DE1519612C3 - Siebboden für Destillier- bzw. Rektifiziersäulen - Google Patents

Description

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Um die Herstellungskosten von Siebböden mit ge- geordnet und ausgerichtet wird, daß die Gitterleisten

neigten Durchbrüchen zu verringern, wurde außer- des Streckmetalls Anteile des hindurchtretenden Ga-

dem bereits vorgeschlagen, jeweils den gesamten ses derart ablenken, daß eine Geschwindigkeitskom-

Siebboden aus Streckmetall herzustellen, wobei mit ponente in Richtung der Flüssigkeitsströmung erzielt

Vorteil von der Eigenschaft des Streckmetalls Ge- 5 wird.

brauch gemächt wird, daß seine Öffnungen geneigt Die Platte aus Streckmetall kann auf beliebige

zu der betreffenden Platte verlaufen. Es hat sich je- Weise an der Siebplatte befestigt werden. Dies kann

doch, insbesondere bei Verwendung in Lufttren- beispielsweise durch Anbringen von Heftschweiß-

nungssäulen, herausgestellt, daß derartige Zwischen- nähten, durch Weichlöten oder Hartlöten, mittels

boden zum Tröpfeln neigen. ' io Schrauben und Muttern oder mittels gewindeschnei-

Um die Flüssigkeitsgefälle zu vermindern und die denden Schrauben geschehen. Auch eine Befestigung

Berührung zwischen Flüssigkeit und Dampf wir- mittels Drähten ist möglich. Es zeigt sich also, daß

kungsvoll zu gestalten, ist bei einem Siebboden für die Erfindung besonders einfach zu verwirklichen ist

Destillier- bzw. Rektifiziersäulen mit von einem Ein- und auch auf bereits bestehende Siebböden angewen-

lauf über eine mit Durchbrüchen versehene Siebbo- 15 det werden kann.

denplatte nach einem Auslauf führendem Flüssig- Im folgenden wird die Erfindung durch die bei-

keitsverlauf.erfindungsgemäß über der mit Durch- spielsweise Beschreibung einiger erfindungsgemäßer

brüchen versehenen Siebbodenplatte ein Gitter mit Ausführungsformen unter- Bezugnahme auf die

im Abstand voneinander befindlichen streifenartigen Zeichnungen näher erläutert, in welchen in

Leisten, von denen mindestens einige über Durchbrü- 20 F i g. 1 ein Querschnitt durch eine Ausführungs-

chen gelegen und derart geneigt sind, daß zumindest form eines Siebbodens nach der Erfindung,

ein Teil des durch den Siebboden aufsteigenden Fig.2 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemä-

Dampfes eine Ablenkung in Richtung der nach dem ßen Siebboden mit Sehnenwehren und

Auslauf hin strömenden Flüssigkeit erfährt, angeord- Fig.3 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemä-

net. »5 ßen Siebboden mit ringförmiger Flüssigkeitsführung

Durch die Geschwindigkeitskomponente in Rieh- dargestellt ist. ' .
tung des Flüssigkeitsstromes unterstützt der Dampf In Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Gitter in Form die Flüssigkeitsströmung nach dem Auslaß hin und einer Streckmetallplatte 1 dargestellt, welche von öffverringert dadurch die hydraulischen Gradienten. An nungen durchsetzt ist und auf einer mit Durchbrü-Stelle von nicht aktiven Flächen und von solchen Flä- 30 chen3 versehenen Siebbodenplatte 2 aufsitzt. Wie chen des Zwischenbodens, wo sonst ein Hinäurchsto- aus Fig. 1 hervorgeht, bildet die Richtung der Gitßen des Dampfes durch die Flüssigkeit auftritt, wird . terleisten4 der Streckmetallplatte zur Vertikalrichnun eine gleichmäßige Aufschäumung auf der gesam- tung einen Winkel. Die Streckmetallplatte. ist derart ten Zwischenbodenfläche erreicht. Außerdem werden angeordnet, daß Teile der genannten Gitterleisten 4 die auf dem betreffenden Zwischenboden befindli- 35 aufeinanderfolgenden D.urchbrüchen 5 jeweils gegenchen Flüssigkeitsmengen und damit unstabile Be- überliegen. Durch diese Durchbrüche 5 hindurchsteitriebszustände, welche durch Flüssigkeitsbewegungen gende Dämpfe werden durch die Gitterleisten 4 in verursacht werden, bedeutend vermindert. Es hat der durch die Pfeile 6 angedeuteten Richtung abgesich herausgestellt, daß der durch das zusätzliche lenkt, so daß sie eine Geschwindigkeitskomponente Gitter hervorgerufene, am trockenen Zwischenboden 40 mit Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Stellung nach gemessene Druckabfall vernachlässigbar klein ist. rechts erhalten, welche Richtung auch die Richtung Die Verbesserung des Wirkungsgrades der einzelnen des Flüssigkeitsstromes nach dem Auslaß hin ist. Ob-Zwischenböden erlaubt eine Verringerung der Zwi- wohl nur ein Teil des aus den Durchbrüchen aufsteischenbodenzahl und folglich eine Herabsetzung des genden Dampfes in dieser Weise abgelenkt wird, so gesamten Druckabfalles an der Säule. 45 reicht dies doch dazu aus, die über dem Siebboden

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der gelegene Flüssigkeitsschicht zu einer Strömung nach Erfindung besteht das genannte Gitter aus Streckme- dem Auslaß hin zu veranlassen, so daß die längs des tall, welches aus einem Blech gebildet ist, das mit Siebbodens erforderlichen Druckgradienten und daeiner Anzahl unterbrochener, zueinander paralleler mit die Flüssigkeitshöhen an der Einlaßseite bedeu-Schlitze versehen und dann derart auseinandergezo- 50 tend verringert werden können,
gen ist, daß die Schlitze sich öffnen und Durchbrüche Wenn die Verteilung der Öffnungen des Streckbilden. Derartiges Streckmetall ist im Handel er- metalls gleiche Teilung aufweist wie die Durchbrüche hältlich. Die Herstellungsweise des Streckmetalls des betreffenden Siebbodens, so muß das Gitter beführt dazu, daß die einzelnen streifenartigen Leisten sonders sorgfältig auf dem Siebboden ausgerichtet des Gitters einen bestimmten Winkel zur Blechplatte 55 werden, um sicherzustellen, daß die Öffnungen des einnehmen. Gitters und die Durchbrüche in die richtige gegensei-

Es ist auch eine besondere Form von Streckmetall tige Durchdeckungsstellung gebracht werden, so daß

erhältlich, welches durch Abflachungswalzen ge- die gewünschte Ablenkung des aus den Durchbrü-

führt ist. In diesem Falle bildet keines der Blechteile chen der eigentlichen Siebplatte aufsteigenden

an irgendeiner Stelle einen Winkel zu der gesamten 60 Dampfes erreicht wird. Wenn nämlich die Öffnungen

Platte. Solches Streckmetall stellt daher kein Gitter des Gitters und die Durchbrüche der Siebplatte nicht

im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. in die richtige Durchdeckungsstellung gebracht wor-

Die Öffnungen des Gitters können beliebige Ge- den sind, so tritt eine starke Verminderung der

stalt haben und beispielsweise rautenförmig, recht- Dampfablenkung auf, da der Dampf entweder gcrad-

eckig oder quadratisch sein. 65 linig durch die Gitteröffnungen tritt oder auf uiige-

Die Erfindung kann in einfachei Weise dadurch eignete Teile der Gitterleisten trifft,

verwirklicht werden, daß eine Streckmetallplatte auf Sind jedoch das Gitter und die eigentliche Sieb-

der Oberseite eines Siebbodens befestigt und so-an- platte so ausgebildet, daß die Gitteröffnungen und

die Sjcbplattendurchbruche unterschiedliche Teilung haben, so ist diese sorgfältige und genaue Ausrichtung nicht.notwendig. Dies hat seinen Grund darin, daß zumindest einige der Gitteröffnungen und der Siebplattendurchbrüche die richtige Durchdeckungsstellung einnehmen, so daß im Durchschnitt eine gute Dampfablenkung erzielt wird. Ein weiterer Vorteil eines Unterschiedes in der Teilung der Gitteröffnungen einerseits und der Siebplattendurchbrüche andererseits ist darin zu sehen, daß die Herstellung der Gitter und der Siebplatten einfacher ist und daß bei gleichzeitiger genügender Dampfablenkung eine bessere Turbulenz der Dampfströmung in der Flüssigkeit erzeugt wird.

Aus diesem Grunde ist es also von Vorteil, wenn die Öffnungen in dem betreffenden Streckmetall weder in ihrer Anzahl noch in ihrer Teilung mit den Durchbrüchen der Siebplatte übereinstimmen. Es hat sich tatsächlich herausgestellt, daß die Erfindung mit besonderem Vorteil auch dann verwirklicht werden kann, wenn beträchtliche Unterschiede zwischen der Zahl der Gitteröffnungen des Streckmetalls und der Zahl der Durchbrüche in der Siebplatte bestehen. So wurden beispielsweise bedeutende Verbesserungen durch Anwendung der Erfindung beispielsweise bei '25 Siebboden von Lufttrennsäulen erzielt, deren Siebplatten 6163 Durchbrüche je Quadratmeter (Lochabstand 12 mm) aufwiesen und über welche Streckmetallplatten mit 1600 bis 25 000' Gitteröffnungen je Quadratmeter gelegt waren. . / _;...

In F i g. 2 der Zeichnungen ist eine Aufsicht auf einen Siebboden mit Sehnenwehren dargestellt. Zwischen den in Richtung einer Sehne verlaufenden Wehren 12 und 13* ist über die gesamte mit Durchbrüchen versehene Siebbodenplatte 11 eine Streckmetallplatte 10 gelegt, welche derart ausgerichtet ist, daß durch den Siebboden hochsteigender Dampf eine Ablenkung erfährt und eine. Geschwindigkeitskomponente in Richtung auf das Auslaßwehf 13 hin erhält.

In F i g. 3 der Zeichnungen ist eine Aufsicht auf einen Siebboden mit ringförmiger Flüssigkeitsführung dargestellt, welcher derart ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit entlang des durch Pfeile angedeuteten kreisförmigen Weges von einem Einlaßwehr 20 um ein mittlere Säule 22 nach einem Auslaßwehr 21 geleitet wird. In diesem Falle sind längs des Flüssigkeitsweges Segmente 23 aus Streckmetall angeordnet, welche jeweils derart ausgerichtet sind, daß durch die Durchbrüche des Siebbodens hindurchsteigender Dampf eine Ablenkung erfährt und eine Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung erhält. Im vorliegenden Falle sind insgesamt zehn Segmente vorgesehen.

Zwar bedeckt das Streckmetall gemäß der Erfindung vorzugsweise die ganze mit Durchbrüchen versehene Fläche des Siebbodens oder zumindest einen großen Teil derselben, doch treten die Vorteile der Erfindung auch in solchen Anwendungsfällen zutage, bei denen nur ein Teil des Siebbodens mit Streckmetall abgedeckt ist. '

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

I OitJ OiZ 1 2 triert sich daher auf eine Anzahl von Durchbrüchen, Patentansprüche: welche kleiner ist als die theoretisch zur Verfügung stehende Anzahl von Durchbrüchen. Hierdurch wird

1. Siebboden für Destillier- bzw. Rektifizier- der Druckabfall an dem einzelnen Zwischenboden säulen mit von einem Einlauf über eine mit 5 und dadurch der Druckabfall längs der gesamten De-Durchbrüchen versehene Siebbodenplatte nach stilliersäule vergrößert. Diese Erscheinungen treten einem Auslauf führendem Flüssigkeitsverlauf, um so stärker hervor, je größer man die Abmessundadurch gekennzeichnet, daß über der gen der einzelnen Zwischenboden wählt.

mit Durchbrüchen versehenen Siebbodenplatte (2 Die Bildung nicht aktiver Zonen an großen Zwi- bzw. 11) ein Gitter (1 bzw. 10 bzw. 23) mit im io schenböden hat ihre Ursache hauptsächlich in dem Abstand voneinander befindlichen streifenartigen Vorhandensein verhältnismäßig hoher Flüssigkeits-Leisten, von denen mindestens einige über stände, weiche zur Erzeugung der für die Flüssig-Durchbrüchen gelegen und derart geneigt sind, keitsströmung notwendigen Druckgradienten erfordaß zumindest ein Teil des durch den Siebboden derlich sind. Bei den oben beschriebenen Zwischenaufsteigenden Dampfes eine Ablenkung in Rieh- 15 bodenbauarten treten bei entsprechenden Größen tung der nach dem Auslauf hin strömenden Flüs- von Zwischenboden zwangläufig auch entsprechend sigkeit erfährt, angeordnet ist. hohe Flüssigkeitssäule auf. In den Bereichen,

2. Siebboden nach Anspruch I, dadurch ge- welche unter hohen Flüssigkeitsständen liegen, kann kennzeichnet, daß ein Gitter (I bzw. 19 bzw. 23) unter Umständen der Dafnpfstrom durch die Durchaus Streckmetall mit geneigten Gitterleisten an- ao brüche hindurch von dem entgegengesetzt gerichteten geordnet ist. Flüssigkeitsdruck verhindert werden und dort, wo

der Dampf doch noch in einen Bereich mit hohem Flüssigkeitsstand eintritt, hat er das Bestreben, rasch

durch die Flüssigkeit hindurchzustoßen. Die ange-

35 strebte innige Berührung zwischen Flüssigkeit und Dampf wird in diesem Falle nicht erzielt. Ferner ergeben sich aus den bei hohen Flüssigkeitsständen

