DE1227870B - Vorrichtung zur gleichmaessigen Fluessigkeits-verteilung in Stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 a - 5i

Nummer: 1227 870

Aktenzeichen: L 35925 IVc7l2 a

Anmeldetag: 14. April 1960

Auslegetag: 3. November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung in Stoffaustauschkolonnen, insbesondere bei niedrigem Verhältnis von Flüssigkeits- zu Dampf- bzw. Gasvolumen, mit im Inneren übereinander angeordneten Gruppen¹ von senkrecht verlaufenden sieb-, matten- oder gewebeartigen Flächengebilden.

Absorption, Waschen, Reaktionen sowohl mit Flüssigkeiten als auch mit Gasen, Erhitzen oder Kühlen von Flüssigkeiten durch die Berührung mit Dämpfen oder Gasen sowie die fraktionierte Destillation sind Vorgänge, bei denen eine große Kontaktfläche zwischen Flüssigkeit und Dampf oder Gas erforderlich ist, und zwar insbesondere in solchen Fällen, in denen die Gasvolumina im Verhältnis zum Flüssigkeitsvolumen sehr groß sind und wo es gleichzeitig wichtig ist, daß der Druckverlust in der Kolonne gering bleibt.

Bei der fraktionierten Destillation im Druckbereich von weniger als 1 mm Hg bis zu 30 bis 40 mm Hg ist es äußerst schwierig, eine gute Berührung zwischen der rückfließenden Flüssigkeit und dem Dampf zu erzielen, ohne gleichzeitig einen verhältnismäßig großen Druckabfall in der Kolonne zu erhalten. Die bekannten Vakuumkolonnen haben oft einen Druckabfall im Bereich von 1 bis 3 mm Hg je theoretischen Boden, d. h. also, die Anzahl der theoretischen Böden kann durch den zulässigen Druck und die Temperatur am Boden der Kolonne beschränkt sein.

Die in derartigen Kolonnen vielfach verwendeten, sich über die ganze Höhe der Kolonne erstreckenden senkrechten Flächengebilde in Form von Tüchern oder Geweben haben zu keinen befriedigenden Ergebnissen geführt, da der Rückfluß der Flüssigkeit nicht ausreichte, um einen stetigen Strom ohne starken Druckabfall zu ergeben. Ein weiterer Nachteil bei größeren Flächengebilden besteht darin, daß sich Unregelmäßigkeiten infolge Verdrehungen und Falten, die zu wechselnden Querschnitten für die Dampfströmung führen, kaum vermeiden lassen. Unregelmäßigkeiten an einer Stelle beeinflussen die Dampfströmung über die ganze Länge der Flächengebilde. Sorgfältig konstruierte Befestigungsvorrichtungen können wohl diese Unregelmäßigkeiten vermindern, stören aber im allgemeinen die Verteilung der Flüssigkeiten, da diese dazu neigen, gerade zu den Befestigungsstellen hinzufließen und Kanäle zu bilden, so daß nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der Flächengebilde als Kontaktfläche wirksam wird. Derartige Unregelmäßigkeiten neigen gerade bei langen Flächengebilden dazu, die Verteilung des Vorrichtung zur gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung in Stoffaustauschkolonnen

Anmelder:

Aksel L. Lydersen,

Rolf Gilde, Trondheim (Norwegen)

Vertreter:

Dr. M. Eule

und DipL-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg,

Patentanwälte, München 2, Hilblestr. 20

Als Erfinder benannt:

Aksel L. Lydersen,

Rolf Gilde, Trondheim (Norwegen)

Beanspruchte Priorität:

Norwegen vom 17. April 1959 (131451)

Dampfes und der Flüssigkeit über die ganze Höhe

as der Kolonne zu beeinflussen. Infolgedessen nimmt der Fraktioniereffekt je Höheneinheit im allgemeinen mit zunehmender Höhe der Kolonne ab.

Man hat auch bereits kürzere, senkrecht' verlaufende Flächengebilde in mehreren Gruppen überein- ander angeordnet. In den bekanntgewordenen Fällen stehen aber die übereinanderliegenden Flächengebilde miteinander in Berührung, so daß die Flüssigkeit dazu neigt, auf den Berührungspunkt hinzuziehen, so daß sie auch über das nächstfolgende un-:

tere Flächengebilde ungleichmäßig rinnt. Das Ergebnis ist, daß auch hier ein bedeutender Teil der Oberfläche der Flächengebilde nicht als effektive Kontaktfläche zwischen Flüssigkeit und Dampf ausgenutzt wird. Der Nachteil, daß die Flüssigkeit in Strei- fen durch die Berührungspunkte rinnt, soll in einem bekannten Fall, in dem als Flächengebilde Platten dienen, dadurch beseitigt werden, daß Platten aus; doppeltem Metallmaschendraht verwendet werden. Dies ist aber offensichtlich mit einem erheblichen Aufwand verbunden.

Die Erfindung vermeidet eine solche Streifenbildung dadurch, daß die Gruppen von Flächengebilden in vertikalem Abstand zueinander angeordnet sind und die Flächengebilde in an sich bekannter Weise über die ganze Höhe oder einen Teil der Höhe die Form waagerechter Wellen oder Biegungen aufweisen. Hierbei treten keine Berührungspunkte und

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damit auch kerne Flüssigkeitskonzentrationen an Punkten auf. Außerdem wird der Vorteil erzielt, daß sich die Flüssigkeit unten am Flächengebilde staut, wodurch sie sich verteilt, ehe sie auf die nächste Gruppe herabtropft. Dies führt dazu, daß der überwiegend größte Teil der Fläche der Flächengebilde als Kontaktfläche wirksam wird, wobei dies erreicht wird mit bedeutend geringeren Flüssigkeitsmengen pro Stunde und pro Meter Breite an Flächengebilde, als es ohne diese Vorrichtung möglich wäre.

