DE1147917B - Vorrichtung zur Erzeugnisentnahme aus einer Stoffaustauschkolonne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugnisentnahme aus einer Stoffaustauschkolonne mit Kanälen, in denen Flüssigkeit und gas- oder dampfförmiges Mittel im Gegenstrom geführt sind und von denen jeder Kanal ein Organ zum Abführen des gewünschten Erzeugnisses (z. B. in Dampfform) besitzt.

Bekanntlich dienen derartige Stoffaustauschkolonnen zur Durchführung von Destillations-, Rektifikations- oder Extraktions- bzw. Absorptionsverfahren ίο u. dgl.

Bei bisherigen Vorrichtungen dieser Art münden sämtliche Austauschkanäle in einen gemeinsamen Entnahmeraum (Sammel-Entnahmeraum), aus dem das gewünschte, angereicherte Erzeugnis über eine ein Absperrorgan enthaltende Leitung entnommen werden kann. Eine verbesserte Vorrichtung besteht darin, daß jedes als Drosselorgan ausgebildete Entnahmeorgan ein Absperrorgan mit einem Durchlaßquerschnitt, der größer als der Querschnitt des Drosselorgans ist, aufweist. Während der Zeit, in der die Entnahme unterbrochen ist, sind die Absperrorgane der Kanäle geschlossen, so daß nicht mehr die Gefahr der vorher beschriebenen Vorrichtung besteht, bei der das Erzeugnis in der Zeit, wo das Ab- sperrorgan der vom Sammel-Entnahmeraum weg' führenden Entnahmeleitung geschlossen ist, aus einem Austauschkanal über Drosselorgane und den Sammel-Entnahmeraum in einen anderen Austauschkanal einströmen konnte.

Bei einer anderen Bauart ist eine mit Sperrgliedern der Absperrorgane in Wirkungsverbindung stehende Platte angeordnet, welche über einen oder mehrere mit Druckmittel gespeiste Bälge hin- und herbewegbar ist. Diese Einrichtung zur Betätigung der Ventile bedingt insbesondere bei einer Kolonne mit einer großen Anzahl von Austauschkanälen und einem entsprechend großen Kolonnendurchmesser in konstruktiver Hinsicht einen relativ hohen Aufwand. Auch kann, wenn nicht die Absperrorgane exakt gleich ausgeführt sind, leicht der Fall eintreten, daß die Absperrorgane nicht alle gleichzeitig öffnen bzw. schließen.

Demgegenüber besteht die Vorrichtung nach der Erfindung darin, daß die Abführorgane in einen Entnahmebehälter einzeln münden und ihnen darin ein gemeinsames, mit Druckmittel steuerbares Absperrorgan zugeordnet ist, welches aus einer in einem Träger eingespannten Membran besteht, wobei der Träger einen gegenüber dem übrigen Behälter dicht abgeschlossenen Steuerraum umschließt, der mit mindestens einer steuerbaren Druckquelle in Verbindung Vorrichtung zur Erzeugnisentnahme
aus einer Stoffaustauschkolonne

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,
Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Westfalendamm 10

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 17. November 1961 (Nr. 13 437)

Martin Frölich, Räterschen (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

steht. Das Absperrorgan kann pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mittels eines einzigen Absperrorgans alle Abführorgane sowohl gegen den Entnahmeraum als auch gegeneinander abgeschlossen werden können. Dieses wird dadurch bewirkt, daß die aus einem elastischen Material bestehende Membran beim Schließen sich an die Randzonen der Mündungsstellen der Abführorgane im Entnahmebehälter anschmiegt, wobei sie an den freien Querschnitten der Abführorgane leicht eingedellt wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß als Träger für die Membran eine mit mehreren Öffnungen versehene Metallplatte dient, die in einem Metallring angeordnet ist, zu dessen Befestigung an der Grundplatte des Entnahmebehälters ein Hohlkörper dient, wobei die Membran zwischen dem Metallring und einem Klemmring eingespannt ist.

Die obere Deckplatte des Entnahmebehälters setzt sich vorteilhaft an ihrer Unterseite in einem ringförmigen Körper fort, über dessen Umfang verteilt Schlitze als Austrittsöffnungen für das Erzeugnis angeordnet sind.

