DE1260437B - Boden fuer eine Stoffaustauschkolonne - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

BOId

Deutsche Kl.: 12 a - 5

1260437
S 94128 IV c/12 a
10. November 1964
8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft einen Boden für eine Stoffaustauschkolonne, der eine, innige Berührung zwischen der flüssigen Phase und der Dampfphase ermöglicht.

Es sind bereits Kolonnenböden bekannt, die zur Verbesserung des Stoffaustausches Kontaktrohre für den Durchtritt des aufsteigenden Dampfes aufweisen, wobei die Flüssigkeit am unteren Ende der Kontaktrohre eingeleitet wird. Der die kontinuierliche Phase bildende Dampf reißt dabei die Flüssigkeit in Form von Tröpfchen mit. In den Kontaktrohren ist jeweils eine Einrichtung vorgesehen, die dem aufsteigenden Dampf eine Drehbewegung erteilt, so daß die Flüssigkeitströpfchen an den Innenumfang der Kontaktrohre geschleudert werden und über den oberen Rand der Kontaktrohre wieder abwärts auf den Boden strömen. Bei dieser bekannten Vorrichtung kann mit hohen Dampfgesch windigkeiten gearbeitet werden. Der durch die Anordnung der Kontaktrohre verbesserte Wirkungsgrad der Böden ermöglicht ferner eine Herab-Setzung der Bauhöhe der Kolonne, was auch im Hinblick auf die erforderlichen Fundamente zu erheblichen Einsparungen an Baukosten führt. Aus diesem Grunde ist es auch erstrebenswert, eine möglichst große Anzahl von derartigen Kontaktrohren je Boden vorzusehen, da eine Erhöhung der Anzahl der Kontaktrohre zu einer weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades und damit zu einer Einsparung von Böden führt bzw. bei gleichbleibendem Wirkungsgrad kürzere Kontaktrohre ermöglicht, was sich gleichfalls im Sinne einer Herabsetzung der Kolonnenbauhöhe auswirkt.

Es ist daher wünschenswert, die Kontaktrohre möglichst eng nebeneinander anzuordnen. Diesem Bestreben sind jedoch konstruktive Grenzen gesetzt, insbesondere dadurch, daß die Flüssigkeit in die unteren Enden der auf den Böden angeordneten Kontaktrohre einzuleiten ist. Insbesondere dann, wenn ein mehrstufiger Stoffaustausch in einer Kolonne mit mehreren Böden erforderlich ist, macht die Führung der Flüssigkeit zum nächsttieferen Boden und ihre Einleitung in die Kontaktrohre dieses Bodens konstruktive Schwierigkeiten und verhindert eine vollständige Ausnutzung der Bodenfläche für die Anordnung von Kontaktrohren. Hier schafft die Erfindung eine Verbesserung, die eine weitgehende Ausnutzung der Fläche des Kolonnenbodens für die Anordnung von Kontaktrohren ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist der Boden für eine Stoffaustauschkolonne mit wenigstens zwei Kontaktrohren für den Durchtritt und die intensive Berührung des aufsteigenden Dampfes mit der jeweils am unteren Ende Boden für eine Stoffaustauschkolonne

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatsehappij N. V., Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,
8000 München 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Francois Antoine Hubert Gilisser,

Willem Hendrik Manger, Amsterdam;

Joannes Aloysius de Mooy,

Den Haag (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 12. November 1963 (300 388)

der Kontaktrohre in diese eintretenden Flüssigkeit, wobei in den Kontaktrohren jeweils eine Einrichtung vorgesehen ist, die dem aufsteigenden Dampf eine Drehbewegung erteilt, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Boden wenigstens eine den abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom aufnehmende Kammer für die Zuführung der Flüssigkeit zu den Kontaktrohren vorgesehen ist, die durch eine sich im wesentlichen parallel im Abstand unterhalb des Bodens erstreckende Platte gebildet ist, in deren Nähe die Öffnungen für den Eintritt der Flüssigkeit in die Kontaktrohre vorgesehen sind. Bei dieser Ausbildung braucht der abwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom nur an einer Stelle durch den Kolonnenboden in die Kammer geleitet zu werden, so daß im übrigen die Bodenfläche für die Anordnung von Kontaktrohren frei ist. Diese Kontaktrohre erstrecken sich durch die Flüssigkeitskammer und über den Kolonnenboden hinaus und sind im Bereich der Flüssigkeitskammer mit Öffnungen für den Eintritt der Flüssigkeit versehen. Durch die Möglichkeit, nunmehr eine erhöhte Anzahl von Kontaktrohren vorzusehen, ergibt sich die Möglichkeit zu Einsparungen an der für eine Kolonne erforderlichen Bauhöhe. Dabei wird die sich auf dem Boden außer-

