DE1089728B

DE1089728B - Fraktioniervorrichtung

Info

Publication number: DE1089728B
Application number: DEH32666A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Gordon Haselden
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-03-15
Filing date: 1958-03-13
Publication date: 1960-09-29
Also published as: US3013781A; GB843119A; NL107104C

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fraktioniervorrichtung und stellt eine Verbesserung oder Abwandlung der Vorrichtung nach, dem Hauptpatent 1 053 469 dar. Das Hauptpatent betrifft eine Fraktioniervorrichtung, die in erster Linie zur Anwendung bei der Behandlung¹ gemischter Gase bestimmt ist, wie sie z. B. bei der Herstellung von Sauerstoff durch Destillation flüssiger Luft auftreten, jedoch ist die Vorrichtung auch für viele andere Zwecke anwendbar. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Trennfähigkeit einer solchen Fraktioniervorrichtung zu verbessern.

Das Hauptpatent offenbart eine Fraktionierkolonne mit einer Wandung oder Wandungen (die nicht gerade sein müssen, sondern auch gekrümmt sein können) und einer Reihe übereinander angeordneter Trennwände innerhalb der Wandung oder der Wandungen, wobei sich jede der aufeinanderfolgenden Trennwände sowohl nach, oben als auch quer über die Kolonne erstredet und gegen die vorhergehende Trennwand in einer anderen Richtung geneigt ist, wobei ferner jede Trennwand zumindest eine öffnung für durchströmenden Dampf aufweist, durch deren oberen Teil eine sinusförmige Aufwärtsströmung von Gas durch die Kolonne stattfinden kann, und wobei der Teil der Trennwand unterhalb der Öffnung die Wandung einer Tasche oder Mulde zum Ansammeln von Flüssigkeit bildet, von der Flüssigkeit über die Oberkante der Taschen- oder Muldenwandung durch den unteren Teil der öffnung fließt und an der Unterseite der Trennwand aus dünner Film nach unten läuft, auf den in einem Zustand turbulenter Strömung das von der oder den Öffnungen in der darunterliegenden Trennwand nach oben austretende Gas auftrifft.

Nach der \>x>rliegenden Erfindung weisen die Trennwände bei einer Fraktionierkolonne nach dem Hauptpatent an oder direkt unterhalb der unteren Kanten zumindest einiger der öffnungen für den durchströmenden Dampf HilfsÖffnungen auf, die örtliche Zunahmen der Flüssigkeitsströmung von den Taschen oder Mulden die Trennwände hinab gestatten können.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind ein oder mehrere enge Schlitze oder eine Reihe feiner Löcher in der Wandung jeder Tasche oder Mulde direkt unterhalb der unteren Kante oder Kanten der Öffnung oder öffnungen für durchströmenden Dampf vorgesehen. Jeder Schlitz oder jede Lochreihe kann praktisch parallel zu der oder den unteren Kanten der entsprechenden Öffnung oder Öffnungen für durchströmenden Dampf sein und sich nicht mehr als etwa 1,6 mm von der oder den unteren Kanten entlang der Wandung nach unten befinden. Vorzugsweise ist die Breite der Schlitze oder Löcher in Richtung der Wandung hinab geringer ads etwa 1,6 mm.

Fraktioniervorrichtung

Zusatz zum Patent 1 053 469

Anmelder:

Geoffrey Gordon Haseiden,

West Wimbledon, London

(Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. März 1957

Geoffrey Gordon Haseiden,

West Wimbledon, London (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

Nach einer weiteren Ausfülhrungsform der Erfindung werden die HilfsÖffnungen durch Kerben oder Zacken in den unteren Kanten der öffnungen für durchströmenden Dampf gebildet. Vorzugsweise weisen die Kerben oder Zacken Sägezahn-, Kronen- oder Wellenform auf und sind zwischen etwa 0,4 und 3,2 mm tief.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer mehrere Einheiten aufweisenden Fraktionierrorrichtung bei Verwendung einer Ausführungsform der Abstandhalter, wobei ein Teil weggebrodhen ist,

Fig. 2 einen Abstandhalter nach Fig. 1 in vertikalem Querschnitt und vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Abstandhalters in vertikalem Querschnitt,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 nach Fig. 4,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Abstandhalters in vertikalem Querschnitt,

009 609/36?

