DE102018002450A1

DE102018002450A1 - Flüssigkeitsverteilvorrichtung und Stoffaustauschkolonne

Info

Publication number: DE102018002450A1
Application number: DE102018002450.5A
Authority: DE
Inventors: Karlmann Kanzler
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Eine Flüssigkeitsverteilvorrichtung (4) zum Verteilen von durch eine Stoffaustauschkolonne (1) hindurchströmender Flüssigkeit (FL) auf eine Packung (3) der Stoffaustauschkolonne (1), mit einer Vielzahl an Verteilerrohren (7) und einem Verteilerkasten (5) zum Verteilen der Flüssigkeit (FL) auf die Verteilerrohre (7), wobei die Verteilerrohre (7) jeweils einen Boden (18), eine sich entlang einer Längsrichtung (L2) des Verteilerrohrs erstreckende Primärkammer (25, 43), die in Fluidverbindung mit dem Verteilerkasten (5) ist und die in dem Boden (18) vorgesehene erste Verteilerrohrbohrungen (35, 36) aufweist, und eine sich entlang der Längsrichtung (L2) erstreckende Sekundärkammer (26, 27, 45), die in Fluidverbindung mit der Primärkammer (25, 43) ist und die in dem Boden (18) vorgesehene zweite Verteilerrohrbohrungen (37, 38, 46) aufweist, umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsverteilvorrichtung für eine Stoffaustauschkolonne und eine Stoffaustauschkolonne mit einer derartigen Flüssigkeitsverteilvorrichtung.
Mit Hilfe von Stoffaustauschkolonnen, wie Rektifikations- oder Luftzerlegungssäulen, ist es möglich, verflüssigte Luft oder andere flüssige Stoffgemische mit unterschiedlichen Siedepunkten in ihre Bestandteile zu zerlegen. Eine derartige Stoffaustauschkolonne weist einen zylinderförmigen Behälter auf, in welchem sogenannte Packungen angeordnet sind. Hierbei wird zwischen ungeordneten und geordneten Packungen unterschieden. Ungeordnete Packungen sind Schüttungen aus definiert geformten Körpern, wie Ringen, Zylindern, Sattelkörpern oder dergleichen. Im Gegensatz hierzu werden bei geordneten Packungen Metallgewebe oder Bleche so gefaltet und/oder gewickelt, dass es zu einer intensiven Lenkung des Dampfes und der Flüssigkeit und damit verbundenem intensiven Kontakt beider kommt. Bei geordneten Packungen werden mehrere Packungsscheiben aufeinandergestapelt.
Zwischen den Packungen sind Sammel- und Verteilanlagen positioniert, mit deren Hilfe in der Stoffaustauschkolonne von oben nach unten durch die Packung fließende Flüssigkeit aufgefangen, vermischt und wieder über einen Querschnitt der Stoffaustauschkolonne gleichmäßig verteilt wird. Hierbei ist es zur Effizienzerhöhung der Stoffaustauschkolonne erforderlich, eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über den Querschnitt der Stoffaustauschkolonne beziehungsweise der Packung zu erreichen. Bei unterschiedlichen Lastfällen der Stoffaustauschkolonne können sich in Verteilerrohren derartiger Sammel- und Verteilanlagen unterschiedlich hohe Flüssigkeitsstände ergeben. Hierdurch kann der über Verteilerrohrbohrungen der Verteilerrohre anliegende statische Druck je nach Lastfall schwanken, wodurch sich insbesondere bei einem auch nur leicht geneigten Einbau der Verteilerrohre in einem Behälter der Stoffaustauschkolonne eine ungleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit ergeben kann.
Die EP 0 607 887 A2 beschreibt eine derartige Sammel- und Verteilanlage mit einem vertikal angeordneten Zuspeiserohr, in dem ein Konzentrationsausgleich erfolgt, und einem horizontal angeordneten Hauptrohr, das dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeit auf Verteilrohre gleichmäßig aufzuteilen. Die Verteilrohre weisen an ihrer Unterseite Bohrungen auf, durch die die Flüssigkeit gleichmäßig verteilt wird, wodurch sich auch ein hydraulischer Ausgleich ergibt.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Flüssigkeitsverteilvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Demgemäß wird eine Flüssigkeitsverteilvorrichtung zum Verteilen von durch eine Stoffaustauschkolonne hindurchströmender Flüssigkeit auf eine Packung der Stoffaustauschkolonne vorgeschlagen. Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung weist eine Vielzahl an Verteilerrohren und einen Verteilerkasten zum Verteilen der Flüssigkeit auf die Verteilerrohre auf, wobei die Verteilerrohre jeweils einen Boden, eine sich entlang einer Längsrichtung des Verteilerrohrs erstreckende Primärkammer, die in Fluidverbindung mit dem Verteilerkasten ist und die in dem Boden vorgesehene erste Verteilerrohrbohrungen aufweist, und eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende Sekundärkammer, die in Fluidverbindung mit der Primärkammer ist und die in dem Boden vorgesehene zweite Verteilerrohrbohrungen aufweist, umfassen.
Dadurch, dass das Verteilerrohr die Primärkammer und die Sekundärkammer aufweist, ist es je nach Lastfall der Stoffaustauschkolonne möglich, dass nur die ersten Verteilerrohrbohrungen oder sowohl die ersten Verteilerrohrbohrungen als auch die zweiten Verteilerrohrbohrungen mit der Flüssigkeit beaufschlagt werden. Das heißt, unter niedriger Last kann in der Primärkammer ein ausreichend hoher Flüssigkeitsstand erreicht werden, bei dem entlang der Längsrichtung betrachtet keine oder nur eine geringe Ungleichverteilung der aus den ersten Verteilerrohrbohrungen ausströmenden Flüssigkeit zu erwarten ist. Unter hoher Last wird neben der Primärkammer auch die Sekundärkammer mit der Flüssigkeit beaufschlagt. Somit kann mit Hilfe der Flüssigkeitsverteilvorrichtung sowohl bei sehr geringer Last als auch bei hoher Last immer eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über eine Querschnittsfläche der Packung erzielt werden. Dies erhöht die Effizienz einer Stoffaustauschkolonne mit einer derartigen Flüssigkeitsverteilvorrichtung.
Somit ist die Flüssigkeitsverteilvorrichtung dazu eingerichtet, die Flüssigkeit gleichmäßig auf die Querschnittsfläche der Packung beziehungsweise eines Behälters der Stoffaustauschkolonne zu verteilen. Es kann eine beliebige Anzahl an Primärkammern und eine beliebige Anzahl an Sekundärkammern vorgesehen sein. Die Primärkammer kann auch als erste Kammer und die Sekundärkammer kann auch als zweite Kammer bezeichnet werden. Die Primärkammer beziehungsweise die Sekundärkammer können jeweils auch als Primärkanal beziehungsweise als Sekundärkanal bezeichnet werden, da diese sich kanalförmig entlang der Längsrichtung erstrecken. Die Primärkammer verläuft insbesondere parallel und benachbart zu der Sekundärkammer. Die Längsrichtung ist vorzugsweise von einer Symmetrieachse des Behälters der Stoffaustauschkolonne in Richtung einer Innenseite des Behälters orientiert. Die Längsrichtung ist dabei senkrecht zu der Symmetrieachse positioniert.
Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung ist zur Verwendung in der Stoffaustauschkolonne geeignet. Die Packung ist vorzugsweise eine strukturierte oder geordnete Packung. Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung bildet zusammen mit der Packung und einer in einer Schwerkraftrichtung unterhalb der Packung angeordneten Flüssigkeitssammelvorrichtung eine Packungsanordnung der Stoffaustauschkolonne. Dabei kann der Verteilerkasten mit einem Sammelkasten einer in der Schwerkraftrichtung oberhalb der Flüssigkeitsverteilvorrichtung angeordneten Flüssigkeitssammelvorrichtung verbunden sein. Vorzugsweise umfasst die Stoffaustauschkolonne mehrere derartige Flüssigkeitsverteilvorrichtungen. Jeder Flüssigkeitsverteilvorrichtung kann zumindest eine Packung oder eine Vielzahl übereinander angeordneter Packungen zugeordnet sein. Jede Packung kann aus mehreren übereinandergestapelten Packungsscheiben aufgebaut sein. Die Packungsscheiben wiederum können in einzelne Packungspakete unterteilt sein. Die Stoffaustauschkolonne kann auch eine Rektifikations- oder Luftzerlegungssäule sein. Insbesondere kann die Stoffaustauschkolonne eine verfahrenstechnische Anlage, beispielsweise zur Stickstoffherstellung, oder Teil einer verfahrenstechnischen Anlage sein.
Der Verteilerkasten kann eine quaderförmige Geometrie aufweisen. Der Verteilerkasten umfasst bevorzugt einen Boden, eine dem Boden gegenüberliegend angeordnete Decke und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Seitenwände. Stirnseitig ist der Sammelkasten mit Deckeln verschlossen. An dem Boden sind die Verteilerrohre vorgesehen. Hierzu können in den Seitenwänden Ausschnitte vorgesehen sein, in denen die Verteilerrohre aufgenommen sind. Die Verteilerrohre können mit dem Verteilerkasten fest verbunden, beispielsweise mit diesem verschweißt, sein. Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung ist vorzugsweise aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Stahlwerkstoff gefertigt. Der Verteilerkasten kann auch eine abgeschrägte oder verrundete Geometrie aufweisen. Der Verteilerkasten umfasst ferner einen Verteilerkastenzulauf, der mit einem Sammelkastenablauf einer in der Schwerkraftrichtung oberhalb der Flüssigkeitsverteilvorrichtung angeordneten Flüssigkeitssammelvorrichtung verbunden sein kann.
Die Verteilerrohre können im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst jedes Verteilerrohr einen wie zuvor erwähnten Boden, eine Decke und zwei Seitenwände. Die Primärkammer kann mit Hilfe einer Zwischenwand von der Sekundärkammer abgetrennt sein. Der Boden, die Decke, die Seitenwände und die Zwischenwand bilden bevorzugt ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil. Alternativ können die Verteilerrohre jedoch jede beliebige andere Geometrie aufweisen. Enden oder Endabschnitte der Verteilerrohre sind bevorzugt fluiddicht verschlossen. Hierzu können Deckel vorgesehen sein. Die Deckel können als stirnseitig auf die Verteilerrohre aufgeschweißte Bleche ausgebildet sein. Die Primärkammer und die Sekundärkammer weisen den gemeinsamen Boden auf, in dem sowohl die ersten Verteilerrohrbohrungen als auch die zweiten Verteilerrohrbohrungen vorgesehen sind. Bevorzugt ist jeweils eine Vielzahl an ersten Verteilerrohrbohrungen und an zweiten Verteilerrohrbohrungen vorgesehen, die in der Längsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Verteilerrohrbohrungen können vorzugsweise kreisrund sein. Alternativ können die Verteilerrohrbohrungen jede andere beliebige Geometrie aufweisen.
Darunter, dass die Primärkammer in „Fluidverbindung“ mit dem Verteilerkasten ist, ist zu verstehen, dass die Flüssigkeit von dem Verteilerkasten in die Primärkammer strömen kann. Dementsprechend ist darunter, dass die Sekundärkammer in „Fluidverbindung“ mit der Primärkammer ist, zu verstehen, dass die Flüssigkeit von der Primärkammer in die Sekundärkammer strömen kann. Insbesondere kann die Flüssigkeit von dem Verteilerkasten in die Primärkammer und von der Primärkammer in die Sekundärkammer strömen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Sekundärkammer nur mit der Primärkammer in Fluidverbindung.
Das heißt, die Sekundärkammer weist bevorzugt keine direkte Fluidverbindung mit dem Verteilerkasten auf. Insbesondere ist die Sekundärkammer nur über die Primärkammer mit dem Verteilerkasten in Fluidverbindung. Alternativ kann die Sekundärkammer auch eine Zulauföffnung aufweisen, mit deren Hilfe diese mit dem Verteilerkasten in Fluidverbindung ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sekundärkammer derart mit der Primärkammer in Fluidverbindung, dass die Flüssigkeit erst bei einem vorbestimmten Flüssigkeitsstand in der Primärkammer aus der Primärkammer in die Sekundärkammer strömt.
Hierzu können in der zwischen der Primärkammer und der Sekundärkammer vorgesehenen Zwischenwand Bohrungen, Durchbrüche, Schlitze oder dergleichen vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sekundärkammer mit Hilfe eines Überlaufs, insbesondere mit Hilfe eines sich in der Längsrichtung erstreckenden Überlaufschlitzes oder mit Hilfe einer Vielzahl an Überlaufbohrungen, mit der Primärkammer in Fluidverbindung.
Für den Fall, dass der Überlauf als sich in der Längsrichtung erstreckender Überlaufschlitz ausgebildet ist, kann der Überlauf schon bei der Fertigung des Verteilerrohrs als Strangpressprofil in dieses eingebracht werden. Ein nachträgliches Bearbeiten des Verteilerrohrs, um den Überlauf einzubringen, ist dann nicht erforderlich. Hierdurch kann die Flüssigkeitsverteilvorrichtung besonders kostengünstig hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sekundärkammer mit Hilfe von Drosselöffnungen mit der Primärkammer in Fluidverbindung, wobei die Drosselöffnungen in einer Schwerkraftrichtung unterhalb des Überlaufs angeordnet sind.
Für den Fall, dass die Drosselöffnungen vorgesehen sind, ist der Überlauf optional. Es können jedoch auch ein Überlauf und Drosselöffnungen vorgesehen sein. Die Anzahl der Drosselöffnungen ist beliebig. Vorzugsweise sind die Drosselöffnungen jedoch nur im Bereich einer Zulauföffnung des Primärkanals vorgesehen. Die Drosselöffnungen sind in der zwischen der Primärkammer und der Sekundärkammer vorgesehenen Zwischenwand angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche des Überlaufs einstellbar.
Insbesondere ist die Querschnittsfläche des Überlaufs für den Fall einstellbar, dass der Überlauf als Überlaufschlitz ausgebildet ist. In diesem Fall können Blendleisten an dem Überlauf vorgesehen sein, die zum Einstellen der Querschnittsfläche verschiebbar sind. Somit können zum einen die Querschnittsfläche des Überlaufs als auch der zuvor erwähnte vorbestimmte Flüssigkeitsstand, bei dem die Flüssigkeit von der Primärkammer in die Sekundärkammer strömt, eingestellt werden. Nach dem Einstellen der Blendleisten können diese mit der Zwischenwand, an dem der Überlauf vorgesehen ist, vernietet oder verschweißt werden. Hierdurch kann ein und dasselbe Strangpressprofil zur Herstellung verschiedenster Flüssigkeitsverteilvorrichtungen eingesetzt werden. Dies reduziert die Kosten zur Herstellung der Flüssigkeitsverteilvorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verteilerrohr eine Decke auf, wobei die Primärkammer eine in der Decke vorgesehene Zulauföffnung aufweist, und wobei die Decke die Sekundärkammer fluiddicht abschließt.
Das heißt, nur die Primärkammer umfasst eine Zulauföffnung. Alternativ kann auch die Sekundärkammer eine Zulauföffnung umfassen. In diesem Fall schließt die Decke die Sekundärkammer nicht fluiddicht ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sekundärkammer eine Entlüftungseinrichtung auf.
Die Entlüftungseinrichtung kann eine Vielzahl an der Decke vorgesehener Entlüftungsrohre umfassen. Alternativ kann die Sekundärkammer auch einen Überlaufkamin umfassen, der ebenfalls der Entlüftung dienen kann. Sobald ein Flüssigkeitsstand in dem Verteilerkasten über eine Oberkante dieses Zulaufkamins steigt, strömt die Flüssigkeit direkt aus dem Verteilerkasten in die Sekundärkammer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sekundärkammer eine in der Decke vorgesehene Zulauföffnung auf.
Die Zulauföffnung kann auch in der Seitenwand des Verteilerrohrs vorgesehen sein. Somit kann die Flüssigkeit auch seitlich in die Sekundärkammer einströmen. Auch die Primärkammer kann eine derartig ausgebildete Zulauföffnung umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Verteilerrohre jeweils eine erste Sekundärkammer und eine zweite Sekundärkammer, die sich jeweils entlang der Längsrichtung erstrecken, auf, wobei die erste Sekundärkammer und die zweite Sekundärkammer jeweils in Fluidverbindung mit der Primärkammer sind.
Zwischen der ersten Sekundärkammer und der Primärkammer ist eine erste Zwischenwand und zwischen der zweiten Sekundärkammer und der Primärkammer ist eine zweite Zwischenwand vorgesehen. In diesen Zwischenwänden sind die zuvor erwähnten Überläufe vorgesehen. Mit Hilfe der Überläufe sind die Sekundärkammern mit der Primärkammer in Fluidverbindung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Primärkammer zwischen der ersten Sekundärkammer und der zweiten Sekundärkammer angeordnet.
Alternativ können auch zwei Primärkammern vorgesehen sein, zwischen denen eine Sekundärkammer vorgesehen ist. Weiterhin kann auch nur eine Primärkammer und nur eine Sekundärkammer vorgesehen sein. Die Anzahl der Primärkammern und der Sekundärkammern ist grundsätzlich beliebig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Verteilerrohre jeweils eine erste Sekundärkammer, eine zweite Sekundärkammer, eine dritte Sekundärkammer, eine erste Primärkammer und eine zweite Primärkammer, die sich jeweils entlang der Längsrichtung erstrecken, wobei die erste Sekundärkammer und die dritte Sekundärkammer jeweils in Fluidverbindung mit der ersten Primärkammer sind, und wobei die zweite Sekundärkammer und die dritte Sekundärkammer jeweils in Fluidverbindung mit der zweiten Primärkammer sind.