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halb der Kontaktrohre ansammelnde Flüssigkeit jeweils der Flüssigkeitskammer des- nächsttiefer gelegenen Bodens zugeführt. Die jeweilige Kammerhöhe bzw. der Abstand zwischen dem Boden und der Platte richtet sich nach der zu verarbeitenden Flüssigkeitsmenge, und es ist im Hinblick auf die erstrebte Verringerung der Bauhöhe der Kolonne zweckmäßig, diesen Abstand bzw. die Kammerhöhe nicht größer als erforderlich zu wählen.

Zweckmäßigerweise ist die Kammer in wenigstens zwei Einzelkammern unterteilt, die von dicht nebeneinander angeordneten, die Kontaktrohre tragenden Kästen umgrenzt sind, deren obere Flächen den Boden und deren untere Flächen die Platte bilden. Dabei ist jeder Kasten mit mindestens einem Kontaktrohr versehen. Diese Konstruktion erweist sich insbesondere bei Böden als vorteilhaft, die mit einer sehr großen Zahl von Kontaktrohren ausgerüstet sind. Der Boden setzt sich dann aus verhältnismäßig kleinen Teilaggregaten bzw. Kästen zusammen, so daß die Montage sowie Instandsetzungsarbeiten erleichtert sind. Ebenfalls können diese Kästen leichter als ein. ganzer Boden ausgetauscht werden.

Sieht man derartige Kästen vor, so ist es nicht erforderlich, jeden Kasten für sich direkt an den abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom anzuschließen. Vielmehr kann es besonders zweckmäßig sein, nur einen Teil der Kästen direkt über Öffnungen an den abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom anzuschließen, wobei dann diese Kästen über weitere, vorzugsweise seitliche Öffnungen in Strömungeverbindung mit den übrigen Kästen stehen. Durch diese Maßnahme wird eine Vielzahl von Flüssigkeitsrohren oberhalb des Bodens vermieden, so daß der Kolonnenquerschnitt im wesentlichen frei bleibt und der Dampf ungestört aufsteigen- kann.

Die Kästen können beliebige Grundrißform aufweisen, jedoch ist es naturgemäß von Vorteil, wenn weitgehend gleiche Kästen verwendet werden, die untereinander austauschbar sind. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform weist jeder Kasten die Grundrißform eines Kreissektors auf. In diesem Fall lassen sich eine bestimmte Anzahl von Kästen zu einem vollen Kreis bzw. Boden zusammensetzen. Bei dieser Ausbildung läßt sich eine vorteilhafte Flüssigkeitsführung dadurch erzielen, daß die Kästen an ihrem Scheitel eine zentrale Öffnung für die Einleitung des abwärts gerichteten Flüssigkeitsstromes aufweisen. Eine andere zweckmäßige Maßnahme im Hinblick auf die Flüssigkeitsführung besteht darin, daß die Kästen an ihrem Umfangsbereich Öffnungen für die Einleitung des abwärts gerichteten Flüssigkeitsstromes aufweisen. Wird der Flüssigkeitsstrom diesen beiden Ausführungsformen entsprechend zentral in der Kolonnenmitte oder am Kolonnenumfang auf den Boden bzw. in die Flüssigkeitskammer geleitet, so kann der vom Boden aufsteigende Dampf von der Flüssigkeitsleitung ungestört zum nächsthöheren Boden aufsteigen. Außerdem lassen sich diese beiden Möglichkeiten für die Flüssigkeitsführung in vorteilhafter Weise bei einer Kolonne anwenden, indem abwechselnd ein Boden mit zentraler Flüssigkeitszuführung und Flüssigkeitsableitung am Umfang und der nächsttiefere Boden mit Flüssigkeitszuführung am Umfang und zentraler Flüssigkeitsableitung ausgeführt ist. Dabei können zur Bildung einer seitlichen Kammer zum Einleiten der Flüssigkeit durch dieUmfangsöffnungen der Kästen die Umfangsbögen der Kästen durch'ebene Flächen ersetzt oder im Abstand vom Innenumfang des Kolonnenmantels angeordnet sein.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema-

tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1, 2 und 3 zeigen jeweils im Längsschnitt eine rohrförmige Vorrichtung zum Zusammenbringen von Flüssigkeiten und Gasen, bei denen die Verbindungen zum Zuführen der Flüssigkeit zu einer Kammer

