DE1667021B2 - Verteilervorrichtung für Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung eines mit relativ hoher Geschwindigkeit in einen Reaktionsbehälter einströmenden Flüssigkeitssiromes auf einen größeren Slrömungsqucrschnitt mit geringer Strömungsgeschwindigkeit.

Wenn ein mit hoher Geschwindigkeit in einen Reaktionsbehälter eingeführter Flüssigkeitsstrom dort mit Feststoffen in Kontakt gebracht werden soll, besteht ein Problem, den Flüssigkeitsstrom gleichmäßig auf den gesamten Querschnitt des Behälters zu verteilen, um innerhalb des Kontaktbereiches eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit zu gewährleisten. Im allgemeinen gelingt diese gleichmäßige Verteilung nicht, wobei im Bereich der vertikalen Achse des Behälters oftmals eine sehr viel höhere Strömungsgeschwindigkeil vorherrscht, als im Perepheriebereich des Behälters, wodurch ein gleichmaßiger Reaklionsablaul nicht erreicht werden kann.

Der F.rfindiing liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und eine Verteilvorrichtung mit einem einfachen Aufbau zu schaffen, die eine gleichmäßige Verteilung des /ugcführten Flüssigkcitssiromcs auf den gesamten Querschnitt des Reaktionsbehälter

gestattet.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete ringförmige Leitwand gelöst, deren Außendurchmesser etwa gleich dem Durchmesser des zugeführten Flüssigkeitsstromes ist, eine weitere stromabwärts angeordnete, konisch ausgebildete, sich in Strömungsrichtung erweiternde Leitwand mit einer Mittelöffnung, deren Durchmesser geringer ist als derjenige der Miitelöffnung der

ίο ersten Leitwand, sowie eine weitere, stromabwärts von der zweiten Leitwand angeordnete Leitwand in der Form eines mit seiner konvexen Seite der Strömung entge<?eneerichteten Hohlkugelabschnittes, mit einem Durchmesser, der größer ist als derjenige der Miitelöffnung der zweiten Leitwand, wobei die dritte Leitwand mit einer Anzahl von Öffnungen versehen ist. Vorzugsweise stehen die senkrecht zur Strömungsrichtung angeordneten Leitwände über Radialleitwände in Verbindung. Zweckmäßigerweise kann eine Anzahl von Se-

kundärradialleitwänden vorgesehen sein, die konzentrisch zur Strömungsachse angeordnet sind, wobei deren radiale Ausdehnung bevorzugt geringer ist als die Breite der ringförmigen ersten Leitwand. Die Leitwände können von einem zylindrischen Mantel aus einem

*5 Drahtgitter umgeben sein.

Damit wurde nach der Erfindung eine Verteilervorrichtung geschaffen, mit der wirksam ein gleichförmiger Geschwindigkeitsgradient über einen in seinem Querschnitt wesentlich vergrößerten Flüssigkeitsstrom

erreicht wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich im besonderen für den Einsatz in einem ein Katalysatorbett enthaltenden Reaktionsbehälter.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelncn:

F i g. 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen Behälter, in dem ein Flüssigkeitsslrom in Kontakt mii einem Bett aus festem oder halbfestem Material gebracht werden soll,

F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt einer erfindungsgemäßen Verteilvorrichtung für Flüssigkeiten, nach 2-2 der F i g. 3, und

F i g. 3 eine Ansicht von oben auf die Verteilvorrichtung der F i g. 2.

In den Zeichnungen ist in F i g. I ein Reaktionsbehälter 10 mit einem Flüssigkeilseinlaß 12 und einem Auslaß 14 dargestellt. In dem Behälter 10 ist auf einer unteren Siebunterlagc 16 eine Schicht von inerten keramischen Teilchen oder sonstigem geeigneten Material 18 angeordnet. Oberhalb der Siebuntcrlage 16 und der inerten Schicht 18 befindcl sich ein mit 20 bezeichnetes Katalysatorbett. Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung wird dieses Bett 20 als aus Kalalysalormaterial bestehend angesehen. Dabei muß jedoch beachtet werden, daß die spezielle Zusammensetzung des Beiles 20 im Rahmen dics-:r Erfindung ohne Bedeutung ist. Das Bett 20 kann demzufolge aus irgendeinem beliebigen Material, wie beispielsweise Quarz-Chips, einem Katalysator in Form von Pellets, Kugeln, oder

alternativ aus Teilchen eines sorptivcn Materials, wie beispielsweise SiOj-GeI, aktivierte I lol/kohle oder Molekularsieben bestehen.

Oberhalb des Bettes 20 ist eine weitere obere Schicht aus inerten Keramikkugeln (allgemein als 22 bezeich-' net) vorgesehen. Die Kugeln 22 wirken als Verteilstrom für die BeschickungsHüssigkeit, die durch den Flansch 12 eintritt, und sie dienen ferner dazu, jegliches Abblasen oder eine sonstige direkte Störung der oberen Flä-

ehe des Beiles 20 durch die einströmende Flüssigkeit zu verhindern.

Es ist äußerst wünschenswert, daß bei der Einführung einer Beschickungsflüssigkeit durch den Einlaß 12 /um Kontakt mit dem festen Material in dem Ben 20 ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil ohne unerwünschte Verteilung und ohne Staupunkte resultiert, damit man eine gleichmäßige Reaktion in dem Bett-Material erhält. Dieses Ausbreiten oder Verbreitern eines Flüssigkeitsstroms, der in dem Einlaß 12 eine hohe Geschwindigkeit hat, zu einem gleichförmigen Geschwindigkeitsgradienten über den erheblich verbreiterten Durchmesser des Behälters 10 erreicht man mit der erfindungsgemäßen Verteilvorrichtung 24 für die Beschickungsflüssigkeit.

Die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Verteilvorrichtung 24 für die Beschickungsflüssigkeil läßt sich in den Einzelheiten aus den F i g. 2 una 3 erkennen. Die Verteilvorrichtung 24 weist vier in gleichmaßigem Abstand voneinander angeordnete Haupt- oder erste radiale Leiiwände 28 auf, die an ihren oberen Enden in geeigneter Weise, z. B. durch Verschweißen oder mit sonstigen Befestigungseinrichtungen an dem untersten Ende eines kubusförmigen Füllstückes 26 befestigt sind. Das Füllstück 26 sitzt seinerseits innen im Einlaßstut- *5 zen 12. Eine schüsseiförmig geformte Leitwand 30 ist an gebogenen Vorsprüngen in den unteren inneren Ekken der radialen Leitwände 28 befestigt. Die kugelige, schüsseiförmige Leitwand 30 weist eine Mehrzahl von Öffnungen oder Perforationen 32 auf. von denen eine zentral in der Linie der Mittelachse der Flüssigkeitsverteilvorrichlung 24 gelegen ist. Der Krümmungsradius der Leitwand 30 ist vorzugsweise in dem mit 34 bezeichneten Punkt gelegen, so daß die schüsselförmigc Leitwand keine volle Halbkugelkappe darstellt, sondem einen kleineren Teil einer Halbkugel bildet. Direkt unterhalb der Endkanie des Füilsiüekes 26 ist eine obere ringförmige Leitwand 36 vorgesehen, die an den ersten Leitwänden 28 in der angezeigten Lage befestigt ist und diese im Abstand voneinander hält. Zur weiteren Verstärkung und zur Ausrichtung des Stromes der Beschickungsflüssigkeil ist eine mittlere konische Leitwand 38 zwischen der Leitwand 36 und der kugelförmigen Leitwand 30 angeordnet. Die Innendurchmesser der ringförmigen Leitwände 36 und 38 sind progressiv kleiner gehalten in dem Maße, als sie in weiterem Abstand von dem Einlaßstrom gelegen sind. Dadurch wirkt die erste Leitwand 36, wenn sie mit der einströmenden Flüssigkeit in Kontakt kommt, in der Weise, daß die äußeren kreisförmigen Teile des Stromes abgetrennt werden. Danach trifft der Teil des Fliissigkeitsstromes, der durch den inneren Durchmesser der Leitwand 36 hindurchgeht, auf die kleinere Öffnung in der Mitte der Leitwand 38 und wird dort in seiner Abmessung weiter reduziert. Der innere Durchmesser dir Leitwand 38 ist kleiner als der äußere Durchmesser der unteren Außenkante der schüsseiförmigen Leitwand 30. Dadurch wird vermieden, daß die einströmende Flüssigkeit in einem direkten Strom durch die Vorrichtung hindurchgeht, ausgenommen an solchen Stellen, an denen die schüsseiförmige Leitwand 30 Öffnungen 32 aufweist. Die radiale Strömungsrichtung wird ferner stabilisiert durch eine Mehrzahl von radialen Sekundärleitwänden 40, die zwischen den ersten Leitwänden 28 gelegen sind. Jede dieser Leiiwände 40 hat eine radiale Breite, die etwas geringer ist als die radiale Breite der Leitwände 36, und die Leitwände 40 erstrecken sich praktisch über die gesamte Höhe der Leitwände 28. Es is¹, ferner ein Drahtgitter 42 vorgesehen, das die gute Verteilung der Flüssigkeit und das ruhige Durchströmen weiter unterstützt und das so angeordnet ist. da/3 es den äußeren Umfang der Leitwände 40 und 28 umgibt und sich über die Bodenenden dieser Leitwände und über den Boden des konkaven Teils der schüsselförmigen Leitwand 30 erstreckt.

