DD141457A1 - Vorrichtung zur einspeisung teilverdampfter produkte in kolonnen - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäße Vorrichtungen vzerden eingesetzt bei der Erdöldestillation, der Altölrektifikation, der Aromatenaufbereitung und dergleichen. Ziel der Erfindung ist die Erreichung einer weitestgehenden Trennung von Dampf- und Flüssigphase des teilverdampften Zulaufproduktes bei Verursachung eines geringen zusätzlichen Druckverlustes und bei kontrollierter Verteilung der austretenden Phasen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der durch die konstruktive Gestaltung der Vorrichtung eine geordnete Führung und Verteilung für Flüssigund Dampfphase des teilverdampften ZulaufProduktes gewährleistet ist. Dies wird dadurch erreicht, daß ein tangential zur Kolonnenwar.d angeordneter Eintrittsstutzen in einen der Krümmung der Kolonnenwand angepaßten waagerechten Kanal mündet. Der Kanal ist unten geschlossen und oben mit formperforiertem Blech abgedeckt. Der Querschnitt des Kanals ist größer als der des Eintrittsstutzens«. Im Endteil des Kanals ist eine Flüssigkeitsablaufeinrichtung angeordnet. Die innere Seitenwand des Kanals ist teilweise perforiert. -

Description

a) Titel der Erfindung

Vorrichtung zur Einspeisung teilverdampfter Produkte in Kolonnen

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einspeisung von Zulaufprodukten mit variablem Dampfanteil zwischen Verstärkungs- und Abtriebssäule bzw. oberhalb der Untersäule von Kolonnen.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere für die Trennung von teilverdampften Zulaufprodukten in Dampf- und Flüssigphase verwendet. Der Einsatz dieser Vorrichtung erfolgt z.Bsp. bei der Erdöldestillation, der Altölrektifikation, bei der Aroinatenaufbereitung u.dgl.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gemäß DE - AS 1794 104 ist eine Einleitvorrichtung für Flüssigkeiten und Dampf- Flüssigkeitsgemische bekannt, die aus einem zylindrischen Kolonnenschuß, einem radial in den Kolonnenschuß gerichteten Einlaufrohr und einem in Höhe des Einlaufrohres angeordneten Leitblech besteht. Dabei weist das Leitblech zwei in der zentralen Achse des Kolonnenschusses schlank gegabelte gegen die Einlaufrichtung in weitem Bogen symmetrisch gekrümmte Bahnen auf. Die Bahnen schmiegen sich mit ihren Auslaufenden in der dem Einlauf entgegengesetzten Hälfte des

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Kolonnenschusses an die Wand des Kolonnenschusses an. Das Leitblech ist am Einlaufrohr mit seinen Auslaufenden an der Wand des Kolonnenschusses befestigt. Die Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen des Leitbleches 1,5- "bis 2,5fach breiter sind als der Durchmesser des Einlaufrohres

Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß eine exakte Führung des Dampf-Flüssigkeitsgemisches nicht gewährleistet ist, weil die Bahnen des Leitbleches weder oben noch unten seitliche Führungseinrichtungen besitzen. Das hat zur Folge, daß sowohl der Dampf- als auch der Flüssigkeitsstrom unkontrolliert aus der Einleitvorrichtung austritt.

Durch das regellose Ablaufen der Flüssigkeit aus der Einleitvorrichtung wird die hydraulische Arbeitsweise der darunterliegenden Stoffaustauscheinrichtung gestört. Hinzu kommt, daß bei unkontrolliertem massiven'Flüssigkeitsablauf die darunterliegende Stoffaustauscheinrichtung mechanisch sehr belastet wird.

Außerdem wird die angestrebte Trennung des teilverdampften Zulaufproduktes in Dampf- und Flüssigphase durch den . von den unter der Einleitvorrichtung liegenden Stoffaustauscheinrichtungen aufströmenden Dampf gestört. Der aufsteigende Dampfstrom lenkt das aus dem Einlaufrohr austretende Gemisch ab und führt zu einem verstärkten Hitreißen von Flüssigkeitstropfen nach oben

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erreichung einer weitestgehenden Trennung von Dampf- und Flüssigphase des teilverdampften ZulaufProduktes bei Verursachung eines geringen zusätzlichen Druckverlustes und bei kontrollierter Ver-

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teilung der aus der Vorrichtung austretenden Phasen. e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, mit der durch die konstruktive Gestaltung der Vorrichtung eine geordnete Führung und Verteilung für Flüssig- und Dampfphase des teilverdampften Zulaufproduktes gewährleistet ist,