Zwischen der ersten Primärkammer und der ersten Sekundärkammer sowie zwischen der zweiten Primärkammer und der zweiten Sekundärkammer ist jeweils ein Überlauf vorgesehen. Darüber hinaus ist zwischen der ersten Primärkammer und der dritten Sekundärkammer sowie zwischen der zweiten Primärkammer und der dritten Sekundärkammer ebenfalls ein Überlauf vorgesehen. Die Überläufe der dritten Sekundärkammer können in der Schwerkraftrichtung betrachtet bezüglich der Überläufe der zweiten Sekundärkammer und der dritten Sekundärkammer unter diesen oder über diesen angeordnet sein. Hierdurch kann der Flüssigkeitsstand eingestellt werden, bei dem sich die erste Sekundärkammer und die zweite Sekundärkammer beziehungsweise die dritte Sekundärkammer füllt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Primärkammer und die zweite Primärkammer zwischen der ersten Sekundärkammer und der zweiten Sekundärkammer angeordnet, wobei die dritte Sekundärkammer zwischen der ersten Primärkammer und der zweiten Primärkammer angeordnet ist.
Für diesen Fall weisen vorzugsweise die erste Primärkammer und die zweite Primärkammer jeweils eine in der Decke vorgesehene Zulauföffnung auf. Die drei Sekundärkammern sind von der Decke fluiddicht verschlossen, wobei jedoch an der Decke die zuvor erwähnten Entlüftungseinrichtungen vorgesehen sein können. Darüber hinaus kann das Verteilerrohr noch dritte Kammern, insbesondere Tertiärkammern, vierte Kammern, insbesondere Quartiärkammern, oder eine beliebige Anzahl unterschiedlicher Kammern aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verteilerrohr ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil, bevorzugt ein Strangpressprofil.
Hierdurch kann die Flüssigkeitsverteilvorrichtung sehr kostengünstig hergestellt werden. Bevorzugt ist das Verteilerrohr ein Aluminiumbauteil. Das Verteilerrohr ist bevorzugt an seinen beiden Endabschnitten jeweils mit Hilfe eines Deckels flüssigkeitsdicht oder fluiddicht verschlossen. Das Verteilerrohr ist somit stirnseitig jeweils mit Hilfe eines Deckels verschlossen. Die Deckel können an das Strangpressprofil angeschweißt sein.
Ferner wird eine Stoffaustauschkolonne mit einer derartigen Flüssigkeitsverteilvorrichtung vorgeschlagen.
Die Stoffaustauschkolonne kann, wie zuvor erwähnt, eine Vielzahl derartiger Flüssigkeitsverteilvorrichtungen umfassen. Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung, die Packung und eine Flüssigkeitssammelvorrichtung bilden eine Packungsanordnung der Stoffaustauschkolonne. Eine derartige Packungsanordnung kann mehrere Packungen aufweisen, die zwischen der Flüssigkeitssammelvorrichtung und der Flüssigkeitsverteilvorrichtung angeordnet sind. In der Schwerkraftrichtung ist die Flüssigkeitsverteilvorrichtung oberhalb der Flüssigkeitssammelvorrichtung angeordnet. Die Stoffaustauschkolonne kann mehrere derartige Packungsanordnungen aufweisen, die übereinander in dem Behälter der Stoffaustauschkolonne angeordnet sind. Hierbei ist jeweils ein Sammelkastenablauf einer Flüssigkeitssammelvorrichtung mit einem Sammelkastenzulauf einer in der Schwerkraftrichtung unterhalb der Flüssigkeitssammelvorrichtung angeordneten Flüssigkeitsverteilvorrichtung verbunden. Die Stoffaustauschkolonne ist insbesondere zur Luftzerlegung geeignet.
Weitere mögliche Implementierungen der Flüssigkeitsverteilvorrichtung und/oder der Stoffaustauschkolonne umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Flüssigkeitsverteilvorrichtung und/oder der Stoffaustauschkolonne hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Flüssigkeitsverteilvorrichtung und/oder der Stoffaustauschkolonne sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Flüssigkeitsverteilvorrichtung und/oder der Stoffaustauschkolonne. Im Weiteren werden die Flüssigkeitsverteilvorrichtung und/oder die Stoffaustauschkolonne anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Stoffaustauschkolonne;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung für die Stoffaustauschkolonne gemäß 1;
3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 2;
4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines bekannten Verteilerrohrs unter hoher Last;
5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines bekannten Verteilerrohrs unter geringer Last;
6 zeigt eine schematische Schnittansicht der Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß der Schnittlinie VI-VI der 3;
7 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht der Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß der Schnittlinie VI-VI der 3;
8 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht der Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß der Schnittlinie VI-VI der 3;
9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verteilerrohrs für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 2;
10 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verteilerrohrs für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 2;
11 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Verteilerrohrs gemäß 10;
12 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verteilerrohrs für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 2;
13 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Verteilerrohrs gemäß 12;
14 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verteilerrohrs für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 2;
15 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Verteilerrohrs gemäß 14;
16 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung für die Stoffaustauschkolonne gemäß 1;
17 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verteilerrohrs für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 16;
18 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung für die Stoffaustauschkolonne gemäß 1;
19 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verteilerrohrs für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 18;
20 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung für die Stoffaustauschkolonne gemäß 1;
21 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verteilerrohrs für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung gemäß 20; und
22 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung für die Stoffaustauschkolonne gemäß 1.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Die 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Stoffaustauschkolonne 1. Die Stoffaustauschkolonne 1 kann eine verfahrenstechnische Anlage oder Teil einer verfahrenstechnischen Anlage sein. Die Stoffaustauschkolonne 1 kann eine Rektifikations- oder Luftzerlegungssäule sein. Das heißt, die Stoffaustauschkolonne kann zur Luftzerlegung, insbesondere zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, geeignet sein. Die Luftzerlegung oder das Linde-Verfahren ist eine technische Methode zur Gastrennung, welche die Verflüssigung von Gasgemischen, wie Luft, und einzelnen atmosphärischen Gasen, wie Sauerstoff, Stickstoff und Argon, in großen Mengen ermöglicht und in diesem Sinne der Kälteerzeugung im Temperaturbereich von 77 K bis 100 K dient.
Unter Rektifikation ist ein thermisches Trennverfahren zu verstehen, das eine Erweiterung der Destillation oder eine Hintereinanderschaltung vieler Destillationsschritte darstellt. Gegenüber der Destillation sind die Vorteile der Rektifikation, dass die Stoffaustauschkolonne 1 kontinuierlich betrieben werden kann und dass der Trenneffekt im Vergleich zur Destillation um ein Vielfaches höher ist, da Dampf oder Gas G im Gegenstrom mit Flüssigkeit FL mehrfach hintereinander in Kontakt steht. Die Stoffaustauschkolonne 1 arbeitet somit energetisch günstiger, technisch weniger aufwendig und platzsparender als eine Hintereinanderschaltung von Einfachdestillationen .
Die Stoffaustauschkolonne 1 umfasst einen Behälter 2, der eine zylinderförmige Geometrie aufweist. Der Behälter 2 kann im Querschnitt kreisförmig oder zumindest annähernd kreisförmig sein. Der Behälter 2 kann aus einem Aluminiumwerkstoff oder aus einem Stahlwerkstoff gefertigt sein. Vorzugsweise ist der Behälter 2 jedoch aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt. Der Behälter 2 ist zylinderförmig um eine Mittel- oder Symmetrieachse M aufgebaut. In dem Behälter 2 sind mehrere Packungssektionen, Packungsbetten oder Packungen 3 übereinander angeordnet. In der 1 ist lediglich eine Packung 3 gezeigt. Jedoch kann in dem Behälter 2 eine beliebige Anzahl an Packungen 3 übereinander angeordnet sein, wobei die Packungen 3 unterschiedlich hoch sein können. Die Packungen 3 können dabei baugleich oder unterschiedlicher Bauart sein. Die Anzahl der in dem Behälter 2 aufgenommenen Packungen 3 ist beliebig. Die Packungen 3 sind bevorzugt sogenannte geordnete oder strukturierte Packungen 3. Jede Packung 3 kann aus zumindest einer, insbesondere aus einer Vielzahl, übereinandergeschichteter, geordneter oder strukturierter Packungsscheiben aufgebaut sein, die in der 1 nicht gezeigt sind. Die Packungsscheiben können wiederum jeweils in eine Vielzahl blockförmiger Packungselemente oder Packungspakete unterteilt sein.
Derartige strukturierte Packungen 3 beziehungsweise deren Packungsscheiben bestehen aus dünnen, gewellten und/oder gelochten Metallplatten oder Drahtnetzen. Das Design der Packungsscheiben gewährleistet einen optimalen Austausch zwischen den unterschiedlichen Phasen (flüssig/gasförmig beziehungsweise flüssig/flüssig) bei minimalem Druckwiderstand. Unter einer Phase ist in der physikalischen Chemie, Thermodynamik, Materialwissenschaft oder Strömungsmechanik ein räumlicher Bereich zu verstehen, in dem die bestimmenden physikalischen Parameter, insbesondere Ordnungsparameter, wie Dichte oder der Brechungsindex, und die chemische Zusammensetzung der Materie homogen sind. Eine Phase im Sinne der Thermodynamik ist jeder homogene Teil eines Systems.
Die Packungsscheiben sind in dem Behälter 2 übereinander angeordnet. Die Anzahl der Packungsscheiben pro Packung 3 ist beliebig. Die Packungsscheiben können aus senkrecht angeordneten, gewellten Aluminiumblechen gefertigt sein. Die Packungsscheiben bilden aufgrund ihrer Struktur Kondensationsoberflächen, an denen die Luftbestandteile kondensieren können. Beispielsweise können die verwendeten Aluminiumbleche eine Dicke von 0,1 mm aufweisen.
