DE1519725B2

DE1519725B2 - Siebboden für Stoffaustauschkolonnen

Info

Publication number: DE1519725B2
Application number: DE1519725A
Authority: DE
Inventors: Walter Williamsville N.Y. Bruckert (V.St.A.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1964-11-09
Filing date: 1965-11-06
Publication date: 1974-03-07
Also published as: US3410540A; NL133386C; BE750245Q; AT271385B; DE1519725A1; NL6514545A; GB1117338A

Description

Wegen dieses Druckabfalles fließt die Flüssigkeit nur langsam durch die Vertiefungen hindurch. Eine Erhöhung der Beaufschlagung von gerieften Böden verbietet sich also, weil hierbei ein besonders hoher Schaum entsteht, was weiterhin große Abstände zwischen den einzelnen Böden voraussetzt, ebenso wie einen großen Abfall des Dampfdruckes. Die sehr große Empfindlichkeit der Schaumhöhe auf gerieften Böden hat sehr enge Begrenzungen in der Beaufschlagung mit Dampf zur Folge. Aus diesen Gründen sind die Einbaumöglichkeiten und die Verwendungsmöglichkeiten von gerieften Böden sehr begrenzt. Man kann über sie nicht mehr Flüssigkeit hinwegleiten als ursprünglich vorgesehen war.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1051 805 ist weiterhin ein Siebboden für Stoffaustauschkolonnen bekanntgeworden, der mehrere parallel zueinander angeordnete Abflußkanäle aufweist, die jeweils aus zwei sich sowohl über als auch unter die Siebbodenebene senkrecht erstreckenden Seitenwänden und einem dazu rechtwinklig angeordneten Bodenteil bestehen, und die in ihrem unterhalb der Siebbodenebene liegenden Teil eine Reihe von Abflußöffnungen für die Flüssigkeit besitzen, die durch die Flüssigkeitssäule im Kanal gegen den Durchtritt von Dampf abgedichtet sind. Bei diesem bekannten Siebboden sind zunächst die Abflußöffnungen in einer Seitenwand vorgesehen. Bei einer derartigen Anordnung ist eine nachteilige Beeinflussung. des in der Kolonne nach unten folgenden Siebbodens vorhanden. Der Punkt, von dem an ein aus dem Abflußkanal ausströmender Strahl den folgenden Siebboden trifft, hängt nämlich von dem Flüssigkeitsstand in dem Abflußkanal ab. Geht man nun von relativ dicht nebeneinander gleichmäßig verteilt angeordneten Abflußkanälen aus, so können geringe Änderungen in dem Flüssigkeitsstand bewirken, daß der Strahl in den Abflußkanal des nächsten Siebbodens trifft und nicht auf den aktiven Teil, wie es eigentlich erwünscht ist. Um vorstehende Nachteile mindem zu können, müßte auf eine unterschiedliche Anordnung der Abflußkanäle in den einzelnen Siebboden der Kolonne zurückgegriffen werden, wobei die Abflußkanäle nicht so dicht, wie an sich gewünscht, angeordnet werden können. Die Abflußkanäle erstrecken sich nur auf einem Teil der Sekanten. Außerdem ist die Fläche, die nach den Kanalquerschnitten eingenommen wird, relativ klein im Verhältnis zur Gesamtoberfläche, so daß der Flüssigkeitsdurchsatz relativ gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Siebboden der eingangs genannten Art, diesen Siebboden so auszugestalten, daß man eine starke Vergrößerung der Zufuhr der Flüssigkeiten vornehmen kann, ohne daß ein sehr starkes Mitreißen, ein Überfluten der Ablässe, ein hydrostatischer Gradient oder ein hoher Abfall des Druckes stattfindet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß sich die Abflußkanäle von Rand zu Rand des Siebbodens erstrecken, daß die Gesamtlänge ihrer oberen Kanten 3,3 bis 16,4 m/m² Bodenfläche beträgt und daß die Abflußöffnungen für die Flüssigkeit im rechtwinklig angeordneten Bodenteil der Abflußkanäle vorgesehen sind und je einen Querschnitt besitzen, der größer ist als der Querschnitt der einzelnen Siebbodenöffnungen und der so mit der Dichte der Anordnung der Abflußöffnungen längs der Abflußkanäle abgestimmt ist, daß der beim Hindurchtreten der Flüssigkeit durch die Öffnungen verursachte dynamische Druckverlust einer Stauhöhe dieser Flüssigkeit von mindestens 4 mm entspricht.

Siebboden gemäß der Erfindung ermöglichen je Kolonneneinheit eine größere Stoffübertragung mit geringerem Energieaufwand. Weiterhin kann die Schaumhöhe innerhalb weiter Strömungsbereiche der Flüssigkeit und des Dampfes geregelt werden, wodurch eine hohe Anpassung an übliche Schwankungen des Dampfdruckes möglich ist. Der Siebboden nach der Erfindung ist ein Boden mit einem genau vorhersagbaren hydraulischen Verhalten. Er ermöglicht weiterhin eine Kolonne mit geringeren Abständen zwischen den einzelnen Böden als es bisher für die gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten möglich war.

Die Zeichnungen erläutern beispielsweise den Gegenstand der Erfindung.

Fig. 1 ist eine Ansicht eines Bodens gemäß der Erfindung.

F i g. 2 ist ein Querschnitt eines Teils eines erfindungsgemäßen Bodens.

Fig. 3 zeigt graphisch die Kapazitäten für Flüssigkeiten bei einem erfindungsgemäßen Boden.

F i g. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Abflußkanals.

F i g. 5 und 6 zeigen die Kapazitäten von üblichen Gegenstromböden, verglichen mit einem Boden gemäß der Erfindung.

F i g. 7 zeigt graphisch vergleichsweise die Kapazitäten eines üblichen Gegenstrombodens, eines üblichen gerieften Bodens und eines erfindungsgemäßen Bodens.

F i g. 8 zeigt von oben zwei übereinander angeordnete Böden gemäß der Erfindung.

Fig. 9 zeigt im Querschnitt einen Teil eines Bodens nach einer anderen Ausführungsform.

Fig. 10 zeigt schließlich die Ansicht eines Teils eines weiteren Bodens.

In den F i g. 1 und 2 sind mehrere enge Abflußkanäle 10 in gleichmäßigen Abständen über der Oberfläche des Siebbodens angeordnet. Sie erstrecken sich so über den gelochten Boden 12, daß dieser in Abschnitte von etwa gleicher Oberfläche je Einheit der Länge der Abflußkanäle unterteilt ist. Das Verhältnis der Oberfläche des Abschnittes 12 α auf dem gelochten Boden 12 zu der gesamten Länge der benachbarten Abflußkanäle 10 α und 10 b ist daher im wesentlichen gleich dem Verhältnis der Oberfläche des Abschnittes 12 b zu der Länge des benachbarten Abflußkanals 10 c. Um ein solches Verhältnis zu gewährleisten, sind wenigstens drei, vorzugsweise mehr Abflußkanäle vorgesehen, die nach Fig. 1 in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.

