DE1271678B - Boden fuer eine Absorptionskolonne - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

BOIf

Deutsche Kl.: 12 e- 4/01

P 12 71 678.8-23 (C 23329)

3. Februar 1961

4. Juli 1968

Die Erfindung betrifft einen Boden für eine Absorptionskolonne, bestehend aus einer kreisförmigen Lochplatte mit Flüssigkeitszu- und -abführungen an zwei einander gegenüberliegenden Stellen und dazwischenliegenden Umlenkblechen, zwischen denen Heizschlangen oder Kühlschlangen angeordnet sind.

Bei der Herstellung von Salpetersäure verwendet man mit Böden ausgerüstete Kolonnen, in welchen die zu absorbierenden und zu oxydierenden Stickstoffoxyde von unten nach oben im Gegenstrom zur Flüssigkeit zirkulieren, die von Boden zu Boden herunterfließt. Bekanntlich verläuft diese Absorption exotherm, so daß man die entstehende Wärme abführen muß. Dies gilt insbesondere deshalb, weil die Absorption und Reoxydation des NO in NO₂ umso schneller verläuft, je niedriger die Temperatur ist.

Man hat deshalb bereits über den Böden innerhalb der Absorptionsflüssigkeitsschicht, insbesondere auf den ersten Böden, Kühlschlangen angeordnet. Um die Wirkung dieser Kühlschlangen zu erhöhen, hat man sie quer zu der Richtung angeordnet, in welcher die Absorptionsflüssigkeit von ihrem Zulauf bis zu ihrem Ablauf über die Böden fließt.

Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades des thermischen Austausches hat man auch schon auf die Böden quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit Platten gestellt, um welche die Schlangen gewickelt sind.

In jedem Falle müssen, um einen guten Wirkungsgrad des thermischen Austausches zu erlangen (beispielsweise der Abkühlung im Falle der Herstellung von Salpetersäure, die Schlangen sehr eng gelegt werden, so daß sie letztlich sehr wenig Platz für den Durchfluß der Flüssigkeit lassen. Eine derartige Anordnung bedingt infolgedessen einen großen Durchsatzverlust, so daß sich eine bedeutende Veränderung der Dicke der Flüssigkeitsschicht auf dem Boden zwischen der Zu- und der Abführung ergibt. Daraus resultiert aber wiederum eine heterogene Verteilung der Fließgeschwindigkeit des Gases über den Boden, so daß sich der Wirkungsgrad der Kolonne verringert. Andererseits hat aber die Flüssigkeit die Neigung, sich einen Durchgang zu bahnen, indem sie den Schlangenteil umgeht, so daß der mittlere Teil des Schlangenbündels in seinem größten Bereich unwirksam wird.

Diese Nachteile werden bei einem Boden der eingangs beschriebenen Gattung gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Platte in Richtung des von dem Zu- bis zum Ablauf verlaufenden Durchmessers und senkrecht zu den Umlenkblechen an ihrer Unterseite mit oben offenen Kanälen versehen Boden für eine Absorptionskolonne

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain,

Neuilly-sur-Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

4690 Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:

Georges Martin,

Sannois, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 3. Februar 1960 (817 444)

ist, die von dem Zu- bzw. Ablauf bis zum jeweils nächsten Umlenkblech und von diesem Umlenkblech

as bis zum jeweils übernächsten Umlenkblech verlaufen, wobei zwischen den Umlenkblechen dazu parallel angeordnete Trennbleche vorgesehen sind, und die Kanäle unterhalb der Trennbleche verlaufen.

Bei einem solchen Boden ist sichergestellt, daß die dem ersten Kanal zugeführte Absorptionsflüssigkeit sich quer über den Boden verteilt und das gesamte Rohrbündel stromaufwärts des ersten Umlenkbleches umspült. Sie umfließt dieses Umlenkblech, indem sie längs der Rohre der Schlange fließt und wird dann von neuem in dem zweiten Kanal stromabwärts dieses Umlenkbleches gesammelt, nachdem sie die stromabwärts liegenden Rohre der Schlange bespült hat. Nachdem sie dann unterhalb des nächsten Trennbleches durchgeflossen ist, gelangt sie von neuem in Berührung mit den Rohren, um diese ebenfalls vollständig zu umspülen.

Dieser Vorgang setzt sich dann von Umlenkblech zu Trennblech und von Trennblech zu Umlenkblech fort, bis die Flüssigkeit in die Abführung und von dort zum nächsten darunterliegenden Boden fließt.

