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Flüssigkeitsverteiler für Reaktionstürme.
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Die Erfinduna bezieht sich auf verbesserte Flüssigkeitsverteiler
und betrifft insbesondere solche Verteiler, die mit Überlaufwehren und Schalen versehen
sind, Außerdem befasst sich der Erfindungsgegenstand mit dem Gas-Flüssigkeits-Kontakt
dienenden Türmen, die mit einem oder mehreren derartigen Flüssigkeitsverteilern
versehen sind. Die durch den Turm nach unten strömende Flüssigkeit wird über eine
Packung von Füllkörpern verteilt, innerhalb der sie mit dem durch den Turm geschickten
Gas in Berührung kommt. Zum Erfindungsgegenstand gehört damit auch die
Betriebsweise
eines solchen Flüssigkeitsverteilers in einem Turm, in dem Warme-und/oder Stoffaustauschvorgdnge
stattfinden.
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Die gewöhnlichen-mit einem Uberlaufwehr versehenen Verteiler des
Schalentyps besitzen eine sogenannte Schale, die eine der folgenden Arten verkörpert
; 1, Die Schale iiberdeckt die ganze Querschnittsfläche des Turms, ?.DieSchaleistHeinerundbedecktnureinen
Flächenbereich innerhalb des Turms.
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Bei jeder der beiden Schalenarten, werden viele Steigrohre verwendet.
Die Steigrohre erzeugen über der ganzen von der Schale abgedeckten Fläche einen
Gasdurchgang, Die in den Wehren befindlichen Steigrohre sind gewöhnlich V-förmig,
können jedoch auch rechteckig oder in irgendeiner DievondemVerteilerdurchieWehreT.-.'c'icSteigrohre
sich ein, zwei oder noch mehr Überlaufwehre @efinden.
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Die von dem Verteiler durch die Wehre und die Steigrohre in einen
unterhalb befindlichen Turmabe@@@itt abströmende L'tiC!T'C7:71Z?F'y'Cfa].l.SY1C'F'?"°:i
FlUssigkeitsMengeLangtvcxdemFlssigkeitsstandFberden Boden des Überlaufwehres ab.
Die Flüssigkeit strömt durch die Steigrohre nach unten und setzt dadurch den aufwärts
strömenden
Gasen einen ITiderstand entgegen, Das eine Problem, das bei derartigen Verteilern
auftritt, besteht darin, das Gas hinter der Schale ohne übermäßigen Druckverlust,
der sich darin noch äußert, daß sehr viel Flüssigkeit in Form kleiner Tropfchen
in das Gas hineingezogen wird, in einem adäquaten Volumen zu halten. Auch hat sich
bei derartigen Verteilern als schwierig erwiesen, eine ausreichende Anzahl von zuverlässig
arbeitenden Verteilungspunkten für die gleichmäßige Befeuchtung der Füllkörperpackung
zu erhalten und zvar über einen weiten Bereich aufgegebenen Flüssigkeitsmengen.
Diese Verteilerpunkte sollen dazu dienen, die Flüssigkeit an die Oberfläche einer
in einem Turm befindlichen Füllkörperpackung abzugeben.
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Erfindungsgemäß wir die Flüssigkeit in einem Hauptbecken über den
Steigrohren gesammelt und strömt nicht durch diese nach unten, sondern durch getrennte
Öffnungen, die von Wänden mit V-Wehren oder dergleichen umgeben werden, wobei sie,
wenn sie durch diese Öffnung hindurch nach unten abströmt in flachen, perforierten
Schalen aufgefangen wird, die die Flüssigkeit über der Füllkörperpackung verteilen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verteilers
umgeben die Öffnungen, durch die die Flüssigkeit aus dem Hauptbecken abläuft, jedes
Steigrohr in der Weise, daß die Öffnungen neben dem Steigrchr liegen, während sich
unter
jedem Steigrohr eine getrennte Schale befindet, die die Steigrohre tragt. Diese
Schalen sind ringförmig und besitzen einen größeren Außendurchmesser als die Wande,
die die Steigrohre umgeben. Die Boden der Schalen sind perforiert und verteilen,
wenn nur eine kleine FlUssigkeitsmenge verteilt werden soll, diese in d-er Weise,
daß die Flüssigkeitsmenge durch die Perforierung hindurchströmt.