In der Orientierung der 1 ist über der Packung 3 eine Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 zum gleichmäßigen Verteilen der Flüssigkeit FL über einen Querschnitt oder eine Querschnittsfläche A der Packung 3 beziehungsweise des Behälters 2 angeordnet. Die Stoffaustauschkolonne 1 kann weitere Zuführ-, Abführ-, Sammel- und/oder Verteilvorrichtungen aufweisen, die zur Vereinfachung in der 1 nicht gezeigt sind. Ebenso kann, insbesondere unterhalb einer nicht gezeigten untersten Packung, ein Tragrost zum Tragen derselben vorgesehen sein.
Im Betrieb der Stoffaustauschkolonne 1 fließt in der Orientierung der 1 die Flüssigkeit FL in einer Schwerkraftrichtung g von oben nach unten durch die Packung 3 hindurch. Gleichzeitig strömt das Gas G entgegen der Schwerkraftrichtung g von unten nach oben durch die Packung 3 hindurch. Mit Hilfe der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 kann senkrecht zu der Symmetrieachse M, das heißt über die Querschnittsfläche A, sowohl ein hydraulischer Ausgleich als auch ein Konzentrationsausgleich erreicht werden. Unter einem hydraulischen Ausgleich ist eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit FL über die Querschnittsfläche A und unter einem Konzentrationsausgleich ist ein gleichbleibendes Verhältnis der zu trennenden Medien, beispielsweise von Sauerstoff zu Stickstoff, über die Querschnittsfläche A zu verstehen. Entlang der Symmetrieachse M, in einer Längsrichtung L1 des Behälters 2 beziehungsweise in der Schwerkraftrichtung g, ergibt sich eine Konzentrationszunahme eines ersten Mediums, beispielsweise an Stickstoff, und eine Konzentrationsabnahme eines zweiten Mediums, beispielsweise an Sauerstoff. Auch sinkt der Druck in dem Behälter 2 in der Längsrichtung L1 ab.
Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 umfasst einen Verteilerkasten 5 mit einem Verteilerkastenzulauf 6 sowie eine Vielzahl an Verteilerrohren 7 zum gleichmäßigen Verteilen der Flüssigkeit FL über die Querschnittsfläche A. Mit Hilfe des Verteilerkastenzulaufs 6 wird dem Verteilerkasten 5 die Flüssigkeit FL zugeführt. Mit Hilfe des Verteilerkastenzulaufs 6 wird der Konzentrationsausgleich erreicht, da die gesamte Flüssigkeit FL, die in der Schwerkraftrichtung g nach unten strömt, in den Verteilerkastenzulauf 6 geleitet und dort vermischt wird. Der hydraulische Ausgleich wird mit Hilfe der Verteilerrohre 7 erreicht.
Die Stoffaustauschkolonne 1 umfasst weiterhin eine ebenfalls innerhalb des Behälters 2 angeordnete Flüssigkeitssammelvorrichtung 8. In der Orientierung der 1 ist die Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 bezüglich der Schwerkraftrichtung g unterhalb der Packung 3 angeordnet. Das heißt, die Packung 3 ist zwischen der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 und der Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 angeordnet. Zwischen der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 und der Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 kann allerdings eine beliebige Anzahl an Packungen 3 angeordnet sein. Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4, die Packung 3 und die Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 bilden eine Packungsanordnung 9 der Stoffaustauschkolonne 1. In dem Behälter 2 kann eine beliebige Anzahl derartiger Packungsanordnungen 9 angeordnet sein. Die Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 kann zum einen dazu eingerichtet sein, die Packung 3 und die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 zu tragen und gleichzeitig die in der Schwerkraftrichtung g nach unten durch die Packung 3 strömende Flüssigkeit FL aufzufangen und zu sammeln. Daher kann die Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 auch als Tragsammler oder Tragsammeleinheit bezeichnet werden.
Die Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 weist einen Sammelkasten 10 mit einem Sammelkastenablauf 11 auf. Weiterhin umfasst die Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 eine Vielzahl an Sammelrinnen 12, die die durch die Packung 3 strömende Flüssigkeit FL sammeln und dem Sammelkasten 10 zuführen. Von dem Sammelkasten 10 läuft die gesammelte Flüssigkeit FL durch den Sammelkastenablauf 11 ab. In dem Behälter 2 können, wie zuvor erwähnt, mehrere derartige Packungsanordnungen 9 übereinander angeordnet sein, so dass jeweils der Sammelkastenablauf 11 einer Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 mit dem Verteilerkastenzulauf 6 einer unter der jeweiligen Flüssigkeitssammelvorrichtung 8 angeordneten Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 verbunden ist.
Die 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer wie zuvor erläuterten Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4. Wie zuvor erwähnt, umfasst die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 den Verteilerkasten 5 mit dem Verteilerkastenzulauf 6. Der Verteilerkasten 5 kann, wie in der 2 dargestellt, quaderförmig ausgebildet sein. Der Verteilerkasten 5 kann jedoch jede andere beliebige Geometrie aufweisen. Der Verteilerkastenzulauf 6 ist als rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse M ausgebildetes Rohr aufgebaut. Der Verteilerkastenzulauf 6 kann jedoch jede beliebige andere Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann der Verteilerkastenzulauf 6 rechteckförmig ausgebildet sein. Der Verteilerkasten 5 umfasst einen Boden 13, eine dem Boden 13 gegenüberliegend und parallel zu diesem angeordnete Decke 14 sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 15, 16. An der Decke 14 ist der Verteilerkastenzulauf 6 vorgesehen. Stirnseitig ist der Verteilerkasten 5 mit senkrecht zu den Seitenwänden 15, 16 angeordneten Deckeln verschlossen.
Weiterhin umfasst die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 eine Vielzahl an Verteilerrohren 7, von denen in der 2 jedoch lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Anzahl der Verteilerrohre 7 ist beliebig. Die Verteilerrohre 7 sind an dem Boden 13 des Verteilerkastens 5 vorgesehen und fest mit diesem verbunden, beispielsweise mit diesem verschweißt. In den Seitenwänden 15, 16 sind Ausschnitte 17 vorgesehen, in denen die Verteilerrohre 7 aufgenommen sind. Die Verteilerrohre 7 können, wie in der 2 gezeigt, im Querschnitt rechteckförmig, insbesondere quadratisch, sein. Die Verteilerrohre 7 können jedoch jeden anderen beliebigen Querschnitt aufweisen.
Jedes Verteilerrohr 7 umfasst einen Boden 18, eine dem Boden 18 gegenüberliegend und parallel zu diesem angeordnete Decke 19 sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 20, 21. Stirnseitig, das heißt in Richtung einer Innenseite des Behälters 2, weisen die Verteilerrohre 7 jeweils einen Deckel 22 auf. Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 kann beispielsweise aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Stahlwerkstoff gefertigt sein. Jedem Verteilerrohr 7 ist eine Längsrichtung L2 zugeordnet. Die Längsrichtung L2 ist dabei von der Symmetrieachse M weg in Richtung des Behälters 2 orientiert. Die Längsrichtung L2 ist dabei senkrecht zu der Symmetrieachse M positioniert. Umgekehrt kann die Längsrichtung L2 auch von dem Behälter 2 in Richtung der Symmetrieachse M orientiert sein. Die Verteilerrohre 7 erstrecken sich entlang der Längsrichtung L2.
Die 3 zeigt eine Schnittansicht durch die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4. Die Schnittebene verläuft dabei durch die Symmetrieachse M parallel zu der Längsrichtung L2. Wie die 3 zeigt, umfasst der Verteilerkasten 5 einen Zwischenverteilerboden 23 mit einer Vielzahl identischer oder unterschiedlicher Durchtrittsöffnungen zum Verteilen der Flüssigkeit FL auf die Verteilerrohre 7. An dem Zwischenverteilerboden 23 können Überlaufkamine 24 vorgesehen sein. Durch die Überlaufkamine 24 kann dann, wenn sich die Flüssigkeit FL auf dem Zwischenverteilerboden 23 aufstaut, die Flüssigkeit FL in Richtung der Verteilerrohre 7 hindurchtreten, ohne dass die Flüssigkeit FL durch die in dem Zwischenverteilerboden 23 vorgesehenen Durchtrittsöffnungen durchtritt. Bevorzugt ist eine Vielzahl derartiger Überlaufkamine 24 vorgesehen.
Die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 ist geeignet, einen großen Lastbereich der Stoffaustauschkolonne 1 abzudecken. Um einen großen Lastbereich abdecken zu können, ist es wünschenswert, dass die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 zwei Aufgaben vereinen kann. Zum einen ist es erforderlich, dass die Flüssigkeit FL gleichmäßig über die Querschnittsfläche A verteilt wird. Zum anderen muss die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 eine große Differenz zwischen Volumenströmen der Flüssigkeit FL durch Verteilerrohrbohrungen der Verteilerrohre 7 bei kleiner und bei großer Last abdecken können. Fertigungsbedingt haben die Verteilerrohre 7 eine gewisse Ebenheitstoleranz. Das heißt, die Verteilerrohre 7 sind nicht exakt horizontal in dem Behälter 2 ausgerichtet, sondern können, wie in den 4 und 5 gezeigt, um einen Neigungswinkel α gegenüber einer Horizontalen H geneigt sein.
