne 24 vom Seitenrand 17 ist etwa gleich der Schlitzbreite des Schlitzes 10 oder höchstens geringfügig grösser als die Schlitzbreite und beträgt etwa 0,5-3 mm. Die Rinnen 22, 23, 24 können statt rechteckig oder V-förmig auch rund sein. Sie brauchen sich nicht bis zum oberen Rand der Leitfläche 11 zu erstrecken. Als besonders zweckmässig haben sich nahezu geschlossene Rinnen erwiesen, wie z.B. die in Fig. 5b dargestellte Rinne 23, die lediglich einen schmalen Eintrittsschlitz für die Flüssigkeit offenlassen.
Damit ist sichergestellt, dass die Flüssigkeit nicht nur abgelenkt, sondern auch in einem Strahl gesammelt wird. Selbstverständlich kann auch sowohl ein abgewinkelter Abschluss bzw. eine Rinne 21 (Fig. 3 bzw. 4) am unteren Rand 14 als auch eine Rinne 22, 23, 24 (Fig. 5a, 5b, 5c) an dem dem Kanal abgewandten Seitenrand 17 der Leitfläche 11 vorgesehen werden, wobei in der Ecke 16 zwischen den beiden Rinnen eine \ffnung als Ablauf- bzw. Abtropfstelle zu bilden ist. Ist der Abstand der Abtropfstelle von der Seitenkanalwand 6 gering, so können sich die der Kanalwand 6 zugewandte Seitenwand des Ablenkelements 22 bzw. beide Seitenwände des Ablenkelements 24 bis zur Kanalseitenwand 6 erstrecken und mit ihr dicht verbunden sein. Solche Ablenkelemente 25, 26 sind in Fig. 6a und 6b dargestellt.
Die Ablenkelemente 25, 26 mit ihren dicht an der Kanalwand 6 anliegenden Seitenwänden und Leitelementen 12 sind unten bis auf eine Ablauföffnung 35, 36 geschlossen, wozu das Ablenkelement 25 einen schrägen, rechteckigen, dicht an die Unterkante der Seitenwand 6 anschliessenden Boden 37 und das Ablenkelement 26 einen schrägen, trapezförmigen Boden 38 und einen davon abgewinkelten, dicht an der Seitenwand 6 befestigten Lappen 39 aufweist. Damit wird auf einfache Art und Weise eine vollständig geschlossene Leitelement-Ablenkelement-Einheit gebildet.
Das Leitelement 12 besteht also im wesentlichen aus einer Leitfläche 11, einem unteren Rand 14, der die Flüssigkeit wenigstens im unteren Bereich der Leitfläche 11 führt und nicht abtropfen lässt, sowie einem Ablenkele ment, das die gesamte Flüssigkeit sammelt, vertikal nach unten ablenkt und als einzigen Strahl austreten lässt. Im einfachsten Fall besteht das Leitelement aus einer flachen Platte, deren Fläche und Ränder die eben beschriebenen Funktionen erfüllen.
Fig. 7 zeigt, wie mit Leitelementen 31, 32 unterschiedlicher Breite eine gleichmässige Verteilung der Ablauf- oder Abtropfstellen in Form einer Dreieck-Teilung erzielt werden kann. Zur optimalen Anpassung der Tropfstellenverteilung an den runden Kolonnenquerschnitt ist es, wie Fig. 8 bis 10 zeigen, vorteilhaft, wenn äussere Abtropfstellen bezüglich dem Austrittsschlitz 10 in Kanallängsrichtung verschoben angeordnet werden können. Dazu kann der Winkel alpha, den die am Kanalende angeordnete Leitfläche 11 mit der Seitenwand 6 bzw. 7 einschliesst, abweichend von Fig. 1 und 2 weniger als 90 DEG betragen, wie Fig. 10 zeigt, so dass das Leitelement 12 schräg zur Kanalwand 6 hin ragt. Eine andere Möglichkeit ist, wie Fig. 9 zeigt, das Leitelement 12 leicht gekrümmt, d.h. zur Kanalwand hin gebogen, auszuführen, wobei die Leitfläche 11 in einem rechten Winkel auf die Kanalwand 6 trifft.
