DE1519710A1 - Perl- oder Sprudelboden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Perl- oder Sprudelboden, der dazu dient, Flüssigkeiten und Grase in berührung miteinander zu bringen, wobei der Sprudelboden mit einer oder mehreren rohrförmigen, im Gleichstrom zu durchströmenden Kontaktvorrichtungen für die Flüssigkeit und das Gas versehen ist, und wobei jede dieser Vorrichtungen Mittel umfaßt, um dem hindurchströmenden Gas eine drehende Bewegung zu erteilen.

Unter einem Gas ist in der folgenden Beschreibung auch ein gasförmiges Medium zu verstehen»

Perartige Sprudelböden können in Säulen oder Kolonnen verwendet werden, in denen Flüssigkeiten mit Gasen.in Berührung gebracht werden können, um einen Austausch von Stoffen und/oder Wärme zwischen den verschiedenen Phasen zu bewirken, s.B. um Kohlenwasserstoffgemische zu trennen, und zwar· durcli <1? e Destillation oder Absorj.fei.on eines Gase=5 Qdei or:es ar· i.-.ren Bestand::üils einei 3asjeu..ischoo au.* HiIi^ ?;Ιαβ'" FIi-33i/-<eit,

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Kontaktvorriciitungen dieser Art sina bereits bekannt. Bel einer solchen Vorrichtung wird die .Flüssigkeit, nachdem sie mit dem Gas in berührung gebracht worden ist, an der .«and der Vorrichtung infolge der drehenden .öewe^ung des Jases gesammelt, und sie wird aus der Vorrichtung teilweise über in der Wand der Vorrichtung vorgesehene Öffnungen und teilweise über den Rand der Vorrichtung Hinweg abgeführt. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß die über den Hand der Vorrichtung hinv/eg entweichende Flüssigkeit nur in einem ungenügenden Ausmaß von dem Gasstrom getrennt wird, so daß ein Teil der Flüssigkeit von dem Gas mitgerissen wirdj bei einer Destillationskolonne führt dies z.B. dazu, daß sich der Y/irkungsgrad der Trennung verringert. Es ist möglich, die Flüssigkeit vollständig oder zum größten Teil über die erwähnten Öffnungen abzuführen, wenn man die Zahl der Öffnungen oder ihren Durchtrittsquerschnitt erheblich vergrößert. In diesem Fall strömt jedoch eine große Gasmenge durch die Offnungen, so daß auch bei dieser Anordnung die Flüssigkeit nur ungenügend von dem Gas getrennt und teilweise von dem Gas mitgerissen wird.

Eine gute Trennung der Flüssigkeit von dem Gas läßt sich erreichen, wenn men a,ι" der Außenseite der rohrförmigen Kammer an deren Austritts ende und gleichachsig damit ein Bundteil vorsieht» dessen Durchmesser kleiner ist al3 der Durchmesser der Kontaktvorrichtung; «3as G-ae strömt dann durch das Innere dieses Bundteil^, während die Außenfläche des.Bundteil* iine der Be_f4i ":^un_eöfl^K'^en cL?s Haums bildet, der vr-n der ?::.ü;^i_i:.:_; :■ vt durofc-ij-cröint wird» )s± dieser MaSna/mje t>«.⁵£it\. sAc^ ?x--i-:-ct, '..'■> Nachteil, daß der Druckabfall des auroL dib ?ϊ richtung .y.'f'h^.-

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den Gases erheblich vergrößert wird.

Me iirfindung sieht nunmehr Lütt el vor, die eine "bessere Abtrennung der Flüssigkeit ermöglichen, ohne daß das Strömen des Grases durch die Vorrichtung behindert wird·

Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck der Kaum der Kammer, innerhalb dessen sich die trennung abspielen soll, durch eine «and abgegrenzt, die entweder Über ihren ganzen Umfang oder einen Teil ihres Umfangs über eine Höhe, die mindestens einem Drittel deü ^urc.-jjnessers der rohrförmigen Kammer entspricht, mit tangentialen Öffnungen zum Abführen von Flüssigkeit aus der rohrförmigen Kammer versehen ist, wobei die Richtung, in der die uffnungüflächen ihre größte Abmessung haben, im wesentlichen der Strömungsrichtunr der Flüssigkeit an der betreffenden Stelle entspricht.

Der auf der Innenfläche der rohrförmigen Kammer vorhandene Flüssigkeitsfilm kann leicht über die tangentialen Öffnungen abgeführt werden, die der strömenden Flüssigkeit zugewandt sind. Die Zahl der Öffnungen und ihre ^uerschnittsfläche kann der xienge der abzuführenden Flüssigkeit angepaßt werden. Ferner ist es möglich, die Öffnungen unregelmäßig anzuordnen, z.3. in der Weise, daß die Vergrößerung der Öffnungsfläche in der Strömungsrichtung abnimmt, so daß der Querschnitt der Austrittsoffnungen dort am größten ist, wo das Abgeben der Flüssigkeit beginnt und wo daher eine Flüssigkeitssehicht von vergleichsweise großer Dicke vorhanden ist.

Die Öffnungen können als kreierunde oder quadratische bzw. rechteckige Löcher ausgebildet seini ferner kann man als

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öffnungen Schlitze vorsehen. Eine geeignete fläche zum Abgrenzen der Trennungszone wird z.B. durch eine Wand gebildet, die mit einer oder mehreren feinen von Schlitzen versehen ist, welche als Ventilationoachlitze bezeichnet werden können·

Da der Durchmesser der Trennungszone nicht verkleinert wird, wird das .ündurchströmen des ü-ases nicht behindert, und dae Gas hat nur einen geringen Gegendruck zu überwinden. Infolgedessen wird auch der Gegendruck, dem die Flüssigkeit beim Einleiten in die kontaktvorrichtung ausgesetzt wird, verringert, i/enn die Flüssigkeit aus einer auf dem Zwischenboden vorhandenen Flüssigkeitsschicht zugeführt wird, bleibt somit eine Flüssigkeitszufuhr bis zu höheren Gasgeschwindigkeiten möglich, so daß sich die Durchsatzleistung der Vorrichtung erhöht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch ihre sehr einfache K_onstruktion aus.

Ferner ergeben sich keine Schwierigkeiten, wenn man auf einem solchen Zwischenboden zwei oder mehr dieser Vorrichtungen anordnet. Die Abgabe von Flüssigkeit aus einer rohrförmigen Kammer über deren Y/andabschnitt, der mit öffnungen versehen ist, wird nicht durch das Vorhandensein benachbarter rohrförmiger Kammern beeinflußt) somit können die Abstände zwischen benachbarten rohrförmigen Kammern klein sein, und ein großer Teil eines Sprudelbodens kann ausgenutzt werden, um ein Gas in Berührung mit einer Flüssigkeit zu bringen·

Eine sehr zweckmäßige Form einer solchen Vorrichtung erhält man, wenn der Teil der Wand, welcher mit tangentialen Öffnungen versehen ist, aus Blech besteht und zur Form eines

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Critters ^e^eckt worden ist. Dieses Material, das gewöhnlich als Streckmetall bezeichnet wird, weist tangentiale rhombusförmige Öffnungen in einer zickzackförmigen Anordnung auf. Sowohl der Querschnitt der öffnungen im Vergleich zum Flächeninhalt eines bestimmten I.iaterialstücks als auch die Lage der Öffnungen kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden.

Das Streckmetall läßt sich leicht durch Biegen in die Form einer rohrförmigen Kammer bringen, wobei sich die langen Diagonalen der rhombusförmigen Öffnungen parallel zur lohse der rohrförmigen Kammer erstrecken, und wobei die Fläche der Öffnungen dann am größten ist, wenn man sie längs einer Linie betrachtet, welche die Achse der rohrförmigen Kammer rechtwinklig schneidet.