Die strukturelle Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient wirksam dazu, dem Flüssigkeitsstrom ein gleichförmiges Geschwindigkeitsprofil zu verleihen und Strudelbildung praktisch vollständig /u verhindern, so daß über die gesamte Breite des Bettes 20 ein hervorragend ruhiger und gleichförmiger FIuB erreicht wird. Die spezielle Anordnung der Leiiwände in Kombination mit der niedrigen, perforierten schüsseiförmigen Endieitwand bildet einen wirksamen Flüssigkeitsverteiler, mit dem sich eine außergewöhnlich gute Verteilung der einströmenden Flüssigkeitsgeschwindigkeiten über einen weiten Bereich erzielen lassen. Dies isi in der Hauptsache darauf zurückzuführen, daß durch die geneigte konische Leitwand 38 und die schüsseiförmige Leitwand 30 der Strom zu bestimmten Stellen auf dem darunter gelegenen Bett 20 gerichtet wird, unabhängig von der absoluten Geschwindigkeit der Flüssigkeit. Infolge dieser von der Geschwindigkeit unabhängigen Charakteristik der Strömungsrichtung vermindert sich die Trennung zwischen den Flüssigkeitsströmen, die von den anliegenden Leitwänden abströmen. Diese geringe Flüssigkeitsabtrennung /wischen den anliegenden Strömen hat eine geringstmögliche Stapelbildung zwischen den Strömen zur Folge, was vorteilhaft ist. denn Stapelbildung ist eine unerwünschte Eigenschaft und beeinträchtigt die Verteilung über einen weiten Bereich von Geschwindigkeiten negativ.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zur Verteilung eines mit relativ hoher Geschwindigkeit in einen Reaktionsbehälter eingeführten Flüssigkeitsstromes auf einen größeren Strömungsquerschnitt mit geringerer Strömungsgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch eine senkrecht zur Zustromrichtung angeordnete ringförmige Leitwand (36), deren Außendurchmesser etwa gleich dem Durchmesser des zugeführten Flüssigkeitsstromes ist, eine weitere stromabwärts angeordnete, konisch ausgebildete, sich in Strömungsrichtung erweiternde Leitwand (38) mil einer Mittelöffnung, deren Duichmesser geringer ist als derjenige der Minelöffnung der ersten Leitwand (36) sowie eine weiter stromabwärts von der zweiten Leitwand (38) angeordnete Leitwand (30) in der Form eines mit seiner konvexen Seite der Strömung entgegengerichteten Hohlkugelabschnittes mit einem Durchmesser, der größer ist als derjenige der Mittelöffnung der zweiten Leitwand (38), wobei die dritte Leitwand (30) mit einer Anzahl von öffnungen (32) versehen ist.
2. 2. Verteilervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Strömungsrichtung angeordneten Leitwände (30, 36, 38) über Radialleitwände (28) in Verbindung stehen.
3. 3. Verteilervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Sekundärradialleitwänden (40), die konzentrisch zur Strömungsachse angeordnet sind.
4. 4. Verteilervorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Ausdehnung der Sekundärradialleitwände (40) geringer ist als die Breite der ringförmigen ersten Leitwand (36).
5. 5. Verteilervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände (28, 30. 36, 38, 40) von einem zylindrischen Mantel aus einem Drahtgitter (42) umgeben sind.