DE1035098B - Zwischenboden fuer Saeulen oder Kolonnen, in denen eine Fluessigkeit mit einem Gas in Beruehrung gebracht wird - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwischenboden zur Verwendung in einer Kolonne oder Säule bzw. einem Turm, der dazu dient, eine Flüssigkeit mit einem Gas in Berührung zu bringen; dieser Zwischenboden ist mit Gasdurchtrittsöffnungen versehen, die derart gegenüber der Fläche des Zwischenbodens geneigt sind, daß das Gas, das während des normalen Betriebes aus dem Raum unterhalb des Zwischenbodens durch die Gasdurchtrittsöffnungen hindurch zu dem Raum oberhalb des Zwischenbodens strömt, bewirkt, daß die auf dem Zwischenboden vorhandene Flüssigkeit über die Oberfläche des Zwischenbodens, der mindestens eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung besitzt, hinwegfließt.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, Zwischenboden der vorstehend bezeichneten Art zu schaffen, die eine Flüssigkeitsabgabeeinrichtung aufweisen, welche so ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit trotz der auf den Zwischenboden wirkenden hohen Gasbelastung so abgegeben werden kann, daß sie frei herunterfällt.

Um zu gewährleisten, daß die Flüssigkeit bei diesen Zwischenboden in der gewünschten Weise frei fallend durch die Flüssigkeitsabgabeeinrichtung hindurch austritt, wird die auf das Gas übertragene kinetische Energie zweckmäßig ausgenutzt, um die Flüssigkeit von einem Zwischenboden zu einem anderen darunterliegenden Zwischenboden zu überführen, und zwar in der Weise, daß der oberhalb des ersten Zwischenbodens herrschende Gasdruckunterschied überwunden wird.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Zwischenboden ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Bodenfläche des Zwischenbodens, der keine Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, in der Richtung des Strömens der Flüssigkeit zu einer Flüssigkeitsabgabeöffnung vor der Flüssigkeitsabgabeöffnung liegt und daß unmittelbar hinter der Flüssigkeitsabgabeöffnung eine Wand angeordnet ist.

Die in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit hinter der Flüssigkeitsabgabeöffnung angeordnete Wand übt an der Abgabeöffnung auf den Flüssigkeitsstrom eine Bremswirkung aus, mit dem Ergebnis, daß sich an der Abgabeöffnung eine Zone erhöhten Drucks ausbildet, wobei dieser Druck genügend hoch ist, um zu ermöglichen, daß Flüssigkeit durch die Abgabeöffnung hindurch entgegen dem unterhalb des Zwischenbodens herrschenden Gasdruck abläuft. Wenn sich die Gasbelastung bzw. der Gasdurchsatz steigert, wobei sich der Unterschied des längs des Zwisohenbodens herrschenden Gasdrucks erhöht, so werden je Zeiteinheit größere Gasmengen durch den Zwischenboden und die darauf befindliche Flüssigkeit hindurchgeleitet, was zur Folge hat, daß sich die Gesohwindig-Zwischenboden für Säulen oder Kolonnen, in denen eine Flüssigkeit mit einem Gas in Berührung gebracht wird

Anmelder:

N. V. De Bataafsche Petroleum Maatschappij, Den Haag

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 19. Dezember 1955

Heinz Voetter und Hendrik Verbürg,

Amsterdam (Niederlande), sind als Erfinder genannt worden

keit, mit der sich die Flüssigkeit über den Zwischenboden hinwegbewegt, vergrößert. Trotz dieser Steigerung der Gasdruckunterschiede längs des Zwisohenbodens wird die Flüssigkeit auch weiterhin durch die Abgabeöffnung hindurch ablaufen, denn infolge der höheren Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit wird sich auch der Druck in der an der Austrittsöffnung erzeugten Zone höheren Drucks steigern. Bei einer Steigerung des Gasdurchsatzes wird es somit weniger leicht vorkommen, daß sich die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsabgabe vermindert, was zur Folge haben würde, daß sich der Zwischenboden vollständig füllt.

Durch das Vorhandensein des keine Gasdurchtrittsöffnungen aufweisenden Teils des Zwischenbodens, der vor der Flüssigkeitsabgabeöffnung liegt, erfolgt eine Entmischung des zu der Austrittsöffnung strömenden Gemisches aus Gas und Flüssigkeit Hierdurch wird verhindert, daß das Gas zu dem unterhalb des Zwischenbodens liegenden Raum zurückströmt.