Um die aus dem Schlitz 10 austretende Flüssigkeit vor der nach oben gerichteten Gasströmung vor allem bei hohen Gasgeschwindigkeiten zu schützen, kann es vorteilhaft sein, den Schlitz, abweichend von Fig. 2 und 10 nicht vertikal sondern schräg auszuführen, so dass auch die an einen Schlitzrand anschliessende Leitfläche geneigt ist, und die Flüssigkeit auf einer schiefen Ebene zur Ablauf- bzw. Abtropfstelle fliesst, vgl. den um den Winkel beta zur Vertikalen 27 geneigten Schlitz 28 und das entsprechend geneigt angeordnete Leitelement 29 mit der Leitfläche 30 in Fig. 11. Zusätzlich kann auch am Element 29 wie beim Element 12 eine Rinne 21 (Fig. 4) und/oder eine der Rinnen 22-26 (Fig. 5 und 6) vorgesehen werden.
Die Schlitze brauchen nicht notwendig mit parallelen Rändern ausgeführt zu sein. Vielmehr kann die Schlitzweite auch von oben nach unten abnehmen (Fig. 12), wobei die Neigung der Leitelemente nach Fig. 11 vorteilhaft ist. Auch hier schliesst die Leitfläche 11 unmittelbar an den einen Längsrand des Schlitzes 10 an. Mit dieser Schlitzform kann der Belastungsbereich weiter gesteigert werden.
In Fig. 13 sind verschiedene Anordnungen eines Leitelements 12 an einem Auslaufschlitz 10 dargestellt. Nach Fig. 13a schliesst die Leitfläche 11 unmittelbar an einen der Schlitzränder an. Nach Fig. 13b bildet die Leitfläche 11 im Schlitz einen der Auslaufschlitzränder, wobei das Leitelement 12 auch eine der Auslaufschlitzwände bildet. Nach Fig. 13c kann das Leitelement 12 mit der Leitfläche 11 die Seitenwand 6 zudem nach innen überragen. Nach Fig. 13d teilt das Leitelement 12 den Schlitz in zwei Auslaufschlitze, wobei zwei Leitflächen erhalten werden und eine oder mehrere Rinnen (Fig. 3, 4, 5, 6) wenn sie verwendet werden sollen, an beiden Seiten des Leitelements vorgesehen werden müssten.
Die Anordnungen, bei welchen das Leitelement 12 mit der Leitfläche 11 in den Auslaufschlitz hinein (Fig. 13b, Fig. 13d) bzw. durch diesen hindurch (Fig. 13c) verläuft, haben den Vorteil, dass die Flüssigkeit bereits im Auslaufschlitz auf die Leitfläche kommt, was vor allem bei geringen Schlitzbreiten zu einem gleichmässigeren Ausfliessen der Flüssigkeit und dadurch einer verbesserten Verteilungsgenauigkeit führt.
Die Verteilkanäle 2 können auch im Querschnitt V-förmig sein mit geneigten Seitenwänden 6 und 7, die unten zu einer Linie zusammenlaufen. Die Auslaufschlitze 10 und die entsprechend angepassten Leitelemente 12 sind dann an den geneigten Seitenwänden angebracht.
The invention relates to a liquid distributor for mass and heat exchange columns, with a plurality of at least approximately horizontal channels, the side walls of which are provided with downward outlet slots.
Liquid distributors for mass and heat exchange columns serve to distribute the liquid over the packings or packed beds inserted into the column. In order for the exchange efficiency between the liquid and the gas phase to be as optimal as possible, the liquid must be distributed as evenly as possible over the cross-section of the column. The total amount of liquid should be divided into a large number of partial streams of equal size, which are arranged uniformly over the entire column cross section.
Such liquid distributors are mainly used in rectification and absorption columns, in which a steam or gas flow and a liquid flow are usually brought into contact with one another in countercurrent. For these applications, it is important that the liquid distributors have a low installation height and can be used in a wide range of loads.
A large number of liquid distributors are known, which can be classified into two categories according to their basic operating principle.
One group includes liquid distributors that work on the outflow principle. The liquid is distributed over openings below the liquid level, the exit velocity according to Toricelli's theorem being proportional to the root from the accumulation height h.
Known embodiments of this type of liquid distributor are box or pipe distributors with holes on the underside or in the side wall for the outlet of the liquid. Such distributors are described in DE-OS 2 102 424 and EP-A 0 112 978. The general disadvantage of these distributors is the small load range and the large installation height required due to the specified relationship between the outlet speed and the root of the accumulation height. If the outlet holes, which is usually the case, are attached to the underside of the distribution pipes or boxes, there is also the disadvantage that the outlet holes quickly become blocked.
The other group of liquid distributors works on the overflow principle. The liquid is distributed via rectangular or triangular overflow weirs or slots, which are installed in the side walls of open channels. The average exit velocity w is proportional to h <3/2> for rectangular slots, respectively. h <5/2> for triangular slots.
The liquid distributors that belong to this group have the disadvantage that the distribution of the liquid is inaccurate. Even relatively small deviations from the horizontal cause an uneven distribution of the liquid, especially at low accumulation heights h, which can be demonstrated with the relationship between the exit speed and the accumulation height.
Known embodiments of this type of liquid distributor have the further, essential disadvantage that a uniform arrangement of the discharge points over the column cross section is not achieved or is achieved only inadequately and in some cases only with an extremely complicated construction. In the case of simple channel distributors with slots in the side walls of open rectangular channels, the location of the liquid draining points is not defined. With small amounts of liquid, the liquid runs down the channel wall and drips off. With large quantities of liquid, however, the liquid emerges from the channel wall and falls irregularly and uncontrolled at a distance.
DE-OS 2 945 103 describes a liquid distributor which is provided as a box distributor with both rectangular and triangular slots in the side walls. With the help of a second side wall parallel to the channel wall, the liquid is guided to drain tongues which are mutually bent away from the channel wall. Apart from the extremely complex embodiment, there is no guarantee that the same amount of liquid will flow onto each drain tongue.
A liquid distributor is known from EP-A 231 841, in which the liquid emerges parallel to the channel wall through distribution channels offset in the longitudinal direction and is diverted vertically downwards directly by deflection devices. The main disadvantage of this distribution system is that the liquid only drains off directly below the boxes. Depending on the selected number of drainage points, excessively wide boxes or a large number of boxes are necessary, which causes a high gas-side pressure drop. Another disadvantage of this embodiment is that the outlet slots cannot be produced with the accuracy necessary for uniform distribution.
Due to the disadvantages described, liquid distributors based on the overflow principle are hardly used, although they have the advantage of a large load range, generally only require a small installation height and are also not very sensitive to clogging with solids.
The invention has for its object to provide a working on the overflow principle liquid distributor of the type mentioned, which meets the basic requirements for an exactly uniform liquid distribution over the column cross-section with the help of a simple and inexpensive construction.
This object is achieved by the invention as characterized in claim 1. Advantageous special embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. Show it
1 is a plan view of a mass transfer column with a liquid distributor,
2 shows a part of a channel of a liquid distributor for mass transfer columns, with two outlet slots, each of which is assigned a guide element;
3 to 6 different embodiments of the guide elements, some with deflection elements,
7 to 9 a partial top view of variants of the liquid distributor of the mass transfer column according to FIG. 1,
10 shows a part of FIG. 2 with a differently arranged guide element,
11 shows a part of FIG. 2 with a different arrangement of the outlet slot and the associated guide element,
Fig. 12 shows a part of Fig. 2 with another embodiment of the outlet slot and the associated guide element, and
Fig. 13 different arrangements of a guide element on an outlet slot.
The liquid distributor of the mass transfer column 1 according to FIG. 1 consists of a plurality of horizontal channels 2 arranged parallel to one another, which run under a conventional pre-distributor 3 arranged transversely above the channels 2, which distributes the liquid evenly over the channels 2. The channels 2 are rectangular in cross section, open at the top and consist of two side walls 6 and 7 and a bottom 8, as shown in FIG. 2. The channels 2 are closed at their ends.