ίο führen, die unterhalt) des erfindungsgemäßen Bodens angeordnet ist;

F i g. 4 zeigt perspektivisch einen Kasten mit mehreren rohrförmigen Vorrichtungen der genannten Art, wobei dieser Kasten eine spezielle Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitskammer bildet;

Fig. 5 und 6 zeigen jeweils im Grundriß Beispiele für gemäß der Erfindung aus Kästen aufgebaute Böden;

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 6;

.- Fig. 8 zeigt im Längsschnitt einen Teil einer Kolonne, die aus erfindungsgemäßen Böden mit rohrförmigen Vorrichtungen aufgebaut ist, wobei dieVorrichtungen gemäß der Erfindung mit Flüssigkeitskammern verbunden sind;

Fig. 9 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 8.
. In Fig. 1 ist der Boden insgesamt mit 1 bezeichnet. In der rohrförmigen Wand 2 ist ein Umlenkorgan 3 angeordnet. Das Gas tritt über eine Öffnung 4 ein, während die Flüssigkeit über Öffnungen 5 zugeführt wird. Zwischen dem Umlenkorgan 3 und der Öffnung 4 können Mittel zum Zerstäuben derFlüssigkeit vorgesehen sein, z.B. ein weiteres Umlenkorgan oder an der Wand der rohrförmigen Kammer befestigte Hindernisse, Das Gas verläßt die rohrförmige Kammer über eine Öffnung 6, während die Flüssigkeit über den Rand 2 abläuft und mit HiMe von hier nicht dargestellten Mitteln aufgefangen wird. Die Platte 7 liegt tiefer als der Boden 1. Zwischen der Platte? und dem Boden 1 ist die Flüssigkeitskammer 8 vorgesehen, mit der die rohrförmige Kammer 2 durch Öffnungen 5 verbunden ist.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausbildungsform der Mittel zum Zuführen der Flüssigkeit zu der rohrförmigen Kammer 2. Die Platte 7 ist unterhalb der Wand 2 mit einer ringförmigen Vertiefung 9 versehen, so daß keine Berührung zwischen der rohrförmigen Wand 9 und der Platte 7 besteht. Die Flüssigkeit kann jetzt in die rohrförmige Kammer über die schlitzförmige Öffnung 10 eintreten. Eine alternative Ausbildungsform einer schlitzförmigen Flüssigkeitszuführungsöffnung ist in Fig. 3 dargestellt. Gemäß Fig. 3 wird der Schlitz 11 dadurch abgegrenzt, daß sich die Wand 2 nicht ganz bis zu der ebenen Platte 7 erstreckt. Die Gaseinlaßöffnung 4 ist von einem nach oben vorspringenden Rand 12 umgeben, so daß die Flüssigkeit eine Abdichtung zwischen dem Boden 1, der Platte 7 und dem Rand 12 bewirkt.

In F i g. 4 erkennt man bei 2 die rohrförmigen Vorrichtungen, die hier auf einem Kasten 13 angeordnet sind, dessen obere Fläche den Boden 1 bildet, während die untere Fläche des Kastens die Platte 7 bildet. Die Flüssigkeit strömt in den Kasten 13 über eine Rohrleitung 14 ein und kann aus dem Kasten durch die öffnungen 5 in die rohrförmigen Kammern 2 übertreten. Wenn man mehrere Kästen zu einem rela-

tiv großen Boden vereinigt, kann der Anschluß 15 dazu dienen, eine Verbindung zu einem benachbarten Kasten herzustellen. Eine Bodenkonstruktion dieser Art ist in F i g. 5 dargestellt. Mehrere rechteckige Kästen 16 sind mit einer kleineren Zahl von dreieckigen Kästen 17 vereinigt. Die kleinen Kreise 2 deuten die rohrförmigen Vorrichtungen an. Bei 18, wo keine rohrförmigen Kammern vorgesehen sind, können die Flüssigkeitszuführungsleitungen angeschlossen werden. Es ist nicht erforderlich, sämtliche Kästen mit je einer solchen Rohrleitung zu versehen. Bei den Kästen, zu denen keine solche Rohrleitung führt, ist es erforderlich, einen Anschluß vorzusehen, wie er in F i g. 4 bei 15 angedeutet ist.