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform ist der keine Gasdurchtrittsöffnungen aufweisende Teil des Zwischenbodens seitlich durch mindestens eine Umlenkwand begrenzt, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Fläche des Zwischenbodens erstreckt und den Flüssigkeitsstrom in Richtung auf die Flüssigkeitsabgabeöffnung und die dahinter angeordnete Wand ablenkt.

809 579/413

Durch eine geeignete_i Ausbildung der rückwärtigen abgebremst, wobei ein Teil der kinetischen Energie in Wand, die dazu bestimmr'ist,' die Flüssigkeit all· ' statischen Druck umgewandelt wird, der zusammen mählich längs gebogener Stromfäden von der Ober- mit dem statischen Druck der auf dem Zwischenboden seite des Zwischenbodens über die Austrittsöffnung vorhandenen Flüssigkeitsschicht 7 ausreicht, um den zur Unterseite des Zwiächenbodens zu leiten, wird 5 längs des Zwischenbodens 1 herrschenden Gasdruckeine Verminderung des Widerstandes innerhalb unterschied zu überwinden. Gegebenenfalls kann an der Austrittsöffnung erreicht. Diese Herabsetzung des der Unterseite des Zwischenbodens 1 dort, wo sich Widerstandes erleichtert das Abgeben der Flüssig- die Abgabeöffnung 5 befindet, ein kurzes Austrittskeit durch die öffnung, und hierbei ergibt sich eine rohr angebracht sein.

Vergrößerung desjenigen Bereichs von Gasdurchsatz- io In Strömungsrichtung vor der Austrittsöffnung 5

mengen, innerhalb dessen sich der Zwischenboden Hegt eine Zone 8, in welcher der Flüssigkeit kein Gas

nicht vollständig füllt. Eine geeignete Konstruktion zugeführt wird. Das über diese Zone hinweggeleitete

erhält man, wenn man die rückwärtige Wand schräg Gemisch aus Gas und Flüssigkeit hat daher aus-

oberhalb der Austrittsöffnung anordnet, oder mit reichend Gelegenheit, sich zu entmischen, so daß nur

Hilfe einer gebogenen rückwärtigen Wand, deren i₅ Flüssigkeit die öffnung 5 passiert,

hohle bzw. konkave Seite sich oberhalb der Austritts- Eine weitere Verbesserung läßt sich dadurch er-

öffnung erstreckt. zielen, daß man gemäß Fig. 3 und 4 auf beiden Seiten

Um den Widerstand, welcher der Flüssigkeit inner- der Zone 8 Seitenwände 9 und 10 anordnet, die sich halb der Austrittsöffnung entgegengesetzt wird, noch von der Rückwand 6 aus entgegen der Strömungsweiter zu vermindern, kann die Zone, die in der Strö- 20 richtung der Flüssigkeit erstrecken, so daß die Flüsmungsrichtung der Flüssigkeit vor der Austritts- sigkeit gehindert wird, seitlich um die Rückwand 6 öffnung liegt, in Richtung auf diese öffnung bis herumzuströmen. Bei der Anordnung nach Fig. 4 unterhalb der Zwischenbodenoberfiäche gekrümmt konvergieren die beiden Seitenwände, und die sein, um die waagerecht über den Zwischenboden hin- Flüssigkeit wird zwischen diesen Wänden in Richwegströmende Flüssigkeit im Zusammenwirken mit 35 tung auf die Rückwand 6, die auch entsprechend Fig. 1 der sich teilweise oberhalb der Austrittsöffnung er- ausgebildet sein kann, aufgestaut bzw. nach oben gestreckenden stromlinienförmigen Rückwand allmäh- trieben. Bei anderen Ausführungsformen ist es möglich in Richtung auf den Raum unterhalb des H_ch, eine der Wände 9 und 10 oder beide Wände Zwischenbodens abzulenken. parallel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit, die

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schemati- 30 durch den Pfeil 4 angedeutet ist, anzuordnen,

scher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispie- Fig. 5 zeigt ein Stück des Grundrisses eines

len näher erläutert. Zwischenbodens mit radialen Schlitzen 11, die schräg

Fig. 1, bei der es sich um einen Schnitt längs der zur Oberfläche des Zwischenbodens verlaufen, und

Linie I-I in Fig. 2 handelt, zeigt eine einfache Aus- zwar derart, daß die aus den Schlitzen austretenden

führungsform eines mit einer erfindungsgemäßen 35 Gasströme 3 der auf dem Zwischenboden befindlichen

Flüssigkeitsabgabeeinrichtung versehenen Zwischen- Flüssigkeit eine Drehbewegung erteilen. Die Zone 8

bodens; liegt in Strömungsrichtung vor der Austritts-

Fig.2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 im Grundriß; öffnung 5, und in dieser Zone sind keine Schlitzeil