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß ein tangential zur Kolonnenwand und rechtwinklig, zur Kolonnenlängsachse angeordneter Eintrittsstutzen in einen der Krümmung der Kolonnenwand über mindestens 1/3 des Umfänges der Kolonne angepaßten waagerecht verlaufenden Kanal mündet. Der Kanal ist nach unten geschlossen und oben mindestens 1/3 seiner Breite mit formperforiertem Blech abgedeckt. Die Durchtrittsöffnungen im formperforierten Blech sind in einem spitzen Winkel radial zur Kolonnenwand aufsteigend gerichtet. Der Querschnitt des Kanals ist größer als der des Eintrittsstutzens. Im Endteil des Kanals ist eine Flüssigkeitsablaufeinrichtung in Form eines seitlich geschlossenen Schachtes angeordnet. Weiterhin ist im Endteil des Kanals der obere Bereich der inneren Seitenwand perforiert ausgeführt.

Eine besondere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß das geschlossene Bodenblech an der Kolonnenwand rinnenartig vertieft ist, wobei die rinnenartige Vertiefung vom Eintrittsstutzen aus nach einem Drittel des Kolonnenumfangs beginnt und nach dem Ende des Kanals hin stetig zunimmt.

Der freie Durchtrittsquerschnitt des formperforierten Bleches für die obere Abdeckung des Kanals beträgt 40% bis 60%. . .

Beim Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen

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Stoffaustauschböden mit AblaufSchacht verläuft das Endteil des Kanals gerade und bildet mit der Ablaufschachtwand eine Einheit.

In dieser Ausführungsform der Vorrichtung endet die Flüssigkeitsablaufeinrichtung oberhalb des Auslaufs des Ablaufschachtes des darüberliegenden Stoffaustauschbodens.

'Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Flüssigkeitsablaufeinrichtung in Form eines bzw. mehrerer Rohres/e ausgeführt ist/sind.

f) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung Fig. 2: Schnitt A-A aus Fig. 1.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen zwei Stoffaustauschböden angeordnet ist, wobei der untere Boden der prozeßbedingte Zulaufboden 9 ist. Die Vorrichtung besteht aus einem Eintrittsstutzen 2 und einem Kanal 1, der entlang der Kolonnen- wand 3 verläuft. Der Eintrittsstutzen 2 ist tangential,an der Kolonnenwand 3 angeordnet und mündet in den Kanal 1. Es ist vorteilhaft, wenn der Eintrittsstutzen'2 in die obere Hälfte des Kanals 1 mündet. Zur Kolonnenlängsachse 4 liegt der Eintrittsstutzen 2 rechtwinklig.

Der Kanal 1 ist rechteckig ausgebildet und ist der Krümmung der Kolonnenwand 3 angepaßt. Das Anfangsteil und das Endteil des Kanals 1, das entlang der Ablaufschachtwand 13 des darüberliegenden Bodens verläuft, sind gerade ausgeführt. Die Außenwand des Kanals 1 wird durch die Kolonnenwand 3 und die Ablaufschachtwand I3 gebildet.

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Um die Kolonnen- und Ablaufschachtwand 3» 13 gegen erosiven Angriff durch das im Kanal 1 strömende Zulaufprodukt zu schlitzen, sind die beiden Bauteile im Bereich der Vorrichtung mit Verstärkungsblechen 5 versehen. 5

Die innere Seitenwand 6 des Kanals 1 ist im oberen Bereich mit einer Perforation 7 ausgerüstet. Die Perforation 7 ist eine geometrisch einfache Ausstanzung. Günstig für eine gezielte Dampf-Beaufschlagung des freien Kolonnenquerschnittes ist die Ausbildung der Perforation 7 in Form von Laschen 8, die aus der inneren Seitenwand 6 in den freien Kolonnenquerschnitt hineinragen. Zum Ende des Kanals 1 hin nimmt der freie Gesamtdurchtrit.tsquerschnitt der Perforation 7 zu.

Das Bodenblech Ή schließt den Kanal 1 nach unten ab. Vom Eintrittsstutzen 2 aus nach einem Drittel des Kolonnenumfanges beginnend, ist das Bodenblech 14 an der Kolonnenwand 3 rinnenartig vertieft. Die rinnenartige Vertiefung 10 nimmt nach dem Ende des gekrümmten Teils des Kanals 1 stetig zu. Die Breite der rinnenartigen Vertiefung 10 beträgt ca. die Hälfte der Breite des Kanals 1.