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 nach Fig. 6 und

Fig. 8 und 9 Ansichten ähnlich Fig. 7 abgewandelter Ausführungsformen von Öffnungen für durchströmenden Dampf.

Die Fraktioniervorrichtung weist eine Reihe paralleler vertikaler Metallwandungen 11, 12 auf, die mittels horizontal gewellter Abstandhalter 13 voneinander gehalten werden, die ihrerseits mit den Wandungen, wo sie diese an den Abbiegungen oder Spitzen der Weitungen berühren, verbunden sind. Jeder Abschnitt jedes gewellten Abstandhalters zwischen folgenden Abbiegungen in dem Halter bildet eine der zuvor erwähnten Trennwände, und direkt unterhalb jeder Spitze oder Abbiegung weist jeder Abstandhalter eine horizontale Reihe rechteckiger Öffnungen 16 für den durchströmenden Dampf auf, von denen jede beispielsweise etwa 6,4 mm lang sein kann. Es soll hiermit eine horizontale Tasche oder Mulde 17 unterhalb jeder Reihe von Öffnungen 16 in dem Winkel zwischen dem Abstandhalter 13 und der einen oder anderen Wandung 11,12 gebildet werden, wo sich Flüssigkeit ansammeln kann, die beim Überfließen durch die Öffnungen 16 hindurchtreten und als dünner Film an der Unterseite der Wellung hinablaufen kann.

Jedoch ist in der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 die Konstruktion jedes gewellten metallischen Abstandhalters 13 abgewandelt, indem (z. B. durch Ausstanzen) eine Reihe feiner Löcher 18 kreisförmigen Querschnittes in dem Halter gerade unterhalb jeder der Reihen rechteckiger öffnungen 16 gebildet wird. Der Abstand der Löcher 18 von den unteren Kanten der Öffnungen beträgt nicht mehr als etwa 1,6 mm, und der Durchmesser der Locher selbst liegt gewöhnlich unter etwa 1,6 mm.

Anstatt feiner Locher kann auch eine Reihe enger Schlitze in dem Halter gerade unterhalb jeder Reihe rechteckiger öffnungen für durchströmenden Dampf vorgesehen werden. Diese Schlitze lassen sich entweder durch Ausstanzen oder eine andere Entfernung von Metall herstellen oder indem Schlitze in den Wandungen der Taschen oder Mulden ausgebildet und eine oder beide Kanten jedes Schlitzes aus der Trennebene herausgebogen werden.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen eine Konstruktion, bei der Einschnitte 19 in den Wandungen der Taschen oder Mulden vorgesehen sind, wobei die Einschnitte dadurch hergestellt werden, daß in den Trennwänden praktisch parallel zu den unteren Kanten der entsprechenden Öffnungen für durchströmenden Dampf Schlitze ausgebildet werden und die untere Kante jedes Schlitzes nach oben sowie die obere Kante jedes Schlitzes nach unten gebogen wird. Jede Reihe der Einschnitte ist parallel zu den unteren Kanten der Öffnungen 16 in der entsprechenden Reihe der darüber befindlichen Öffnungen angeordnet und nicht mehr als etwa 1,6 mm von diesen unteren Kanten entlang den Haltern nach unten entfernt. Die Breite jedes Einschnittes beträgt in Richtung entlang der Fläche jedes Halters nach unten nicht mehr als etwa 1,6 mm. Indem HilfsÖffnungen 18 oder 19 in den Wandungen der Taschen oder Mulden 17, wie in diesen Beispielen beschrieben, gebildet werden, wird die Flüssigkeitsströmung erleichtert, und es werden erhöhte Dampfund Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeiten möglich. Weiterhin bewirkt das Mischen, das auftritt, wenn zusätzliche Flüssigkeit direkt von den Taschen oder Mulden in den an den Unterseiten der Trennwände abfließenden Film eingebracht wird, einen verbesserten Stoffaustausch. "

Bei der Konstruktion des Abstandhalters nach Fig. 6 und 7 sind die unteren Kanten der Öffnungen 16 gleichförmig gezahnt oder eingekerbt anstatt, wie beim Hauptpatent offenbart, gerade. Die Zahnungen oder Kerben 20 weisen Sägezahnform auf, und die untere Kante jeder öffnung 16 kann mit einer Anzahl von Zahnungen oder Kerben, vorzugsweise zwei bis sechs Zahnungen oder Kerben, versehen sein. Die Tiefe jeder Zahnung 20 liegt in der Größenordnung von etwa 0,4 bis 3,2 mm.