Die gelochten Bodenteile 12 bilden den aktiven (größeren) Teil der Oberfläche des Siebbodens, welcher den aus zwei Phasen bestehenden Schaum trägt. Jeder Abflußkanal hat zwei nicht gelochte Seitenwände 14, welche einen bestimmten, nichtaktiven Teil der Bodenoberfläche umfassen. Sie bilden einen Einlaßteil 16 zur Aufnahme des Schaums von den benachbarten Abschnitten und erlauben dort das Entweichen des Dampfes. Die nicht gelochten Seitenwände 14 bilden auch ein Auslaßende 18 zum Aufnehmen der abfließenden Flüssigkeit und Fördern

dieser Flüssigkeit von einem Boden zum anderen. Jeder Abflußkanal enthält ferner einen Auslaß 20 in Form eines durchlaufenden Schlitzes von geringerer Weite (Fig. 2), welcher den Abfluß der Flüssigkeit regelt. Der Boden enthält also genau definierte Gebiete für den Fluß des Dampfes nach oben durch den gelochten Boden 12 und genau definierte Gebiete für den Abfluß der Flüssigkeit abwärts durch die Abflußkanäle 10.

Unter »abfließender Flüssigkeit« ist dabei eine solche Flüssigkeit zu verstehen, aus welcher ein wesentlicher Teil des Dampfes in dem ursprünglichen Schaum entwichen ist, so daß die scheinbare Dichte dieser abfließenden Flüssigkeit wesentlich höher ist als die Dichte des Schaums auf dem Boden. Die scheinbare Dichte dieses 2-Phasen-Systems ist abhängig von dem Anteil der in ihm enthaltenden Flüssigkeit. So kann z. B. die scheinbare Dichte eines aktiven Schaums, bezogen auf die klare Flüssigkeit, nur 30 %> betragen, während die scheinbare Dichte der abfließenden Flüssigkeit in dem Abfluß vorzugsweise über 60 % liegen soll. In einem gut funktionierenden Abfluß wirkt die abfließende Flüssigkeit wie eine homogene Flüssigkeit. Restlicher, in dieser abfließenden Flüssigkeit enthaltener Dampf fließt zusammen mit der Flüssigkeit durch den Abfluß ab.

Nach F i g. 1 verlaufen die Abflußkanäle 10 parallel zueinander über die Oberfläche des Bodens. Jeder Abflußkanal erstreckt sich im wesentlichen von einer Kante des Bodens bis zur gegenüberliegenden Kante auf einer Sehne, die durch den Abflußkanal gebildet wird.

Die vielen engen troggleichen Abflüsse gemäß der Erfindung können überraschenderweise weit mehr Flüssigkeit abfließen lassen, als es die Abflüsse bekannter Art tun. Typische Kapazitäten sind in F i g. 3 gezeigt. Diese Figur gibt wieder die Beladung mit Flüssigkeit {Q_LIA_T) gegen die Weite der Abflüsse in Zoll (W). Der Faktor QJA_T gibt also die Liter von Flüssigkeit wieder, die je Quadratmeter der Bodenoberfläche in einer Sekunde behandelt werden können. Jede Kurve beschreibt zwei wichtige Punkte:

A₀ZA₇ ist das Verhältnis der Fläche des Abflusses A₀, zu der gesamten Oberfläche des Bodens A₇, d.h., dieser Ausdruck gibt den Bruchteil der Bodenoberfläche wieder, der von den Abflußkanälen eingenommen wird.

C wird der Regelfaktor für den Kamm genannt, der beim Einlaß für den Abflußkanal, wie später gezeigt, eine Rolle spielt. Dieser Faktor gibt das Zusammenwirken verschiedener zusammenlaufender Kämme innerhalb jedes Abflußkanals von jeder Seite des Einlasses wieder.

Die Beaufschlagung mit Flüssigkeiten nach den Kurven der Fig. 3 beträgt überall mehr als etwa 18,3 1/sec pro qm (0,06 cu.ft./sec per sq.ft.). Die Wichtigkeit einer solchen Beaufschlagung ist ersichtlich beim Vergleich mit einer Beaufschlagung von Siebboden der bekannten Art. Bei diesen letzteren kann die Beaufschlagung, außer bei sehr kleinen Böden, nicht über etwa 151/sec pro qm (0,05cu.ft./ see per sq.ft.) hinausgehen. Die Beaufschlagung mit Flüssigkeit bei einer typischen Kolonne mit einem Durchmesser von etwa 1,80 m unter Verwendung von Querstromböden beträgt höchstens etwa 9 1/sec pro qm (0,03 cu.ft./sec per sq.ft.).

Die Abflußkanäle gemäß der Erfindung haben eine maximale Kapazität bei Weiten zwisohen etwa 4 und 10 cm. Die Kurvenschar nach Fig. 3 zeigt, daß man bei den Abflußkanälen zwischen verschiedenen Weiten wählen kann, um mit einer gewünschten Beaufschlagung mit Flüssigkeit nach der For- mel QJAj zu arbeiten. Nimmt man beispielsweise an, daß der Regelfaktor für den Kamm 1,3 beträgt, so verwendet man bei einer Beaufschlagung von etwa 32 1/sec pro qm (0,107 cu.ft./sec per sq.ft.) Abflußkanäle mit einer Weite von etwa 4 cm. Solche Abflußkanäle müssen in genügender Anzahl vorgesehen sein, damit sie etwa 30 °/o der gesamten Oberfläche des Bodens einnehmen. Man kann aber auch Abflußkanäle mit einer Weite von etwa 5,5 bis 6,0 cm verwenden, welche etwa 25<Vo der Oberfläche des Bodens besetzen. Schließlich kann man auch Abflußkanäle mit einer Weite von etwa 10 cm verwenden, die in genügender Anzahl vorgesehen sind, um etwa 30% der gesamten Bodenoberfläche einzunehmen. Für jedes der obenerwähnten Beispiele müssen die nachstehenden Längen der Abflußkanäle vorgesehen sein.

W cm	A₀IA₇	Länge der Abflußkanäle je Einheit der Bodenoberfläche m/m²
4,1 5,7 10,2	0,30 0,25 0,30	7,21 4,26 2,95

Nach den Beispielen der Fig. 3, welche einen weiten Bereich umfassen, werden bei einer Weite der Abflußkanäle von etwa 5,7 cm die höchsten Flüssigkeitskapazitäten je Einheit der Abflußkanäle erreicht, und zwar dann, wenn die Beaufschlagungen mit Dampf hoch sind. Hierbei wird eine maximale Oberfläche des gelochten Bodens erreicht. Wenn es aber nicht so sehr auf die Beaufschlagung mit Dampf ankommt, können auch andere Weiten der Abflußkanäle wirtschaftlich sein, da ja auch die Herstellungskosten berücksichtigt werden müssen. Berücksichtigt man nur diese, so sind Weiten der Abflußkanäle von 4,1 cm weniger wünschenswert, da eine Gesamtlänge der Abflußkanäle von 7,2 m/m² der Bodenoberfläche erforderlich ist, um dasselbe Ergebnis zu erzielen wie mit einer Gesamtlänge von 2,95 m/m² für Abflußkanäle mit einer Weite von 10,2 cm. Es sind auch Weiten von 10,2 cm der Abflußkanäle mehr erwünscht als Weiten von 5,7 cm, da diese letzteren eine Gesamtlänge von 4,26 m/m² der Bodenoberfläche voraussetzen.

