DE1801538A1

DE1801538A1 - Discharge for column plates

Info

Publication number: DE1801538A1
Application number: DE19681801538
Authority: DE
Inventors: Kloss Hans Joachim; John Kamar Percy; Werner Thiele
Original assignee: Metallgesellschaft AG; Julius Montz GmbH
Current assignee: Julius Montz GmbH; GEA Group AG
Priority date: 1968-10-05
Filing date: 1968-10-05
Publication date: 1970-06-04

Abstract

Overflow for gas/liquid contact columns Peripheral or central downfall ducts between plates of a gas-liquid contact column are divided, in their upper parts, by coaxial cylindrical partitions. The upper end of the partition is situated well above the overflow rim of the plate, and the lower end below the plate. By this arrangement, the downflow of the liquid in the duct is separated from the upflow of gases which are desorbed from the liquid flowing in the opposite direction to the temperature gradient in the column.

Description

Ablauf für Kolonnenböden Viele zum Wärme- und Stoffaustausch zwischen Flüssigkeiten und Gasen bzw. Drain for column trays Many for heat and material exchange between Liquids and gases resp.

Dämpfen benutzten Kolonnen sind mit Austauschböden ausgestaltet, die den Zweck haben, die aufsteigenden Dämpfe oder Gase mit der herabfließenden Flüssigkeit in intensiven Kontakt zu bringen.Vapors used columns are designed with exchange trays, the have the purpose of the ascending vapors or gases with the descending liquid to bring them into close contact.

Die Flüssigkeit fließt einem solchen Austauschboden auf der einen Seite durch einen Einlaufschacht von dem darüberliegenden Austauschboden zu, wird über die Arbeitsfläche geführt, wobei sie von dem aufsteigenden Dampf durchdrungen wird und fließt auf der anderen diametral gegenüberliegenden Seite durch einen Auslaufschacht zu dem darunterliegenden Boden ab. Diese Anordnung wird als einflutiger Boden bezeichnet.The liquid flows on one such exchange tray Page through an inlet shaft from the exchange floor above guided over the work surface, penetrated by the rising steam is and flows on the other diametrically opposite side through an outlet shaft to the floor below. This arrangement is called single-flow soil.

Die zweiflutigen Austauschböden haben zwei peripher oder seitlich angeordnete Einlaufschächte, durch welche die Flüssigkeit einem Boden zuläuft und einem zentralen Auslaufschacht, durch den die Flüssigkeit von diesem Boden abläuft, oder umgekehrt einen zentralen Einlaufschacht, und zwei seitliche Auslaufschäch te. Zwischen diesen Schächten befindet sich jeweils die Arbeitsflächen des Bodens, Mehrflutige Austaiischböden haben mehr als zwei, beispielsweise 3 bis 6 periphere Schächte.The double-flow exchange floors have two peripheral or lateral ones arranged inlet shafts through which the liquid flows to a floor and a central discharge shaft through which the liquid drains from this floor, or vice versa, a central inlet duct and two lateral outlet ducts te. The working surfaces of the floor are located between these shafts, Multi-flow Australian trays have more than two, for example 3 to 6, peripheral Shafts.

Kolonnen mit einflutigen Böden enthalten demgemäß nur eine Art Böden, Kolonnen mit mehrflutigen Böden jedoch zwei Arten von Böden. Ein Auslaufschacht eines Bodens ist zugleich Zulaufschacht des nächst tieferen Bodens.Columns with single-flow trays therefore contain only one type of trays, However, columns with multi-flow trays have two types of trays. An outlet shaft one floor is also the inlet shaft of the next lower floor.

Die Arbei tsfläche des Bodens ist mindestens auf der Auslaufseite, zweckmäßig auch auf der Einlaufseite durch Wehre vorne inigen Zentimetern Höhe begrenzt, damit auf der Arbeitsfläche eine ausreichende hohe Flüssigkeitsschicht gebildet wird, durch die der GDam~f undloder das Gas geführt werden. Für große Flüssigkeitsbelastungen hat es sich bei einflutigen Böden als günstig erwiesen, den Querschnitten der Schächte die Form von Kreisabschnitten zu geben, deren Flächeninhalt etwa 10% der gesamten Bodenfläche beträgt, Damit beträgt die Wehrlänge das 0.7 fache des Bodendurchmessers.The working surface of the floor is at least on the outlet side, expediently limited by weirs at the front of a few centimeters in height on the inlet side, so that a sufficiently high layer of liquid is formed on the work surface through which the GDam ~ f and / or the gas are passed. For large fluid loads it has proven to be beneficial for single-flow soils, the cross-sections of the shafts to give the shape of segments of a circle, the area of which is about 10% of the total So the length of the weir is 0.7 times the diameter of the bottom.

Bei hoher Flüssigkeitsbelastung der Boden, wie sie z. B. in Waschkolonnen, Entgasungskolonnen und dergl., vorkommt, sind die Flüssigkeitsmengen so groß, daß sie von den einflutigen Böden nicht mehr störungsfrei abgeführt werden können. Man bevorzugt daher für sehr große Flüssigkeitsmengen mehrflutige, meist zweiflutige Austauschböden an.If the soil is exposed to high levels of liquid, as it is, for. B. in washing columns, Degassing columns and the like. Occurs, the amounts of liquid are so large that they can no longer be discharged from the single-flow soils without interference. Man therefore preferred multi-flow, mostly double-flow, for very large amounts of liquid Exchange floors.

Der Vorteil der mehrflutigen Böden besteht nicht nur darin, daß die Querschnitte der Schächte vergrößert werden können, sondern hauptsächlich darin, daß die Wehrlängen gegenüber einflutigen Böden mehr als verdoppelt werden können.The advantage of multi-flow soils is not only that the Cross-sections of the manholes can be enlarged, but mainly in that the weir lengths can be more than doubled compared to single-flow soils.

Damit werden der Flüssigkeitsstau über dem Wehr verkleinert und der Druckverlust des Bodens verringert, so daß gegenüber dem einflutigen Boden eine wesentlich höhere Flüssigkeitsbelastung möglich wird.This reduces the build-up of liquid above the weir and the Pressure loss of the soil is reduced, so that compared to the single-flow soil a significantly higher liquid loading is possible.

Beim Übertritt der Flüssigkeit über das Wehr liegt das Flüssigkeitsniveau um die Stauhöhe höher als die Oberkante des Wehres. Die Stauhöhe steigt mit zunehmendem Flüssigkeitsdurchsatz und kann bei hoben Belastungen 50 und mehr Millimeter betragen. Hinter dem Wehr löst sich dann bei großen Belastungen der Flüssigkeitsstrom von der Wehrkante und folgt nicht dem freien Fall sondern einer parabelähnlichen Wurfbahn. Je größer die Stauhöhe ist, desto größer ist auch die horizontale Komponente der Flüssigkeitsgeschwin digkeit beim Überströmen des Wehres und desto größer ist auch die Sprungweite des Flüssigkeitsstromes in horizontaler Richtung hinter dem Wehr.When the liquid passes over the weir, the liquid level is higher than the top edge of the weir by the water level. The water level increases with increasing Liquid throughput and can be 50 and more millimeters with heavy loads. Behind the weir, the flow of liquid is released when there are high loads the weir edge and does not follow free fall but a parabolic trajectory. The greater the water level, the greater the horizontal Component of the liquid velocity when flowing over the weir and the like The jump width of the liquid flow in the horizontal direction is also greater behind the weir.

Aus der von einem Boden ablaufenden Flüssigkeit werden nach dem Überströmen der Wehre im Auslaufschacht Dämpfe bzw. Gase frei, die entgegengesetzt dem fallenden Flüssigkeitsstrom nach oben zum Kolonnenkopf abgeführt werden müssen. Diese Gase und bzw. oder Dämpfe bilden sich durch Desorption aus der in feiner Verteilung im Schacht fallenden Flüssigkeit und auch infolge der meist höheren Temperatur auf dem nächsttieferen Boden und verursachen einen Staudruck im Auslaufschacht. Für ihre Abführung in den Gas raum über dem Boden und in den nächsten Schacht muß ein genügend breiter Querschnitt zwischen den durch die Sprungweite der Flüssigkeitsströme belegten Querschnitten freigehalten werden. Da nun aus dem fallenden Flüssigkeitsstrom nicht nur auf seiner Oberseite, sondern auch auf seiner Unterseite Gase und bzw. oder Dämpfe frei werden und diese durch die fallenden Flüssigkeitsschichten nach oben abgeleitet werden milssen, bilden sich unter den von den einzelnen Btiden herabfallenden Flüssigkeitsschichten Gas- bzw.After overflowing, the liquid running off from a floor becomes the weirs in the discharge shaft release vapors or gases, which are opposite to the falling Liquid flow must be discharged up to the top of the column. These gases and / or vapors are formed by desorption from the finely distributed in the Well falling liquid and also as a result of the mostly higher temperature the next lower ground and cause back pressure in the discharge shaft. For their discharge into the gas space above the floor and into the next shaft must be a sufficiently wide cross-section between the liquid streams due to the jump width occupied cross-sections are kept free. Since now from the falling stream of liquid not only on its upper side, but also on its underside gases and resp. or vapors are released and these through the falling layers of liquid must be derived above, are formed under those falling from the individual btides Liquid layers gas resp.

Dampfpolster, die den Flüssigkeitsstrom jeweils in Richtung zur Schachtmitte ablenken und damit die Sprungweiten vergrößern. Da die Menge der frei werdenden Gase und Dämpfe über die Kolonnenhöhe von unten nach oben zunimmt, wird der gleichmäßige Durchlauf der Flüssigkeit durch die Kolonne empfindlich gestt5rt.Vapor cushions, which the liquid flow each in the direction of the shaft center distract and thus increase the jump distances. As the amount of the freed Gases and vapors increases from bottom to top above the height of the column, becomes the uniform Passage of the liquid through the column was sensitively disturbed.

Bei den meisten bekannten konstruktiven Ausführungen von zweiflutigen Böden wird die Flüssigkeit dem mittleren Auslaufschacht von allen Seiten über ein Wehr, das das Fiüssigkeitsniveau auf den Arbeitsflächen aufrecht erhält zugeführt. Um einen störungsfreien Ablauf zu gewährleisten 8 muß dann der Durchmesser dieses Aüslaufschachtes mindestens so groß sein wie die Summe der Sprungweiten der beiden ablaufenden Flüssigkeitsströme.In most of the known structural designs of double-flow Bottoms, the liquid is fed into the middle outlet shaft from all sides Weir that maintains the liquid level on the work surfaces is supplied. In order to ensure a trouble-free process 8 must then the diameter this outlet shaft must be at least as large as the sum of the jump widths of the two outflowing liquid streams.

Für den praktischen Betrieb wird die Breite des Rücklaufschachtes um ein Vielfaches,'etwa das 2 - 5 f-ache, breiter ausgeführt als die Summe der Sprungweiten beider Flüssigkeitsströme beträgt.For practical operation, the width of the return shaft by a multiple, 'about 2 - 5 times, made wider than the sum of the jump widths of both liquid flows.

Die Erfindung bezweckt den Querschnitt der Auslaufschächte durch Begrenzung der Sprungweiten der Flüssigkeit und durch Schaffung begrenzter, freier Abzugsquerschnitte für Gase und Dämpfe unter Beibehaltung der Wehre zur Aufrechterhaltung eines Flüssigkeitsniveaus auf den Arbeitsflächen zu verkleinern.The invention aims to limit the cross section of the discharge shafts the jump widths of the liquid and by creating limited, free drainage cross-sections for gases and vapors while maintaining the weirs to maintain a liquid level to zoom out on the work surfaces.

Erfindungsgemäß wird unter Beibehaltung der Wehre, welche das FltsSigkeitsniveau auf den Arbeitsflächen des Boden aufrecht erhalten, die Sprungweite der Flüssigkeit in den Au#laufschächten durch Ablenkbleche unabhängig von der Flüsslgkeitsbelastung begrenzt. Diese Ablenkbleche werden so angeordnet, daß die Flüssigkeit an der Wand des Auslaufschachtes herabfließt und daß damit definierte Querschnitte für die Flüssigkeit und das abzuführende Gas geschaffen werden.According to the invention, while maintaining the weirs, which the liquid level on the work surfaces of the floor maintain the bounce of the liquid baffles in the outflow shafts regardless of the liquid load limited. These baffles are arranged so that the liquid on the wall the outlet shaft flows down and that thus defined cross-sections for the liquid and the gas to be discharged can be created.

Gegenstand der Erfindung ist ein Ablauf für Kolonnenböden, auf denen der Flüssigkeitsstand durch Wehre aufrecht erhalten wird.The invention is a drain for column trays on which the liquid level is maintained by weirs.

Der erfindungsgemäße Ablauf ist gekennzeichnet durch das im Auslaufschacht parallel zum Wehr und im Abstand zu diesem angeordnete Ablenkblech8 dessen unterer Rand unterhalb der Bodenfläche und dessen oberer Rand oberhalb des maximalen Stauniveaus über der Wehrkante liegen. Ir zweckmäßigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Wehr gegen über der Ablauföffnung im Boden zurückgesetzt sein und/oder in bekannter Weise mit vertikalen Schlitzen versehenæ*in, durch die ein Teil der Flüssigkeit unterhalb der Wehrkante ablaufen kann. Durch das erfindungsgemäße Ablenkblech kann die Flüssigkeitsbelastung von Kolonnenböden wesentlich erhöht werden, weil die von dem einzelnen Boden ablaufende Flüssigkeit von dem Ablenkblech abwärts so umgelenkt wird, daß sie als dünne Schicht an der Wand des Auslaftfschachtes herabläuft, so daß auf der von der Flüssigkeit abgewandten Seite des Ablenkbleches ein völlig freier Querschnitt für die aufwärts abzuleiten~ den Gase und bzw oder Dämpfe entsteht.The process according to the invention is characterized by that in the discharge shaft The lower deflector plate 8 arranged parallel to the weir and at a distance from it Edge below the floor area and its upper edge above the maximum stagnation level lie over the edge of the weir. Ir expedient embodiments the Invention, the weir can be set back over the drainage opening in the ground and / or provided in a known manner with vertical slots through which a Part of the liquid can drain below the edge of the weir. By the invention Baffle, the liquid loading of column trays can be increased significantly, because the liquid draining from the single tray descends from the baffle is deflected so that it runs down as a thin layer on the wall of the discharge shaft, so that on the side of the baffle facing away from the liquid a completely Free cross-section for the gases and / or vapors to be discharged upwards.

Durch Zurücksetzen des Wehres von der Eintrittsöffnung des Au#aufschachtes wird die überströmende Flüssigkeit so gelenkt, daß die Überlaufparabel bis zum Auftreffen auf das Ablenkblech hinreichend ausgebildet ist, und die Flüssigkeit ohne Spritzen in den Auslaufschacht gelangt.By resetting the weir from the inlet opening of the au # chute the overflowing liquid is directed so that the overflow parabola up to the point of impact on the baffle is sufficiently formed, and the liquid without splashing reaches the outlet shaft.

Eine wichtige Wirkung des erfindungsgemäßen Ablenkbleches ist die nahezu völlige Verhinderung des Schäumens der in einer Kolonne abwärts strömenden Flüssigkeit.An important effect of the baffle according to the invention is that almost complete prevention of foaming of those flowing downwards in a column Liquid.

In den Figuren 1 bis 3, sind verschedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.In Figures 1 to 3, there are various embodiments of the invention for example and shown schematically.

Fig. 1 ist ein vertikal-er Schnitt eines Abschnittes einer Glockenbodenkolonne mit drei zweiflutigen Glockenböden.Fig. 1 is a vertical section of a portion of a bubble cap column with three double-flow bell bottoms.

Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt durch den Abschnitt einer Siebbodenkolonne mit drei zweiflutigen Siebböden.Figure 2 is a vertical section through the portion of a sieve tray column with three double-flow sieve trays.

Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt durch den Abschnitt einer Glockenbodenkolonne mit drei einflutigen Ventilböden.Fig. 3 is a vertical section through the section of a bubble cap column with three single-flow valve bases.

In den drei Figuren sind übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es sind das der Kolonnenmantel 1, die Austauschböden 2, mit den Zulaufwehren 3 und den Ablaufwehren 4. Die Austauschböden können jede bekannte Ausf'.ihrungsform haben.In the three figures, parts that match are given the same reference numerals Mistake. These are the column jacket 1, the exchange trays 2, with the inlet weirs 3 and the drainage weirs 4. The replacement floors can have any known Ausf'.ihrungsform to have.

Bei den zweiflutigen Böden gemäß den Fig. 1 und 2 liegen die Zulaufschächte 5 und die Aus -laufschächte 6 abwechselnd an der Peripherie bzw. in der Mitte der Böden. Dabei ist der Ablaufschacht eines jeden Bodens zugleich Zulaufschacht des nächsttieferen Bodens. Konzentrisch zu dem Wehr 4 eines jeden Ablaufschachtes und in diesem Schacht ist erfindungsgemäß ein Leitblech 7 bzw. 8 angeordnet, die einen Zwischenraum von etwa 39 bis 50 mm zum Wehr freilassen, mit dem unteren Rand unter das Niveau des Bodens hinabreichen und mit dem oberen Rand oberhalb des Flüssigkeitsspiegels bei maximaler Bodenbelastung liegen. Für den zentralen Auslaufschacht ist das Leitblech 7 ein Rohr von engerem Durchmesser, dessen Öffnung den Abzug für die aufsteigenden Gase oder Dämpfe bildet. Für den peripheren Auslaufschacht, der selbst ein Kreisring ist, ist das Leitblech 8 ein Rohr, dessen Durchmesser größer ist als der Bodendurchmesser. Seine Außenfläche bildet mit dem Kolonnenmantel 1 den Abzug für die aufsteigenden Gase und Dämpfe. In den Ringräumen 9 zwischen den Wehre#n 3, 4 und den Ablenkblechen 7, 8 wird die über die Wehre ablaufende Flüssigkeit unter Verkürzung der Sprnngweite zur jeweiligen Innenwand des Auslaufschachtes umgelenkt und läuft an dieser herab ohne den für die Gase und bzw. oder Dämpfe freigehaltenen Strömungsquerschnitt zu vermindern.In the double-flow floors according to FIGS. 1 and 2, the inlet shafts are located 5 and the outlet chutes 6 alternately on the periphery or in the middle of the Floors. The drainage shaft of each floor is also the inlet shaft of the next lower ground. Concentric to the weir 4 of each downcomer and in this shaft a guide plate 7 or 8 is arranged according to the invention, the one Leave a gap of about 39 to 50 mm to the weir, with the lower edge underneath Reach below the level of the ground and with the upper edge above the level of the liquid lie at maximum floor load. The guide plate is for the central outlet shaft 7 a tube of narrower diameter, the opening of which is the trigger for the ascending Forms gases or vapors. For the peripheral discharge chute, which itself is a circular ring is, the baffle 8 is a tube whose diameter is larger than the bottom diameter. Its outer surface forms with the column jacket 1 the outlet for the ascending ones Gases and vapors. In the annulus 9 between the weirs # n 3, 4 and the baffles 7, 8, the liquid running off over the weirs is reduced with a shortening of the jump width deflected to the respective inner wall of the discharge chute and runs down this without closing the flow cross-section kept free for the gases and / or vapors Reduce.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die Ablaufwehre 3 a, 4a vom Bodenrand ein StUck, etwa 30 bis 50 mm zurückgesetzt8 um die Ausbildung der Ablaufparabel der über der Wehrkante gestauten Flüssigkeit zu erleichtern. Diese Ausführungsform ist vorzugsweise für hochbelastete Böden mit vergleichsweise kleinem Durchmesser geeignet.In the embodiment according to FIG. 2, the discharge weirs 3 a, 4 a are from Bottom edge a piece, about 30 to 50 mm set back8 around the formation of the parabola to relieve the liquid that has accumulated over the edge of the weir. This embodiment is preferred for heavily loaded soils with a comparatively small diameter suitable.

In den Fig. 3 ist die Anordnung der Ablenkbleche in einflutigen Böden dargestellt. Die Wehre 3 a und die Umlenkbleche 7 a sind in diesem Fall als Sehnen im kreisförmigen Querschnitt des Kolonnenmantels angeordnet. Aus der Abb.In Fig. 3 is the arrangement of the baffles in single-flow floors shown. The weirs 3 a and the baffles 7 a are in this case as tendons arranged in the circular cross-section of the column jacket. From fig.

3 ist ferner zu sehen, daß Kolonnen mit einflutigen Böden nur einen Bodentyp enthalten.3 can also be seen that columns with single-flow bottoms only one Soil type included.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Kolonnenbodenabläufe mit Ablenkblechen kann die Belastung des einzelnen Bodens beträchtlich erhöht werden, für einen gegebenen Kolonnendurchmesser um etwa 10 bis 25%. Für einen ge gebenen Flüssigkeitsdurchsatz kann der Kolonnendurchmesser entsprechend verringert werden.By using the column tray drains according to the invention with baffles the load on the individual floor can be increased considerably, for a given one Column diameter by about 10 to 25%. For a given liquid throughput the column diameter can be reduced accordingly.

Bei einem Kolonnendurchmesser von 200 cm entfallen bei der herkömmlichen Bauweise etwa 0, 6 m2, entsprechend etwa 20 % auf die Schachtquerschnitte.With a column diameter of 200 cm, there is no need for the conventional one Construction about 0.6 m2, corresponding to about 20% on the shaft cross-sections.

In der erfindungsgemäßen Bauweise werden von den engeren Schächten nur noch 0, 1 m28 entsprechend etwa 3 % vom Kolonnenquerschnitt eingenommen.In the construction according to the invention, the narrower shafts only 0.1 m28, corresponding to about 3% of the column cross-section.

Dadurch kann für den gleichen Wirkungsgrad des einzelnen Bodens der Kolonnendurchmesser auf 1750 mm verkleinert werden. Oder auf dem Kolonnenboden von 200 cm Durchmesser können zwei Reihen von Glocken oder Ventilen mehr angeordnet werden, damit der Wirkungsgrad des einzelnen Bodens erhöht wird.This allows for the same efficiency of the individual soil Column diameter can be reduced to 1750 mm. Or on the column bottom of Two rows of bells or valves can be arranged more than 200 cm in diameter so that the efficiency of the individual floor is increased.

PatentansprücheClaims

Claims

PATENT CLAIMS 1.) Drain for column trays on which the liquid level is maintained by weirs, characterized by the parallel in the discharge shaft to the weir and at a distance from this arranged guide plate (7, 8) its lower land below the floor area and its upper edge above the maximum stagnation level lie over the edge of the weir.

2.) Device according to claim 1, characterized in that the weir is set back from the outlet opening in the column bottom.

3.) Device according to claims 1 and 2, characterized by vetFtical slots in the weir.