Eine Zwischenbodenbauart, welche bei Destillier- auftretenden großen Flüssigkeitsmengen Stabilitätssäulen häufig verwendet wird, ist der sogenannte probleme auf Grund von Flüssigkeitswalluhg.
Siebboden, welcher die Form einer ebenen Platte mit 30 Bei Zwischenboden mit konstanter Breite des einer großen Anzahl von Durchbrüchen hat, welche Flüssigkeitsweges, wie dies beispielsweise bei rechtüber seine Fläche verteilt sind. Bei einer Destillier- eckigen Zwischenboden der Fall ist, auf denen die säule sind derartige, horizontal ausgerichtete Zwi- Flüssigkeit von einem Einlaßwehr über den betrefschenböden mit bestimmtem Abstand jeweils unter- fenden Zwischenboden nach einem zu dem Einlaßeinander angeordnet, wobei die Anordnung so ge- 35 wehr parallelen Auslaßwehr strömt, hängt die Höhe troffen ist, daß die Flüssigkeit in der Säule herab- des Flüssigkeitsstandes am Einlaß im allgemeinen läuft, indem sie über die Fläche jedes Zwischenbo- von der Länge des Flüssigkeitsweges ab. Bei ringfördens von einem Einlaß nach einem Auslaß strömt, migen Zwischenboden, auf welchen die Flüssigkeit während der Dampf durch die Durchbrüche des Zwi- einem kreisförmigen Weg um eine Mittelsäule folgt, schenbodens nach aufwärts strömt und dabei durch 40 treten zusätzlich Schwierigkeiten auf Grund der auf die auf dem Zwischenboden befindliche Flüssigkeits- die Flüssigkeit einwirkenden Zentrifugalkraft auf, schicht hindurchtritt. Der Einlaß und der Auslaß der welche die Flüssigkeit nach dem Außenrand des be-Zwischenböden kann durch wehrartige Einrichtun- treffenden Zwischenbodens hinzudrängen sucht, so gen gebildet sein. daß hier zwei hydraulische Gradienten auftreten,

~ Es wird angestrebt, daß in derartigen Destillier- 45 nämlich einer in Umfangsrichtung und einer in radisäulen ein großer Anteil der Durchbrüche jedes Sieb- ler Richtung. In ähnlicher Weise treten auch in solbodens an dem Vorgang des Dampfdurchstromes ak- chen Fällen, bei welchen die Breite des Flüssigkeitstiv teilnimmt und daß der Druckabfall an den einzel- weges auf dem betreffenden Zwischenboden nicht nen Zwischenboden möglichst klein ist. Bei kleinen. konstant ist, beispielsweise bei Zwischenboden mit Zwischenboden ist es durchaus erreichbar, daß alle 50 Sehnenwehren, bei welchen das Einlaßwehr und das Durchbrüche in dem soeben angegebenen Sinne aktiv Auslaßwehr zwei zueinander parallele Sehnen auf gesind und daß der Druckabfall folglich gering ist. Es genüberliegenden Seiten einer kreisscheibenförmigen hat sich jedoch herausgestellt, daß bei großen Zwi- Zwischenbodenplatte bilden, hydraulische Gradienschenböden ein Teil der Zwischenbodenfläche nicht ten auf, und zwar von dem Einlaß- nach dem Auslaßaktiv ist. Es wurde gefunden, daß die Größe dieser 55 wehr und außerdem von dem Einlaßwehr nach dem nicht aktiven Fläche von der Größe der mit Durch- Rand des Zwischenbodens hin.
brüchen versehenen Zwischenbodenfläche abhängt, Zur Verringerung der hydraulischen Gradienten

so daß die nicht aktive Fläche um so größer ist, je und zur Vergleichmäßigung ihrer Verteilung unter größer die gesamte, mit Durchbrüchen versehene gleichzeitiger Ausschaltung bestimmter nicht aktiver Fläche gemacht wird. Bei derartigen, nicht aktiven 60 Bereiche des Zwischenbodens wurde bereits vorge-Flächcn kann gleichzeitig auch das sogenannte Tröp- schlagen, der Flüssigkeit eine Geschwindigkeitskomfeln auftreten. Hierunter wird die Erscheinung ver- ponente in Richtung des Zwischenbodenauslasses zu standen, daß Flüssigkeit durch die Durchbrüche nach erteilen. Dies wurde unter anderem durch Siebboden unten fließt und auf den darunter befindlichen Zwi- erreicht, deren Durchbrüche geneigte Wandungen schenböden fällt. Außerdem stehen auf Grund der 65 aufweisen. Der Bau derartiger Siebboden ist jedoch teilweisen Inaktivität des Zwischenbodens einige im Vergleich zu der Herstellung von Siebboden mit Durchbrüche desselben nicht für die Dampfströmung gerade durch sie hindurch verlaufenden Durchbrüzur Verfugung, und der gesamte Dampfstrom konzen- chen außerordentlich teuer.