Die Ausbildung des Bodens gemäß der Erfindung ermöglicht es, den thermischen Austausch zwischen der umlaufenden Flüssigkeit auf den Böden und den Kühlschlangen erheblich zu verbessern. Durch die Erfindung wird insbesondere erreicht, daß gleichzeitig ein durch die Schlangen der Flüssigkeitszirkulation entgegenwirkender Widerstand überwunden

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wird. Allgemein ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung die Abmessungen der Kolonnen zu verringern, wobei ein gleich guter Wirkungsgrad beibehalten wird, oder diesen Wirkungsgrad zu steigern, wobei die Gesamtausbildung unverändert bleiben kann. Sie ermöglicht weiterhin den Nachteil im wesentlichen zu vermeiden, der durch Rohre bedingt ist, die verschiedene Abstände voneinander aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders vorteilhaft bei Absorptionskolonnen für Stickstoffoxyde im Zusammenhang mit der Herstellung von Salpetersäure, da in diesem Falle die Wirksamkeit der Kühlung durch die Kühlschlangen einen großen Einfluß auf den Gesamtwirkungsgrad der Anlage hat.

Vorzugsweise ist die Tiefe des Kanals unter einem Umlenkblech Null und unter einem Trennblech am größten und nimmt nach beiden Seiten zu den Umlenkblechen hin ab.

Im nachfolgenden ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbespiel gemäß der Erfindung erläutert, wobei Lochplatten verwendet werden, die drei quer angeordnete Umlenkbleche und zwei zwischen den Umlenkblechen dazu parallel verlaufende Trennbleche sowie drei Batterien von Kühlschlangen aufweisen, die um die Umlenkbleche angeordnet sind. Jede Kühlschlangengruppe besteht aus zwei übereinander angeordneten Rohrlagen. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Mittelschnitt durch einen Boden,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Boden,

F i g. 3, 4 und 5 Schnitte und Ansichten von Einzelheiten der Zuführung der Absorptionsflüssigkeit zur Lochplatte und

F i g. 6, 7 und 8 Schnitte und Ansichten von Einzelheiten der Abführung der Flüssigkeit vom Boden.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Boden bezeichnet, der aus einer Anzahl von Lochplatten besteht, die über den gesamten Querschnitt der Kolonne verteilt sind. Diese Lochplatten sind auf Trägern 2 a, 2 b, 2 c und an der zylindrischen Wandung 4 der Kolonne befestigten Winkeleisen 3 α und 3 b gelagert. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel weist die Lochplatte drei Umlenkbleche 5, 7 und 9 und zwei Trennbleche 6 und 8 auf. Die Umlenkbleche 5, 7 und 9 sind jeweils von einer Kühlschlangengruppe umgeben, die aus zwei Lagen übereinander angeordneter Schlangen 10 und 11 bestehen.

Die Zuführung der Absorptionsflüssigkeit zum Boden erfolgt über zwei Rohre 12 mittels eines Verteilers, der an Hand der Fig. 3, 4 und 5 später näher beschrieben werden wird. Die Abführung vom Boden erfolgt durch zwei Rohre 13, die an eine im einzelnen an Hand der F i g. 6, 7 und 8 später noch näher zu erläuternde Sammelvorrichtung angeschlossen sind.

Die Zuführung 12 steht mit einem Kanal 14 in Verbindung, welcher sich unter der Lochplatte zwischen der Zuführung und dem Umlenkblech 5 befindet und dessen Tiefe sich in Richtung zum Umlenkblech hin verringert, um im Bereich dieses Bleches ganz zu verschwinden. Stromaufwärts des Umlenkbleches 5 ist ein Kanal 14 α angeordnet, dessen Tiefe ansteigt und sein Maximum an der Stelle 15 erreicht, welche unterhalb des Trennbleches 6 liegt. Die Tiefe des Kanals 14 α verringert sich dann wiederum, um im Bereich des Umlenkbleches 7 zu verschwinden, welches das mittlere Umlenkblech bildet. Auf der anderen Seite des Umlenkbleches 7 sind die Kanäle 14 b und 14 c angeordnet, von denen der Kanal 14 c in eine Abführung 16 mündet, die diametral gegenüber der Zuführung 12 angeordnet ist. In F i g. 2 sind die Zuführungsrohre 12, die Abführungsrohre 13, die Kanäle 14,14 a, 14 b und 14 c, deren Tiefe unter den Umlenkblechen 5, 7 und 9 gleich Null ist und deren maximale Tiefe unter den Trennblechen 6 und 8 liegt, zu erkennen. Es ist ebenfalls zu erkennen, wie

ίο die Schlangen 10 um die jeweiligen Umlenkbleche 5, 7 und 9 gelegt sind.

Aus den F i g. 1 und 2 erkennt man, daß die von den Zuführungsrohren 12 kommende Flüssigkeit zu dem Kanal 14 gelangt, von wo sie sich über die Lochplatte verteilt, indem sie von unten die Schlangen umspült, die zwischen der Zuführung 12 und dem ersten Umlenkblech 5 angeordnet sind. Hierauf fließt die Flüssigkeit dann längs der Rohre und umfließt das Umlenkblech 5. Sie wird dann hinter diesem Umlenkblech 5 im Kanal 14 α gesammelt. Die Flüssigkeit umfließt dann im Kanal das Trennblech 6, hinter welchem sich der Zyklus wiederholt, wobei die Flüssigkeit die Schlangengruppe, welche zwischen den Trennblechen 6 und 8 liegt, bespült, dann dieses Umlenkblech umgeht, um von neuem in den Kanal 14 b gesammelt zu werden, und zwar stromaufwärts des Umlenkbleches 8. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die Flüssigkeit in der Vorrichtung 16 gesammelt und über die Rohre 13 zu dem darunterliegenden Boden geführt wird.

In F i g. 5 ist eine Draufsicht auf die Zuführungseinrichtung gezeichnet, die bezüglich der Linie X-X' in F i g. 5 symmetrisch ist. F i g. 3 zeigt einen Vertikalschnitt der Vorrichtung längs der Linie X-X' in Fig. 5, und die Fig. 4 zeigt einen teilweisen Vertikalschnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 5.

Die Zuführung besteht im wesentlichen aus einem länglichen Behälter 20, der auf der Lochplatte oberhalb des Kanals 14 angeordnet ist. Dieser Behälter ist durch zwei parallele Platten 21 und 21a, deren Erstreckung der Breite des Kanals entspricht, in drei Abteilungen unterteilt. In jedem der beiden Behälter 22 und 22 a ist eine Zuführungsvorrichtung für die Flüssigkeit angeordnet, die von dem nächsthöheren Boden kommt. Eine dieser Zuführungsvorrichtungen 12 ist in F i g. 5 dargestellt, während die zweite Zuführungsvorrichtung 12, die bezüglich der Linie X-X' symmetrisch liegt, aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist. Im Bereich der den Boden des Behälters 20 bildenden Platte 1 sind keine Löcher vorgesehen, so daß die durch die Leitung 12 ankommende Flüssigkeit in den Behälter 20 bis zu dem Niveau 25 der Trennwände 21 und 21a ansteigt und dann über diese Trennwände überfließt, um in den Kanal 14 zu gelangen.

In den Fig. 6, 7 und 8 ist in größerem Maßstab die Abführungsvorrichtung dargestellt, durch welche die Flüssigkeit vom Boden dem darunterliegenden Boden zugeführt wird.

Fig. 8 zeigt eine Teildraufsicht auf die Abführungsvorrichtung, die gegenüber der Linie Y-Y' der F i g. 8 symmetrisch ausgebildet ist, während F i g. 7 einen vertikalen Teilschnitt der Vorrichtung nach der Linie VII-VII in F i g. 8 darstellt.

Diese Einrichtung weist einen Behälter 30 von länglicher Form auf, der symmetrisch zur Linie Y-Y' ausgebildet ist und oberhalb des Kanals 14 c liegt. Die Flüssigkeit gelangt von diesem Kanal in den mitt-

leren Teil der Abführungsvorrichtung, steigt in den Behälter 30 hoch und fließt durch die Sammelleitungen 31 und 32 ab. Diese Sammelleitungen, deren oberer Teil eine Trennwand über dem Niveau der Platte bildet, wie dies aus den F i g. 6 und 7 ersichtlich ist, sind in ihrem unteren Teil mittels der Rohre 13 verlängert, die die Zuführung für die Flüssigkeit zum darunterliegenden Boden bilden.

Bei Kolonnen mit sehr großem Bodendurchmesser, beispielsweise in der Größenordnung von 4 m und mehr, die daher von einem besonders schweren Traggerüst getragen werden müssen, wird dieses Traggerüst unterhalb der ungeraden Kanäle 5, 7 und 9 angeordnet, d. h. unter den Umlenkblechen, in deren Bereich der Boden der Kanäle sich in der gleichen Ebene wie die Platte befindet. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß der Platzbedarf des Bodens in vertikaler Richtung verringert wird.

Entsteht durch den Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit Schaum, dann ist es vorteilhaft, die Trennbleche zu unterbrechen, wie beispielsweise die Bleche 6 und 8 oberhalb der Kanäle, um dadurch freien Durchtritt für den Schaum zu schaffen.

Claims (2)

Patentansprüche: 2_

1. Boden für eine Absorptionskolonne, bestehend aus einer kreisförmigen Lochplatte mit Flüssigkeitszu- und -abführungen an zwei einander gegenüberliegenden Stellen und dazwischenliegenden Umlenkblechen, zwischen denen Heizschlangen oder Kühlschlangen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) in Richtung des von dem Zu- bis zum Ablauf (12, 13) verlaufenden Durchmessers und senkrecht zu den Umlenkblechen (5, 7, 9) an ihrer Unterseite mit oben offenen Kanälen (14, 14 a, 14 b, 14 c) versehen ist, die von dem Zu- bzw. Ablauf bis zum jeweils nächsten Umlenkblech (5, 9) und von diesen Umlenkblechen bis zum jeweils übernächsten Umlenkblech verlaufen, wobei zwischen den Umlenkblechen dazu parallel angeordnete Trennbleche (6, 8) vorgesehen sind, und die Kanäle unterhalb der Trennbleche verlaufen.

2. Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Kanals (14 a, 14 b) unter einem Umlenkblech (5,7,9) Null und unter einem Trennblech (6, 8) am größten ist und nach beiden Seiten zu den Umlenkblechen hin abnimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 469 979.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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