Der mit den tangentialen Öffnungen versehene Teil der Wand kann sich ferner aus zwei oder mehr Schichten aus Streckmetall zusammensetzen. Hierdurch wird die Trennung der Flüssigkeit von dem Gas ebenso wie das Abführen der Flüssigkeit gefördertf dies kann z.B. bei hohen Gasgeschwindigkeiten zu einer günstigen Wirkung auf die Abführung der Flüssigkeit führen·

Wenn oberhalb eines mit erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtungen bestückten Sprudelbodens ein zweiter äprudelboden vorgesehen ist, der ebenfalls derartige Kontektvcrriehfcungen trägt» die genau oder im wesentlichen in Flüchtling mit den Kontaktvorrichtungen auf dem ersten Sprudelbodan angeordnet sind, kann die Wand einer rohrförmigen Kammer auf dem er~ten Sprudel/hcdU?» ganz oder im wesentliche)* mit dei* unter.':υi ^ Λβ.< ΊΙβϊ^ ^er entsprechenden rohrförmigen Kammer auf nt\: ^ wet-U^ S

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verbunden sein. In diesem i^?all ergibt sich eine maximale Ausnutzung des für den Trennvorgang verfügbaren liaums.

Wenn die auf dem oprudelboden angeordneten rohrförmigen Kammern in ihrem Austauschteil auf der Innenseite mit Vorsprüngen versehen sind, die dazu dienen, die Flüssigkeit erneut zu zerstäuben, so können diese Vorsprünge aus dem gleichen Material bestehen, aus dem der Teil der .'/and der rohrförmigen Kammer hergestellt ist, welcher die Austauschzone abgrenzt, und zusammen mit diesem »Vandteil können die Vorsprünge ein einheitliches Aggregat bilden, so daß sich eine sehr einfache Konstruktion ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

i'ig. I zeigt im Längu3Chnitt bzw. im Querschnitt einen •i-'eil eines Sprudelbodens mit einer erfindungsgemäßen rohrförmigen Kontaktvorrichtung, deren Trennungszone über ihren ganzen Umfang mit Öffnungen in der Wand der Vorrichtung versehen ist·

Pig, 2 zeigt im Längsschnitt bzw. im Querschnitt eine weitere Ausbildungsform, bei der die tfand der Trennungszone nur über eine Hälfte ihres Umfangs mit Öffnungen versehen ist.

j?ig* 3 zeigt im Längsschnitt fc-sw. im Querschnitt eine weitere Ausbildungsform, b^i der .die Trennzone von zwei

Schichten ews Streckmetall umgeben ist. ο
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tfig. 4- zeii.t, wisrtsrum im Längsscbxiti., bzw. .1·. Q> ■■*.?--

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^ üohnitt eine rcirr.-iv-rmi^a Kaamer, C,μ mit winer robrf .:■> .»-.·. -* Umsolili3ßungswand z\i% Abführen der abgetr^iotön i'lUssi^xeii;

^iJr* ibn dem jtiäum unterhalb des Sprudelbodans versahen iec*

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Fi^. 5 zeigt im Längsschnitt eine Kontaktvorrichtung, bei der der mit Öffnungen versehene Teil der Wand mit der Unterseite der iVand einer Vorrichtung verbunden ist, welche auf einem Sprudelboden vorgesehen ist, der in der Kolonne auf einem höheren liveau angeordnet ist.

Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch eine Kontaktvorrichtung, bei der auch die Austauschzone mit einer Schicht aus Streckmetall versehen ist·

Fig. 7A, $B, 8A und 8B sind graphische Darstellungen, aus denen das Betriebsverhalten bestimmter erfindungsgemäßer Kontaktvorrichtungen ersichtlich ist.

In Pig. 1 erkennt man bei 1 den bprudelboden und bei 2 die i/and der rohrförmigen Kammer. Innerhalb der rohrförmig6n Kammer sind Leitorgane 3 angeordnet, die dazu dienen, dem Gasstrom eine drehende Bewegung zu erteilen, Öffnungen 4 in der Wand der Kammer dienen dazu, die Flüssigkeit in die rohrförmige Kammer einzuleiten. Der an die Trennzone angrenzende Teil 5 der rohrförmigen Wand ist mit tangentialen Öffnungen 6 versehen.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 weist die wand 5 der Trennzone Offnungen 6 auf, die nur längs einer Hälfte des Umfangs dieser Zone angeordnet sind. Bei dem in diesem Fall verwendeten Material handelt es sich um sogenanntes Streckmetall«