Gemäß anderen Ausführungsformen können die Zahnungen oder Kerben kronen- oder wellenförmig sein oder jede andere entsprechende Ausbildung aufweisen. So veranschaulicht Fig. 8 eine Ausführungsform einer Öffnung 16 mit einer kronenförmigen unteren Kante 21, während die in Fig. 9 veranschaulichte Öffnung 16 eine untere Kante 22 von sinusartiger Wellenform aufweist. Die Tiefe jeder kronen- oder wellenförmigen Zahnung oder Kerbe liegt in der Größenordnung von etwa 0,4 bis 3,2 mm, und die untere Kante jeder Öffnung 16 kann mit jeder Anzahl von Zahnungen oder Kerben, vorzugsweise zwei bis sechs Zahnungen oder Kerben, versehen sein.

Indem die unteren Kanten der öffnungen 16, wie in diesen Beispielen beschrieben, unregelmäßig gemacht und hierdurch die Länge des Überlaufes, über welchen Flüssigkeit von den Taschen oder Mulden 17 hinwegfließen" kann, vergrößert wird, sind höhere Dampfund Flüssigkeitsgeschwindigkeiten möglich. Ferner werden diese Strömungsgeschwindigkeiten auch erhöht, weil die an dem Grund der Zahnungen od. dgl. abfließende Flüssigkeit weniger dem Widerstand des Dampfes unterworfen ist, weil die frei liegende Fläche dieser Flüssigkeit geringer ist.

Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktionen besteht darin, daß in die an den Unterseiten der Trennwände abfließende Flüssigkeit Turbulenz gebracht wird, was einen verbesserten Wärme- und Stoffaustausch ergibt.

Die offenbarte Vorrichtung ist besonders geeignet bei der Behandlung von Luft zur Trennung von Sauerstoff und Stickstoff mittels Verflüssigung und Fraktionierung.

Claims

PATENTA NSPBOCHE:

1. Fraktionierkolonne nach Patent 1 053 469, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (13) an oder direkt unterhalb ihrer unteren Kanten (16) an zumindest einigen der Öffnungen (16) mit HilfsÖffnungen (18,19) versehen sind.

2. Fraktionierkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (16) mittels Kerben oder Zahnungen (20, 21, 22) in den unteren Kanten der Öffnungen versehen sind.

3. Fraktionierkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der HilfsÖffnungen aus Schlitzen (19) bestehen, von denen jeder hergestellt ist, indem ein Schlitz in der Trennwand (13) praktisch parallel zur unteren Kante der entsprechenden öffnung (16) ausgebildet ist und eine oder beide Kanten des Schlitzes (19) aus der Trennebene (13) herausgebogen sind.

4. Fraktionierkolonne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante des Schlitzes (19) nach oben in die Tasche oder Mulde (17) und die obere Kante des Schlitzes (19) aus der Tasche oder Mulde (17) herausgebogen ist.

5. Fraktionierkolonne nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede HilfsÖffnung (19) nicht mehr als etwa 1,6 mm von der unteren Kante ihrer entsprechenden Öffnung (16) nach

unten entfernt ist und daß die Breite jeder dieser HilfsÖffnungen (19), gemessen in Richtung Wandgefälle, eine maximale Größe von 1,6 mm aufweist. 6. Fraktionierkolonne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Kanten der öffnungen (16) gleichförmig gezahnt oder gekerbt sind, wobei die Zahnungen oder Kerbungen Sägezahn- (20), Kronen- (21) oder Wellenform (22) aufweisen.

7. Fraktionierkolonne nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante jeder Öffnung (16) mit zwei bis sechs Zahnungen oder Kerben (20 bis 22) versehen ist, deren Tiefe etwa 0,4 bis 3,2 mm beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen