DE1519599B2

DE1519599B2 -

Info

Publication number: DE1519599B2
Application number: DE1519599A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Becker
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1965-10-22
Filing date: 1965-10-22
Publication date: 1975-03-27
Also published as: GB1128229A; US3421335A; JPS5342752B1; DE1519599A1; DE1519599C3; NL6614782A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rektifikationskolonne, mit in einem Kolonnenbehälter waagerecht übereinander angeordneten Austauschboden, die sich über die gesamte ihrer Einbauhöhe entsprechenden Querschnittfläche erstrecken.

Die bekannten Rektifikationskolonnen weisen gewohnlich kreiszylindrische Querschnitte auf. Ihre Durchmesser sind jedoch, wenn das zulässige Transportmaß nicht überschritten werden soll, relativ klein. Dieser Nachteil bedingt hohe Dampfgeschwindigkeiten und große Bodenabstände, da der Bodenabstand in etwa umgekehrt proportional mit der 4. Potenz des Kolonnendurchmessers wächst. Große Bodenabstände haben jedoch zur Folge, daß die Kolonnen sehr hoch gebaut werden müssen.

Weiterhin ist in der BE-PS 6 58 578, ausgehend von einer Rektifikationskolonne mit einer Vielzahl von im allgemeinen zylinderförmigen Teilgehäusen, eine Rektifikationskolonne beschrieben, mit einer Mehrzahl von rohrförmigen horizontal angeordneten Gehäusen oder Hüllen, wobei jedes einzelne Gehäuse nur einen Austauschboden enthält. Der BE-PS 6 58 578 liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rektifikationskolonne zu schaffen, in welcher die Gesamtfläche der Glockenboden vergrößert werden kann, ohne den Durchmesser und die Wandstärke des außeren Behälters vergrößern zu müssen, wobei die Höhe des Behälters bedeutend geringer als bei bekannten Vorrichtungen mit vergleichbarer Glockenbödenfläche sein soll. Den Problemen, die sich aus der Vergrößerung der gesamten Fläche der Austauschböden ergeben können, wie Planizität und Schwingungsverhalten der Austauschboden, Sicherheit des Kolonnenbehälters usw., wird in der be schriebenen Weise begegnet, wobei eine Rektifika tionskolonne entsteht, die in seinem äußeren Erscheinen einer stehenden, als Turm bezeichneten Rektifikationskolonne gleichkommt.

In der BE-PS 6 58 578 werden ausdrücklich die Vorteile, die in der Mehrteiligkeit der Ausführung der Kolonne liegen, betont und darauf hingewiesen, daß in erster Linie diese Konstruktion den Sicherheitserfordernissen gerecht würde, so daß eine sehr arbeitsintensive und aufwendige Lösung in Kauf genommen werden müsse.

Die beschriebenen Kolonnen können infolge ihrer ungünstigen äußeren Abmessungen häufig nicht transportiert werden, weshalb sich die Notwendigkeit erhebt, sie in Teilstücken zu fertigen und auf der Montagestelle zusammenzubauen, zwei Bedingungen, die mit erheblichen Kosten verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Rektifikationskolonne zu schaffen, deren Bauhöhe wesentlich geungci ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kolonnenbehälter liegend angeordnet ist.

Be> dieser Anordnung einer liegeiiden zylindrischen Kolonne können die Austauschboden im Mittel eine wesentlich größere Fläche als bei einer stehenden Kolonne gleichen Durchmessers haben. Es ist somit möglich, die Bodenabstände beträchtlich geringer zu wählen und bei gleichem Raumbedarf eine größere Anzahl Böden einzubauen, so daß die liegende Kolonne bessere Trenneigenschaften aufweist als die stehende, oder bei gewünschten gleichen Trenneigenschaften wesentlich kurzer und/oder schmaler gebaut werden kann.

Die Bodenfläche ist bei gleichen Kolonnenabmessungen bei einer liegenden Kolonne wesentlich größer als bei einer stehenden. Daher treten in der liegenden Kolonne kleine Dampfgeschwindigkeiten auf, und es sind Bodenabstände von nur etwa 100 mm und weniger erforderlich, während stehende Kolonnen bei etwa der gleichen Leistung Bodenabstände von 200 bis 600 mm aufweisen müssen.

Da der Bodenabstand nach einer Faustformel umgekehrt proportional der 4. Potenz des Kolonnendurchmessers wächst, ist die Bodenfläche

F =

const.
H

mit// als Bodenabstand. Der für einen Boden benötigte Raum ergibt sich damit zu

Ä = F·//= const. -l/H,

d. h., bei vierfachem Bodenbestand ist der Raumbedarf doppelt so groß. Daraus folgt, daß die liegende Kolonne im Vergleich zur stehenden bei gleichem Durchmesser und gleicher Bodenanzahl nur etwa halb so lang gebaut werden muß oder daß bei einer gleich großen liegenden Kolonne der Durchsatz verdoppelt werden kann.

Es erübrigt sich, näher darauf einzugehen, welche großen Einsparungen an Fertigungs-, Transport-, Montage- und Raumkosten diese neuartige Bauweise mit sich bringt.

Damit ist es möglich, auch dort, wo infolge festliegender Transportmaße und Gebäudeabmessungen eine bestimmte Kolonnenhöhe bzw. -länge nicht

Überschritten werden darf, eine Kolonne anzuliefern, die ebenso gute Trenneigenschaften aufweist wie eine fenkrecht gestellte, wesentlich höhere bzw. längere ynd daher nicht mehr transportfähige Kolonne der bekannten Art.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist der Kolonnenbehälter quaderförmig.

Beispielsweise lassen sich dabei in einem Behälter mit einem quadratischen Querschnitt von 3,6 X 3,6 m Kantenlänge liegend etwa 25 Austauschböden bei 100 mm Bodenabstand unterbringen, wobei zwischen dem obersten und dem untersten Boden und der gegenüberliegenden Behälterwand ein Abstand von etwa 600 mm für den Ein- und Austritt der Dämpfe besteht. Diese Rektifiziereinheit entspricht bei einer Länge von etwa 5,5 m einer stehenden Kolonne von 3,6 m Durchmesser und 25 X 0,4 = 10 m Höhe. Dazu kommen noch die am Kolonnenkopf und -fuß befindlichen Hauben von je etwa 1 m Höhe, wodurch sich eine Gesamthöhe von 12 m ergibt.

Der Rechteckboden bietet zudem den Verteil einer gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung. Es treten fast keine toten Winkel und Verlustflächen auf, also Flächen, die nicht oder nur sehr ungleichmäßig mit Flüsligkeit und Dampf beaufschlagt werden. Bei einem runden Boden beträgt dieser Verlustflächenanteil etwa 20 bis 35% der Bodenfläche, bei einem rechteckigen Boden dagegen nur etwa 5 ⁰Zo.

Weiter ist es besonders vorteilhaft, mindesten. einige Austauschboden als Stützelemente für die fla chen, parallelen Außenwände der Kolonnen auszubilden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sind auf die ebenen Seitenwände der quaderförmigen Kolonne in Höhe der als Stützelemente ausgebildeten Austauschboden zur weiteren Erhöhung der Wandfestigkeit gewölbte Blechtafeln aufgeschweißt. Zwischen den tragenden Austauschboden können sich dann jeweils eine be- liebige Anzahl nicht tragender Austauschboden befinden.

In den Zeichnurgen sind Ausführungsformen der frfindungsgemäßen Kolonnen beitjpielshalber sehe- tnatisch dargestellt, es zeigt F t g. 1 einen Längs- und Querschnitt einer zylindrischen Kolonne,

F i g. 2 einen Längs- und Querschnitt einer quaderförmigen Kolonne und

Fi g. 3 einen Teil eines Längsschnittes einer anderen Ausführungsform einer quaderförmigen Kolonne in einem größeren Maßstab.

F i g. 1 zeigt parallel übereinander angeordnete Rektifikationsböden 1 mit parallelen Längskanten 2 und mit gegebenenfalls entsprechend der Haubenkrümmung der Hauben 4 gerundeten Stirnkanten 3. Die Böden haben etwa rechteckige Form, und ihre Fläche nimmt, von der in die Zylinderachse fallenden Bodenfläche ausgehend, nach oben und nach unten ab. Durch Vergrößerung der Anzahl der Überläufe S kann bei der erfindungsgemäßen Kolonne die reine Gegenstromführung von Dampf und Flüssigkeit näherungsweise erreicht und der Flüssigkeitsaufstau auf den Böden verkleinert werden.

Fig. 2 zeigt eine quaderfö. ;iige Kolonne mit Rechteckaustauschböden 1 und seitlichen Abstützungen 9, wobei die Quaderform durch zwei parallel flache Seitenwände 7, diese miteinander verbindende, gegenüberliegende, gebogene Wandteile 6 und parallele, !lache Stirnwände 8 geb'ldet ist.

Fig. 3 zeigt ein Detail eines Schnittes durch eine erfindungsgemäße quaderförmigc Rektifikationskolonne. Die tragenden, stabiler al? die nichttragend gebauten Austauschboden 10 sind fest, z.B. durch Verschweißen, mit den flachen Seitenwänden 7, 8 verbunden. Dazwischen sind jeweils zwei nichttragende Austauschböden 11 angeordnet. Aufgeschweißte gewölbte Blechtafeln 12 versteifen die ebene Seitenwand der Kolonne. In diesem Fall weisen die Seitenwände 7, 8 im Bereich zwischen zwei tragenden Böden mindestens eine Öffnung 13 auf. die dem Druckausgleich zwischen dem Koionneninnern und dem von der gewölbten Blechtafel 12 umschlossenen Raum dient.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Rektifikationskolonne besteht darin, daß sie rieh leicht mit einem liegenden Verdampfer oder Plattenwärmeaustauscher kombinieren läßt, ohne daß dsfür lange Verbindungsrohrleitungen benötigt werden, die gewöhnlich eine kostspielige Isolation erfordern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

15 19 S99 Patentansprüche:

1. Rektifikationskolonne mit in einem Kolonnenbeh älter waagerecht übereinander angeordneten Austauschböden, die sich über die gesamte ihrer Einbauhöhe entsprechenden Querschnittfläche erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolonnenbehälter liegend angeordnet ist.

2. Rektifikationskolonne nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, daß der Kolonnenbehälter quaderförmig ist.

3. Rektifikationskolonne nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß mindestens einige Austauschboden (10) als Stützelemente für die ebenen Kolonnenbehältenvände (7, 8) ausgebildet sind.

4. Rektifikationskolonne nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß auf die Außenseite der ebenen Kolonnenbehälterwände (7, 8) in Höhe der als ^tützelemente ausgebildeten Austauschboden gewölbten Blechtafeln (12) aufgesetzt sind.

5. Rektifikationskolonne nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den benachbarten, als Siützelemente dienenden Austauschboden (10) mindestens ein nicht als Stützelement dienender Austauschboden 11 angeordnet ist.

30