Böden gemäß der Erfindung können mit großen Dampfmengen beaufschlagt werden, weil man den Schaum niedrig und gleichmäßig halten kann. Diese niedrige und gleichmäßige Schaumhöhe wird erreicht durch lange Überflüsse mit mehreren Abflüssen, die in Abständen über dem ganzen Boden verteilt sind. Die B öden abschnitte, aus welchen der Schaum in die Abflüsse einfließt, sind klein, und infolgedessen ist der Kamm des Schaumes sehr niedrig. Wegen der niedrigen Höhe des Schaumkammes sind die Änderungen in der Kammhöhe verhältnismäßig gering

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verglichen mit Vorrichtungen der bekannten Art. Kammhöhe h zu der beobachteten Kammhöhe h₀, die

Die Seitenwände 14 der Abflußkanäle ragen üblicher- bei derselben Beaufschlagung bei einem einzigen

weise über den Boden hervor, so daß sie Wehre von Abflußkanal beobachtet wird. Die Formel lautet:

gleichmäßiger Höhe bilden, wie es die F i g. 1 zeigt.

Die Höhe der Schaumschicht wird geregelt durch die 5 C=*¹

Höhe der Wehre. Darüber liegt dann der Schaum- /j

kamm, und Änderungen in der Kammhöhe ändern

die gesamte Sohaumhöhe nur wenig. Die Schaum- Es ist darauf zu achten, daß der Wert für C unter

höhe und der entsprechende Druckabfall werden 1,3 liegt. Bei Werten für C über 1,3 überbrücken

praktisch nicht beeinflußt durch Änderungen in der io die herabfließenden Schaumströme die Abflußkanäle,

Beaufschlagung mit Flüssigkeit. Infolgedessen sind so daß sie als überflutete Wehre wirken und Unstabi-

sehr viel höhere Beaufschlagungen möglich als bei litäten, ein unvorhergesehenes Verhalten und eine

Vorrichtungen der bekannten Art. Man kann also Überflutung des Bodens verursachen. Bei Werten

die Siebboden innerhalb eines sehr weiten Bereiches von C unterhalb von 1,3 tritt das aber nicht ein. Der

betreiben, 15 Wert von 1,3 für C ist unabhängig von der Weite

Im allgemeinen wird eine angemessene Regelung oder der Entfernung der Abflußkanäle oder von der der Schaumhöhe erreicht bei Vorhandensein von Größe des Bodens. Wenn Böden gemäß der Erfin-Abnußkanälen, deren obere Gesamtkantenlänge dung bei Werten für C unterhalb 1,3 betrieben werden, zwischen etwa 3,3 und..l6,4 m/m² der Bodenober- so kann man die Beaufschlagung.sehr hoch steigern, fläche beträgt. Wenn die Beaufschlagung so niedrig 20 ohne daß die Schaumhöhe sehr stark ansteigt und ist, daß eine obere Gesamtkantenlänge der Abfluß- ohne daß ein großer Druckabfall eintritt,
kanäle von etwa 3,3 m/m² Bodenoberfläche genügt, Eine hohe Beaufschlagung des Bodens erfordert so ist eine Regelung der Kammhöhe, der Gradienten auch einen schnellen Abfluß in den Abflußkanälen, und der Kapazität der Abflüsse nicht besonders Die von den Abflußkanälen eingenommene Bodenkritisch. Derartige Mengen können auch mit den 25 fläche muß also voll ausgenutzt werden zur Förde-Querstromböden bearbeitet werden, gegebenenfalls rung der Flüssigkeit zwischen den Böden. Diese unter Zuhilfenahme der Schubkraft des Dampfes. Fähigkeit der Abflußkanäle zur Förderung der Wenn andererseits eine obere Gesamtkantenlänge Flüssigkeit ist abhängig von ihrer Weite und ihrer der Abflußkanäle von mehr als 16,4 m/m² der Boden- Kantenlänge.

oberfläche vorgesehen ist, dann nehmen die Abfluß- 30 Wenn man sich bei den Kurven der F i g. 3 von

kanäle einen zu großen Teil der Gesamtbodenfläche dem Maximum jeder Kurve in die Richtung bewegt,

ein. Bei einer oberen Gesamtkantenlänge der Abfluß- in welcher breitere Abflußkanäle in geringer Zahl

kanäle von 16,4 m/m² und einer Weite von 5 cm vorgesehen sind, so bedeutet das, daß die obere

beträgt die von den Abflußkanälen beanspruchte Gesamtkantenlänge der Abflußkanäle geringer wird,

Fläche etwa 40 % der gesamten Bodenfläche. Bei einer 35 und daß je Längeneinheit mehr Flüssigkeit mit einer

größeren oberen Gesamtkantenlänge der Abfluß- höheren Kammhöhe und mit einem höheren Inter-

kanäle als 16,4 m/m² der Bodenfläche müssen diese ferenz-Faktor hindurchfließt. Bewegt man sich vom

Kanäle sehr nahe beieinander angeordnet sein, und Maximum jeder Kurve in die andere Richtung, so

die Flächen zwischen den Kanälen sind so eng, daß bedeutet das, daß dort engere Abflußkanäle mit einer

ein großer Teil der auf den Boden gelangenden 40 größeren oberen Gesamtkantenlänge vorhanden sind

Flüssigkeit direkt in die Abflußkanäle fällt. Infolge- und daß die Höhe der Kämme sinkt. Eine zu große

dessen ist es zweckmäßig, ein solches System zu ver- Enge der Abflußkanäle kann aber auch die Kapa-

wenden, bei welchem die Abflußkanäle nicht mehr zität ungünstig beeinflussen und die Kammhöhen ver-

als 40 °/o der gesamten Bodenfläche einnehmen. Die größern. Zwischen diesen beiden Gebieten liegt

untere Grenze bei Systemen nach der Erfindung liegt 45 jeweils ein Gebiet der maximalen Beaufschlagung

etwa bei 7 °/o der Gesamtbodenfläche, die von den mit Flüssigkeiten, wobei die Kammhöhe mäßig ist

Abflußkanälen eingenommen wird. und die Kämme sich wenig berühren. Die festgestell-

Zweckmäßig sollte die Weite der Abflußkanäle ten Maxima sind deutlich in der Fig. 3 gezeigt,

etwa 0,07 bis 0,4 des Abstandes zwischen den Ab- Es ist notwendig, daß sich die Kapazität für

flußkanälen, gemessen von Mitte zu Mitte, betragen. 50 Dampf und die Kapazität für Flüssigkeit entsprechen.