Die 4 zeigt ein bekanntes Verteilerrohr 7' einer nicht gezeigten bekannten Flüssigkeitsverteilvorrichtung unter großer Last. Aufgrund der Neigung des Verteilerrohrs 7' ergibt sich in der Orientierung der 4 auf der rechten Seite über dem Boden 18 des Verteilerohrs 7' ein Flüssigkeitsstand FSmaxr. In der Orientierung der 4 auf der linken Seite ergibt sich ein Flüssigkeitsstand FSmaxl. Die Flüssigkeitsstände FSmaxr, FSmaxl unterscheiden sich aufgrund der Neigung des Verteilerrohrs 7' voneinander, wobei der Flüssigkeitsstand FSmaxr größer als der Flüssigkeitsstand FSmaxl ist. Die 5 hingegen zeigt dasselbe Verteilerrohr 7' unter geringer Last. Aufgrund der Neigung des Verteilerrohrs 7' ergeben sich wieder zwei unterschiedliche Flüssigkeitsstände FSminr, FSminl über dem Boden 18 des Verteilerrohrs 7', wobei der Flüssigkeitsstand FSminr größer als der Flüssigkeitsstand FSminl ist.
Unter hoher Last (4) ist jedoch der prozentuale Unterschied zwischen den Flüssigkeitsständen FSmaxr, FSmaxl deutlich geringer als der prozentuale Unterschied zwischen den Flüssigkeitsständen FSminr, FSminl unter geringer Last (5). Beispielsweise kann der Unterschied bei hoher Last 10% betragen, wohingegen jedoch der Unterschied bei geringer Last 100% betragen kann. Da der Volumenstrom beziehungsweise die Flüssigkeitsmenge, die aus den zuvor erwähnten Verteilerrohrbohrungen austritt, von dem über den Verteilerrohrbohrungen stehenden Flüssigkeitsstand FSmaxr, FSmaxl, FSminr, FSminl abhängig ist, kann es bei geringer Last zu einer Ungleichverteilung der Flüssigkeit FL über die Querschnittsfläche A kommen.
Um nun eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit FS zu erreichen, ist es daher erforderlich, dass auch bei kleiner Last immer ein Mindestflüssigkeitsstand in dem Verteilerrohr 7' vorliegt. Um jedoch einen großen Lastbereich abdecken zu können, muss bei geringer Last der Flüssigkeitsstand FSminr, FSminl um ein Vielfaches geringer sein als der Flüssigkeitsstand FSmaxr, FSmaxl bei maximaler Last. Zusammenfassend besteht die Bedingung für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit FL somit darin, dass bei kleiner Last ein möglichst großer Flüssigkeitsstand in dem Verteilerrohr 7' vorliegt, wohingegen die Bedingung zur Abdeckung eines großen Lastbereichs darin besteht, dass bei kleiner Last ein möglichst geringer Flüssigkeitsstand in dem Verteilerrohr 7' vorliegt. Diese widersprüchlichen Anforderungen kann die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 gemäß den 2 und 3, wie nachfolgend erläutert, in sich vereinen.
Die 6 zeigt eine schematische Schnittansicht der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 gemäß der Schnittlinie VI-VI der 3, wobei in der 6 nur ein Verteilerrohr 7 dargestellt ist. Die Schnittebene verläuft dabei senkrecht zu der Längsrichtung L2, bevorzugt durch die Symmetrieachse M. Das Verteilerrohr 7 umfasst zumindest eine sich bevorzugt entlang des gesamten Verteilerrohrs 7 in der Längsrichtung L2 erstreckende erste Kammer oder Primärkammer 25 sowie zumindest eine sich ebenfalls in der Längsrichtung L2 und über die gesamte Länge des Verteilerrohrs 7 erstreckende zweite Kammer oder Sekundärkammer 26. Die Primärkammer 25 kann auch als Primärkanal und die Sekundärkammer 26 kann auch als Sekundärkanal bezeichnet werden.
Die Anzahl der Sekundärkammern 26 ist beliebig. Vorzugsweise sind, wie in der 6 gezeigt, eine erste Sekundärkammer 26 sowie eine zweite Sekundärkammer 27 vorgesehen. Das Verteilerrohr 7 kann dabei spiegelsymmetrisch zu einer durch die Symmetrieachse M verlaufenden Symmetrieebene E aufgebaut sein. Das heißt, die Primärkammer 25 ist zwischen der ersten Sekundärkammer 26 und der zweiten Sekundärkammer 27 angeordnet. Dabei ist zwischen der Primärkammer 25 und der ersten Sekundärkammer 26 eine erste Zwischenwand 28 und zwischen der Primärkammer 25 und der zweiten Sekundärkammer 27 ist eine zweite Zwischenwand 29 vorgesehen. Die Seitenwände 20, 21 des Verteilerrohrs 7 sowie die Zwischenwände 28, 29 sind dabei beabstandet voneinander und parallel zueinander positioniert. Die Zwischenwände 28, 29 können jedoch auch geneigt sein.
Die Primärkammer 25 umfasst eine in der Decke 19 des Verteilerrohrs 7 vorgesehene Zulauföffnung 30, über welche die Primärkammer 25 mit dem Verteilerkasten 5 in Fluidverbindung ist. Darunter, dass die Primärkammer 25 mit dem Verteilerkasten 5 in „Fluidverbindung“ ist, ist zu verstehen, dass die Flüssigkeit FL über die Zulauföffnung in die Primärkammer 25 strömen kann. Die Zulauföffnung 30 erstreckt sich bevorzugt nicht über die gesamte Längsrichtung L2 des Verteilerrohrs 7, sondern ist nur in dem Bereich des Verteilerrohrs 7 vorgesehen, der von dem Verteilerkasten 5 abgedeckt ist. Die Decke 19 schließt die beiden Sekundärkammern 26, 27 nach oben hin fluiddicht ab. Optional können die Sekundärkammern 26, 27 jedoch jeweils eine Entlüftungseinrichtung 31, 32 aufweisen. Die Entlüftungseinrichtungen 31, 32 können beispielsweise als sich aus der Decke 19 erstreckende Rohre ausgebildet ein. Die Entlüftungseinrichtungen 31, 32 ermöglichen ein Entlüften der Sekundärkammern 26, 27. Die Entlüftungseinrichtungen 31, 32 durchbrechen dabei die Decke 19.
Die erste Sekundärkammer 26 und die zweite Sekundärkammer 27 sind jeweils mit Hilfe eines Überlaufs 33, 34 mit der Primärkammer 25 in Fluidverbindung. Das heißt, sich in der Primärkammer 25 befindende Flüssigkeit FL kann über den jeweiligen Überlauf 33, 34 in die entsprechende Sekundärkammer 26, 27 strömen. Die erste Sekundärkammer 26 sowie die zweiten Sekundärkammer 27 sind dabei ausschließlich mit der Primärkammer 25 in Fluidverbindung. Das heißt, zwischen dem Verteilerkasten 5 und den beiden Sekundärkammern 26, 27 besteht keine direkte Fluidverbindung. Das heißt, die Flüssigkeit FL kann von dem Verteilerkasten 5 nur über die Primärkammer 25 und die Überläufe 33, 34 in die beiden Sekundärkammern 26, 27 strömen. Dabei sind die Sekundärkammern 26, 27 derart mit der Primärkammer 25 in Fluidverbindung, dass die Flüssigkeit FL erst bei einem vorbestimmten Flüssigkeitsstand FS1 in der Primärkammer 25 aus dieser in die Sekundärkammern 26, 27 strömen kann. Dies kann durch eine geeignete Anordnung der Überläufe 33, 34 erreicht werden. Das heißt, der Flüssigkeitsstand FS1 ist durch eine jeweilige Unterkante der Überläufe 33, 34 definiert.
Wie die 6 weiterhin zeigt, schließt der Boden 18 des Verteilerrohrs 7 die Primärkammer 25 und die beiden Sekundärkammern 26, 27 in der Orientierung der 4 nach unten hin ab. Das heißt, der Boden 18 erstreckt sich von der Seitenwand 20 durchgehend bis zu der Seitenwand 21. Die Primärkammer 25 weist in dem Boden 18 vorgesehene erste Verteilerrohrbohrungen 35, 36 auf. Die Anzahl der ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 ist beliebig. Bevorzugt sind zwei in der Längsrichtung L2 verlaufende Reihen an ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 vorgesehen. Es können jedoch auch mehr als zwei Reihen an ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 oder auch nur eine Reihe an ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 vorgesehen sein. Die ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 können eine kreisförmige Geometrie aufweisen. Alternativ können die ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 jedoch auch jede beliebige andere Geometrie aufweisen.
Die erste Sekundärkammer 26 umfasst in dem Boden 18 vorgesehene zweite Verteilerrohrbohrungen 37. Es kann, wie in der 6 gezeigt, eine Reihe an zweiten Verteilerohrbohrungen 37 vorgesehen sein. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl an Reihen an zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 vorgesehen sein. Die zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 können, wie die ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36, eine kreisförmige Geometrie aufweisen. Alternativ können die zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 jedoch auch jede beliebige andere Geometrie aufweisen. Ein Durchmesser der zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 kann gleich groß sein wie ein Durchmesser der ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36. Alternativ können die zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 auch einen anderen Durchmesser aufweisen als die ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36. Analog zu der ersten Sekundärkammer 26 umfasst die zweite Sekundärkammer 27 ebenfalls zweite Verteilerrohrbohrungen 38. Ein Durchmesser der zweiten Verteilerrohrbohrungen 38 der zweiten Sekundärkammer 27 ist vorzugsweise gleich dem Durchmesser der zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 der ersten Sekundärkammer 26.
Das Verteilerrohr 7 ist bevorzugt ein einteiliges Bauteil. Das heißt, die Seitenwände 20, 21, die Zwischenwände 28, 29, der Boden 18 und die Decke 19 sind einteilig, insbesondere materialeinstückig, miteinander verbunden. Bevorzugt ist das Verteilerrohr 7 ein kostengünstiges Strangpressprofil, wobei die Zulauföffnung 30 beispielsweise mit Hilfe eines spanenden Verfahrens, beispielsweise mit Hilfe eines Fräsverfahrens, eingebracht werden kann. Die Entlüftungseinrichtungen 31, 32 können dabei als an das Verteilerrohr 7 angebrachte, beispielsweise angeschweißte, zusätzliche Bauteile ausgeführt sein.
Die Funktionsweise der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 beziehungsweise des Verteilerrohrs 7 wird nachfolgend mit Bezug auf die 6 bis 8 erläutert. Die 6 zeigt die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 bei geringer Last, das heißt, bei einer geringen ankommenden Menge der Flüssigkeit FL. Die Flüssigkeit FL strömt über die Zulauföffnung 30 in die Primärkammer 25 ein. Dort bildet sich ein Flüssigkeitsstand FS2 aus, dessen hydrostatischer Druck die Flüssigkeit FL über die ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 auf die darunterliegende Packung 3 hindurchdrückt. Der Flüssigkeitsstand FS2 ist dabei auch bei geringer Last stets so hoch, dass ein wie zuvor erläuterter prozentualer Unterschied des Flüssigkeitsstands FS2 an Endabschnitten des Verteilerrohrs 7 so gering ist, dass sich entlang der Längsrichtung L2 betrachtet keine Ungleichverteilung der Flüssigkeit FL über die Querschnittsfläche A ergibt. Wie die 6 weiterhin zeigt, befindet sich in den beiden Sekundärkammern 26, 27 bei geringer Last keine Flüssigkeit FL, da der Flüssigkeitstand FS2 unter dem Flüssigkeitsstand FS1 liegt. Das heißt wiederum, aus den zweiten Verteilerrohrbohrungen 37, 38 tritt bei geringer Last keine Flüssigkeit FL aus.
Mit zunehmender durch die Zulauföffnung 30 strömender Menge an Flüssigkeit FL (7) steigt der Flüssigkeitsstand FS2 so weit an, dass dieser größer ist als der Flüssigkeitsstand FS1, wodurch die Flüssigkeit FL durch die Überläufe 33, 34 in die beiden Sekundärkammern 26, 27 einströmt. Die Überläufe 33, 34 wirken als Drosseln, wobei sich in der Primärkammer 25 ein Flüssigkeitsstand FS3 einstellt. Durch die Überläufe 33, 34 strömt nun die Flüssigkeit FL in die beiden Sekundärkammern 26, 27 und bildet dort jeweils einen Flüssigkeitsstand FS4, FS5 aus, der niedriger ist als der Flüssigkeitsstand FS3. Dadurch, dass der Flüssigkeitsstand FS4 beziehungsweise der Flüssigkeitsstand FS5 niedriger ist als der Flüssigkeitsstand FS3, ist der hydrostatische Druck in den beiden Sekundärkammern 26, 27 geringer als der hydrostatische Druck in der Primärkammer 25. Das heißt wiederum, dass aus den zweiten Verteilerrohrbohrungen 37, 38 ein geringerer Volumenstrom an Flüssigkeit FL austritt als aus den ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36.
Zu Beginn des Überströmvorgangs, das heißt, während einer kurzen Übergangsphase, sind zunächst die Flüssigkeitsstände FS4, FS5 relativ niedrig. Da aber dadurch auch ein jeweiliger Volumenstrom durch die zweiten Verteilerrohrbohrungen 37, 38, der durch diesen geringen Flüssigkeitsstand FS4, FS5 erzeugt wird, zunächst sehr klein gegenüber dem Volumenstrom durch die ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 ist, ist auch die Flüssigkeitsfehlverteilung über die Summe der Verteilerrohrbohrungen 35 bis 38 sehr gering. Wenn die Volumenströme durch die zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 und 38 relevant werden, sind dann auch die Flüssigkeitsstände FS4, FS5 jeweils so hoch, dass sich keine Ungleichverteilung der Flüssigkeit FL über die Querschnittsfläche A ergibt.
Bei weiterer Lastzunahme steigt die Flüssigkeit FL, wie in der 8 gezeigt, in der Primärkammer 25 und in den Sekundärkammern 26, 27 so weit an, dass sich die Flüssigkeit FL bis in den Verteilerkasten 5 zurückstaut und dort einen Flüssigkeitsstand FS6 ausbildet. Aufgrund der Aufteilung des Verteilerrohrs 7 in die Primärkammer 25 und in die Sekundärkammern 26, 27 kann somit in allen Lastfällen eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit FL über die Querschnittsfläche A erreicht werden. Auch bei niedriger Last kann in der Primärkammer 25 ein so hoher Flüssigkeitsstand FS2 erreicht werden, dass eine Neigung des Verteilerrohrs 7 keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die Verteilung der Flüssigkeit FL hat. Mit steigender Last werden dann mit Hilfe der Überläufe 33, 34 die Sekundärkammern 26, 27 „zugeschaltet“, wodurch ein sehr großer Lastbereich abgedeckt werden kann. Somit ist es mit Hilfe der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 möglich, bei kleiner Last einen möglichst hohen Flüssigkeitsstand FS2 in der Primärkammer 25 zu erhalten. Hierdurch kann bei kleiner Last eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit FL gewährleistet werden. Darüber hinaus kann ein großer Lastbereich mit Hilfe der Sekundärkammern 26, 27 abgedeckt werden.
Die 9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Verteilerrohrs 7 gemäß den 6 bis 8. Wie die 9 zeigt, sind die Überläufe 33, 34 als sich entlang der Längsrichtung L2 erstreckende Überlaufschlitze ausgebildet. Alternativ können die Überläufe 33, 34 auch eine Vielzahl in der Längsrichtung L2 gleichmäßig oder ungleichmäßig voneinander beabstandet angeordneter Überlaufbohrungen umfassen. Weiterhin zeigt die 9, dass die ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 der Primärkammer 25 in der Längsrichtung L2 gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind. Analoges trifft auf die zweiten Verteilerrohrbohrungen 37, 38 der beiden Sekundärkammern 26, 27 zu. Die Zulauföffnung 30 ist als rechteckförmiger Ausschnitt in der Decke 19 ausgebildet. In einem montierten Zustand der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 deckt der Verteilerkasten 5 die Zulauföffnung 30 ab.
Die 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Verteilerrohrs 7. Das Verteilerrohr 7 gemäß den 10 und 11 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Verteilerrohrs 7 gemäß den 6 bis 9 dadurch, dass den Überläufen 33, 34 jeweils zwei Blendleisten 39 bis 42 zugeordnet sind. Beispielsweise sind dem Überlauf 33 eine untere oder erste Blendleiste 39 sowie eine obere oder zweite Blendleiste 40 zugeordnet. Dementsprechend sind dem Überlauf 34 eine untere oder erste Blendleiste 41 sowie eine obere oder zweite Blendleiste 42 zugeordnet. Mit Hilfe der ersten Blendleisten 39, 41 kann der Flüssigkeitsstand FS1 eingestellt werden. Ferner kann eine jeweilige Querschnittsfläche A33, A34 der Überläufe 33, 34 durch ein aufeinander Zuschieben beziehungsweise durch ein voneinander Wegschieben der beiden Blendleisten 39 bis 42 eines der Überläufe 33, 34 eingestellt werden.
Die Blendleisten 39 bis 42 können nach dem Einrichten des Flüssigkeitsstands FS1 und der jeweiligen Querschnittsfläche A33, A34 jeweils beispielsweise durch eine Punktschweißung oder einen Niet an ihren Außenenden fixiert werden. Hierdurch können für unterschiedliche Auslegungen immer die gleichen Strangpressprofile für das Verteilerrohr 7 verwendet werden. Je nach Auslegung der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 werden dann die Blendleisten 39 bis 42 entsprechend eingestellt.