Bei der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion ist die rohrförmige Kammer 2 teilweise in eine Öffnung des Sprudelbodens 1 eingelassen. Die rohrförmige Kammer ist an ihrem unteren

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Ende durch eine !'latte 7 abgeschlossen. In dem unterhalb des Bodens 1 liegenden ieil der wund der rohrförmigen Kammer sind tangentiale Öffnungen 8 ausgebildet; das Gas tritt in die rohrförmige kammer über diese öffnungen ein und beginnt in der Kammer, sich drehend zu bewegen. Die über weitere Öffnungen zugeführte Flüssigkeit v/ird durch Kohre 9 zum unteren Teil der rohrförmigen Kammer geleitet. Die //and der Trennzone v/ird durch zwei Schichten 10a und 10b au3 Streckmetall gebildet,

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die rohrförmige Wand 2 mit einer sie umgebenden wand 11 versehen ist. Die durch die Offnungen in dem Wandteil 5 abgetrennte Flüssigkeit wird durch eine ringförmige Kammer 12 zwischen der rohrförmigen Kammer und der sie umschließenden Y/and 11 zu den Raum unterhalb des liprudelbodens 1 geleitet. Die Offnungen 4 zum Zuführen von Flüssigkeit zu der vorrichtung über die Kanäle 13 stehen mit dem Raum oberhalb des Sprudelbodens in Verbindung.

In Fig. 5 erkennt man bei 1 und 1' zwei Sprudelböden mit

zugehörigen Kontaktvorrichtungen 2 und 2·, die gleichachsig angeordnet sind. Der Randteil 5 der rohrförmigen Kammer 2 auf dem Sprudelboden 1, der mit Offnungen versehen ist, steht am oberen Ende in Verbindung mit dem unteren Teil der Wand der rohrförmigen Kammer 2¹ auf dem oberen Sprudelboden 1¹.

Fig. 6 zeigt eine Kontaktvorrichtung, bei der die Trennzone 14 von zwei Schichten 10a und 10b aus Streckmetall umgeben ist} die Schicht 10b erstreckt sich längs der Innenseite der rohrförmigen Wand nach unten bis zu der Austauschzone 151 wo sie dazu dient, die zugeführte Flüssigkeit zu zerstäuben.

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Es wurden Versuche mit einer Kolonne durchgeführt, bei der die Sprudelböden mit erfindungs^emäßen rohrförmigen Kontaktvorrichtungen ausgerüstet waren, wobei die Kolonne mit v/asser und Luft betrieben wurde.

Beispiel I

Bei einer rohrförmigen Kontaktvorrichtung der in Pig. 1 gezeigten Art mit einem Durchmesser von 110 mm und einer Höhe von 280 mm, die mit einem Kranz von Leitorganen versehen war, welche unter einem v/inkel von 40° gegen eine zur Achse der ™

Vorrichtung rechtwinklige Ebene geneigt waren, um dem Luftstrom eine drehende Bewegung zu erteilen, bestand der obere Teil der Wand über eine Höhe von 150 mm aus otreckmetall. Die mitgerissene Flüsaigkeitsmenge in Prozent der zugeführten Flüssigkeit (senkrechte Achse in Fig. 7A) und der Druckabfall (senkrechte Achse in Fig. 7B) innerhalb der Vorrichtung in Millimeter Wassersäule bei einer konstanten Gasgeschwindigkeit von 14 m/sec wurden über der Flüssigkeitsbelastung in m /h (waagerechte Achse; Kurven A) aufgetragen. Zu Vergleichszwecken sind Angaben i über entsprechende Messungen beigefügt, die für eine entsprechende Vorrichtung gelten, bei der eine völlig glatte Yfand (Kurven B) bzw. ein Bundteil mit einem Innendurchmesser von ö5 mm auf der Austrittsseite zum Auffangen der Flüssigkeit (Kurven C) vorgesehen war. Bei diesen Vorrichtungen betrug der Neigungswinkel der Leitorgane 30°. Es zeigte sich, daß bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen nur ein sehr kleiner Prozentsatz der Flüssigkeit mitgerissen wird, ohne da3 ler Druckabfall längs Qsr Vorrichtung bemerkbar zunimmt. Ein¹ Verringerung der prozentualen '"enge der mitgerissenen ?lüss3gk3lt wvrZc, ir diesem

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Fall bei niedrigen Flüssigkeitsbelastungen auch dann erzielt, wenn ein Bundteil oberhalb der Vorrichtung vorhanden war? jedoch zeigte sich in diesem Fall eine Erhöhung des Druckabfalls.