Bei Anwendung der Erfindung auf eine Stoffaustauschkolonne, die zur Trennung von schwerem und leichtem Wasser dient, wird vorteilhaft eine aus Gummi bestehende Membran verwendet. Letztere

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wird selbstverständlich auch dann zweckmäßig angewendet, wenn in der Kolonne andere, nicht Gummi angreifende Stoffe behandelt werden. In anderen Anwendungsfällen wmj die Membran aus einem anderen elastischen Stoff ausgebildet, der von dem in der Kolonne behandelten Stoff nicht angegriffen wird. In.vielen Fällen wird beispielsweise elastischer Kunststoff angewendet werden können. - Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeichnung schematisch dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel. In

Fig. 1 ist in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung aus dem unteren Teil einer Stoffaustauschkolonne dargestellt, während

Fig. 2 eine Ausführungsform in einem Längsschnitt für die Entnahmevorrichtung im Detail zeigt.

In der Fig. 1 ist nur der untere Teil einer Stoffaustauschkolonne 1 gezeigt, soweit dieser zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist. Auf die Darstellungen von Zuleitungen des zu trennenden Stoffgemisches, beispielsweise eines Gemisches aus leichtem und schwerem Wasser, ist daher verzichtet. Es sind nur sechs Stoffaustauschkanäle 2 gezeigt (in der Praxis werden es für viele Trennverfahren häufig wesentlich mehr, beispielsweise über hundert sein). Diese Austauschkanäle durchsetzen bei dampfförmiger Entnahme des Erzeugnisses einen Dampfraum 3, dessen obere und untere Begrenzungsflächen als Tragböden 4 und 5 für die Kanäle ausgebildet und dessen Zu- und Ableitung für Heizdampf mit den Bezugsziffern 6 und 7 bezeichnet sind. Oberhalb des Bodens 4, also im eigentlichen Stoffaustauschteil, sind die Kanäle meistens mit Füllkörpern aufgefüllt. Im unteren Teil der Kanäle sind Drosselkapillaren angeordnet, die in der genannten Darstellungsart nicht sichtbar sind. Die Entnahmevorrichtung 8 für das Erzeugnis, z. B. hochprozentiges dampfförmiges schweres Wasser, ist mittels eines Trägers 9 unterhalb der Kolonne am Boden 5 aufgehängt. In diese Vorrichtung münden an die Kanäle angeschlossene Entnahmerohre 10. Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist in der Fig. 2 dargestellt. Innerhalb dieser Vorrichtung ist ein für all© Rohre 10 gemeinsames, aus einer Membran bestehendes. Absperrorgan 11 angeordnet. Bei dem genannten Ausführungsbeispiel, nämlich bei der Trennung von schwerem und leichtem Wasser, besteht diese Membran aus Gummi. Als Träger für die Membran dient eine mit mehreren Öffnungen versehene Metallplatte 12, die in einem MetalMng 13 angeordnet ist. Letzterer ist an der Grundplatte 14 der Vorrichtung mittels eines konischen Hohlkörpers 15 befestigt. An den hierdurch gebildeten Raum 16, der gegenüber dem übrigen Behälter gasdicht abgeschlossen ist, ist eine Steuerleitung 17 für Druckmittel, im Ausführungsbeispiel Druckgas, angeschlossen. Die Membran 11 ist zwischen dem Metallring 13 und einem Klemmring 18 eingespannt. Die Deckplatte des Entnahmebehälters setzt sich an ihrer Unterseite, in einem ringförmigen Körper 19 fort, über dessen Umfang verteilt Schlitze als Austrittsöffnungen für das Erzeugnis angeordnet sind. An den Entnahmeraum der Vorrichtung 8 ist eine Leitung 20 angeschlossen, die in einen Kondensator 21 einmündet. Aus diesem wird das verflüssigte Erzeugnis direkt entnommen oder über eine Leitung 22 in einen nicht dargestellten Sammelbehälter geführt.