Die 12 und 13 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Verteilerrohrs 7. Bei dieser Ausführungsform des Verteilerrohrs 7 umfasst dieses eine erste Primärkammer 25 mit einer ersten Zulauföffnung 30 sowie eine zweite Primärkammer 43 mit einer zweiten Zulauföffnung 44. Die beiden Primärkammern 25, 43 sind vorzugsweise identisch aufgebaut und symmetrisch zu der Symmetrieebene E positioniert. Dabei sind die ersten Verteilerrohrbohrungen 35 der ersten Primärkammer 25 und die ersten Verteilerrohrbohrungen 36 der zweiten Primärkammer 43 zugeordnet. Das heißt, jeder Primärkammer 25, 43 ist nur eine Reihe an ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 zugeordnet. Alternativ kann jedoch jede Primärkammer 25, 43 eine beliebige Anzahl an Reihen an ersten Verteilerrohrbohrungen 35, 36 umfassen.
Das Verteilerrohr 7 umfasst weiterhin eine wie zuvor schon erläuterte erste Sekundärkammer 26 mit zweiten Verteilerrohrbohrungen 37 sowie eine zweite Sekundärkammer 27 mit zweiten Verteilerrohrbohrungen 38. Dabei sind die beiden Primärkammern 25, 43 zwischen der ersten Sekundärkammer 26 und der zweiten Sekundärkammer 27 angeordnet.
Weiterhin umfasst das Verteilerrohr 7 noch eine dritte Sekundärkammer 45, die oberseitig ebenfalls von der Decke 19 des Verteilerrohrs 7 fluiddicht verschlossen ist. Der dritten Sekundärkammer 45 sind ebenfalls zweite Verteilerrohrbohrungen 46 zugeordnet, die in dem Boden 18 des Verteilerrohrs 7 vorgesehen sind. Die dritte Sekundärkammer 45 ist zwischen der ersten Primärkammer 25 und der zweiten Primärkammer 43 angeordnet. Die erste Sekundärkammer 26 ist mit Hilfe der Zwischenwand 28 von der ersten Primärkammer 25 abgetrennt, die zweite Sekundärkammer 27 ist mit Hilfe der Zwischenwand 29 von der zweiten Primärkammer 43 abgetrennt, die dritte Sekundärkammer 45 ist mit Hilfe einer Zwischenwand 47 von der ersten Primärkammer 25 abgetrennt und die dritte Sekundärkammer 45 ist mit Hilfe einer Zwischenwand 48 von der zweiten Primärkammer 43 abgetrennt. Das Verteilerrohr 7 ist dabei, wie zuvor schon erläutert, bevorzugt als kostengünstiges Strangpressprofil ausgebildet.
Wie zuvor erläutert, sind der ersten Sekundärkammer 26 und der zweiten Sekundärkammer 27 Entlüftungseinrichtungen 31, 32 zugeordnet. Analog dazu können der dritten Sekundärkammer 45 Entlüftungseinrichtungen 49, 50 zugeordnet sein. Die erste Sekundärkammer 26 ist über den zuvor schon erwähnten Überlauf 33 mit der ersten Primärkammer 25 in Fluidverbindung und die zweite Sekundärkammer 27 ist über den Überlauf 34 mit der zweiten Primärkammer 43 in Fluidverbindung. Die dritte Sekundärkammer 45 ist sowohl mit der ersten Primärkammer 25 als auch mit der zweiten Primärkammer 43 in Fluidverbindung. Hierzu sind Überläufe 51, 52 vorgesehen. Zwischen den Überläufen 51, 52 kann eine Spritzwand 53 vorgesehen sein, die eine gegenseitige Beeinflussung der aus den Überläufen 51, 52 zulaufenden Flüssigkeit FL verhindert.
Wie die 12 zeigt, können die Überläufe 51, 52 und die Überläufe 33, 34 bezüglich der Schwerkraftrichtung g auf unterschiedlichen Höhen positioniert. Insbesondere sind die Überläufe 51, 52 unterhalb der Überläufe 33, 34 angeordnet. Umgekehrt können die Überläufe 51, 52 auch oberhalb der Überläufe 33, 34 positioniert sein. Das heißt, bei einem steigenden Flüssigkeitsstand in den beiden Primärkammern 25, 43 strömt die Flüssigkeit FL zunächst in die dritte Sekundärkammer 45, bevor sie in die erste Sekundärkammer 26 und die zweite Sekundärkammer 27 einströmt.
Die 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Verteilerrohrs 7. Die Ausführungsform des Verteilerrohrs 7 gemäß den 14 und 15 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Verteilerrohrs 7 gemäß den 6 bis 9 dadurch, dass zusätzlich zu der Primärkammer 25 und den beiden Sekundärkammern 26, 27 noch zwei dritte Kammern oder Tertiärkammern 54, 55 vorgesehen sind. Die Tertiärkammern 54, 55 sind so positioniert, dass die Sekundärkammern 26, 27 zwischen den Tertiärkammern 54, 55 positioniert sind und die Primärkammer 25 zwischen den Sekundärkammern 26, 27 positioniert ist. Die Sekundärkammern 26, 27 sind mit den zuvor schon erwähnten Zwischenwänden 28, 29 von der Primärkammer 25, die die Zulauföffnung 30 aufweist, abgetrennt. In den Zwischenwänden 28, 29 sind die Überläufe 33, 34 vorgesehen. Die Tertiärkammern 54, 55 sind wiederum über Zwischenwände 56, 57 von den Sekundärkammern 26, 27 abgetrennt. Die Zwischenwände 56, 57 sind dabei nur so hoch, dass die Überläufe 33, 34 in der Schwerkraftrichtung g betrachtet oberhalb einer Oberkante 58, 59 der jeweiligen Zwischenwand 56, 57 liegt.
Wie die 14 und 15 weiterhin zeigen, sind die Seitenwände 20, 21 des Verteilerrohrs 7 zumindest abschnittsweise dachförmig geneigt. Der ersten Tertiärkammer 54 ist ferner eine beliebige Anzahl an dritten Verteilerrohrbohrungen 60 und der zweiten Tertiärkammer 55 ist eine beliebige Anzahl an dritten Verteilerrohrbohrungen 61 zugeordnet. Die dritten Verteilerrohrbohrungen 60, 61 werden erst dann aktiv, wenn sich die Flüssigkeit FL in der davorliegenden Sekundärkammer 26, 27 über die jeweilige Oberkante 58, 59 der Zwischenwände 56, 57 staut. Weiterhin umfasst das Verteilerrohr 7 noch zwei Spritzwände 62, 63, die einen direkten Eintritt der Flüssigkeit FL aus den Überläufen 33, 34 in die Tertiärkanäle 54, 55 verhindert. Das Verteilerrohr 7 ist dabei, wie zuvor erwähnt, bevorzugt als materialeinstückiges Stranggussprofil ausgebildet.
Die 16 beziehungsweise die 17 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 beziehungsweise eines Verteilerrohrs 7 für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4. Das Verteilerrohr 7 gemäß den 16 und 17 unterscheidet sich von dem Verteilerrohr gemäß den 6 bis 9 dadurch, dass die beiden Sekundärkammern 26, 27 keine Entlüftungseinrichtung 31, 32 in Form von Rohren, sondern sogenannte Zulaufkamine 64, 65 aufweist. Die Zulaufkamine 64, 65 fungieren bei dem in der 7 dargestellten Lastfall als Entlüftungseinrichtungen. Sobald der Flüssigkeitsstand FS6 (8) in dem Verteilerkasten 5 über eine Oberkante 66, 67 des jeweiligen Zulaufkamins 64, 65 steigt, können die Sekundärkammern 26, 27 direkt aus dem Verteilerkasten 5 befüllt werden. Die Zulauföffnung 30 ist bevorzugt zwischen den Zulaufkaminen 64, 65 positioniert.
Die 18 beziehungsweise die 19 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 beziehungsweise eines Verteilerrohrs 7 für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4. Bei dieser Ausführungsform des Verteilerrohrs 7 umfasst dieses nur eine Primärkammer 25 mit ersten Verteilerrohrbohrungen 35 und nur eine Sekundärkammer 26 mit zweiten Verteilerrohrbohrungen 37. Die Sekundärkammer 26 umfasst dabei eine Zulauföffnung 68, die nicht nur in der Decke 19, sondern zumindest teilweise auch in der Seitenwand 20 vorgesehen ist. Das heißt, die Flüssigkeit FL kann in der Orientierung der 18 betrachtet nicht nur von oben, sondern auch seitlich in die Sekundkammer 26 einströmen. Die Sekundärkammer 26 ist mit der Zwischenwand 28 von der Primärkammer 25 abgetrennt. In der Zwischenwand 28 ist der Überlauf 33 vorgesehen.
Zusätzlich zu dem Überlauf 33 ist in der Zwischenwand 28 noch eine Drosselöffnung 69, beispielsweise eine Bohrung, vorgesehen, durch die die Flüssigkeit FL von der Primärkammer 25 in die Sekundärkammer 26 oder umgekehrt strömen kann. Das heißt, in diesem Fall ist der Überlauf 33 optional. Zum Fertigen der Drosselöffnung 69 kann in der Seitenwand 20 eine Öffnung 70 vorgesehen sein, die mit Hilfe eines Blindstopfens 71 verschlossen ist.
