DD142845A1 - Vorrichtung zur fluessigkeitsverteilung in apparaten fuer den stoff-und waermeaustausch - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist einsetzbar als Rücklauf- und Flüssigkeitsverteiler in Kolonnen mit Füllkörpern, Packungen und Filmkolonnen. Ziel der Erfindung ist es, eine konstruktiv billige Lösung zu schaffen, mit der eine große Arbeitsbereichsbreite bei minimalen Druckverlusten für Gase und Dämpfe garantiert wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Flüssigkeit aus einer vorgegebenen Horizontallage selbsttätig in die Vertikalebene umzulenken und von dort gleichmäßig, zielgerichtet über den gesamten Querschnitt einer Packung zu verteilen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in einer Schüssel Wehre verankert und an den Wehren verdrillte Gespinstfadenbündel so angeordnet sind, daß sie vom Schüsselboden den Wehrinnenraum und von dort von der Wehrunterkante über den gesamten Kolonnenquerschnitt zur oberen Halterung einer unter der Schüssel befindlichen Packung geführt und hier nur an den oberen Kaltstäben befestigt werden. Im Befestigungspunkt erfolgt eine Berührung mit den in der Vertikalen liegenden vorgewählten Gespinstfäden der Packung. Anwendbar in Kolonnen von Chemieanlagen.

Description

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a) Titel der Erfindung

Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Apparaten für den Stoff- und Wärmeaustausch

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist einsetzbar in Apparaten für den Stoff- und Wärmeaustausch in Kolonnen mit Füllkörpern, Packungen und in Filmkolonnen als Rücklauf- und Flüssigkeitsverteiler· Vorteilhaft ist der Einsatz bei kleinsten bis mittleren Flüssigkeitsbelastungen, wie sie zum Beispiel bei der Vakuumdestillation und bei kleinen Rück-• laufmengen im allgemeinen zu erwarten sind.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Flüssigkeitsverteiler werden insbesondere in Kolonnen mit Füllkörpern und Packungen zur Distribution des Rückoder Zulaufes eingesetzt. Dabei geht es darum, mit geringem Aufwand eine hinreichend feine Verteilung der Flüssigkeit, insbesondere bei Filmkolonnen, über den gesamten Querschnitt zu erreichen· Ein v/eiteres Problem besteht bei Vakuumkolonnen darin, daß für die aufsteigenden Gase und Dämpfe eine noch hinreichend große Querschnittsfläche in der Vertikalebene zur Verfugung steht, damit die Strömungsverluste möglichst gering bleiben· Aus diesem Grund ist bei speziellen Verteilerkonstruktionen eine Erweiterung der Kolonnenzarge vorgenommen worden. Man erreichte bei einer hohen Zahl von Abtropfstellen vertretbare Druckverluste, allerdings zu Lasten der Herstellungskosten*

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Andere Typen von Verteilern kommen ohne eine Zargenerweiterung aus* So wird in der AS 1 Οδβ 182 ein Flüssigkeitsverteiler geschützt, der ohne Zargenerweiterung den gesamten Kolonnenquerschnitt mit Flüssigkeitszuläufen beziehungsweise mit Abtropfstellen versieht« Die zulaufende Flüssigkeit wird in einer Siebschüssel aufgefangen« Durch Bohrungen der Siebschüssel sind Metallstäbe geführt, die teils vertikal, teils schräg befestigt, die Flüssigkeit an jede beliebige Stelle des Kolonnenquerschnittes befördern, auch an so.che, die nicht unter dem projezierten Querschnitt der Schüssel liegen, was als Vorteil gegenüber den üblichen Tüllenverteilerböden gewertet wird, wenn es sich bei den darunter befindlichen Kolonneneinbauten um Rieselfilmeinbauten ohne Maldistributionseffekte handelt« Der Nachteil dieser Konstruktion liegt in der ungünstigen Flüssigkeitsaufnahme aus der Schüssel« Weiterhin wird durch das Abtropfen von Flüssigkeit an den schräg gestellten Stäben zusätzlich die Flüssigkeitsbeladung der einzelnen Stäbe verändert, so daß aus den Mängeln insgesamt eine ungleichmäßige Flüssigkeitsverteilung resultiert«

Eine weitere Variante wird in der PS 1 084 699 beschrieben» Auf einem Flüssigkeitssammelboden befindliche Tüllen sind mit Drahtklammern versehen« Die Drahtklammern bestehen aus zwei sich jeweils berührenden Stäben, die Flüssigkeit durch sich im entstandenen Spaltraum zwischen den Drahtklammern einstellende Kapillarkräfte über den Flüssigkeitsrand saugen, so daß für alle Austauschelemente eine kontinuierliche Flüssigkeitsbeaufschlagung erreicht wird«

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Nachteilig hierbei ist, daß sich die Abtropfstellen jeweils nur an den Tlillenrändern befinden und somit die Dichte der Abtropfstellen über den Kolonnenquerschnitt von der Größe beziehungsweise dem Abstand der Tüllen oder der Wehre abhängt· Daher sind zusätzliche Flüssigkeitsleiteinrichtungen erforderlich, um diesen Mangel.zu beseitigen, was den Verteiler als solchen kostenaufwendig macht·

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine konstruktiv einfache Lösung, die sich mit geringen Kosten herstellen läßt und mit der außerdem eine große Arbeitsbereichsbreite bei minimalen Druckverlusten für-die Gase beziehungsweise Dämpfe garantiert wird·

^e) Darlegung des Wesens der Erfindung;

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Apparaten für den Stoff- und Wärmeaustausch zu schaffen, welche durch geeignete Flüssigkeitsförderelemente und deren Anordnung die Flüssigkeit von einem in der Horizontalen liegenden Flüssigkeitsboden selbsttätig aufnimmt, in die Vertikalebene umlenkt, ohne Flüssigkeitsverluste weiter-' transportiert und durch die vorgesehenen Abtropfstellen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt auf einer unter dem Plüssigkeitsboden befindlichen Packung distribuiert« Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß man in der, auf einer Schüsselhalterung befestigten Schüssel, Rohre oder Wehre einschweißt· Die Rohre besitzen an ihren Auslaufen gerade Stirnflächen·

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Eng am Außenumfang eines Rohres anliegend sowie durch Spannelemente gehalten, verlaufen Gespinstfäden zunächst an der Außenseite der Rohre, dann über die obere Stirnseite derselben in einer oder mehreren Lagen durch das Rohrinnere bis zur unteren Stirnfläche, um vertikal oder geneigt von der Vertikalen weitergeführt zur Packung zu gelangen· Hier werden die als Einzelstrang oder Gespinsfaden-Bündel vorgesehenen Gespinstläden an der oberen separaten Halterung der Packung befestigt, so daß schließlich der gesamte Querschnitt des Kolonneninnenraumes mit Abtropfstellen der Gespinstfäden des Verteilers gleichmäßig ausgefüllt ist·

Es besteht die Möglichkeit, je nach den verfahrenstechnischen Erfordernissen die Gespinstfäden alternierend mit der oberen Reihe der Halterung sowie den darunter liegenden Halterungen der Packung zu verbinden·

f) Ausführun^Bbeisp iel

In dem Kolonneninnenraum 8 befindet sich eine über den ganzen Querschnitt erstreckende obere Haltezarge 11, auf deren nach innen gerichteten Kragen oder speziell angebrachten Laschen sich Distanzstäbe 9 abstützen, die ihrerseits die Schusselhalterung 10 aufnehmen« Die Anzahl der Distanzstäbe 9 kann beliebig sein, sie richtet sich nach den zu tragenden Lasten· Auf der Schüsselhalterung 10 ist die Schüssel 2 befestigt, die im vorliegenden Beispiel über einen runden Querschnitt verfügt« An der nach oben geöffneten Stirnfläche der Schüssel 2 mündet die Flüssigkeitszuführung 12, während im Innenraum der Schüssel 2 einige oder eine Vielzahl von Wehren 1 verteilt angebracht sind. Vom Boden der Schüssel 2 werden

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die zu einem Gespinstfadenbündel 3 miteinander verdrillten oder als Einzelstränge ausgeführten Gespinstfäden zunächst auf der Außenseite, dann über die obere Stirnseite und schließlich durch das Innere der V/ehre 1 dicht aneinanderliegend geführt. Die Arretierung der Gespinstfadenbündel 3 auf der Außenseite der Wehre 1 erfolgt mittels geeigneter Spannelemente 4· Jene Spannelemente 4 sollen möglichst tief sitzen, damit der kapillare Saugeffekt bei einem niedrigen Flüssigkeitsspiegel optimal zur Geltung kommt.

Die v/eitere Anordnung der Gespinstfadenbündel 3 unterhalb der Schüsselhalterung 10 vollzieht sich entweder in der Vertikalebene, .beziehungsweise um einen gewissen Winkel von der Vertikalebene geneigt, bis zu den oberen Haltestäben 5 der Packung, an denen die Gespinstfadenbündel 3 umgelenkt und bifilar zurückgeleitet v/erden» Es ist konstruktiv sinnvoll, die Gespinsfadenbündel 3 in einem Abstand von 2-100 mm, vorzugsweise 20 mm, an den Haltestäben 5 zu verankern, wobei die Gespinstfadenbündel 3 im Umlenkpunkt in einem vorgegebenen Abstand die vertikal nach unten gerichteten, gleichermaßen als Doppelstrang oder Einfachstrang ausgebildeten Gespinstfadenbündel 7 der Packung flüssigkeitsleitend berühren. Je nach den verfahrenstechnischen Erfordernissen können die Gespinstfadenbündel 3 im Wechsel mit den Haltestäben oder den.in Reihe darunter befindlichen Haltestäben 6 der Packung gekoppelt werden»

Die Erfindung wird nun an Hand eines praktischen Ausführungsbeispieles näher erläutert:

Die über die Plussigkeitszuführung 12 als Rück- oder Zulauf eingegebene Flüssigkeit staut sich entsprechend der Belastung unter der Oberkante des Wehres 1 in der Schüssel 2 an.