Der Steuerraum 16- ist im Ausführungsbeispiel durch die. Leitung.l7...über ein Dreiwegeventil 23 wahlweise über eine Leitung 24 mit einer Druckpumpe 25 oder über eine Leitung 26 mit einer Vakuumpumpe 27 verbindbar. Zweckmäßig ist das Ventil 23 als Magnetventil ausgebildet und wird beispielsweise von einer nicht dargestellten Zeitschaltuhr nach einem eingestellten Entnahmeprogramm gesteuert. Während der Zeit, in der kein Erzeugnis entnommen wird, in der eine Anreicherung an Erzeugnis im unteren Teil der Kanäle 2 stattfindet, werden die Mündungsstellen der Entnahmerohre 10 durch die Membran 11 gasdicht verschlossen. Dieses wird dadurch bewirkt, daß der Steuerraum 16 mit der Druckpumpe 25 über die Leitungen 17 und 24 verbunden wird, wobei der Druck im Steuerraum einen höheren Wert als derjenige des Druckes in den Kanälen aufweist. Zur Entnahme des Erzeugnisses, beispielsweise stündlich während der Dauer von wenigen Minuten, wird über das Ventil 23 der Steuerraum 16 mit der Vakuumpumpe 27 verbunden, so daß der Druck unterhalb des Druckes in den Kanälen absinkt und das Erzeugnis aus den Kanälen durch die Entnahmerohre 10 und den Behälter 8 in den Kondensator 21 einströmt.

Wenn der Druck in der Stoffaustauschkolonne unter dem Atmosphärendruck liegt, kann der Steuerraum 16 zum Schließen des Absperrorgans einfach mit der Atmosphäre verbunden werden, während zum Öffnen der Steuerraum an eine Vakuumpumpe, die einen entsprechend tiefen, unter dem Kolonnendruck liegenden Druck erzeugt, anzuschließen ist.

Es kann unter Umständen zweckmäßig sein, die Vorrichtung noch von einem Dichtemesser, der in diesem Falle zweckmäßig in der Leitung 22 angeordnet wird, zu steuern, und zwar in der Weise, daß die Öffnungszeit, die normalerweise während eines eingestellten Zeitintervalls andauert, selbsttätig von der sich im Kondensator 21 einstellenden Konzentration des Erzeugnisses gesteuert wird. Bei abnehmender Konzentration wird die Öffnungszeit verkürzt, während sie bei größer werdender Konzentration verlängert wird. Es läßt sich hierdurch ein bestimmter Konzentrationsbereidh des Erzeugnisses selbsttätig aufrechterhalten.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das Erzeugnis auch flüssig entnommen werden. Weiterhin kann bei denjenigen Stoffaustauschkolonnen, bei welchen die leichter flüchtige Komponente des Gemisches während bestimmter Zeitintervalle entnommen werden soll, die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung auch an den oberen Enden der Austauschkanäle angeordnet sein.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Erzeugnisentnahme aus einer Stoffaustauschkolonne mit Kanälen, in denen Flüssigkeit und gas- oder dampfförmiges Mittel im Gegenstrom geführt stod und von denen jeder Kanal ein Organ zum Abführen des gewünschten Erzeugnisses (z. B. in Dampfform) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführorgane (10) in einen Entnahmebehälter (8) einzeln münden und ihnen darin ein gemeinsames, mit Druckmittel steuerbares Absperrorgan zugeordnet ist, welches aus einer in einem Träger (12, 13,15, IS) eingespannten Membran (11) besteht,

wobei dieser Träger einen gegenüber dem übrigen Behälter (8) dicht abgeschlossenen Steuerraum (16) umschließt, der mit mindestens einer steuerbaren Druckquelle in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Ansruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entnahmebehälter (8) unterhalb der Kolonne (1) mittels eines an der Grundplatte (5) der Kolonne (1) befestigten Trägers (2) aufgehängt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger für die Membran (11) eine mit mehreren Öffnungen versehene Metallplatte (12) dient, die in einem Metallring (13) angeordnet ist, zu dessen Befestigung an der Grundplatte (14) des Entnahmebehälters (8) ein Hohlkörper (15) dient, wobei die Membran (11) zwischen dem Metallring (13) und einem Klemmring (18) eingespannt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen