DE1719451C

DE1719451C - Querstromboden fur Stoffaustausch kolonnen

Info

Publication number: DE1719451C
Application number: DE19681719451
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Kruger Gerhard Dipl Ing χ 3010 Magdeburg Hoppe
Original assignee: VEB Maschinen und Apparatebau Grimma, χ 7240 Grimma
Priority date: 1968-01-31
Filing date: 1968-01-31
Publication date: 1973-08-30

Description

Die Erfindung betrifft einen Querstromboden, der in Stofftrennapparaten zur Realisierung verschiedener Prozesse, wie beisp-elsweise Absorption, Desorption, Destillation, Rektifikation. Abscheidung, direk ter Wärmeübertragung, Waschen und auch Adsorption, eingesetzt werden kann.

In der Industrie sind Querstromböden in den unterschiedlichsten Konstruktionen bekannt. Einer dieser bekannten Querstromböden ist der sogenannte Jetboden. Es gibt verschiedene konstruktive Möglichkeiten, dieses Jetprinzip, d. h., die Wirkung ähnlich nach dem Prinzip einer Düse, zu realisieren, z. B. durch herausgestanzte Laschen aus dem Bodenblech, schräg angeordnete Blechstege im Bodenblech, durch spezielle Schlitzboden (sogenannte Turbogridböden mit schrägen Schlitzen) u. dgl.

Die Jetböden haben den Nachteil, daß durch die starke Jetwirkung die Strömungsbedingungen für den Zweiphasenkontakt nicht besonders günstig sind, wodurch sich eine unerwünschte Freiblasgefahr nicht beseitigen läßt.

Des weiteren ist bei diesen Konstruktionen eine sehr kurze Aufenthaltszeit der Flüssigkeit auf dem Boden gegeben. Diese Tatsache hat zur Folge, daß die Kontaktzeiten zwischen den strömenden Phasen sehr kurz sind. Weiterhin neigen die Querstromböden bei dem vorhandenen Gleichstrom von Flüssigkeit und Gas dazu, die Flüssigkeit ohne Bodenberührung über den Boden zu spritzen. Die bereits genannte extrem kurze Aufenthaltszeit und die durch die Tropfen- und Spritzergröße bedingte geringe Kontaktfläche führen zu einer geringen Trennwirl

In jüngster Zeit ist ein Bodentyp, der ebenfalls auf dem Jetprinzip arbeitet, unter der Bezeichnung Plattenboden bekanntgeworden. Er besteht aus geneigten, überlappten und eine bestimmte Schlitzöffnung gewährleistenden Blechstreifen. Die Plattenboden'arbei'en hvdraulisch im sogenannten »Tropfenregime.:, d. h.. es bildet sich auf dem Austauschboden keine zusammenhängende Gas- bzw. Dampf-Flüssiakeitsschicht aus. sondern durch die starke Jei-

wirkung bedingt, wird die Flüssigkeit in Tropfenform über den Boden gespritzt. Die>e geschilderte Wirkungsweise führt zu einer sehr kurzen Auientha!i>L.'it'der Flüssigkeit auf dem Boden und zu sehr kurzen Kontaktzeiten zwi>ehcn Cias- bzw. Dampf und Flüssigkeit und damit zu einer niedrigen Trennwirkung des Bodens.

Unter dem Namen Scheinmannboden im ein wciicrer Bodentyp, der nach dem Querstromprinzip arbeitet, bekannt. Dieser Boden besteht aus einer durchgehenden Streckmetallplatte, die die gesamte Fläche des Bodens bedeckt und mit einheitlich zum Ablauf ausgerichteten Schlitzen \ersehen ist. Über dem Bo den sind mehrere Strombrecher, die aus Streckmetall mit größeren Schützen gegenüber Jem Bodenbleeh

bestehen, etwas geneigt gegen die Strömungsrichtuni: aufgestellt.

Durch die Verwendung der Strombrecher wurdcr, zwar die Nachteile der nach dem Jetprinzip arbeiten den Böden gemindert, jedoch sind mit diesem Boder.

die Strömungsbedingungen noch nicht entscheiden^: verbessert worden, weil bei hohen Belastungen au; Grund der konstruktiven Gestaltung der Boden platte, nämlich der Anordnung der Dampfdurchtritt^ öffnungen in eine einheitliche Richtung zum Ablauf

die oben angeführten Nachteile immer noch beste hen.

Des weiteren ist ein Zwischenboden für Austauschkolonnen bekannt, der iii mehrere Zonen m\< einer großen Anzahl von Gasdurchtrittsoffnungen

unterteilt ist. Die Gasdurchtrittsoffnungen sind zur Oberfläche des Bodens schräg angeordnet, die Ausflußrichtung der öffnungen innerhalb einer Zone ist gleichsinnig. Dabei ist eine Zone vollständig auf einer Seite einer Symmetrielinie des Bodens und eine andere Zone vollständig auf der anderen Seite der Symmetrielinie vorgesehen, während sich mindestens eine weitere Zone zwischen den Zonen befindet und die Grenzlinien zwischen den einzelnen Zonen im wesentlichen parallel zueinander liegen. Die Zonen

so. sind nicht durch senkrechte Wandungen voneinander getrennt. Es sind Abflüsse vorgesehen und die Gasdurchgangsöffnungen sind in den angrenzenden Zonen entgegengesetzt gerichtet.

Dieser Zwischenboden hat den Nachteil, daß die Strömungsrichtung im Winkel von 180° beim Übergang von einer zur anderen Zone umgelenkt wird. Dadurch entsteht eine GegenJäuSgkeit der Strömung. Nach Durchströmen der Flüssigkeit jeweils einer Zone wird die Flüssigkeit an der Kolonnenwand an gehäuft, wodurch ein Durchregnen der Flüssigkeit entsteht. Es ist auch keine gleichmäßige Flüssigkeitsvertetlung über den gesamten Boden möglich. Eine spürbare Verlängerung des Flüssigkeitsweges ist bei diesem Boden nicht gegeben.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Querstrombodens, mit dem bei gleichzeitiger Bewältigung hoher Belastungen günstige Bedingungen für den Stoffaustausch erreicht und damit die Nachteile der

auf dem Jetprinzip arbeitenden Böden maßgeblich vermindert werden. ⁼

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde d-n Boden so zu gestalten, daß durch entsprechenJ, Ausrichtung der Dampfdurchtrittsöffnunizen eine Irhöhung der Trennwirkung gewährleistet whd

Dies wird dadurch erreicht, daß bei d;vm Or r st rom boden für Stoffaustauschkolonnen "Xr "■"," .chen Zu- und Ablauf der Flüssigkeit in mmd-M-n. drei parallel zueinander und senkrecht /ur H-j-y -tr.imungsrichiung der Flüssigkeit verlaufende" und Tii: aufsteigenden Durchtrittsöffnung·:·, für Dampf b,:■*■. Gas versehene Segmente aufseiet: j_st _cr(_]n dungsgemäß die Durchtrittsöffnung-!! i.'iPcrhjii'' _cdc Segmentes in einem spitzen \Cink,-^; '/■■-' H'-ur" !- >:r»mungsnchtung der Flüssigkeit, von S- -,Jn, _/u "■eimern in der Ablenkung wechselnd. atiWnchtei

Mil·-. "^

Der Winkel der Durchtrittsöffnungen /ur Haupt- stromungsnchtung der Flüssigkeit innerhalb eines Segmentes beträgt 30 bis 60

Als Segmentwerkstoff wird vorzugsweise <■··—ι-metall mit einem öffnungswinkel von 10 bis 60""verwendet.

Oberhalb des Bodens und quer zur Hauptströ- a₅ mungsnehtung der Flüssigkeit sind ein bzw. mehrere bereits bekannte Strombrecher angeordnet und weiterhin ist ein bereits bekanntes Zulaufwehr ^üι^chen. ^b

Mit dieser Erfindung wurde ein Querstromofen fur Kolonnen geschaffen, mit dem eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen erreicht wird. Die Verlängerung des Strömungsweges der Flüssigkeit und die damit verbundene Verwirbelung der Phasen durch die erfindungsgemäße Streckmetall anordnung und die Vermeidung der Freibiasgefahr garantiert eine Intesivierung des Phasenkontaktes aegenu er dem einfachen Querstromboden, was ^h verbessernd auf den Trenneffekt auswirkt

Das nachte.lige Mitreißen der Flüssigkeit sowohl von Boden zu Boden als auch in die Ablaufschächte wird durch die erfindungsgemäße Streckmetallanordnung herabgesetzt. Die Verbesserung der Trennwirkung fuhrt bei der Realisierung von Austauschpro zessen zu einer Verminderung der effektiven Bodenzah! einer Kolonne. Die spezifisch höhere Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Querstrombodens ermöglicht eine Verminderung des erforderlichen Budendurchmessers.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

F i g. ! senkrechter Schnitt durch einen Kolonnenabschnitt.

F i 2. 2 Anordnung der Streckmetallsegmeiue des Bodens (Draufsicht) mit Kennzeichnung der Hauptströmunüsrichiuriii.

Fig.? senkrechter Schnitt durch ein Stiecknieiallblech mit Kennzeichnung des WinkeK der Dampfdurchtrittsöffnungen.

Fig. 4 Anordnung der Dampfdurchtriitsöffnunger in der Streckmetallebene mit Kennzeichnung des Anordnungswinkels und dt Richtungswechsels.

Aus F i g. 2 ist deutlich Jie Gestaltung des erfindungsgemäßen Bodens 1 mit der Anordnungsrichtung der Durchtrittsöffnungen3 (Fig. 3) und dem sektionsweisen Wechsel dieser Richtung gemäß Fig.4 erkennbar. Die Flüssigkeit tritt über das spezielle Zulaufwehr 7 gemäß Fig. 1 auf den Boden 1 und erfährt durch den aus den Durchtrittsöffnungen 3 strömenden Dampf eine Zwangsrichtung, die gegenüber den reinen Querstromböden zu einer mehrmaligen Richtungsänderung und damit zu einer Verlängerung des Flüssigkeitsweges und der Aufenthaltszeit führt. Weiterhin wird durch den mehrmaligen Richtungswechsel eine zusätzliche Verwirbelung der Flüssigkeit erzielt, und es wird eine Erhöhung der Turbulenz und eine zusätzliche Kontaktflächenerneuerung erreicht.

Der Dampf wird durch den öffnungswinkels der Durchtrittsöffnung3 im Bodenblech gemäß Fig. 3 nahezu un Gleichstrom mit der Flüssigkeit in die Gas-Flüssigkeitsschicht eingeführt.

Die Strombrecher6 gemäß Fig. 1 ermöglichen eine zusätzliche Verminderung der durch die Zwangsrichtung der Flüssigkeit hervorgerufenen Geschwindigkeitskomponente der Flüssigkeit und erbringen einen gewissen Abscheideeffekt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 719 451 Patentansprüche:

1. Qucrsirumbüden für Stoffaustauschkolonnen. der zwischen Zu- und Ablauf der Flüssigkeit in mindestens 3 Segmente aufgeteilt ist. die parallel zueinander und senkrecht zur Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit angeordnet sind, und Jie mit aufsteigenden Durchtriitsöffnungen für Dampf bzw. Gas \ersehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durehtrittsötlnungen (3) innerhalb jedes Segmentes (2) ·.". einem spitzen Winkel (4) zur Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit. \υη Segment zu Segment in der Ablenkung wechselnd, ausgerichtet sind.

2. Querstromboden nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Durchtrittsöffnungen (3. zur Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit innerhalb eines Segments (2) 30 bis 60 beträgt.

?. Querstromboden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Segmentwerkstoff Streckmetall mit einem Öffnungswinkel (5) \on IO bis 60° verwendet wird.

4. Querstromboden nach den Ansprüchen 1 bis ?. dadurch gekennzeichnet daß oberhalb des Bodens (1) und euer zur Hauptstromungsrichtung der Flüssigke:* ein bzw. mehrere Strombrecher (6) angeordnet sind und daß ein Zulaufwehr (71 vorgesehen ist.