DE1908717A1 - Stroemungsmittel-Kontaktboden - Google Patents

Description

• StrömunEsmittel-Sontaktboden Die vorliegenue Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzielung von engem Srömungsmittelkontakt, wobei aufsteigender Dampf quer durch eine durchströmende Flüssigkeit gelenkt wird.
• sinne besondere Ausführungsform dieser erfindung sind ra£Ftionierkolonnen, wie Traktioniertürme, die vor allem in der Erdolindustrie und der chemischen Inaustrie zum Bestillieren und Fraktionieren von Kohlenwasserstoffen und sonstigen chemischen Jiolien und auch zum Waschen von Gasen unu zur Erzeugung chemischer Umsetzungen verwendet werden.
• Derartige Kolonnen haben senkrecht im abstand voneinander angeordnete Lochböden, welche die quer hindurch strömende Flüssigkeit zu halter vermögen. Aufsteigende Dämpfe werden aufwärts durch die in den böden gebildeten Löcher gelenkt, so daß sie mit der absteigenden Flüssigkeit in Kontaft kommen, Es ist üblich,. am Ausflußende jedes Bodens einen Überlauf vorzusehen, über welchen Flüssigkeit in ablaufrohre fließen kann, wo sie zur Innen- oder Aufstrom-Seite des nächst niedrigeren Siebbodens fließen kann.
• Selbstverständlich ist ein wichtiger Punkt, der bei der Konstruktion der Vorrichtungen für diesen Verwendungszweck beachtet werden muß, zu verhindern, daß die Blüssigkeit durch die Dampfeintrittsöffnungen, die in den Böden vorgesehen sind, nach unten fließt. Um dies zu vermeiden, wurden bisher die bekannten Fraktioniertürme verwendet oder in letzter Zeit sah man enge Richtöffnungen in den Böden vor oder druckempfindliche Klappen zur Regelung des Strömungsmittelflusses durch jedes Loch. böden mit und ohne druckempfindliche Klappen sind gebaut worden, bei welchen mehrere Löcher mit einem darüber stehenden Deflektor oder Deckel versehen sind,. die am Siebboden nur am Aufstromende des Loches befestigt sind. .eil solch ein Reflektor den Strom der in das LocE abfließenden ilüssi£5;-keit abschreckt, hat diese Anordnung die unerwünschte Wirkung, den aufsteigenden Dampf in eine Richtung zu lenken, die gleich der Richtung des flüssigkitsstromes ist die aufsteigenden Dämpfe spülen jetzt die Flüssigkeit in Abwärtsrichtung über das Flussigkeitsaustrittsrchr und roduzieren die Zeit, während der die Flüssigkeit auf dem Boden bleibt.
• Andere bekannte Siebböden haben keine mit jedem der Löcher verbundene Deflektoren, was dazu führt, daß die auf strömenden Gase leicht gegen die Flüssigkeitsaustrittsecke Qes Bodens gelenkt werden infolge der Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Siebboden. Bin anderer Nachteil bekannter Siebböden, welche gatte Siebbodenflächen mit im besonderen muster ringförmig angeordneten Löcliern aufweisen, ist die neigung der Flüssigkeit, nach unten durch die Löcher gleichzeitig mit den aufwärtsströmenden Dämpfen bei mäßigem bis niedrigem Srömungsmittelstrom zu fließen, was zu einer schlechten Wirksamkeit der Vorrichtung führt.
• Schlieblich besteht ein Nachteil bekannter Siebbodenkonstruktionen, bei welchen die Löcher (Dampfaustrittsklein öffnungen) relativlsind, darin, daß sie verstopfen, wenn Strömungsmittel bearbeitet werden, die auf den Siebboden Rückstände hinterlassen.
• fiie bisherige Verwendung von über jeder Üffnung liegenden druckempfinc;li£hen lapen hat auch gewisse festgestellte Nachteile. ie bei allen Apparaten, die bewegte zeile enthalten, treten llerstellungsschwierigkeiten auf, welche sowohl auf den erforderlichen genauen dimensionstoleranzen als auch auf der Notwendigkeit einer Vielzahl von für sich hergestellten Teilen zurückzuführen Sind. Darüberhinaus bringt das Vorhandensein von bewegten Teilen Schwierigkeiten beim Arbeiten mit solchen Vorrichtungen mit sich. Die Anwesenheit von Rückstände bildenden oder .sich abscheidenden Strömungsmitteln verursacht oft ein Verkleben der Klappen. senn korrosive Strömungsmittel gebraucht werden, korrodiert die i.<lappe,und die Randgebiete der Platte an den Löchern werden korrodiert. Wenn die Klappe sich bewegt, nutzen sich die korrodierten Flächen schnell ab, und weiteres Metall wird dem korrosiv wirkenden Strömungsmittel ausgesetzt, was beschleunigte Korrosion und Verschleiß zur Folge hat. außerdem begrenzen bewegbare Klappen in gewissem Umfang die gesamte Fraktionierfläche der flampf- und Austrittsöffnungen, nie in dem Boden gebildet sind, und begrenzen direkt die Bampfkapazität des Bodens, und zwar weil der UmCang.jedes bodens ein Randgebiet hat, welchen ein angrenzendes Bodenhaltegestell überlagert. eine bevvegbare Klappe kann nicht zu dicht an der Umfangskante angeordnet sein, weil die Klappenbewegung durch die Anwesenheit des Traggestelles behindert würde Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle die vorstehend aufgeführten Nachteile zu vermeiden.