2, the side walls 6 and 7 of the channels 2 are provided with long, narrow, vertical slots 10 which run transversely, preferably perpendicularly to the longitudinal direction of the channel through the side walls and do not extend to the edge of the side wall either above or below. The slots can be cut mechanically or with wire erosion into the side wall in a simple manner and with the highest precision. The slot width of the slots is in the range of approximately 0.5-1.5 mm, whereas the slot length is very long compared to the slot width and can be 60 to 120 mm. Due to this extremely elongated slot shape, a large accumulation height is achieved even with small amounts of liquid, so that a uniform liquid distribution over the individual slots is ensured with good accuracy.
A guide surface 11 of a plate-shaped guide element 12 directly adjoins one of the longitudinal edges of each slot 10 along the entire slot length. With this simple arrangement, two essential effects are achieved which are crucial for the even distribution of liquid. On the one hand, the guiding surface directly adjoining the slot causes the liquid to flow through the slot evenly due to the surface forces even with the required small slot widths and for all slots at the same height. On the other hand, the guide surface absorbs all of the liquid that flows through the slot and exits vertically to the channel wall. The liquid spreads out on the guide surface as a film 18 and flows to the draining point, which is arranged at a largely freely selectable distance from the channel 2.
The edge 14 which delimits the guide surface 11 downwards is designed such that no liquid can drip off it, but rather flows along it to the draining point. In FIG. 2, the edge 13 of the guide surface 11 adjoining the side wall 6 or 7 projects beyond the side wall 6 or 7 and the horizontal bottom 8 of the channel 2. The lower edge 14 of the guide surface 11 is therefore below the bottom 8 and runs away from the channel 2 at an angle downwards, that is to say inclined to the horizontal 15, so that the guide surface 11 has an acute, outer, lower corner 16 which defines the (only) drain or Draining point for the entire liquid running through the slot 10 onto the guide surface 11. The angle is chosen so that the liquid follows the edge 14 and does not drip off.
Another embodiment is shown in FIG. 3, in which the edge 14 begins immediately below the slot 10. It is also inclined to the horizontal 15, but additionally angled by 90 °. This arrangement is advantageous if small amounts of liquid are to be guided a relatively long distance from the channel to the draining point.
Finally, the lower edge 14 can also run horizontally, as shown in FIG. 4. Then it must be designed as a gutter 21.
A deflection element is preferably arranged on the side edge 17 of the guide surface 11, which faces away from the channel 2, so that the liquid flows down as a vertical jet in the entire load range, i.e. both in the case of small and medium as well as very large quantities of liquid at the intended drainage point 16 . It has the task of collecting the liquid, which differs to a varying degree depending on the amount of liquid, via the guide surface 11 and deflecting it vertically downward in one jet. Such deflection elements can be designed in the form of channels running vertically downwards. 5a, 5b and 5c show possible embodiments of such channels 22, 23, 24, wherein in FIGS. 5a and 5b the side edge 17 of the guide element 12 facing away from the channel 2 itself is shaped to the channel 22, 23.
In FIG. 5c, the channel 24 is arranged on both sides of the guide element 12 or the guide surface 11 and symmetrically to it at a short distance from the side edge 17 thereof, which ensures a particularly uniform outflow of the liquid. The distance of the apex edge of the channel 24 from the side edge 17 is approximately equal to the slot width of the slot 10 or at most slightly larger than the slot width and is approximately 0.5-3 mm. The channels 22, 23, 24 can also be round instead of rectangular or V-shaped. You do not need to extend to the upper edge of the guide surface 11. Almost closed channels have proven to be particularly useful, e.g. the trough 23 shown in Fig. 5b, which only leave a narrow inlet slot for the liquid.