Diese Wirkung kann noch dadurch erhöht werden, daß bei den Flächengebilden in einzelnen Abschnitten der Abstand zwischen den einzelnen Elementen, z. B. horizontalen Fäden, größer ist als bei den anderen Abschnitten des Flächengebildes.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in einer Ansicht ein nach der Erfindung ausgebildetes Flächengebilde aus vertikalen und horizontalen Fäden,

F i g. 2 die gruppenweise Anordnung von Flächengebilden nach F i g. 1 in einer Austauschkolonne,

F i g. 3 eme vollständige Austauschkolonne für die stetige fraktionierte Vakuumdestillation.

Das hi Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäß zu verwendende Flächengebilde besteht aus einem Gewebe aus horizontalen und senkrechten Fäden, wobei in einzelnen Abschnitten der Abstand α zwischen den einzelnen horizontalen Fäden größer als bei den anderen Abschnitten des Gewebes ist und wobei die vertikalen Fäden ein wenig unter den untersten Horizontalfäden hervorstehen. Bei dieser Ausbildung wird erne bestmögliche Flüssigkeitsverteilung über die gesamte Fläche des Gewebes erreicht.

Diese Gewebe b werden in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise zu Gruppen zusammengefaßt und übereinander im Abstand in einer Kolonne untergebracht. Wie ersichtlich, besitzen die einzelnen Gewebe über ihre ganze Länge Wellenform. Diese Wellen versteifen die Gewebe, vergrößern die Länge der Dampfkanäle und erhöhen die Durchwirbemng in der Dampf- und Gasphase und wirken schließlich wie eine Auffangvorrichtung für mitgerissene Flüssigkeit. Und zwar sammelt sich die Flüssigkeit an der Unterkante der untersten Halbwelle an, bevor sie herabtropft. Eine Kanalbildung der Flüssigkeit ist auch bei den kleinsten Flüssigkeitsmengen kaum zu vermeiden, jedoch wird durch die vermehrte Ansammlung an der Unterkante der Gewebe die wirksame Kontaktfläche erheblich vergrößert. Eine weitere Zunahme der Kontaktfiäche läßt sich dadurch erhalten, daß, wie bereits dargelegt, der Abstand zwischen den einzelnen Horizontalelementen der Gewebe stellenweise vergrößert wird. Hierbei ist weiter dienlich, wenn die vertikalen Fäden, wie deutlich aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, über den untersten horizontalen Faden vorstehen.

Die Flächengebilde oder Gewebe b jeder Gruppe sind an einem Träger d befestigt und werden durch Spreitze c an Ort und Stelle gehalten. Ihre unteren Enden sind unter einem Winkel e zugeschnitten, um die Flüssigkeit von den Wänden der Kolonne fernzuhalten. Eine entsprechende Wirkung kann man durch die Stäbe / erzielen, welche ebenfalls das Kondensat an der Kolonnenwand auffangen.

Von oben gesehen sind die Gewebe einer Kolonne vorzugsweise unter einem Winkel von 90° zu denjenigen der nächstfolgenden Gruppe versetzt. Hat die

ίο Kolonne -einen quadratischen Querschnitt, dann verteilt sich die von einem Gewebe abtropfende Flüssigkeit über sämtliche Gewebe der darunter befindlichen Gruppe. Entsprechend verteilt sich auch der Dampf aus einem Dampfkanal über sämtliche Dampfkanäle in der darüber befindlichen Gruppe.

In der F i g. 3 ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete vollständige Kolonne für die stetige fraktionierte Vakuumdestillation dargestellt. Die Flüssigkeitshaltefähigkeit von Kolonne und Nachsieder wird auf einem Mindestmaß gehalten, um die thermische Zersetzung einzuschränken. Das Aufgabegut gelangt durch die Düse h zu den Flächengebilden oder Geweben g. Der Nachsieder i besitzt infolge Einbaus einer Pumpe k Zwangsumlauf. Das Bodenprodukt wird durch eine Niveaureguliervorrichtung Z abgezogen. Der Kondensator m besteht aus zwei Abschnitten mit abnehmendem Dampfquerschnitt. Das Destillat wird durch die Rohrleitung h entfernt. Die Rohrleitung ο ist an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Die Kissen/? sind Entnebelungsvorrichtungen.

. Der Kondensator m kann als Dampfkessel betrieben werden, und der bei q abgezogene Dampf könnte in einer Dampfstrahlvakuumpumpe ausgenutzt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung in Stöffaustauschkolonnen, insbesondere bei niedrigem Verhältnis von Flüssigkeits_: zu Dampf- bzw. Gasvolumen, mit im Inneren übereinander angeordneten Gruppen von senkrecht verlaufenden sieb-, matten- oder gewebeartigen Flächengebilden> dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen (g) in vertikalem Abstand zueinander angeordnet sind und die Flächengebilde (b) in an sich bekannter Weise über die ganze Höhe oder einen Teil der Höhe die Form waagerechter Wellen oder Biegungen aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Flächengebilden (b) in einzelnen Abschnitten der Abstand (α) zwischen deren einzelnen Elementen, z. B. horizontalen Fäden, größer ist als bei den anderen Abschnitten des Flächengebildes (b).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 846 092, 209 826;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 029 342;

schweizerische Patentschrift Nr. 348 955;
britische Patentschrift Nr. 426 560.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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