Die 20 beziehungsweise die 21 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 beziehungsweise eines Verteilerrohrs 7 für die Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4. Die Ausführungsform des Verteilerrohrs 7 gemäß den 20 und 21 unterscheidet sich von dem Verteilerrohr gemäß den 18 und 19 im Wesentlichen dadurch, dass nicht nur eine, sondern zwei Sekundärkammern 26, 27 vorgesehen sind. Die beiden Sekundärkammern 26, 27 weisen jeweils eine Zulauföffnung 68, 72 auf, die jeweils sowohl in der entsprechenden Seitenwand 20, 21 als auch in der Decke 19 vorgesehen ist. Hierdurch kann die Flüssigkeit FL seitlich in die beiden Sekundärkammern 26, 27 einströmen. Zusätzlich ist die Primärkammer 25 mit Hilfe zweier Drosselöffnungen 69, 73 mit den beiden Sekundärkammern 26, 27 in Fluidverbindung. Zum Fertigen der Drosselöffnung 69, 73 können in den Seitenwänden 20, 21 Öffnungen 70, 74 vorgesehen sein, die mit Hilfe von Blindstopfen 71, 75 verschlossen sind.
Die 22 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4. Bei dieser Ausführungsform der Flüssigkeitsverteilvorrichtung 4 umfasst das Verteilerrohr 7, wie bei der Ausführungsform des Verteilerrohrs 7 gemäß der 14, neben der Primärkammer 25 und den beiden Sekundärkammern 26, 27 noch zwei Tertiärkammern 54, 55.
Zusätzlich zu den Überläufen 33, 34 ist die Primärkammer 25 mit Hilfe von zuvor schon erläuterten Drosselöffnungen 69, 73 mit den Sekundärkammern 26, 27 in Fluidverbindung. Zusätzlich sind die Sekundärkammern 26, 27 mit Hilfe von Drosselöffnungen 76, 77 mit den Tertiärkammern 54, 55 in Fluidverbindung. Zusätzlich ist an den Seitenwänden 20, 21 sowie an den Zwischenwänden 28, 29, 56, 57 eine Vielzahl von Zulauföffnungen vorgesehen, die jeweils nicht mit einem Bezugszeichen versehen sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Stoffaustauschkolonne
2: Behälter
3: Packung
4: Flüssigkeitsverteilvorrichtung
5: Verteilerkasten
6: Verteilerkastenzulauf
7: Verteilerrohr
7': Verteilerrohr
8: Flüssigkeitssammelvorrichtung
9: Packungsanordnung
10: Sammelkasten
11: Sammelkastenablauf
12: Sammelrinne
13: Boden
14: Decke
15: Seitenwand
16: Seitenwand
17: Ausschnitt
18: Boden
19: Decke
20: Seitenwand
21: Seitenwand
22: Deckel
23: Zwischenverteilerboden
24: Überlaufkamin
25: Primärkammer
26: Sekundärkammer
27: Sekundärkammer
28: Zwischenwand
29: Zwischenwand
30: Zulauföffnung
31: Entlüftungseinrichtung
32: Entlüftungseinrichtung
33: Überlauf
34: Überlauf
35: Verteilerrohrbohrung
36: Verteilerrohrbohrung
37: Verteilerrohrbohrung
38: Verteilerrohrbohrung
39: Blendleiste
40: Blendleiste
41: Blendleiste
42: Blendleiste
43: Primärkammer
44: Zulauföffnung
45: Sekundärkammer
46: Verteilerrohrbohrung
47: Zwischenwand
48: Zwischenwand
49: Entlüftungseinrichtung
50: Entlüftungseinrichtung
51: Überlauf
52: Überlauf
53: Spritzwand
54: Tertiärkammer
55: Tertiärkammer
56: Zwischenwand
57: Zwischenwand
58: Oberkante
59: Oberkante
60: Verteilerrohrbohrung
61: Verteilerrohrbohrung
62: Spritzwand
63: Spritzwand
64: Zulaufkamin
65: Zulaufkamin
66: Oberkante
67: Oberkante
68: Zulauföffnung
69: Drosselöffnung
70: Öffnung
71: Blindstopfen
72: Zulauföffnung
73: Drosselöffnung
74: Öffnung
75: Blindstopfen
76: Drosselöffnung
77: Drosselöffnung
A: Querschnittsfläche
A33: Querschnittsfläche
A34: Querschnittsfläche
E: Symmetrieebene
FL: Flüssigkeit
FSmaxl: Flüssigkeitsstand
FSmaxr: Flüssigkeitsstand
FSminl: Flüssigkeitsstand
FSminr: Flüssigkeitsstand
FS1: Flüssigkeitsstand
FS2: Flüssigkeitsstand
FS3: Flüssigkeitsstand
FS4: Flüssigkeitsstand
FS5: Flüssigkeitsstand
FS6: Flüssigkeitsstand
g: Schwerkraftrichtung
G: Gas
H: Horizontale
L1: Längsrichtung
L2: Längsrichtung
M: Symmetrieachse
α: Neigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0607887 A2 [0004]

Claims

Flüssigkeitsverteilvorrichtung (4) zum Verteilen von durch eine Stoffaustauschkolonne (1) hindurchströmender Flüssigkeit (FL) auf eine Packung (3) der Stoffaustauschkolonne (1), mit einer Vielzahl an Verteilerrohren (7) und einem Verteilerkasten (5) zum Verteilen der Flüssigkeit (FL) auf die Verteilerrohre (7), wobei die Verteilerrohre (7) jeweils einen Boden (18), eine sich entlang einer Längsrichtung (L2) des Verteilerrohrs erstreckende Primärkammer (25, 43), die in Fluidverbindung mit dem Verteilerkasten (5) ist und die in dem Boden (18) vorgesehene erste Verteilerrohrbohrungen (35, 36) aufweist, und eine sich entlang der Längsrichtung (L2) erstreckende Sekundärkammer (26, 27, 45), die in Fluidverbindung mit der Primärkammer (25, 43) ist und die in dem Boden (18) vorgesehene zweite Verteilerrohrbohrungen (37, 38, 46) aufweist, umfassen.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sekundärkammer (26, 27, 45) nur mit der Primärkammer (25, 43) in Fluidverbindung ist.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sekundärkammer (26, 27, 45) derart mit der Primärkammer (25, 43) in Fluidverbindung ist, dass die Flüssigkeit (FL) erst bei einem vorbestimmten Flüssigkeitsstand (FS1) in der Primärkammer (25, 43) aus der Primärkammer (25, 43) in die Sekundärkammer (26, 27, 45) strömt.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Sekundärkammer (26, 27, 45) mit Hilfe eines Überlaufs (33, 34, 51, 52), insbesondere mit Hilfe eines sich in der Längsrichtung (L2) erstreckenden Überlaufschlitzes oder mit Hilfe einer Vielzahl an Überlaufbohrungen, mit der Primärkammer (25, 43) in Fluidverbindung ist.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Sekundärkammer (26, 27) mit Hilfe von Drosselöffnungen (69, 73) mit der Primärkammer (25) in Fluidverbindung ist, und wobei die Drosselöffnungen (69, 73) in einer Schwerkraftrichtung (g) unterhalb des Überlaufs (33, 34) angeordnet sind.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Querschnittsfläche (A33, A34) des Überlaufs (33, 34) einstellbar ist.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Verteilerrohr (7) eine Decke (19) aufweist, wobei die Primärkammer (25, 43) eine in der Decke (19) vorgesehene Zulauföffnung (30, 44) aufweist, und wobei die Decke (19) die Sekundärkammer (26, 27, 45) fluiddicht abschließt.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Sekundärkammer (26, 27, 45) eine Entlüftungseinrichtung (31, 32, 49, 50) aufweist.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Sekundärkammer (26, 27) eine in der Decke (19) vorgesehene Zulauföffnung (68, 72) aufweist.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Verteilerrohre (7) jeweils eine erste Sekundärkammer (26) und eine zweite Sekundärkammer (27), die sich jeweils entlang der Längsrichtung (L2) erstrecken, aufweisen, und wobei die erste Sekundärkammer (26) und die zweite Sekundärkammer (27) jeweils in Fluidverbindung mit der Primärkammer (25) sind.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Primärkammer (25) zwischen der ersten Sekundärkammer (26) und der zweiten Sekundärkammer (27) angeordnet ist.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Verteilerrohre (7) jeweils eine erste Sekundärkammer (26), eine zweite Sekundärkammer (27), eine dritte Sekundärkammer (45), eine erste Primärkammer (25) und eine zweite Primärkammer (43) umfassen, die sich jeweils entlang der Längsrichtung (L2) erstrecken, wobei die erste Sekundärkammer (26) und die dritte Sekundärkammer (45) jeweils in Fluidverbindung mit der ersten Primärkammer (25) sind, und wobei die zweite Sekundärkammer (27) und die dritte Sekundärkammer (45) jeweils in Fluidverbindung mit der zweiten Primärkammer (43) sind.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Primärkammer (25) und die zweite Primärkammer (43) zwischen der ersten Sekundärkammer (26) und der zweiten Sekundärkammer (27) angeordnet sind, und wobei die dritte Sekundärkammer (45) zwischen der ersten Primärkammer (25) und der zweiten Primärkammer (43) angeordnet ist.
Flüssigkeitsverteilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, wobei das Verteilerrohr (7) ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil, bevorzugt ein Strangpressprofil, ist.
Stoffaustauschkolonne (1) mit einer Flüssigkeitsverteilvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1-14.