.Beispiel II

Bei einer Vorrichtung nach Fig. 3 mit einem Durchmesser von 180 mm und einer Gesamthöhe von 340 mm bestand der obere Teil der ./and über eine Höhe von 105 mm aus zwei Schichten von Streckmetall. Die prozentuale Menge der mitgerissenen Flüssigkeit und der Druckabfall bei einer Gasgeschwindigkeit von 16,5 m/sec sind in Fig. 8A und 8B in der gleichen Weise wie bezüglich des Beispiels I aufgetragen (Kurven A). Zu Vergleichszwecken sind die Ergebnisse beigefügt, die bei entsprechenden Vorrichtungen erzielt wurden, welche eine völlig geschlossene Wand aufwiesen und ander Oberseite mit einem Bundteil mit einem Innendurchmesser von 150 mm versehen waren (Kurven C). Auch in diesem Fall wurdt ein sehr niedriger Prozentsatz der mitgerissenen Flüssigkeit erzielt, und bezüglich des Druckabfalls ergaben sich günstige Werte«

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Claims (6)

P A T E B T A H o P E Ü C H E

1. Perl- oder Sprudelboden, mittels dessen Flüssigkeiten und Gase in ^eriihrun^ gebracht werden können, wobei der üprudelboden mit einer oder mehreren rohrförmigen, im Gleichstrom zu durchströmenden Kontaktvorricütungen für Flüssigkeit und Gas versehen ist, wobei jede Vorrichtung Mittel umfaßt, die dazu dienen, eine drehende Bewegung des ^ases herbeizuführen, dadurch gekennzeichnet , daß die irennzone der ronrförmigen Kammer durch eine Wand begrenzt wird, die entweder über ihren ganzen Umfang oder längs eines Teils ihres Umfangs über eine Höhe, die mindestens einem Drittel des Durchmessers der rohrförmigen Kammer entspricht, mit tangentialen Öffnungen zum Ab— geben von Flüssigkeit aus der rohrförmigen Kammer versehen ist, wobei die Richtung, in der der Querschnitt der öffnungen am größten ist, im wesentlicnen aer otrlmungsrichtung der Flüssigkeit an der betreffenden Stelle entspricht.

2. Perl- oder Sprudelboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der mit tangentialen Öffnungen versehene Teil der w'and aus Streckmetall besteht.

3. Perl- oder Sprudelboden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der mit tangentialen Öffnungen versehene 'feil der ',/and aus zwei oder mehr Schichten aus Streckmetall (10a, 10b) besteht.

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4. Perl- oder Spruaelbocien nach Anspruch 1 bis 5, wobei oberhalb des erwähnten üprudelbodens ein zweiter Sprudelboden angeordnet ist, der mit rohrförmigen Kontaktvorrichtungen bestückt ist, welche genau oder im wesentlichen gleichachsig mit den Kontaktvorrichtungen auf dem ersten Sprudelboden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Wand einer rohrförmigen Kammer auf dem ersten Sprudelboden ganz oder im wesentlichen mit dem unteren Teil der Wand der entsprechenden rphrförmigen Kammer auf dem zweiten Sprudelboden verbunden ist.

5. Perl- oder Sprudelboden nach Anspruch 1 bis 4» wobei die rohrförmigen Kammern im Austauschteil auf ihrer Innenseite mit Vorsprüngen versehen sind, die dazu dienen, die Flüssigkeit erneut zu zerstäuben, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorsprünge aus dem gleichen Material bestehen, aus welchem der Teil der .Yand der rohrförmigen Kammer hergestellt ist, welcher die Austauschzone abgrenzt und zusammen mit diesem Teil ein zusammenhängendes Aggregat bildet.

6. Kolonne, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Perl- oder Sprudelboden nach Anspruch 1 bis 5.

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