DE1667039A1 - Fuellkoerperkolonne mit Verteilerboeden - Google Patents

Description

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Frankfurt (M)-Hoech*t

Anlage I

zur Patentanmeldung Fw

2. März 1967 D.Ph.Schm/Ba

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Füllkörperkolonne mit Verteilerböden

Gegenstand der Erfindung 1st eine Füllkörperkolonne mit Verteilerböden, deren Bodenplatte einen aufwärts gerichteten Bodenrand und tüllenartige Kamine aufweist.

Die in Füllkörperschüttungen rieselnde Flüssigkeit zeigt Tendenzen zur Randgängigkeit und zur Bachbildung. Die danit verbundene Verlagerung der Fließdichte verstärkt sich mit zunehmender Rieselhöhe und beeinträchtigt den Austauscheffekt. Durch Aufteilen der Schüttung in mehrere Schichten, durch Verteilen der Flüssigkeit auf der obersten Schicht, sowie Sammeln und Viederverteilen zwischen den Schichten wird

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der Wärme- und/oder Stoffaustausch verbessert. Das Aufgeben, Sammeln und Wiederverteilen der Flüssigkeit ist der wesentlichste Zweck der sogenannten Verteilerböden.

ι Auf den bekannten Vejrteilerböden staut sich die aufgegebene und/oder die aus der¹ darüber angeordneten Schicht abrieselnde Flüssigkeit über der'Bodenplatte bis zur Oberkante der Kamine, Der Überlauf fließt durch die Kamine hindurch, den aufwärts strömenden Gasen oder Dämpfen entgegen, auf die nächstuntere Füllkörperschicht.

Bekannte Abwandlungen dieser Verteilerböden enthalten neben den Kaminen noch kleinere Durchbrechungen, z.B. Durchbohrungen

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der Bodenplatte. Durch diese Anordnung der Bodenöffnung soll eine Trennung der durch den Boden führenden Dampf- und Flüssigkeitswege herbeigeführt werden.

Diesen bekannten Bodenformen ist gemeinsam, daß sich die Bodenplatte über den ganzen Kolonnenquerschnitt erstreckt. Das Öffnungsverhältnis, Summe der freien Kaminquerschnitte zum Kolonnenquerschnitt, ist meistens kleiner als 1 : 10. In den Kaminen herrschen deshalb bereits bei unterdurchschnittlichen Dampfbelastungen der Kolonne erhebliche Geschwindigkeiten, und es treten entsprechend hohe Druckverluste auf, die den Flüssigkeitsablauf stören und damit die Leistung der Kolonne herabsetzen.

Es ist weiterhin ein Boden bekannt, dessen Bodenplatte neben mehreren Kaminen für den Dampfdurchtritt eine Anzahl verschieden hoher Tüllen bzw. Röhrchen für den Flüssigkeitsablauf aufweist. Der Durchmesser der Bodenplatte und der des Bodenrandes ist etwas kleiner als der Kolonnendurchmesser; der Boden und die Kolonne bilden einen Ringspalt. Durch diesen Spalt ist der für den Dampfdurchtritt zur Verfügung stehende Querschnitt

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größer als bei den weiter oben beschriebenen Verteilerböden, er beträgt bei der bekannt gewordenen Kolonne von 750 mm lichtem Durchmesser aber auch nur 25% des freien Kolonnenquerschnitts, wobei die Hälfte dieses Prozentsatzes auf die Kaminquerschnitte entfällt.

Dieser Boden kann nur als oberster Aufgäbebonden eingesetzt werden; zur Wiederverteilung der Flüssigkeit zwischen den Füllkörperschichten ist er nicht geeignet, weil bei der erwähnten Neigung zur Randgängigkeit ein großer Teil der Flüssigkeitsmengen am Boden vorbei zu der nächsttieferen Füllkörperschicht fließen und dort unzweckmäßigerweise in Wandnähe auftreffen würde. Ein weiterer Nachteil dieses Bodens ist seine außerordentliche Schmutzempfindlichkeit, die im wesentlichen durch die Anordnung der engen Abflußröhrchen bedingt zu sein scheint. Der Boden enthält 188 Röhrchen von 6 mm« 104 Röhrchen von k mm und 104 Röhrchen von 2mm Durchmesser.

Besonders schmutzempfindlich sind auch die beschriebenen Böden, bei denen die Flüssigkeit durch Bohrungen der Bodenplatte abläuft, vor allem, weil auch bei diesen Böden die einzelnen Abflußquerschnitte klein gehalten werden müssen und weil die Strömungsgeschwindigkeit durch die Bohrungen infolge der kleinen nutzbaren Stauhöhe sehr niedrig ist.

Die Empfindlichkeit gegen Ablagerungen und Verunreinigung ist eine der hauptsächlichsten Störungsquellen, di-e in der Praxis des Kolonnenbetriebes auftreten. Die Vermeidung gesonderter Flüssigkeitsabläufe an Verteilerböden bietet jedoch keine Sicherheit gegen das Auftreten derartiger Störungen. Es wurde vielmehr beobachtet, daß auch Verteilerböden, bei denen die Flüssigkeit über den oberen Rand der Kamine abläuft, Anlaß zu vorzeitigem Ausfall der Kolonnen sein können,

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insbesondere, wenn die Flüssigkeiten stark verunreinigt sind oder zur Ausscheidung von Feststoffen neigen. Es bilden sich dann - bevorzugt, an der Ablauf kante der Kamine beginnend rasch wachsende Krusten oder Barte, die den Kamin verengen.

Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile wird eine Füllkörperkolonne mit Verteilerböden vorgeschlagen, deren Bodenplatte mit der Kolonnenwand einen Ringspalt bildet, einen aufwärts gerichteten Rand und mehrere tüllenartige Kamine aufweist, bei der erfindungsgemäß der Querschnitt des Ringspaltes 4o bis 6O% des freien Kolonnenquerschnitts beträgt und die Summe der Kaminquerschnitte vier- bis zehnmal Meiner ist als der Querschnitt des Ringspaltes und bei der dem Boden ein schurzartiger Randabweiser zugeordnet ist, dessen Innenkante den Rand der Bodenplatte überragt.

Durch diesen Bodenaufbau^rird der Druckverlust gegenüber Kolonnen mit bekannten Böden wesentlich vermindert. Dies wirkt sich in einer erheblichen Erhöhung der Belastungsfähigkeit der Kolonnen aus. Dabei tritt entgegen den Erwartungen eine Steigerung der Schüttungsvibration nicht ein. Es entsteht im Gegenteil der Eindruck, als ob die Schüttung sich ruhiger verhielte. Dies deutet auf eine gleichmäßigere Verteilung der Fließdichten und der Dampfströmung hin.

Diese Vorteile der Kolonnen lassen sich mit einer weitgehenden Verringerung der Schmutzempfindlichkeit verbinden, wenn die Kamine der Verteilerböden, gemäß einer Variante der Erfindung, tangential gerichtete Schlitze aufweisen, deren Tiefe, vom oberen Kaminrand gemessen^ 1/3 bis 9/10 des nach oben aus der. Bodenplatte ragenden Kaminteils beträgt.

Bei dieser Ausführung des Kamins bildet sich ein Flüssigkeitsschleier, der von der Kaminunterkante ausgeht. Die

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Flüssigkeitsgeschwindigkeit ist an dieser Stelle soweit erhöht, daß die Ansatzbildung an der Kaminunterkante, die bei bekannten Ausführungen von Verkrustungen besonders bedroht ist,unterdrückt wird.

Dieser Effekt tritt noch verstärkt auf, wenn der untere Rand der Kamine konisch aufgeweitet ist.

Die erfindungsgemäße Füllkörperkolonne mit Verteilerböden kann aus allen für Kolonnen und Kolonnenboden üblichen Werkstoffen hergestellt werden. Die einfachen Formen des Verteilerbodens und dessen Aufhängung lassen auch plattierte, emaillierte und gummierte Ausführungen zu.

Dei der Verwendung von Kunststoffen und anderen die Flüssigkeit abstoßenden Werkstoffen kann es vorteilhaft sein, die Irmenseite der Kamine aufzurauhen oder zu mattieren. ^

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in beispielsweiser Ausführung dargestellt.

Figur 1 zeigt den Vertikalschnitt eines Kolonnenausschnittes. Figur Z entspricht dem Grundriß des Verteilerbodens.

uer Kolonnenausschnitt 1 enthält einen der Verteilerböden 2. I>ie Bodenplatte 3 ^&s Verteilerbodens bildet mit der Kolonne einen Ringspalt k. Die Dondenplatte 3 weist einen aufwärts i-erichteten Rand 5 und mehrere tüllenartige Kamine 6 auf. Der Querschnitt des Ringraumes beträgt 55% des freien Kolonnen-χ; arschnitts; die Summe der freien Kaminquerechnitte ist sechsmal kleiner. Über dem Verteilerboden sitzt ein schurzartiger Randabweiser 7, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Bodenrandes 5·

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Der Verteilerboden 2 ist an Lappen 8 und 9 einstellbar aufgehängt. Diese Lappen stören den Dämpfedurchgang nur unerheblich, sie sind bei. der Berechnung des freien Ringraumes außer acht gelassen. Über dem Randabweiser 7 sitzt der Stützboden 10 für die darüber angeordnete Füllkörperschicht 11. Die nächstuntere Füllkörperschicht 12 ist durch einen Auflagerost 13 abgedeckt.

Die Kamine 6 enthalten Schlitze 1%, die tangential gerichtet sind; ihre Tiefe entspricht zwei Dritteln der Höhe de« Kaminoberteiles. Der untere Rand 15 der Kamine ist konisch aufgeweitet.

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Claims (3)

Fw 5339 =· Gm 773 Patentansprüche

1. Füllkörρerkolonne mit Verteilerböden, deren Bodenplatte
mit der Kolonneninnenwand einen Ringspalt bildet, einen aufwärts gerichteten Rand und mehrere tüllenartige Kamine aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ringspaltes ίο bis 6θ/ί des freien Kolonnenquerschnitts beträgt
und die Summe der Kaminquerschnitte vier- bis zehnmal kleiner ist als der Querschnitt des Ringspaltes, und daß den Böden ein schurzartiger Randabweiser zugeordnet ist, dessen Innenkante den Rand der Bodenplatte überragt.

2. Füllkörperkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamine der Vftrteilerböden tangential gerichtete
Schlitze aufweisen, deren Tiefe, vom oberen Katninrand gemessen, 1/3 bis 9/10 des nach oben aus der Bodenplatte ragenden Kaminteils beträgt.

3. Füllkörperkolonne nach Anspruch 1 und.2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand der Kamine konisch aufgeweitet ist.

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