Im Endteil des Kanals 1 ist in Portsetzung der rinnenartigen Vertiefung 10 eine Flüssigkeitsablaufeinrichtung 11 in Form eines Schachtes angeordnet, der eine Einheit bildet mit der Kolonnenwand 3 und der Abiaufschachtwand I3. Vorteilhaft für die gleichmäßige Verteilung der aus der Flüssigkeitsablaufeinrichtung 11 austretenden Flüssigkeit auf den unter der Vorrichtung angeordneten Zulaufboden 9 ist es, wenn die Flüssigkeitsablaufeinrichtung in etwa der gleichen Breite wie die Ablaufschachtwand I3 ausgeführt ist. Die gleichmäßige Verteilung der Flüssig- - keit wird noch durch eine Verjüngung des Querschnitts der Flüssigkeitsablaufeinrichtung 11 nach unten verbessert. Die Flüssigkeitsablaufeinrichtung 11 endet

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oberhalb des Auslaufs 15 des Ablaufschachtes des darüberliegenden Stoffaustauschbodens.

Der Kanal 1 ist oben mit formperforiertem Blech abgedeckt, dessen freier Durchtrittfsquers.chnitt 40% bis 60% beträgt. Die Richtung der Durchtrittsöffnungen im formperforierten Blech verläuft in einem spitzen Winkel radial aufsteigend "zur Kolonnenwand 3· Zur Gewährleistung der radialen Richtung der Durchtrittsöffnungen über die gesarate Länge ist die Kanalabdeckung aus mehreren Segmenten 12 zusammengesetzt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:

Das teilverdampfte Produkt wird durch den Eintrittsstutzen in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingespeist mit einem Druck, der größer ist als der Kolonnendruck im Bereich der Vorrichtung. Durch die tangentiale Anordnung des Eintrittsstutzens und die Krümmung des Kanalverlaufs 7/ird das Dampf- Flüssigkeitsgemisch in Form einer Zentrifugalströmung geführt. Die durch diese Strömungsführung hervorgerufene Zentrifugalkraft bewirkt eine Trennung des Gemisches, indem die im Gemisch enthaltenen Flüssigkeitströpfchen an die Außenwand des Kanals geschleudert wer- den. Die an der Außenwand des Kanals abgeschiedene Flüssigkeit läuft durch die Wirkung der Schwerkraft zum Boden des Kanals ab. Diese abgeschiedene Flüssigkeit wird in der rinnenartigen Vertiefung im Bodenblech des Kanals gesammelt. Durch die Schubwirkung des Dampfstromes im Kanal wird die Flüssigkeit zur Flüssigkeitsablaufeinrichtung transportiert. Die Transportwirkung des Dampfstromes wird unterstützt durch die stetige Vertiefung der Rinne zürn Ende des Kanals hin. Gleichzeitig wird dadurch ein Flüssigkeitsrückstau vermieden. Die erfindungsgemäße Gestaltung und Anordnung der rinnenartigen Vertiefung im Bodenblech des Kanals gewährleistet insbesondere bei geringem Dampf beim An- und Abfahren der Kolonne

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eine restlose Entleerung der Vorrichtung von Flüssigkeit. Dieses Erfindungsmerkmal v/irkt sich weiterhin positiv aus, wenn im Zulaufprodukt Verschmutzungen vorhanden sind und wenn das Zulaufprodukt nur einen geringen Teilverdampfungsgrad aufweist, bzw. wenn nur Flüssigkeit eingespeist wird.

Mit Hilfe der Flüssigkeitsablaufeinrichtung wird die im Kanal abgeschiedene-Flüssigkeit gezielt auf den Zulauf . der darunterliegenden Stoffaustauscheinrichtung geführt.

In Kolonnen mit Stoffaustauschböden ist durch die Ausführung der Flüssigkeitsablaufeinrichtung in einer Breite wie die des AblaufSchachtes und durch Verjüngung der Flüssigkeit sablauf einrichtung nach unten eine gleichmäßige Flüssigkeitsbeaufschlagung des darunterliegenden Stoff— austauschbodens über die gesamte Breite des Zulaufs gewährleistet. Dadurch, daß die Flüssigkeitsablaufeinrichtung oberhalb des Auslaufs des AblaufSchachtes des darüber liegenden Bodens endet, wird ein unerwünschter Flüssigkeitsrückstau in den Ablaufschacht hinein weitgehend vermieden..