Fi g. 6 zeigt einen Boden, der aus festen Kästen 19 aufgebaut ist, die jeweils die Grundrißform eines Kreissektors haben. Die kleinen Kreise 2 deuten wiederum die rohrförmigen Vorrichtungen an. Die Flüssigkeit wird den Kästen 19 über den Raum 20 zugeführt. F i g. 7 zeigt einige Flüssigkeitszuführungsöffnungen 21, die zu den sektorförmigen Kästen 19 führen. Die übrigen Bezugszahlen in F i g. 7 bezeichnen bereits beschriebene Teile.

In F i g. 8 erkennt man bei 22 die Wand der Kolonne, in der Böden 1 mit Platten 7 und Flüssigkeitskammem 8 angeordnet sind. Die Flüssigkeit wird den Flüssigkeitskammern 8 über Öffnungen 23 zugeführt, die abwechselnd in der Mitte des Bodens und nahe dem Rand des Bodens angeordnet sind. Die innerhalb jeder rohrförmigen Kammer abgetrennte Flüssigkeit wird auf den Böden 1 zwischen den rohrförmigen Kammern 2 gesammelt. Diese Flüssigkeit wird durch Rohre 24 nach unten geleitet, wenn die Flüssigkeitszuführungsöffnungen 23 für die Kammern 8 in der Mitte der Kolonne angeordnet sind, und über den Zwischenraum 25, wenn die Öffnungen 23 dem Umfang des Bodens nahe benachbart sind. Die zylindrischen Abschirmungen 26 dienen zum Führen der nach unten abzuleitenden Flüssigkeit, wenn der betreffende Boden mit einer zentralen Flüssigkeitsöffnung versehen ist. Das am Boden zugeführte Gas strömt nacheinander über die übereinander angeordneten Vorrichtungen, in denen das Gas in Berührung mit der Flüssigkeit gebracht wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Boden für eine Stoffaustauschkolonne mit wenigstens zwei Kontaktrohren für den Durchtritt und die intensive Berührung des aufsteigenden Dampfes mit der jeweils am unteren Ende der Kontaktrohre in diese eintretenden Flüssigkeit, wobei in den Kontaktrohren jeweils eine Einrichtung vorgesehen ist, die dem aufsteigenden Dampf eine Drehbewegung erteilt, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Boden (1) wenigstens eine den abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom aufnehmende Kammer (8) für die Zuführung der Flüssigkeit zu den Kontaktrohren (2) vorgesehen ist, die durch eine sich im wesentlichen parallel im Abstand unterhalb des Bodens erstreckende Platte (7) gebildet ist, in deren Nähe die Öffnungen (5) für den Eintritt der Flüssigkeit in die Kontaktrolle vorgesehen sind.

2. Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (8) in wenigstens zwei Einzelkammern unterteilt ist, die von dicht nebeneinander angeordneten, die Kontaktrohre (2) tragenden Kästen (13; 16, 17; 19) umgrenzt sind, deren obere Flächen den Boden (1) und deren untere Flächen die Platte (7) bilden.

3. Boden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Kästen (13; 16,17; 19) direkt über Öffnungen (14) an den abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom angeschlossen ist und diese Kästen über weitere, vorzugsweise seitliche Öffnungen (15) in Strömungsverbindung mit den übrigen Kästen stehen.

4. Boden nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kasten (19) die Grundrißform eines Kreissektors aufweist.

5. Boden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen (19) an ihrem Scheitel eine zentrale Öffnung (20) für die Einleitung des abwärts gerichteten Flüssigkeitsstromes aufweisen.

6. Boden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen (19) an ihrem Umf angsbereich Öffnungen für die Einleitung des abwärts gerichteten Flüssigkeitsstromes aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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