DE1234688B - Siebboden fuer Stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

• Siebboden für Stoffaustauschkolonnen Die Erfindung betrifft Siebböden für Kolonnen, in denen ein Stoffaustausch zwischen einem gasförmigen und einem flüssigen Medium im Gegenstrom stattfindet.
• Es ist bekannt, für den Stoffaustausch zwischen einer gas- oder dampfförmigen und einer flüssigen Phase Austauschböden zu verwenden, die eine intensive Durchmischung der Komponenten dadurch ermöglichen, daß das Gas oder der Dampf durch gleichmäßig verteilte Bohrungen der Böden tritt und so in einer Vielzahl von kleinen Blasen mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird.
• Solche Böden weisen jedoch nur einen beschränkten Belastungsbereich auf, da bei Unterschreiten einer bestimmten Gasbelastung des Bodens ein einseitiges Arbeiten der Siebböden auftritt, so daß nur ein Teil der Bodenfläche ausgenutzt wird und dadurch ein Kurzschluß zwischen Zu- und Ablauf der Flüssigkeit über die nicht arbeitende Fläche entstehen kann. Damit wird der Wirkungsgrad der Kolonne herabgesetzt.
• Bei Siebböden in technischen Anlagen ist bei verminderter Gasbelastung die Gefahr des einseitigen Arbeitens besonders groß, da durch Verwerfungen des Siebbleches, hervorgerufen durch Wärmebehandlung oder Spannungen oder schiefen Einbau, was sich nicht immer vermeiden läßt, der Blasenstrudel einseitig stehenbleibt und nicht mehr instabil über die gesamte Fläche tanzt. Besonders nachteilig wirkt sich das stabile einseitige Arbeiten bei Katalysatorsuspensionen aus, da dadurch der Kontakt aus der brodelnden Blasenschicht in die nicht arbeitenden Zonen geworfen und somit für den katalytischen Austausch unwirksam abgelagert wird. Neigen die Katalysatorkörner noch zum Zusammenbacken, wenn sie nicht laufend vom Gas in der Flüssigkeit durchwirbelt werden, besteht zusätzlich die Gefahr, daß durch den Suspensionskontakt ein Teil der Löcher verstopft wird. Belastet man danach den Boden wieder mit dem vollen Gasstrom, wird auf Grund der hohen Gasgeschwindigkeit an den freien Löchern der Druckabfall so stark ansteigen, daß die Böden nicht mehr ablaufen und somit die Kolonne überreißt.
• Es sind verschiedene Maßnahmen bekannt, deren Ziel es ist, diesen verhältnismäßig engen Belastungsbereich von Siebböden zu vergrößern und sie damit in ihrer Anwendung elastischer zu machen. So soll beispielsweise durch eine sattelförmige oder gewölbte Profilierung der Siebflächen eine gewisse Steuerbarkeit der wirksamen Bodenfläche erreicht werden. Es ist auch bekannt, besondere Einbauten vorzusehen, die eine ähnliche Wirkung haben. Ferner sind Vorrichtungen beschrieben worden, bei denen eine Steuerung des Gasstromes durch ein Ventilsystem diese Aufgabe hat.
• Für geneigte Rieselböden ist es außerdem bekannt, den Boden mit in Richtung seiner Neigung abnehmenden Lochdurchmessern zu versehen, um eine gleichmäßige Berieselung des unter dem Boden entlangströmenden Gases zu erreichen.
• Es wurde nun gefunden, daß man den Belastungsbereich von Siebböden in überraschendem Maße unter Gewährleistung einer gleichmäßigen Arbeitsverteilung über die gesamte Bodenoberfläche vergrößern kann, ohne die mit den bekannten Maßnahmen verbundenen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, indem man ein waagerechtes Bodenblech mit Bohrungen verschiedenen Durchmessers versieht, welche gleichmäßig über die gesamte Fläche verteilt sind. Der erfindungsgemäße Siebboden zeichnet sich darüber hinaus durch seine einfache Herstellung und den leichten Ein- und Ausbau in die Kolonne aus.
• Versuche haben gezeigt, daß beispielsweise bei einem Druck von 1 atü, einer Wasserbelastung von 18 m3/m2 h und einem Stickstoffgegenstrom von 270 m3/m2h bei einem Siebboden mit einer hexagonalen Teilung von 4 mm, einer Lochbohrung von 1,2 mm Durchmesser und 9 cm Überlaufhöhe nur ein Viertel der Löcher bläst. Bei 440m3N2/m2h arbeitet die Hälfte der Löcher. Es wird also nur ein Viertel bzw. die Hälfte der Bodenfläche einseitig ausgenutzt. Ordnet man nun bei sonst gleichen Lochabständen Bohrungen von 1,2 und 0,9 mm gleichmäßig verteilt auf der Siebfläche an und gibt eine Gasbelastung von 440 m3/m2 h vor, arbeitet der Gasstrudel aus den 1,2-mm-Löchern über die ganze Fläche gleichmäßig. Bei Erhöhung der Gasbelastung fangen die Bohrungen mit 0,9 mm an zu blasen. Bei 800 m3 N2./m2 h arbeiten alle Löcher voll.
• Deuteriumsaustauschversuche im Hochdruck ergaben, daß mit dieser Anordnung eine wesentliche Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit in dem gegebenen Arbeitsbereich erreicht werden kann.
• Man kann auch drei und mehr verschiedene Bohrungen gleichmäßig über die Bodenfläche verteilen, die dann nacheinander bei entsprechenden Gasbelastungen in Aktion treten. Die verschiedenen Lochdurchmesser und Abstände, die für ein Austauschsystem angewendet werden müssen, hängen von den Betriebsbedingungen und von dem vorgegebenen Arbeitsbereich ab. Sie müssen von Fall zu Fall ermittelt werden.
• Die Figur zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Dabei finden Bohrungen mit drei verschiedenen Durchmessern (D, D2, D3) Verwendung, welche in hexagonaler Anordnung gleichmäßig über den Boden B verteilt sind.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Siebboden mit Bohrungen verschiedenen Durchmessers für Stoffaustauschkolonnen, d a -durch gekennzeichnet, daß der waagerechte Boden Bohrungen verschiedenen Durchmessers in gleichmäßiger Verteilung über seine gesamte Fläche aufweist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 103 299.