Mit solchen Anordnungen können auch große Be- Eine hohe Kapazität für Dampf wird teilweise da-

aufschlagungen leicht verarbeitet werden. durch erreicht, daß das für die Abflußkanäle vor-

Bei den bekannten Querstromböden fließt der gesehene Gebiet klein ist, zum Teil auch dadurch, Schaum in einen weiten Abflußkanal lediglich in daß keine Behälter vorgesehen sind, in welche die einer Richtung; demgegenüber fließt der Schaum 55 Flüssigkeit von dem Boden abfließt. Die Teile des beim vorliegenden Boden, z.B. nach den Fig. 1 Bodens, unter welchen sich solche Behälter befin- und 2, von beiden Seiten in die engen Abflußkanäle. den, können nämlich nicht für die Einführung von Bei hoher Beaufschlagung nähern sich die über den Dampf verwendet werden. So ist z. B. bei den üb-Kanten der Abflußkanäle befindlichen Schaumkämme liehen Querstromböden das inaktive Gebiet, das einander, wodurch beim Berühren dieser Kämme 60 durch Aufnahmebehälter besetzt ist, größer als das ein höherer Kamm entsteht, als wenn der Abfluß- für den Abfluß vorgesehene Gebiet. Diese Nachteile kanal nur eine Kante hätte. Es ist von Bedeutung, werden bei Vorrichtungen der Erfindung dadurch ein solches Berühren der Kämme zu vermeiden, um vermieden, daß die unteren Enden der Abflußkanäle ein freies Abfließen der Flüssigkeit durch die Ab- in den Dampfraum über dem darunter befindlichen flußkanäle zu erleichtern. Anderenfalls kann die 65 Boden münden. Diese unteren Enden 18 der Abflußgesamte Schaumhöhe auf dem Boden ungünstig be- kanäle müssen also oberhalb der Zuflußkanäle 16 einflußt werden. Mathematisch kann dieser Effekt enden, welche die Schaumhöhe auf dem darunter ausgedrückt werden als Verhältnis der beobachteten befindlichen Boden nach F i g. 2 regeln. Dadurch ist

es möglich, Aufnahmebehälter überhaupt nicht vorzusehen, und ein maximaler Teil der Bodenoberfläche bleibt frei als aktives Gebiet für den Hindurchtritt von Dampf. Es wird ferner der Zusammenbau der Kolonnen erleichtert. Die Abstände zwischen den einzelnen Böden können innerhalb weiterer Bereiche schwanken, weil kein Überlappen der Abflüsse und der Wehre zur Abdichtung gegen den Dampfdurchtritt notwendig ist.

Die Endabschnitte 18 und die Zuflußteile 16 der Abflußkanäle müssen· so ausgebildet sein, daß große Flüssigkeitsmengen hindurchfließen können. Diese hohe Kapazität muß^; erreicht werden, ungeachtet der Tatsache, daß die 'geringe Tiefe der Abflußkanäle einen sehr kleinen hydrostatischen Druck zum Abfluß der Flüssigkeit "hat. Die Abflußkanäle sind nicht nur kurz, sondern.der Pegel der Flüssigkeit in ihnen muß so gehalten werden, daß er das Eindringen von Schaum nicht behindert. Die Abflußkanäle müssen aber durch den Durchtritt von Dampf vermittels des Druckabfalles über ',den Boden hinweg verhindern. Schließlich muß der. Auslaßschlitz jedes Abflußkanales die Flüssigkeit in einem gut gerichteten Strom auf die gelochten Gebiete des darunter befindlichen Bodens fördern, ohne daß ein Verspritzen oder ein Ablenken dieser Ströme stattfindet.

Die Höhe der Abflußkanäle muß so sein, daß die in ihnen befindliche "Flüssigkeit genügend tief unter der Oberkante liegt, um auch bei höheren Beaufschlagungen gut zu arbeiten. Die Tiefe der Flüssigkeit ist gleich der Summe der verschiedenen Energieverluste, wenn der Dampf und die Flüssigkeit den Boden passieren. Es sind die nachstehenden Formeln zu beachten: .

H₁= Ah + AP;

Hι = die Tiefe der Flüssigkeit im Abflußkanal in Zentimetern,

Ah- der Druckverlust der Flüssigkeit, die durch die, Abflußkanäle fließt, ausgedrückt in Zentimetern,

AP — der Abfall des Gasdruckes über den Boden, ausgedrückt in Zentimetern.

Diesen Bedingungen entsprechen z. B. Abflußkanäle nach Fig. 4 mit einer dynamischen Abdichtung. ^:'^;

Die Abflußkanäle nach F i g. 4 haben diese dynamischen Abdichtungen in Form von verhältnismäßig wenigen Öffnungen,, die üblicherweise erheblich weiter sind als die Löcher in dem gelochten Boden. Durch diese Öffnungen 320 bzw. 420 fließt die Flüssigkeit aus den Abflußkanälen aus. Die Öffnungen können rund öder rechtwinklig sein oder gegebenenfalls auch eine andere Form haben. Die verhältnismäßig großen Öffnungen dichten durch einen geringen dynamischen Druckverlust, welchen die Flüssigkeit beim Hindurchgang erleidet. Dieser Druckverlust muß 6'iner Flüssigkeitshöhe von mindestens 4 mm entsprechen und liegt vorzugsweise zwischen 4 und 13 mm, um eine Stabilität zu gewährleisten. Die Brauchbarkeit solcher Abdichtungen hängt auch davon ab, daß die Öffnungen verhältnismäßig weit voneinander entfernt sind. Die Kanten dieser Öffnungen können darüber hinaus herabhängende Lippen haben, um das Abfließen der Flüssigkeit auf den darunterliegenden Boden zu erleichtern.

Die verhältnismäßig großen Öffnungen sollen der nachstehenden Formel entsprechen:

In dieser Formel bedeutet:

V die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die öffnung in cm/sec,

Cy ein Öffnungskoeffizient, der je nach der

Form der Kante der Öffnung zwischen 0,75 und 0,70 liegen kann,

g die Schwericraftkonstante in cm/sec²,

A h_D der Reibungsverlust in Zentimetern Flüssigkeit. ^;

Um eine verläßliche dynamische Abdichtung zu erhalten, müssen auch vorübergehend auftretende Kräfte in Betracht gezogen werden, welche die Tätigkeit des Abflusses unterbrechen können. Wenn der Schaum von den^s gelochten Teilen der Böden in die Abflußkanäle gelangt, so entstehen wellenähnliche Bewegungen innerhalb der Flüssigkeit beim Aufprallen der Flüssigkeit auf die in den Kanälen schon vorhandene. Diese Bewegungen verursachen örtlich zeitlich begrenzte Schwankungen der Flüssig-

4ö keitshöhe innerhalb der Abflußkanäle. Wenn eine solche Welle von genügender Amplitude bis an den Boden des Abflußkanals gelangt, so kann es geschehen, daß der seitliche Zufluß der benachbarten Flüssigkeit nicht ausreicht, um die Flüssigkeit in einer zur Abdichtung erforderlichen Höhe zu halten. Zeitweise wird also Dampf duroh die Öffnungen in die Abilußkanäle eintreten.