Fig. 3, bei der es sich um einen Schnitt längs der vorgesehen, um das Entmischen des strömenden

Linie IIT-III in Fig. 4 handelt, zeigt einen Zwischen- 40 Gemisches aus Gas und Flüssigkeit zu unterstützen.

boden mit einer Flüssigkeitsabgabeeinrichtung, die Die Rückwand 6 ist hier mit nur einer Seitenwand 10

gegenüber der Einrichtung nach Fig. 1 gewisse Ab- kombiniert; die andere Seitenwand wird bei diesem

änderungen aufweist; Ausführungsbeispiel durch die Wand 12 der Säule ge-

Fig. 4 zeigt die Anordnung nach Fig. 3 im Grundriß; bildet, in der der Zwischenboden angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt die Anwendung einer abgeänderten 45 Gegebenenfalls können andere Flüssigkeitsaustritts-

Ausbildungsform einer Flüssigkeitsabgabeeinrichtung einrichtungen vorgesehen sein, die näher der Mitte

nach Fig. 3 und 4 bei einem Zwischenboden, über des Zwischenbodens angeordnet sind und bei denen

den sich die Flüssigkeit tangential hinwegbewegt; es sich z. B. um Einrichtungen nach Art der in Fig. 2

Fig. 6 zeigt im Schnitt eine in der Nähe einer oder 4 dargestellten handelt. Bei solchen erfindungs-

Säulenwand angeordnete Flüssigkeitsaustrittsöffnung; 50 gemäßen Konstruktionen ist es somit bei Zwischen-

Fig. 7 zeigt eine stromlinienförmige Ausbildungs- boden der beschriebenen Art möglich, zu erreichen,

form einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabgabe- daß die Flüssigkeit von dem Zwischenboden vorzugs-

tinrichtung; weise an Stellen abgegeben wird, die nicht in der

Fig. 8 zeigt eine Flüssigkeitsabgabeeinrichtung, Nähe der Säulenwand liegen.

bei der das Gemisch aus Flüssigkeit und Gas durch 55 Fig. 6 zeigt im Schnitt einen Flüssigkeitsauslaß,

Fliehkraftwirkung getrennt wird, bevor die Flüssig- der nahe der Säulenwand angeordnet ist, wobei die

keit durch die Austrittsöffnung abgeführt wird. Flüssigkeit auf dem Zwischenboden rechtwinklig zur

In Fig. 1 ist im Schnitt eine Flüssigkeitsabgabe- Säulenwand strömt. Die Rückwand der Austrittseinrichtung wiedergegeben, die bei einem Zwischen- öffnung 5 wird in diesem Falle durch eine gekrümmte boden 1 verwendet wird, der mit Sieblöchern 2 ver- 60 Wand 13 gebildet, durch die eine gute Führung der sehen ist, die sich schräg zur Fläche des Zwischen- Flüssigkeit gewährleistet wird. Gegebenenfalls kann bodens erstrecken. Die Richtung des die öffnungen 2 die der öffnung 5 benachbarte Seite der Zone 8 nach durchsetzenden Gasstroms ist durch die Pfeile 3 an- unten gekrümmt sein, wie es in Fig. 6 durch gegedeutet, während die Richtung der durch den Gas- strichelte Linien angedeutet ist, denn hierdurch wird strom hervorgerufenen Flüssigkeitsströmung durch 65 die Führung der Flüssigkeit ebenfalls verbessert,
den Pfeil 4 wiedergegeben ist. Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für

Gemäß der Erfindung ist die Flüssigkeitsabgabe- eine Flüssigkeitsabgabeeinrichtung, bei der die Wände öffnung 5 mit einer Rückwand 6 versehen, die in der Austrittsöffnung 5 möglichst weitgehend dem ge-Strömungsrichtung hinter der öffnung angeordnet wünschten Verlauf der Flüssigkeitsströmung anist; die auf diese Wand auf treffende Flüssigkeit wird 70 gepaßt sind, so daß die Strömungsenergie der Flüssig-

keit möglichst günstig verwendet wird. In diesem Falle ist die Zone 8 nach unten gekrümmt, und die Rückwand 6 ist gegenüber der Oberseite des Zwischenbodens schräg angeordnet.

Das Trennen der der Austrittsöffnung als Gemisch zugeführten Flüssigkeit und des Gases erfolgt bei der Austrittseinrichtung nach Fig. 8 dadurch, daß man das Gemisch zunächst an einer gekrümmten Wand 15 entlang führt, wobei das Gemisch in Richtung des Pfeiles 14 zugeführt wird. Infolge der Massenträgheit wird die Flüssigkeit aus dem Gemisch heraus gegen diese Wand geschleudert und verschwindet dann unter der geneigten Rückwand 16 der Öffnung 17, um durch diese Öffnung hindurch in den Raum unterhalb des Zwischenbodens zu gelangen.

Bei den meisten Ausführungsbeispielen für die Flüssigkeitsabgabeeinrichtung wird der austretende Flüssigkeitsstrom an der Unterseite des Zwischenbodens immer noch eine waagerechte Geschwindigkeitskomponente aufweisen. Infolgedessen kann man die Flüssigkeitsabgabeeinrichtungen bzw. die Abläufe sämtlicher Zwischenböden übereinander anordnen, denn die von einem Zwischenboden abgegebene Flüssigkeit kann nicht unmittelbar zu dem Auslaß eines weiter unten angeordneten Zwischenbodens gelangen, sondern sie gelangt infolge der kinetischen Energie, die immer noch bestrebt ist, die Flüssigkeit in waagerechter Richtung zu bewegen, zu einer Stelle, die neben dem tieferliegenden Auslaß liegt. Das Einbauen der Zwischenböden wird hierdurch vereinfacht, denn sämtliche mit Auslässen versehene Zwischenböden können gegenüber der Achse der Säule die gleiche Lage einnehmen.

Zusätzlich ist zu bemerken, daß die hier gezeigten und beschriebenen Zwischenbodenkonstruktionen nur als Ausführungsbeispiele zu betrachten sind; die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Konstruktionen, sondern sie läßt sich bei jeder Bauart eines Sprudelbodens anwenden, bei welcher die auf dem Zwischenboden befindliche Flüssigkeit mittels eines durch den Zwischenboden hindurch zugeführten Gases in eine strömende Bewegung versetzt wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Zwischenboden für Säulen oder Kolonnen, die dazu dienen, eine Flüssigkeit mit einem Gas in Berührung zu bringen, wobei der Zwischenboden Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, die gegenüber der Fläche des Zwischenbodens derart geneigt sind, daß das während des normalen Betriebes aus dem Raum unterhalb des Zwischenbodens durch die Gasdurchtrittsöffnungen hindurch in den Raum oberhalb des Zwischenbodens einströmende Gas bewirkt, daß die auf dem Zwischenboden vorhandene Flüssigkeit über die Oberfläche des Zwischenbodens hinwegströmt, wobei der Zwischenboden mindestens eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung bzw. einen Ablauf besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) der Bodenfläche des Zwischenbodens (1), der unmittelbar vor der Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5) liegt, keine Gasaustrittsöffnung aufweist und daß unmittelbar hinter der Flüssigkeitsaustrittsöffnung

(5) eine Wand (6) angeordnet ist.

2. Zwischenboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der keine Gasdurchtrittsöffnungen aufweisende Teil (8) des Zwischenbodens (1) seitlich durch mindestens eine Umlenkwand (10, 15) begrenzt wird, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Fläche des Zwischenbodens (1) erstreckt.

3. Zwischenboden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Umlenkwand (10) bzw. die Umlenkwände (9, 10, 15) von der hinter der Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5) liegenden Wand

(6) aus erstreckt bzw. erstrecken.

4. Zwischenboden nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkwand (10) oder mindestens eine der Umlenkwände (9,10,15) konvergent zur Richtung des Flüssigkeitsstroms verläuft.

5. Zwischenboden nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5), des keine Gasdurchtrittsöffnungen aufweisenden Teils (8) des Zwischenbodens (1) und der hinter der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen liegenden Wand (6) bei dem Zwischenboden (1) so getroffen ist, daß nach dem Einbauen des Zwischenbodens (1) in die Säule (12) die Umlenkwand (10) bzw. eine der Umlenkwände (9, 10) durch die Wand der Säule (12) gebildet wird.

6. Zwischenboden nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter der Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5) vorgesehene Wand (6) über die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5) hinweg gekrümmt oder schräg zur Fläche des Zwischenbodens (1) angeordnet ist.

7. Zwischenboden nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der keine Gasdurchtrittsöffnungen aufweisende Teil (8) des Zwischenbodens (1) in Richtung auf die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5) nach unten gekrümmt ist.

8. Säule oder Kolonne, die aus Sprudelböden aufgebaut ist, welche mit Böden nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenböden (1) innerhalb der Säule (12) übereinander derart angeordnet sind, daß die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen (5) der verschiedenen Zwischenböden übereinander längs einer rechtwinklig zu den Zwischenböden verlaufenden Linie angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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