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Je nach der zuströmenden Flüssigkeit atellt aich in der Schüssel 2 eine konstante Fliiaaigkeitaatauhöhe ein. Durch die.bis' auf den Boden der Schüssel 2 angeordneten Gespinstfadenbunde1 3 wird infolge des kapillaren Saugeffektes der Geapinstfäden die Flüssigkeit über die Oberkante dea Wehres 1 gefördert· Bei hohen Flüssigkeitsbelastungen kann die Flüssigkeit direkt über die Wehroberkante abfließen« Von der Wehroberkante läuft die Flüssigkeit auf oder zum Teil in den Gespinstfadenbündeln 3 durch den Innenraum des Wehres 1 ab, verläßt diesen, um sich anschließend von der Wehrmiterkante entweder in der Vertikalen oder um einen bestimmten Winkel von dieser geneigt zu den Flüssigkeitsabgabestellen an den Haltestäben 5 der Packung weiterzubewegen« Da sich die Flüssigkeitsabgabestellen an den Haltestäben 5 über den gesamten Kolonnenquerschnitt angeordnet befinden, kommt es in diesem Abschnitt zu einer gleichmäßigen Flüsaigkeitadiatribution, so daß kontinuierlich von den Gespinstfadenbündeln 3 die Flüssigkeit an die an den Haltestäben 6 gleichermaßen befestigten Gespinstfadenbündel 7 der Packung weitergegeben werden kann. Die Weiterführung der Flüssigkeit in diesem Bereich erfolgt durch die spezifische Postierung der Gespinstfadenbündel 7 vorwiegend in vertikaler Richtung. Konirär zur Hauptbewegungsrichtung der Flüssigkeit strömen an den einzelnen Gespinstfadenbündeln 7; 3 im Kolonneninnenraum Gase oder Dämpfe vorbei und werden stetig durch die Öffnungen des Sammelbodens oder die freie Fläche zwischen Sammelboden und Kolonneninnenwand ausgetragen. Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch den Einsatz der Gespinstfäden und ihre spezifische Anordnung gleichgroße Flüssigkeitsströme in einem weiten Belastungsbereich erreicht v/erden, was die Trennleistung der Kolonne insgesamt erhöht« Eine Berücksichtigung von gedrillten Gespinstfadenbündeln gestaltet das System insgesamt ökonomischer und erhöht gegenüber den bekannten Metailstäben durch deren

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kapillaren Saugeffekt eine gleichmäßige Abführung der flüssigen Phase ganz erheblich.

Infolge der Verwendung eines einfachen und billigen Flüssigkeitsverteilers, beispielsweise eines Tüllenverteilers oder auch eines Trogverteilers, mit eingeschweißten Rohren oder Viehren einschließlich der Gespinstfäden, die vorzugsweise aus Glasfaser sein können, ist es möglich, trotz vertikaler und horizontaler Versetzung der Flüssigkeitsaufnahme des Teilstromes, eine Flüssigkeitsführung ohne erneute Umverteilung zu garantieren» Der Flüssigkeitsverteiler bringt ungeachtet der großen Zahl der Flüssigkeitsabtropfstellen keine hohen Strömungsdruckverluate für die Gase beziehungsweise die Dämpfe«

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch

   Ί· Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Apparaten für den Stoff- und Wärmeaustausch, bestehend aus einer Schüssel mit Wehren, an denen sich Flüssigkeitsförderelemente befinden, die mit ihren Enden einerseits in die zu verteilende Flüssigkeit eintauchen und andererseits über den oberen Rand der Wehre verlaufen, um in deren Innenraum zu enden, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeitsförderelemente miteinander verdrillte und/oder als Einzelfaden ausgeführte Gespinstfäden oder Gespinstfadenbündel (3) sind, die von der Wehrunterkante in vertikaler oder davon abweichender Richtung zu der unter der Schüssel (2) befindlichen Packung angeordnet und dort nur an den oberen Haltestäben (5) der aus mehreren Reihen solcher Haltestäbe bestehenden Packung, zu einem Doppelstrang umlaufend, angebracht sind und sich am Umlaufpunkt mit den speziell vorgesehenen, vertikal nach unter gerichteten Gespinstfadenbündel (7) der Packung flüssigkeitsleitend berühren.
2. 2. Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Gespinstfadenbündel (3) nicht nur mit der oberen Reihe der Haltestäbe (5), sondern alternierend mit diesen und den darunter befindlichen Haltestäben (6) der Packung verbunden sind·
3. 3· Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Gespinstfadenbündel (3) an den oberen Haltestäben (5) und/oder Haltestäben (6) reihenweise in einem Abstand von 2-100 mm, vorzugsweise 20 mm, angeordnet sind»
4. 4* Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Gespinstfadenbündel (3) am äußeren Umfang des Wehres (1) von einem unmittelbar über dem Schüsselboden sitzenden Spannelement (4) arretiert sind.

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