Ferner ist an ein und derselben Stelle der Druckabfall nicht ganz gleichmäßig, sondern schwankt wegen der Turbulenz des Schaumes. Wenn der Druckabfall genügend groß ist, so kann es geschehen, daß auch dadurch Dampf zeitweise von unten in den Abflußkanal eintritt.

Bei Abdichtungen der beschriebenen Art ist es

wichtig, daß die Flüssigkeit innerhalb des Äbflußkanals, die ein solches Loch umgibt, selbst nach einer kurzen Unterbrechung sofort den Flüssigkeitsdurchfluß durch die Öffnung wieder herstellt. Um das zu erreichen, müssen die Öffnungen entlang dem unteren Ende der Abflußkanäle so angeordnet und verteilt sein, daß der Flüssigkeitsdruck bei einer Öffnung oder einer Gruppe von Öffnungen nicht so weit herabgesetzt wird, daß Dampf eintreten kann. Ungestörte benachbarte Flüssigkeit übt einen seitliehen und abwärts gerichteten Druck aus, und dieser Druck dichtet dann die Öffnung gleich wieder ab.

Im allgemeinen können in richtigen Abständen angeordnete Öffnungen selbst vorübergehendes Ein-

treten von Dampf wieder ausgleichen, ohne eine dauernde Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes, weil der hydrostatische Effekt der vorübergehenden Störung lokalisiert und isoliert wird durch dichte ungestörte Flüssigkeit. Eng benachbarte Öffnungen können aber vorübergehende Störungen verursachen, weil die Blasen auch seitlich über den Öffnungen wandern. Wenn dies geschieht, so wird die Abdichtung schnell entlang der ganzen Länge des Abflußkanals gestört. Es strömt durch den Abflußkanal in einem solchen Falle keine Flüssigkeit hindurch, wenn nicht der Abflußkanal mit Schaum so weit überflutet wird, daß er eine praktisch untragbare Höhe hat.

Die großen Öffnungen nach Fig. 4 können bequem in weiteren Abständen voneinander angeordnet, sein, da hur wenige von ihnen erforderlich sind. Der Eintritt von Dampf durch eine dieser Öffnungen beeinflußt nicht die Abdichtungen durch die benachbarten Öffnungen. Es würde ferner beobachtet, daß beim Wachsen des Durchmessers der öffnungen die Blasengröße abnimmt, so daß die Gefahr einer Störung weiter verringert wird.

Andererseits müssen kleine Öffnungen in großer Zahl und nächster Nachbarschaft zueinander vorgesehen sein, um einen ausreichenden 'Abfluß der Flüssigkeit sicherzustellen. Eine seitliche Bewegung der aufsteigenden Dampfblasen stört das ganze System. Bei kleinen Öffnungen ist der Durchmesser der Dampfblasen häufig gleich oder größer als der Querschnitt der Öffnungen, was weiterhin die Störungen von einer Öffnung zur anderen fördert.

Man kann z.B. die großen Abflußöffnungen nach Fig. 4 zusätzlich mit einem Sieb abdecken, wobei die.Wirkung dieser beiden Mittel sich addiert.

Runde Öffnungen 320 nach F i g. 4 mit den obenerwähnten Vorteilen haben vorzugsweise einen Durchmesser von 3,8 bis 9,5 mm. Die Größe und die Zahl der öffnungen auf der Abdichtung müssen so gewählt sein, daß der dynamische Druckverlust der Flüssigkeit einer Stauhöhe von wenigstens 4 mm entspricht.

Es ist weder erwünscht noch notwendig; daß die Öffnungen gleichmäßig verteilt sind. Vier oder fünf solcher Öffnungen können beispielsweise unter Bildung einer Gruppe benachbart angeordnet sein, unter der Voraussetzung, daß ein genügender Abstand zwischen den einzelnen Gruppen besteht. In solchen Fällen beeinflussen die durch eine Gruppe eintretenden Dampf blasen die anderen Gruppen nicht. Vier oder fünf ist etwa die obere Grenze für die Zahl von öffnungen in jeder Gruppe. Die Abstände zwischen den einzelnen Gruppen sollten wenigstens 2- bis 3mal so groß sein wie die Durchmesser der öffnungen, sollten aber nicht weniger als 2,5 cm betragen.

Die Anordnung der Böden in der Kolonne kann auch die Verteilung der Öffnungen beeinflussen. Vorzugsweise sollten die Böden so angeordnet sein, daß die Reihen der öffnungen etwa senkrecht zueinander liegen. Die F i g. 8 zeigt eine solche Anordnung. Die öffnungen sollten auch so angeordnet sein, daß die Flüssigkeit nicht direkt in den darunterliegenden Abflußkanal fließt. Bei einer derartigen Anordnung sind die öffnungen oberhalb der ganzen Fläche des Bodens verteilt.

Nachstehend soll beispielsweise die Aufarbeitung eines Gemisches aus Propan und Propylen beschrieben werden. In jeder Sekunde werden 65 1 der Flüssigkeit in eine Kolonne mit einem Durchmesser von 2,44 m eingeführt. Jeder Boden hat parallel angeordnete Abflußkanäle mit einer Gesamtlänge von 11,4 m. Bei einem Rückflußverhältnis von 50% fließen in jeder Sekunde 32,5 1 ab, so daß die Abflußkanäle eine Stabilität für diese Menge gewährleisten müssen. \

Zur Berechnung einer dynamischen Abdichtung mit Öffnungen gemäß Fig. 4 wird die nachstehende Formel verwendet:

F = 0,7 ]/2 -981- 5,08 = 22,1 cm/sec

Die gesamte Fläche der öffnungen jedes Bodens wird nach der nachstehenden Formel errechnet:

A_s = 32,5 · 1000/22,1 = 1470 cm²

Bei Verwendung ■ kreisförmiger Öffnungen mit einem Durchmesser von 3,17 cm ist die Zahl der öffnungen auf jedem Boden ^;

jV_s = 1470/(3,172 π/4) = 186

Die Zahl der öffnungen je Längeneinheit der Abflußkanäle wird nach der nachstehenden Formel berechnet:

N_S/L_D = 186/11,4 = 16 öffnungen je Meter

Der Wert für den Ausdruck N_S/L_D muß jetzt überprüft werden, um sicherzustellen, daß er verträglich ist mit dem gesamten Inhalt der Abflußkanäle. Hierbei muß beachtet werden, daß. eine ganze Zahl von Öffnungen erforderlich ist, um die Flüssigkeit zwischen zwei Abflußkanälen auf den unterhalb befindlichen Boden abfließen zu lassen. Eine solche Anordnung ist in der F i g. 8 gezeigt. Wenn der Abstand zwischen den Abflußkanälen 30,5 cm beträgt, so ist eine solche Überprüfung unnötig. Im vorliegenden Falle beträgt der Abstand zwischen zwei Abflußkanälen für eine Gesamtlänge der Kanäle von 11,4m auf einem Boden mit einem Durchmesser von 2,44 m, 35,6 cm.