This ensures that the liquid is not only deflected, but also collected in a jet. Of course, both an angled end or a channel 21 (FIGS. 3 and 4) on the lower edge 14 and a channel 22, 23, 24 (FIGS. 5a, 5b, 5c) on the side edge 17 facing away from the channel can also be used Guide surface 11 are provided, an opening being to be formed in the corner 16 between the two channels as a drainage or draining point. If the distance of the drip point from the side channel wall 6 is small, the side wall of the deflection element 22 facing the channel wall 6 or both side walls of the deflection element 24 can extend to the channel side wall 6 and be tightly connected to it. Such deflection elements 25, 26 are shown in FIGS. 6a and 6b.
The deflection elements 25, 26 with their side walls and guide elements 12 lying close to the channel wall 6 are closed at the bottom except for a drain opening 35, 36, for which purpose the deflection element 25 has an oblique, rectangular bottom 37 which adjoins the lower edge of the side wall 6 and the deflection element 26 has an inclined, trapezoidal bottom 38 and an angled tab 39 fastened to the side wall 6. In this way, a completely closed guide element-deflection element unit is formed in a simple manner.
The guide element 12 thus consists essentially of a guide surface 11, a lower edge 14 which guides the liquid at least in the lower region of the guide surface 11 and does not drain, and a deflecting element that collects the entire liquid, deflects vertically downward and as lets out a single jet. In the simplest case, the guide element consists of a flat plate, the surface and edges of which fulfill the functions just described.
7 shows how a uniform distribution of the drainage or draining points in the form of a triangular division can be achieved with guide elements 31, 32 of different widths. For optimal adaptation of the drip point distribution to the round column cross-section, it is advantageous, as shown in FIGS. 8 to 10, if outer drip points can be displaced in relation to the outlet slot 10 in the longitudinal direction of the channel. For this purpose, the angle alpha, which the guide surface 11 arranged at the channel end includes with the side wall 6 or 7, deviating from FIGS. 1 and 2, can be less than 90 °, as shown in FIG. 10, so that the guide element 12 is inclined to the channel wall 6 protrudes. Another possibility is, as Fig. 9 shows, the guide element 12 slightly curved, i.e. bent towards the duct wall, the guide surface 11 meeting the duct wall 6 at a right angle.
In order to protect the liquid emerging from the slot 10 from the upward gas flow, especially at high gas velocities, it can be advantageous, in contrast to FIGS. 2 and 10, not to make the slot vertically but obliquely, so that the slot edge adjoining guide surface is inclined, and the liquid flows on an inclined plane to the drainage or draining point, cf. the slot 28 inclined by the angle beta to the vertical 27 and the correspondingly inclined guide element 29 with the guide surface 30 in FIG. 11. In addition, a groove 21 (FIG. 4) and / or one of the elements 29 can also be used on the element 12 Troughs 22-26 (Fig. 5 and 6) can be provided.
The slots do not necessarily have to be made with parallel edges. Rather, the slot width can also decrease from top to bottom (FIG. 12), the inclination of the guide elements according to FIG. 11 being advantageous. Here too, the guide surface 11 directly adjoins one longitudinal edge of the slot 10. The load range can be further increased with this slot shape.
13 shows various arrangements of a guide element 12 on an outlet slot 10. 13a, the guide surface 11 directly adjoins one of the slot edges. 13b, the guide surface 11 forms one of the outlet slot edges in the slot, the guide element 12 also forming one of the outlet slot walls. According to FIG. 13c, the guide element 12 with the guide surface 11 can also project beyond the side wall 6 inwards. According to FIG. 13d, the guide element 12 divides the slot into two outlet slots, whereby two guide surfaces are obtained and one or more channels (FIGS. 3, 4, 5, 6) should be provided on both sides of the guide element if they are to be used.
The arrangements in which the guide element 12 with the guide surface 11 extends into the outlet slot (FIG. 13b, FIG. 13d) or through it (FIG. 13c) have the advantage that the liquid already on the guide surface in the outlet slot comes, which leads to a more uniform outflow of the liquid and thus an improved distribution accuracy, especially with small slot widths.
The distribution channels 2 can also be V-shaped in cross section with inclined side walls 6 and 7, which converge to form a line at the bottom. The outlet slots 10 and the correspondingly adapted guide elements 12 are then attached to the inclined side walls.