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P a t e n t b e s c h r e i b u n g Glockenförmiges Austauschelement
für Bodenkolonnen (Die Erfindung betrifft ein neues Austausohelement für Bodenkolonnen)
Die konstruktive Gestaltung von Bdden für Stoffaustauschkolonnen wird von dem Bestreben
geleitet, optimale Bedingungen für den Stoffaustausoh zwischen Dampf bzw. Gas und
Flüssigkeit herzustellen.
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Das erfindungsgemäße Austauschelement dient zur Ausrüstung von Kolonnenboden.
Bodenkolonnen dieser Art können zur Realisierung verschiedener Stofftrennprozesse
wie die Absorption, Desorption und Rektifikation eingesetzt werden.
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Der Stand der Technik auf dem Gebiet der Austauschböden mit Flüssigkeitszwangsfiihrung
wird dadurch charakterisiert, daß statisch und dynamisch arbeitende Austauschelemente
bekannt sind. Die statischen Austauschelemente werden durch die bekannte Normalglocke
und die dynamischen Elemente durch die Gruppe der Ventile repräsentiert. Die in
zahlreichen Modifikationen bekannten Glocken und die damit ausgerüsteten Austauschböden
weisen über den gesamten Belastungsbereich keine konstante Austauschwirkung auf.
Das mechanische itreiBen der Bodenfldsaigkeit fuhrt vor allen Dingen bei hohen Belastungen
zu einem merklichen Abfall der Trennleistung. Zur Beseitigung von Toträumen auf
Austauschbi3den und zur Zwangsrichtung der über den Boden stromenden Fliissigkeit
sind Glookenkonstruktionen mit verformten Schlitzen oder Zacken bekannt, die sich
aber nicht durchsetzen konnten, da der erwünschte Erfolg ausblieb.
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-Die dynamisch arbeitnden VentilestellendemdurchströmendenDampfjeweils
eine der Belastung entsprechende Sffnung zur Verfügung. Dadurch bleibt die Austausohwirkung
über den größten Teil des @elastungsbereiches konstant.
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ITachteilig wirkt sich beim Ventilboden, da es sich um eine kaminlose
Konstruktion handelt, das Durchregenen bei geringen Dampfbelastungen aus.
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Der @rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der bereits
bekannten Bauarten, Glocke und Ventil, zu verknüpfen.
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Gegenüber dem Normalglockenboden soll eine Verbesserung des Stoffaustausches
und eine Erweiteung des Arbeitsbereiches zu höheren Dampfbelastungen erzielt werden.
Die mit dem erfindungsgemäßen austauschelement ausgerüsteten B8den sollen gegenüber
dem Ventilbodn eine Sicherung gegen das Durchregnen garantieren. Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die typischen Bauteile der normalen Glocke
mit der dynamischen Arbeitzwieise eines Ventils verbunden werden. Dadurch, daß der
Glockenhalter mit einem gewissen Hub frei gefthrt wird, kann sich die Rotationsglooke
durch Heben und Senken der jeweiligen Dampfbelastung anpassen. Die durch eine entsprechende
estaltung der Schlitze beim Dampfaustritt erzielte Rotation der Glocke fUhrt zur
Stabilisierung der Arbeitsweise, die von gewissen Instabilitäten im Hubbereich,
die beim Ventil auftreten, befreit.
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Die Rotation der Glocke in Verbindung mit der Schlitzgestaltung führt
zu einem"Einruhren"der Dampf-bzw. Gasblasen in die Bodenflüssigkeit.
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Diese Feinbegasung-die austretenden Blasen sind vresentlich kleiner
als bei der Normalglocke-führt zu einer Verbesserung der Austauschwirkung.
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Der Rührvorrgang der Rotationsglocke verbessert auch die Stofaustauschbedingungen
an den Stellen eines Austauschbodens, an denen sich sonst Toträume ausbilden. Die
Schlitzgestaltung und die dadurch erzielte Rotation reduzieren auch stark die vertikale
Geschindigkeitsomponente des austretenden Gases bzw. Dampés, dadurch wird das Mitreißen
der Flüssigkeit von Boden zu Boden wesentlich vermindert. Eine Sicherheit gegen
das Durchregnen, wie es beim Ventilboden bei geringen Belastungen auftraten kann,
wird durch Beibehaltung eines Kamins bzw. Kaminstummels erzielt. Eine Verlängerung
des flüssigkeitsweges und damit eine weitere Verbesserung der Austauschwirkung kann
dadurch erzielt werden, daB man die Rotationsglocken, auf den Endpunkten gleichseitiger
Dreicken angeordnet, auf einem Boden gegeneinander roteieren läßt.
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Bei Einsatz der Rotationsglocke als Austauschelement in Bodenkolonen
kann die Wirksamkeit verbessert und kbnnen so die Gesamtzahl der in einer Kolonne
einzusetzenden Böden und damit die Anlagenkosten reduziert werden.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispeisl näher
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1:
Senkrechter Schnitt durch eine Rotationeglooke Fig. 2: Anordnung der Rotationsglocken
auf einem Austausohboden (Draufsicht) Fig. 3: Seitenansicht nach Fig. 2 - Stellung
der Rotationsglooken bei Dampfbelastung 0 Fig. 4: Seitenansicht nach Fig. 2 und
3-Stellung der Rotationsglooket in Arbeitsbereich, Nähe des Maximalhubes In Fig.
1 ist im Sohnitt in Rotationaglocke gezeigt. Deutlich ist dabei su erkennen, da9
der Glookenhalter @.1 in zwei Querstegen im gamin frei @eführt wird und die Möglichkeit
beeteht, daß die Glookenhaube sich durch Abheben entsprechend der Dampfbelastung
einstelt. Durch das Aufbringen eines Ballastgewichtes 1.2 kann der Arbeitsbereich
beeinfluBt werden.
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Duroh entsprechande Gestaltung der Sohlitze wird die Glocke beim Atstritt
der Dämpfe bzw. Gase in eine Rotation versetzt. Die Festlegung des Glookenhubes
muß unter dom Gesichtspunkt der günstigsten Strömungsverhältnisse in der Glooke
erfolgen. Fig. 2 zeigt die Anordnung der Rotationsglocken auf einem Austauschboden,
wobei die Möglichkeit besteht, die Glooken gleichzinnia und auoh gegensinnig rotieren
zu lassons In Fig. 3 und 4 ist die Arbeitsweise der Glooken in Abhängigikeit von
der Dampfbelastung charakterisiert. Fig. 3 zeigt die Stellung der Rotationsglooken
bei der Dampfbelasting 0. Die Glockenhauben sitzen auf dem gamin auf und befinden
sich in Ruhe. Fig. 4 zeigt die Rotationsglocken abgehoben im Arbeitsbereich, dadbei
rotiert die Glockenhabe aud "rührt" die Gasblasen in die Bodenflssigkeit ein. Diese
intensive zusätzliche Bewegung der Bodenflüssigkeit fuhrt zu viner Varbesserung
der Austauschwirkung.