Es wird also die Formel verwendet:

(35,6/30,5) (NJL₀) = 1,17 · 16 = 18,7

Der erhaltene Wert entspricht beinahe der ganzen Zahl 19. Das ist also die Zahl der öffnungen, die unten bei jedem Abflußkanal vorgesehen wird. Wenn der Wert für den Ausdruck NsZL₀ bei etwa 17,5 liegt, so muß die Rechnung wiederholt werden, um einen anderen Durchmesser der Öffnungen zu finden. Anderenfalls würde der Unterschied im Werte h sehr verschieden sein von dem gewünschten Wert von 5 cm.

Die F i g. 5 zeigt den durch die Erfindung erzielten Fortschritt im Vergleich mit einem üblichen Querstromboden, der in der Nähe der maximalen Kapazität betrieben wurde. Die Kurve A für den Querstromboden wurde erhalten mit einer Wehrlänge b beim Einlaß des Abflusses von 70% des Bodendurchmessers D und bei einer Beaufschlagung mit Flüssigkeit von 23,2 !/see pro Meter Wehrlänge, was eine sehr hohe Belastung ist. Die Kurve B wurde

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mit einem erfindungsgemäßen Boden erhalten mit ten, Überladung und übermäßige Schaumhöhe zumehreren in Abständen von 20,3 cm voneinander rückzuführen sind.

angeordneten Abflußkanälen von 6,35 cm Weite, Die Fig. 7 zeigt den Betrieb mit Luft-Wasser-

und mit einer Flüssigkeitsbeaufschlagung QJb von Gemischen bei einer Zuflußmenge von etwa 24 1/sec 0,99 1/sec pro Einheit der Wehrlänge. Wie man sieht, 5 pro qm (0,08 cu.ft/sec. per sq.ft.). Die Kurve A gibt erreicht man mit einem erfindungsgemäßen Boden das Verhalten eines üblichen Querstrombodens mit nach der Kurve B einen maximalen Durchfluß je einem Durchmesser von 2,13 m, die Kurve B das Einheit der Bodenfiäche QJA₇, der gleichmäßig Verhalten eines üblichen Querstrombodens mit einem und unabhängig von dem Durchmesser des Bodens Durchmesser von 0,91 m, die Kurve C das Verhalten ist. Dagegen nimmt dieser Wert bei den bekannten 10 eines gerieften Bodens und die Kurve D das Verhal-Böden mit zunehmendem Durchmesser stark ab. Die ten eines Bodens gemäß der Erfindung wieder. Da Erklärung liegt darin, daß bei den üblichen Böden das Verhalten von Querstromböden abhängig ist die Länge des Wehres proportional ist der ersten vom Durchmesser der Böden, wurden als vernünf-Potenz des Bodendurchmessers, während die ge- tige Werte Böden mit einem Durchmesser von 2,13 samte Hache des Bodens proportional der zweiten 15 und 0,91 m verwendet. Die Vorzüge von Böden gePotenz des Durchmessers ist. maß der Erfindung sind leicht zu sehen. Es wird Rechnet man das zahlenmäßig aus, so findet man, nicht nur ein weniger hoher, weniger empfindlicher daß ein üblicher Boden mit 21,21/sec beaufschlagt Schaum erzeugt, sondern die Werte sind auch werden kann, während die Beaufschlagung von wesentlich besser als die mit dem gerieften Boden erfindungsgemäßen Böden 37,41/sec betragen kann ao erhaltenen. Der steile senkrechte Anstieg der Kurve C oder 175% der Kapazität. Vergrößert man den für den gerieften Boden zeigt ein Überfluten an. Durchmesser des üblichen Bodens auf 1,82 m, so Wegen der leichteren Regelbarkeit der Schaumerhält man eine mögliche Beaufschlagung von höhe können die Böden in der Kolonne näher zu-32,01/sec, die nur 150% größer ist als die Be- einander angeordnet sein. Der Mindestabstand der ladungsmöglichkeit von Böden mit einem Durch- 25 einzelnen Böden setzt sich zusammen aus der Höhe messer von 1,22 m. Vergrößert man dagegen den der Abflußkanäle und der Höhe des Schaumkam-Durchmesser eines Bodens nach der Erfindung auf mes, wozu noch ein kleiner Zwischenraum kommt, 1,82 m, so erhält man eine Beaufschlagungsmöglich- der vorzugsweise wenigstens 2 cm beträgt, keit von 84,1 1/sec, die 225% größer ist als die Kapa- Eine abgeänderte Ausführungsform eines Bodens zität von Böden mit einem Durchmesser von 1,22 m. 30 mit mehreren Abflußkanälen wird in F i g. 9 gezeigt. Die Zunahme der Kapazität mit Vergrößerung des Das Material des eigentlichen Bodens ist gelocht Bodendurchmessers ist also bei erfindungsgemäßen oder siebförmig und gerieft oder gefaltet und nicht Böden etwa doppelt so groß wie bei bekannten eben, wie in F i g. 1 gezeigt. Diese Riefen oder Falten Böden. wirken ebenso wie bei den bekannten gerieften Die Fig. 6 zeigt die Verbesserungen bei der 35 Böden, wobei Streifen von verschiedenem hydro-Schaumhöhe bei verschiedenen Beaufschlagungen statischem Druck zwischen den einzelnen Abflußvon Böden gemäß der Erfindung im Vergleich zu kanälen entstehen. Der Druck über den Tälern geüblichen Querstromböden; Die Kurven geben die nügt, um die Flüssigkeit auf den darunterliegenden Ergebnisse von Versuchen mit Luft und Wasser Boden tropfen zu lassen. Der Dampf tritt nach oben wieder. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit der Luft 40 aus den Erhöhungen der Riefen aus, wo der hydrovon 1,22 m/sec und einer Bodenoberfläche mit statische Druck geringer ist. Die durch die Riefen Löchern von 4,76 cm Durchmesser und 13,8% nicht geförderte Flüssigkeit fließt über die Wehre in freien Gebietes. Das Verhalten wird gezeigt für drei die mehreren Abflußkanäle, gibt den Dampf frei und übliche Querstromböden mit Durchmessern von 2,13; fällt schnell durch die Dichtung hindurch. Solche 1,52 und 0,91 m (Kurven A, B und C). Wie bei den 45 Riefen ermöglichen eine weitere stärkere Beauf-Versuchen nach F i g. 5 betrug die Länge des Wehres schlagung je Einheit der Bodenfläche, als sie mit den 70% des Durchmessers des Bodens. anderen erfindungsgemäßen Böden möglich ist. Das Die Steilheit der Kurven zeigt, daß die Schaum- unkontrollierte Abtropfen der Flüssigkeit aus den höhe bei Zunahme der Beaufschlagung sehr stark Riefen läßt einen kleinen Teil dieser Flüssigkeit zunimmt; die Kurve B beschreibt das Verhalten eines 50 direkt in die Abflußkanäle fallen, die auf dem dar-Bodens gemäß der Erfindung mit Abflußkanälen unterliegenden Boden vorgesehen sind. Die Riefen von 6,35 cm Weite, in Abständen von 20 cm von nach Fig. 9 bringen andererseits jedoch dieselben Mitte zu Mitte mit Überflußwehren von 2,54 cm Nachteile mit sich, wie sie oben für die üblichen Höhe. Wie schon bemerkt, wird das Verhalten gerieften Böden geschildert sind. Bei der vorliegensolcher Böden nicht beeinflußt vom Durchmesser 55 den Ausführungsform ergänzen die Riefen lediglich der Säule, eine einzige Kurve kann also verglichen die Abflußkapazität der Abflußkanäle. Selbst bei werden mit den Kurven A, B und C. Wie man sieht, Verwendung solcher Riefen ist die Schaumhöhe entsteht bei der Kurve B ein sehr viel niedrigerer nicht größer, als sie es normalerweise bei anderen Schaum, der auch viel weniger schwankt als bei den Böden gemäß der Erfindung ist. Der größere Teil Kurven A, B und C. Das heißt also, daß Böden 60 der Flüssigkeit wird auch hierbei durch die Abflußgemäß der Erfindung näher übereinander angeordnet kanäle gefördert, wodurch eine regelbare Schaumsein können und weniger leicht überflutet werden. höhe mit hohen Beaufschlagungen von Flüssigkeit Die Kolonne kann also mit größeren Flüssigkeits- und Dampf erzielt wird.