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Dadurch wird eine sehr gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über der
unter der Schale befindlichen FUllkörperpackung erreicht. Falls die in eine solche
Schale fallende Flüssigkeitsmenge zu groß ist, um durch die Perforation 1-m Schalenboden
abfließen zu können, fließt die Flüssi géit über die niedrige Wand am Schalenumfang
und wird dadurch noch weitgestreuter über der Füllkörperpackung im Turm verteilt,
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit im Gegensatz zu den gebräuchlichen
bekannten Vorrichtungen dieser Art nicht nur eine sehr viel bessere Flü. ssigkeitsverteilung,
sondern gibt auch die Möglichkeit, diese bessere Flüssigkeitsverteilung über einen
sehr großen Bereich von Flüssigkeitsmengen aufrechtzuerhalten. Man erkennt, daß
nichet unter jedem Steigrohr eine getrennte Schale zu sein braucht, sondern daß
eine große Schale verwendet werden kann, in der zusätzlich zu der Perforation noch
größere Öffnungen vorhanden sind, die relativ gleichmäßig verteilt angeordnet sind
und von einer niedrigen Wandung umgeben werden, deren Höhe genauso groß ist, wie
die Umfangswand
der Schale. Zusätzlich sind dann noch Öffnungen
vorhanden, die es den Gasen ermöglichen, in den Steigrohren aufzusteigen. Die Steigrohre
können von den Schalen getragen werden oder durch andersartige Vorrichtung.
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Durch diese Art von Steigrohren wird eine kontinuierliche Flüssigkeitsströmung
durch die in den Schalen befindliche Perforation erreicht, sosie ein Verspritzen
der Flüssigkeit über den Rand der Schalen, wenn die Flissigkeitsmenge ziemlich groß
ist. Beide Effekte bewirken eine sehr gute Flilssigkeitsverteilung tuber einen weiten
Bereich an Flüssigkeitsmengen und insbesondere bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten
der Flüssigkeit eine den bekannten Vorrichtungen dieser Art weit überlegene Flüssigkeitsverteilung,
Der Erfindungsgegenstand bietet rveiterhin den Vorteil, daß das sich durch die Steigrohre
bewegende Gas von der Flüssigkeit getrennt gehalten wird und deshalb auf keinen
von einem Flüssigkeitsgegenstrom hervorgerufenen Widerstand trifft. Ein derartiger
Widerstand schränktbei den bekannten Uberstromwehrverteilern des Schalentyps die
Möglichkeit zur Steuerung des Gases sehr stark ein.
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Der Flüssigkeitsverteiler ist insbesondere fUr die Verwendung über
Füllkörperpackungen geeignet, wo bekanntermaßen eine gute Flüssigkeitsverteilung
eine gute Betriebsweise
zur Folge hat. Eine gute Betriebsweise
über einen weiten Bereich von FlUssigkeitsmengen verbessert aber auch die Einsatzmöglichkeit
des Turms bei Destillations-Absorptions und Strip-Verfahren, Ohne gute Flüssigkeitsverteilung
sinkt die Leistung der Füllkörpertürme sehr rasch ab, sobald ihre Belastung kleiner
als die Maximalbelastung ist, fur die sie ausgelegt worden sind.
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Obgleich das Gas gewohnlich durch den Turm nach oben strömt, arbeitet
der erfindungsgemäße Verteiler bei in beiden Richtungen durch den Turm strömenden
Gasen gleichermaßen gut.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung
beispielshalber näher erläutert, In der Zeichnung zeigen : Fig, 1 eine Draufsicht
eines erfindungsgemäßen Verteilers, der einen Teil des Turmquerschnitts abdeckt,
wobei zur Verdeutlichuns der Schalen unterhalb des Verteilers ein Teil abgeschnitten
ist, l Fig. 2 eine Seitenansicht des Verteilers, wobei ein Teil abgebrochen ist,
Fig.
3 eine vergrößerte Detailansicht longs der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 einen Detailschnitt
längs der Linie 4-4 in Fig, 3 und Fig. 5 eine Schnittansicht eines Turms, in dem
der Verteiler elngebaut ist, Der Turm 5 entspricht irgendeiner bekannten Aus-Führungsform
und ist im allgemeinen zylindrisch. Er ist aus Ziegeln, Stahl oder anderem Material
gebaut, Er hat eine Gaseintrittsoffnung 7 und Gasaustrittsöffnung 8 sowie bei der
bevorzugten dargestellten AusfUhrungsform des Erfindungsgegenstandes im Kopf und
Boden einen FlLissigkeitszulauf 10 und Ablauf 11, obgleich es je nach Anwendungsfall
auch erwUnscht sein kann, das Gas nach unten durch den Turm strdmen zu lassen. Die
eintretende Flüssigkeit wird dem Verteiler 15 5 zugeführt. Der Verteiler braucht
nicht am Kopf des Turms angeordnet zu sein, sondern es können sich auch mehrere
Verteiler im Turm befinden, die die durch den Turn nach unten strömende Fltissigkeit
sammeln und wieder verteilen Es sind eineoder mehrere Packungen 17 aus FUllkdrperelementen
angeordnet, die jede von einer Platte 18
irgendeiner geeigneten
Konstruktion getragen werden.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Turm findet ein Gegenstrom
von FlUssigkeit und Gas durch den Turm statt.
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Die über die eine oder die mehreren Packungen 17 mit Hilfe eines oder
mehrerer Verteiler 15 zu verteilende Flüssigkeit wird über die Packungselemente,
d, h. also die Füllkorper, versprüht, an denen sie dann mit den aufsteigenden Gasen
in innige Berührung kommt.