Der Dampfstrom tritt kontinuierlich über den Umfang des Kanals oben aus diesem aus. Dabei wird ein Teil durch das obere formperforierte Abdeckblech geleitet, wodurch dem Dampfstrom eine schräg nach oben auf die Kolonnenwand gerichtete Bewegung aufgezwungen wird. Beim Aufprall des Dampfstromes auf die Kolonnenwand werden die noch im Dampfstrom enthaltenen restlichen Flüssigkeitströpfchen abgeschieden. Außerdem wird der Dampfstrom aus der Vorrichtung durch die im oberen Teil der inneren Seitenwand vorhandene Perforation in den freien Kolonnenquerschnitt geleitet. Durch die Vergrößerung des freien Gesatntdurchtrittsquerschnitts der Perforation zum Ende des Kanals hin wird die Dampfabführung in den freien Kolonnenquerschnitt intensiviert.

Bei Überdeckung der Perforation durch Laschen wird durch

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den Dampfstrom im freien Kolonnenquerschnitt eine Zen— trifugalströmung erzeugt. Damit v/erden die noch, in diesem Dampfstrom enthaltenen restlichen Flüssigkeitströpfchen abgeschieden.

Der aus der Vorrichtung austretende Dampf strömt gemeinsam mit dem vom Zulaufboden aufsteigenden Dampf zur daruberliegenden Stoffaustauscheinrichtung bzw. Dampfaustrittsstutzen

Der besonders technisch-ökonomische'Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß eine optimale Trennung teilverdampfter Produkte in Dampf und Flüssigkeit gewährleistet ist, wobei der Gesamtapparateaufwand und die Betriebskosten reduziert werden. Durch die gezielte Aufgabe der aus dem Zulaufprodukt abgeschiedenen Flüssigkeit auf die unter der Vorrichtung liegende Stoffaustauscheinrichtung und durch die gleichmäßige Dampfbeaufschlagung der darüberliegenden Stoffaustauscheinrichtungen wird eine optimale Arbeitsweise dieser Stoffaustauscheinrichtung gesichert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sinngemäß auch anwendbar für die Einspeisung teilverdampfter Produkte in die Kolonne über mehrere Eintrittsstutzen.

Claims (6)

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   Erfindungsanspruch

   1· Vorrichtung zur Einspeisung teilverdampfter Produkte in Kolonnen, die aus Eintrittsstutzen und damit in Verbindung stehenden Leitblechen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein tangential zur Kolonnenwand Q) und rechtwinklig zur Kolonnenlängsachse (4) angeordneter Eintrittsstutzen (2) in einen der Krümmung der Kolonnenwand (3) über mindestens 1/3 des Umfangs der Kolonne angepaßten nach unten geschlossenen, waagerecht verlaufenden Kanal (1), der oben mindestens 1/3 seiner Breite mit formperforiertem Blech abgedeckt ist, dessen Durchtrittsöffnungen radial zur Kolonnenwand (3) aufsteigend in einem spitzen Winkel gerichtet sind und dessen Querschnitt größer als der des Eintrittsstutzens (3) ist, mündet, v/obei im Endteil des Kanals (1) eine Flüssigkeitsablaufeinrichtung (11) in Form eines seitlich geschlossenen Schachtes angeordnet" und der obere Bereich der inneren Seitenwand (6) perforiert ist.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbau der Vorrichtung zwischen Stoffaustauschboden mit Ablaufschacht das Endteil des Kanals (1) gerade verläuft und mit der Ablaufschachtwand (13) eine Einhext bildet.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Durchtrittsquerschnitt des formperforierten Bleches für die obere Abdeckung des Kanals (1)

   ' 40% bis 6C% beträgt.

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4. 4. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Bodenblech an der Kolonnenwand (3) rinnenartig vertieft ist, wobei die rinnenartige Vertiefung (10) vom Eintrittsstutzen (2) aus nach einem Drittel des Eolonnenumfanges beginnt und nach dem Ende des Kanals (1) hin stetig zunimmt. . ·'
5. 5. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsablaufeinrichtung (11) in Form eines bzw. mehrerer Rohres/e ausgeführt ist/sind.
6. 6. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsablaufeinrichtung (11) oberhalb des Auslaufs (15) des Ablaufschachtes des darüberliegenden Stoff- austauschbodens endet.

   Hierzu„_.3_SeSien Zeichnungen