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Spritzschutz für Stoffaustauschkolonnen mit Flüssigkeitskreisläufen
Für den Stoffaustausch zwischen Dampf und Flüssigkeit werden neben Kolonnen mit
festen Einbauten auch Austauschsäulen verwendet, bei denen die Flüssigkeit durch
Drehteller etwa horizontal in den Gasraum versprüht wird. Die versprühte Flüssigkeit
wird an der Wand der Austauschsäule aufgefangen und im Drehteller, von dem sie versprüht
wurde, dem Kreislauf erneut zugeführt, so daß Austauscheinheiten mit relativ großem
Flüssigkeitsumlauf entstehen. Die den einzelnen übereinanderliegenden Flüssigkeitskreisläufen
vom oberen Teil der Austauschsäule zulaufende Menge an Waschflüssigkeit bzw. an
Rücklauf wird durch einen tÇberlauf an die jeweils nächstuntere Austauscheinheit
weitergegeben und dort mittels des Drehtellers und der Auffangvorrichtung wiederum
in etwa waagerechtem Kreislauf bewegt. Der Antrieb der einzelnen Drehteller erfolgt
durch eine gemeinsame vertikale Welle.
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Es ist auch bekannt, an Stelle der rotierenden Flüssigkeitsverteiler
Sprühdüsen zu verwenden. In einer solchen Kolonne wird die Kreislaufflüssigkeit
mit einer großen Anzahl von Düsen versprüht und mittels umfangreicher Einbauten
der Dampfstrom auf bestimmte Weise geführt, um einen intensiveren Stoffaustausch
zu erhalten. In allen bekannten Einrichtungen tritt beim Aufprall der Flüssigkeitströpfchen
auf die Kolonnenwand bzw. auf eingebaute Prallwände ein Spritzen auf, d. h. eine
nicht gerichtete, unregelmäßige Bewegung weiter geteilter Tröpfchen. Der Dampfstrom
reißt die dabei entstehenden Flüssigkeitströpfchen zum nächsthöheren Austauschelement
mit, wobei das Gleichgewicht der Kolonne wesentlich gestört wird.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile bei Stoffaustauschkolonnen
mit Flüssigkeitsumläufen in jedem einzelnen Boden vermieden werden, wenn am inneren
Umfang der Austauschsäule bzw. der Prallflächen in Höhe der Flüssigkeitsverteiler
aus mehreren Lamellen bestehende Leitbleche angeordnet sind.
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Diese Leitbleche unterstützen innerhalb des Flüssigkeitskreislaufes
eines Bodens die Richtungsumkehr des Flüssigkeitsstrahls zur Auffangvorrichtung
hin und verhindern ein Verspritzen der Flüssigkeit. Die Leitbleche werden vorzugsweise
derart gestaltet, daß die Eintrittskanten in Richtung des Flüssigkeitsstrahls und
die Austrittskanten in Richtung der Säulenwand bzw. der Auffangvorrichtung abgebogen
sind. Die Leitbleche sind entweder mit der Säulenwand in Höhe der jeweils verwendeten
Flüssigkeitsverteiler lösbar verbunden, oder sie sind lösbar und in der Höhe einstellbar
an den feststehenden inneren Teilen des Austauschelements, vorzugsweise an der Auffangvorrichtung,
befestigt.
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Als Flüssigkeitsverteiler für ein mit derartigen
Leitblechen ausgestattetes
Austauschelement sind Drehteller mit Spaltrohrmotorantrieb, ein oder mehrere Turbinenräder
oder radial verteilende Düsen mit außerhalb der Stoffaustauschsäule befindlicher
Pumpe geeignet. Bei Verwendung eines zentral angeordneten Düsenstockes sind die
Einbauten einfach und robust.
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Die Düsen bzw. Verteilvorrichtungen können auch derart angeordnet
werden, daß sie die Flüssigkeit nicht waagerecht, sondern in einem flachen nach
unten geneigten Winkel in die Lamellen der Leitbleche sprühen, deren Eintrittskanten
dann entsprechend zu justieren sind.
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An Hand der Abb. 1 bis 3 sind unterschiedliche Ausführungsformen
von Austauschelementen mit Spritzschutz nach der Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
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In Abb. 1 ist ein Austauschelement (Austauschboden) mit einem durch
einen Spaltrohrmotor angetriebenen Drehteller schematisch dargestellt. Die auf das
Austauschelement aufgegebene Flüssigkeit fließt einer nahe der Innenwand 6 des Apparates
befindlichen Sammelrinne 1 zu. Aus dieser Sammelrinne fließt die Flüssigkeit in
mehreren Kanälen 2 zur Ansaugtasse 3 eines nach oben erweiterten Drehtellers 4.
Der Drehteller ist auf einen Spaltrohrmotor 5 gestülpt und wird von diesem angetrieben.
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Infolge der Zentrifugalkraft wird die Flüssigkeit durch die im Teller
befindlichen öffnungen 4a an die Wand 6 der Austauschsäule geschleudert. Um ein
Zurückspritzen der Flüssigkeitsteilchen zu vermeiden, sind an der Behälterwand in
Höhe der Verteilervorrichtung Leitbleche 7 angeordnet, die aus geschichteten
Einzelelementen
bestehen. Die auf den Leitblechen aufgefangene Flüssigkeit läuft wieder der Sammelrinne
1 zu, so daß innerhalb eines Austauschbodens ein Kreislauf gegeben ist. Einzelne
Leitblechelemente bzw. Lamellen sind in dieser Ausführungsform etwa vertikal ausgerichtet.
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Die Abb. 2 zeigt zwei in einer Säule angeordnete Austauschelemente,
bei denen jeweils ein rotierendes Düsensystem und eine außerhalb der Austauschsäule
angeordnete Pumpe die radiale Verteilung der Flüssigkeit bewirkt. Der horizontale
Flüssigkeitskreislauf jedes Austauschelements wird durch die Pumpe 9 angetrieben.
Diese Pumpe fördert die Flüssigkeit zu der als Verteiler wirkenden Turbine 8, z.
B. zu einem mehrarmigen Segnerschen Rad, das sie wiederum über Leitbleche 7 an die
mit den Leitblechen 7 besetzte Wand 6 der Austauschsäule schleudert. Die Flüssigkeit
läuft nach dem Austreten aus den Leitblechlamellen an der Wand herab in eine Sammelrinne
1 und von dort wieder zur Saugseite der Pumpe. Mit dem Ventil 10 können Flüssigkeitsmenge
und -verteilung für jedes einzelne Austauschelement geregelt werden. Die einzelnen
nebeneinanderliegenden Leitblechelemente (Lamellen) sind in diesem Fall etwa horizontal
ausgerichtet.
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In Abb. 3 ist ein Austauschelement wiedergegeben, bei dem feststehende
Düsen mit einer außenstehenden Pumpe zur Flüssigkeitsverteilung über den Querschnitt
der Austauschsäule verwendet werden. Der Flüssigkeitskreislauf wird von der Pumpe
9 angetrieben. Die Pumpe fördert die Flüssigkeit zu einem Düsenstock 11, der vorzugsweise
mit Flachstrahldüsen 12 bestückt ist. Die Düsen verteilen die Flüssigkeit gleichmäßig
in etwa radialer Richtung über den gesamen Querschnitt des jeweiligen Bodens der
Austauschsäule. Die verteilte Flüssigkeit tritt in der Nähe der Säulenwand horizontal
oder unter etwas abwärts
geneigtem Winkel in die Leitbleche 7 ein und fließt dann
an der Innenwand 6 über die Sammelrinne 1 wieder der Pumpe 9 zu. Mit dem Ventil
10 kann die innerhalh eines Bodens zu verteilende Flüssigkeitsmenge geregelt werden.
In dieser Ausführungsform sind die Eintrittskanten der Leitbleche bzw. die einzelnen
Lamellen etwa vertikal ausgerichtet.