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Beim Erreichen eines Verteilers strömt ein Teil des Gases durch die
Steigrohre 20 nach oben, ein anderer Teil steigt zwischen der Verteilerwand 23 und
der Turnwand nach oben, Wo dies möglich ist, soll der Anteil des rund um den Verteiler
nach oben strömenden Gases auf ein Mindestmaß beschrankt werden, weil dadurch die
beste Verteilung erreicht wird, Durch die Steigrohre fließt keine Flüssigkeit, so
daß die Gase bei ihrem Durchgang durch den Verteiler keinen.
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Druckverlust erleiden, Der Boden 2Wdes Verteilers wird von einer Wand
23 umgeben, die die. Flüssigkeit zurückhält, und ist mit TrAgern 24 ausgerustet,
auf denen. er auf einem Sockel oder auf Auskragungen im Turm ruht, Zwischen jedem
Steigrohr und der Begrenzungswand 31 befindet sich ein, ringformiger Spalt 30, d,
h, also, der Spalt wird von der Wand 31 umgeben. Unter jdem Spalt 30
befinden
sich ringförmige Schalen 35 zum Sammeln und Verteilen der Flüssigkeit, Diese Schalen
35 bestehen vorzugsweise-aus Metall und sind bei 37 gelocht, wodurch gleichmäßig
tuber die ganze Oberfläche der Schale verteilt EntwAsserungslöcher vorhanden sind,
Jede Schale wird von einer niedrigen Wand 39 umgeben. Diese Schalen werden auf dem
Boden 22 mit Hilfe schmaler Arme 40 getragen, während sie selbst die Steigrohre
tragen. Derartige Schalen sind auch in anderen Verteilern von Nutzen, und die amerikanische
Patentanmeldung Serial No, zeigt ihre Verwendung in Durchflußverteilern, Die Steigrohre,
Spalten, etc, können über den Boden des Verteilers gleichmäßig angeordnet sein,
wie dies aus Fig, 1 ersichtlich ist, dies muß jedoch nicht notwendigerweise der
Fall sein. Wie der Zeichnung entnommen werden kann, kann der mittlere oder ein anderer
Abschnitt des Bodens zur Verteilung der Flüssigkeit über der Fullkörperpackung bei
42 perforiert sein.
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Durch diese zweistufige Flüssigkeitsverteilung, nämlich zuerst durch
die ringförmigen Öffnungen 30 und darauP durch die Schalen, werden Fehler aufgrund
des hydraulischen Gefallen quer tuber dem Boden auf ein Midestmaß beschrankt. Der
Verteiler
ist so gestaltet, daß er sich selbst reinigt, da Schlamm
und andere Gegenstände, die sich ansammeln, weggewaschen werden, wenn die Schalen
überfließen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Konstruktion und ihres Betriebs besteht
darin, daß über einen weiten Bereich an Flüssigkeitsströmungsmengen und bei einem
aux der Flüssigkeitszufuhr lastenden RUckdruck von Null eine größere Anzahl an Flüssigkeitsverteilungspunkten
vorhanden ist.
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Die anders gebauten Wehre 45 erzeugen eine größere Flüssigkeitsströmung,
sobald der Flüssigkeitsspiegel ansteigt und schaffen somit einen relativ gleichmäßigen
Flüssigkeitsstand über dem Boden, einschließlich des Bodenteils, in dem sich die
Öffnungen 42 befinden.
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Mit Hilfe der Steigrohr-Spalt-Anordnung wird eine erheblich bessere
Flüssigkeitsverteilung erreicht, Für das Gas und die Flüssigkeit sind getrennte
Durchlässe vorgesehen.
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Die V-Wehre halten eine relativ gleichmäßige Flüssigkeitsströmung
zu jeder Flacheneinheit aufrecht. Falls Perforatione@ 4 vorgesehen sind, sollte
durch diese nur eine kleine Flüssigkeitsmenge hindurchgeführt werden. Der Hauptzweck
besteht darin, den Boden während des Stillsetzens zu entleeren, d. h, trocken zu
machen. Der Flüssigkeitsspiegel muß
sich immer über den Böden der
Wehre befinden, um eine konstante Strömung über die Wehre und durch die 5palten
zu erreichen Die durch die Spalten ablaufende Flüssigkeit wird in den Schalen oder
Verteilungsvorrichtungen 35 gesammelt. Von diesen Schalen läuft sie stSndig durch
die Verteilungslöcher 37 ab, und sobald sich die Flüssigkeitsbelastung des Turms
erhöht und der Flüssigkeitsspiegel in den Schalen über die niedrigen Wände 39 ansteigt,
stroma die FlUssigkeit tuber, wobei eine relativ gleichmäßige V (; rteilung auf
die unterilalb befindliche Füllkörperpackung erreicht wird.