mengen beaufschlagt werden und gibt hierbei schär- Die nachstehenden Beispiele zeigen die Wirkungs-

fere Trennungen selbst in Kolonnen, die eine ge- 65 weise von Böden nach der Erfindung im Vergleich ringere Höhe haben. Kolonnen von sehr großem mit üblichen Querstromböden bei der destillativen Durchmesser können also entworfen und betrieben Aufarbeitung von Gemischen aus leichten Kohlenwerden ohne Komplikationen, die auf die Gradien- Wasserstoffen.

Beispiel I Gewichtsprozent

Zusammensetzung

CoHq

IC₄H₁₀

iC₄H₈

HC₄H₁₀

iC₅H₁₂

Menge (kg/Std.)

Zufuhr	Destillat
0,7	Z,ö
24,5	96,0
0,1	0,2
73,4	1,0
1,3	—
58 390	13 500

Sumpf

95,2

44 910

Bodendurchmesser
(cm)

Schaumhöhe (cm) ..

AP je Boden
(mmHg) .......

Abstand der Böden

(cm) ·

QJb (1/sec·Meter)

L (g/cm³)

Querstrom-Boden

356
23,6

4,1

47,0
46,4

0,5

0,026

Boden nach der.

Erfindung mit

11 Abflußkanälen

von 6,35 cm Weite

305

12,7

2,3

35,6 2,78 0,5 0,026

Dieses Beispiel zeigt, daß bei einer gegebenen Anzahl von Böden mit erfindungsgemäßen Böden derselbe Trenneffekt in einer Kolonne von geringerem Durchmesser und geringerer Höhe erzielt wird, wobei der Druckabfall auf jedem Boden erheblich niedriger ist.

B e i s ρ i e 1 II

Gewichtsprozent

Zusammensetzung	Zufuhr	Destillat	Sumpf
CH	47,5 29,5 23,0	87,0 13,0	8,6 45,7 45,7
C³H⁶
CA

	Querstrom-	Boden nach der
	Boden	Erfindung
		mit 9 Abflußkanälen
		von 3,8 cm Weite
Bodendurchmesser	147
(cm)	80	147
Anzahl der Böden ..		98
Abstand der Böden	25,4
(cm)	100%	20,3
Zufuhrmenge		154%
Wirksamkeit des	72%
Bodens (%)	0,923	75%
Verhältnis LIV ....	0,895

Dieses Beispiel zeigt, daß in einer Kolonne von gegebenem Durchmesser und einer gegebenen Höhe mit Böden gemäß der Erfindung derselbe Trenneffekt bei einer höheren Zufuhrmenge erreicht wird. Man kann mehr Böden höherer Wirksamkeit in die Kolonnen einbauen, wobei die Trennung bei Aufrechterhaltung eines geringeren Verhältnisses LIV erreicht wird.

Die Fig. 10 zeigt einen Schnitt einer bevorzugten

ίο Konstruktion eines erfindungsgemäßen Bodens. Jeder der Abflußkanäle 10 besteht aus einem U-förmigen Teil 22 mit ungelochten Seiten 14 und einem Bodenteil, der Auslässe in Form von verhältnismäßig großen Öffnungen hat. Die Enden der Abflußkanäle sind durch Gurte 24 zusammengehalten. Führungen 26 sind entlang den äußeren Oberflächen der Seitenwände 14 vorgesehen, um die einzelnen gelochten Platten 28 zu halten, durch welche die eigentliche Berührung zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit erzielt wird. Wenn der Teil 22 aus einem leicht formbaren Stoff, wie Aluminium, besteht, kann man auch die Führungen 26 während der Herstellung der Teile 22 mit ausziehen. Man kann aber die Führungen 26 auch durch Winkelträger oder andere ähnliche Mittel befestigen, z.B. durch Schweißen oder Löten an den Wandungen 14.

Zur Erleichterung der Herstellung erstrecken die Kanäle 10 sich nicht ganz exakt bis zu den Kanten des Bodens, sondern enden in einer kurzen Entfernung von der Kante, wobei ein Zwischenraum verbleibt, der durch eine gelochte Platte oder eine nichtgelochte Platte 30 eingenommen sein kann. Da diese Teile nur einen geringen Anteil des gesamten Bodens ausmachen, so ändert die Verwendung von nichtgelochten Platten die Wirksamkeit des Bodens nicht merkbar.

Wenn die gelochten Bodenplatten 28 an ihren Stellen an den Seitenwandungen 14 der Abflußkanäle befestigt sind, z. B. durch Anschweißen oder Anlöten an den Führungen 26, so bringt man den Boden in die Kolonne und befestigt ihn an den Kolonnenwandungen 32 durch geeignete Mittel, wie Winkelträger 34 und 36.

Baut man Böden, bei welchen jeder Abflußkanal 10 sich nahezu von Kante zu Kante des Bodens erstreckt, wie es in den Fig. 1 und 10 gezeigt ist, so bilden diese Abflußkanäle Bauelemente des Bodens, welche die benachbarten Teile des perforierten Bodens 12 stützen und den Boden selbsttragend machen.

Die aufeinanderfolgenden Böden in der Kolonne brauchen nicht getragen zu werden und nicht durch besondere Abstandshalter getrennt zu sein. Die Starrheit der Seitenwände der Abflußkanäle kann auch vergrößert werden durch beispielsweise schlangenförmige Streifen, die so eingebaut sind, daß sie dem Abfluß der Flüssigkeit in senkrechter Richtung einen möglichst geringen Widerstand bieten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409 510/370

Claims

1 2 von den Kräften, durch welche der Schaum entsteht Patentansprüche: und quer über den Boden bewegt wird. Die Nachteile der Querstromböden sind folgende:

1. Siebboden für Stoffaustauschkolonnen mit Die Höhe des Schaums ist empfindlich gegen die mehreren, parallel zueinander, in wesentlich 5 Fortbewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Bei gleichmäßiger Verteilung angeordneten Abfluß- hohen zugeführten Flüssigkeitsmengen entsteht zukanälen, die jeweils aus zwei sich sowohl über dem ein hoher Schaum. Dieser hohe Schaum bedingt als auch unter die Siebbodenebene senkrecht er- einen weiten Abstand der einzelnen Böden voneinstreckenden Seitenwänden und einem dazu ander und verursacht auch einen starken Abfall des rechtwinklig angeordneten Bodenteil bestehen, io Dampfdruckes über den Boden hinweg, was das und die in ihrem unterhalb der Siebbodenebene ganze Verfahren verteuert.

liegenden Teil eine Reihe von Abflußöffnungen Das Wehr kann nicht so lang sein wie der Durchfür die Flüssigkeit besitzen, die durch die Flüssig- messer des Bodens. In einem solchen Fall würde der keitssäule im Kanal gegen den Durchtritt von Abfluß die Hälfte des Querschnittes des Bodens be-Dampf abgedichtet sind, dadurch gekenn- 15 ansprachen und die Zone der Berührung zwischen zeichnet, daß sich die Abflußkanäle von Dampf und Flüssigkeit schädlich beeinträchtigen. In Rand zu Rand des Siebbodens erstrecken, daß den meisten Fällen beträgt die Länge des Wehrs die Gesamtlänge ihrer oberen Kanten 3,3 bis nicht mehr als 70 % des Durchmessers des Bodens. 16,4 m je m² Bodenfläche beträgt und daß die Solche kurzen Wehre 'erlauben aber nicht einen Abflußöffnungen für die Flüssigkeit im recht- 20 stärkeren Flüssigkeitsdurchfluß bei einer niedrigen winklig angeordneten Bodenteil der Abflußkanäle regelbaren Höhe des Schaums,
vorgesehen sind und je einen Querschnitt besit- Der Weg, den die Flüssigkeit zwischen dem Einzen, der größer ist als der Querschnitt der einzel- laß und dem Abfhiß zurücklegen muß, ist lang. Die nen Siebbodenöffnungen und der so mit der Schwerkraft ist die einzige Kraft, welche eine Bewe-Dichte der Anordnung der Abflußöffnungen 25 gung der Flüssigkeit auf diesem Wege verursacht, längs der Abflußkanäle abgestimmt ist, daß der Der entstehende hydraulische Gradient verursacht beim Hindurchtreten der Flüssigkeit durch die ungleichmäßige Abweichungen von der Differenz öffnungen verursachte dynamische Druckverlust der Dampfdrucke dem Boden entlang,
einer Stauhöhe dieser Flüssigkeit von mindestens Wenn die Beaufschlagung mit Flüssigkeit größer 4 mm entspricht. 30 und größer wird, wird der Boden schließlich über-

2. Siebboden nach Anspruch 1, dadurch ge- flutet. Es sind Aufnahmebehälter erforderlich, in kennzeichnet, daß die Abflußöffnungen in Grup- welche die Flüssigkeit aus dem Ablaß fließt. Solche pen eingeteilt sind, deren Abstand voneinander Aufnahmebehälter verdoppeln mindestens den Angrößer ist als die Breite der Kanäle. teil des Bodens, der lediglich für den Transport der

35 Flüssigkeit von einem Boden zum anderen vorge-

sehen ist, da das Zusammenpassen der Abflüsse und

der Aufnahmebehälter und ihr Zusammenbau eine große Genauigkeit erfordern.

Bei Stoffaustauschkolonnen mit Siebboden, wie Bei gerieften Böden tropft die Flüssigkeit leicht

bei Waschkolonnen, Abstreifkolonnen oder Destilla- 40 von den Gebieten ab, welche wie die erhöhten Ge-

tionskolonnen, bewegt sich gewöhnlich die Flüssig- biete in überflutetem oder untergetauchtem Zustand

keilt von Boden zu Boden abwärts, während der arbeiten. Ein Abfluß ist nicht vorgesehen, und der

Dampf aufwärts streicht und sich mit einem oder Schaum steht über dem ganzen Boden. Der hydro-

mehreren Bestandteilen der Flüssigkeit anreichert. statische Druck der Flüssigkeit über den überfluteten

Auf jedem Boden befindet sich dabei eine Disper- 45 Vertiefungen ist größer als über anderen Gebieten

sion von einzelnen Dampfblasen in der Flüssigkeit. des Bodens, und zwar wegen der größeren Tiefe der

Diese Dispersion wird nachstehend mit »Schaum« Vertiefungen und der infolgedessen etwas höheren

bezeichnet. Dichte der Flüssigkeit an diesen Stellen. In Flüssig-

Bei Verwendung von bekannten Böden tritt die keitsgebiete höherer Dichte über den Vertiefungen Flüssigkeit auf einer Seite in den Boden ein, fließt 50 tritt der Dampf weniger oder gar nicht ein, so daß über diesen bis zu einem Abfluß und durch diesen diese Gebiete weniger aktiv sind. Infolgedessen fließt auf der entgegengesetzten Seite des Bodens ab die Flüssigkeit hauptsächlich von den tieferen Stel-(Querstromböden). Beim Fließen der Flüssigkeit über len ab, wodurch die Flüssigkeit hauptsächlich von den Boden tritt der Dampf durch die Löcher im einem Boden zum anderen gefördert wird.
Boden ein und bildet hierbei auf der Oberfläche des 55 Ein wichtiges Kennzeichen der gerieften Böden Bodens einen Schaum, welcher die Stoffübertragung besteht darin, daß der Schaum auf dem Boden geermöglicht. Vor dem Verlassen des Bodens fließt halten wird durch den Widerstand gegen den Abfluß der Schaum über ein Wehr, das zwischen dem Boden der Flüssigkeit aus den Vertiefungen. Dieser Wider- und dem Abfluß angeordnet ist. Durch den Abfluß stand kann nicht geregelt werden, um ihn einer stärfließt die Flüssigkeit zum nächsten, darunter ange- 60 keren Beaufschlagung mit Flüssigkeit anzupassen, ordneten Boden ab. Hierbei wird der Abfluß gegen ohne daß der Boden bei eimer geringeren Beaufschladen Durchtritt von Gas heraufwärts abgedichtet. In gung trockenläuft. Da die vertieften Stellen ohnehin dem Abfluß trennt sich der Dampf von dem Schaum. überflutet sind, so kann man stärkere Kräfte zum Hierbei entsteht eine gewisse Menge von Flüssigkeit Bewegen der Flüssigkeit über den Boden hinweg nur in dem Abfluß unterhalb des Pegels der Flüssigkeit 65 dadurch erzeugen, daß die Höhe des Schaums über auf der Oberfläche des Bodens. Diese vom Dampf den ganzen Boden vergrößert wird. Leider nimmt befreite Flüssigkeit tritt in den nächsten Boden unter mit der Höhe des Schaums der Abfall des Dampfhydrostatischem Druck ein, und zwar unabhängig druckes über den Boden hinweg ebenfalls zu.