• Sie schafft eine Strömungsmittelkontaktvorrichtung mit einem Boden, der eine Mehrzahl von Löchern aufweist*, welche in iä'ngsrichtung von einer größten Querausdehnung am Auf stromende zu einer kleinsten uerausdehnung am Abstromende spitz zulaufen. Von der Bodenplatte nach oben ragend und jedes der Löcher überdeckend, ist ein Strömungsdeflektorkörper von der Form und Ausrichtung-des darunter liege-nden Loches vorgesehen. Der .Deflektorkbrper ist mit derBodenlatte an deren Aufstrom- und Abstrom-Enden durch Leitwände verunten, welche über die Bodenplatte ragen.
• Vorzugsweise hat jedes der Löcher die Form eines gleicheckigen Trapezoides, dessen Symmetrieachsen, mit der Richtung des Flüssigkeitsstromes übereinstimmen mit dem größeren parallelen sunde an der Aufstromkante. Es wird auch bevorzugt, daß jeder der Strömungsmitteldeflektorkörper und die entsprechenden Leitwände auf der Platte afstoßen.
• Eine solche Platte ist besonders vorteilhaft, weil sie die lüssigkeit über einen weiten Bereich von flifferentialdampfdrücken, flüssigkeitspegeln und Strömungsgeschwindigkeiten davon zurückhält, durch die Bodenöffnungen zu fallen oder hindurchzupassieren, wie tergleichsweise bei siebboden. Diese Böden können auch mit Öffnungen von erheblichen Bereichen gebaut werden, welche in der Lage sind, eine hohe Dampfströmungskapazität bei jeder Strömungsgeschwindigkeit der i"lüssigkeit aufrechtzuerhalten. Die Öffnungen sind so ausgerichtet, daß die Dämpfe quer mit Bezug zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit gelenkt werden, daß die Tendenz der Flüssigkeit,nach unten durch die Öffnungen, weitgehend herabgesetzt wird. Lurch diese Orientierung ist der Dampf weder dem Flüssigkeitstrom entgegengerichtet, noch treibt er die Flüssigkeit in eine Richtung gegen oder weg vom Lfberlauftohr.
• Brfindungswesentlich ist ferner die Abwesenheit von bewegbaren Teilen; somit sind weder die Anschaffungskosten noch die für die Instandhaltung der Etappen übermäßig hoch. Diese Konstruktion gestattet auch, eine maximale Anzahl von Dampfdurchlaßöffnungen in den Boden, da die Öffnungen bis dicht an die Umfangskanten des Bodens heranreichen können. Die besondere Ausrichtung und Fore der Öffnungen macht es üus, daß sie allgemein eine größere Fläche pro Einheit haben als die Siebbodenöffnungen, ohne daß der Flüssigkeit gestattet wird, durch die Dampfdurchgänge hindurchzupassieren.
• Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß' durch die Erfindung eine verbesserte Strömungsmittelkontaktvorrichtung geschaffen wird, -welche relativ einfach herb stellen und zu halten ist, zuverlässig arbeitet und in der Lage ist, wirksamsten und engen Kontakt frischen Dt und Flüssigkeit zu erzielen, wobei der Dampf Durchgang von Flüssigkeit durch die Bodenöffnungen nach unten über einen größeren Arbeitsbereich verhindert wird als bei diebböden, wie sie jetzt in der Industrie so viel verwendet werden.
• Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen jedoch nur eine von zahlreichen Variationsmöglichkeiten dieser Vorrichtung.
• Die Figuren zeigen: Fig. 1 ein in senkrechter Richtung genommenes Teilquerschnittsbild einer Flüssig-Darnpf-Kontaktkolonne, der Stromunesmittelkontaktböden dieser ßrL dung eingebaut sind, Fig. 2 ist ein Grundriß eines der Strömungsmittelkontaktböden, genommen entlang oer linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 ist ein perspektivisches Bild eines Teiles eines *-trömunesmittelkontaktbodens der Erfindung, die neue Form und Konstruktion der Löcher mit ihren flüssfgkeitsdeflektorkörpern und Leitwänden zeigend, Sig. 4 ist ein Grundriß eines Teiles des Strömungsmittelkontaktbodens, einen einzigen Strönungsmittelkontaktkörper und seine Endleitwandteile zeigend, ist 5 ist ein Querschnittsbild in Längsrichtung, genommen entlang der Linie 5-5 in Fig. 4, ein Loch und eine der Dampfstromöffnungen unter dem angeschlossenen Strömungsmitteldeflektor zeigend, Fig 6 ist ein Querschnittsbild, genommen entlang der Linie 6-6 in Fig. 4, in Abstromrichtung zeigend, Fig. 7 ist ein Teil eines ofens, in welchem die Öffnungen der Reihen ausgerichtet und nebeneinander angeordnet sind.
• Fig. 1 zeigt einen Teil eines i)ampfflLissigkeitskontalLtturmes, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die ganze Vorrichtung die übliche Bauweise hat, einschließlich eines zylindrischen Gchäuses 2 und einer Vielzahl von waagerechten Strömungsrnittelkontaktböden 4 und 6, welche senkrecht im abstand übereinander vorgesehen sind. Der Boden 4 hat einen Auf stromteil 8 zur aufnahme der zu bearbeitenden Flüssigkeit Der Flüssigkeitsstrom fließt quer über den Boden 4 in der durch den Pfeil 10 angezeigten wichtung zu einer iibstromstelle auf dem Boden neben dem überlauf 12. Die Flüssigkeit geht dand über den Überlauf 1 X, läuft durch das herunterkommende Abzugsrohr 14 auf das Aufstromende 16 des darunterliegenden Strömungsmittelkontaktbodens 6. Von hier setzt die Flüssigkeit ihre bewegung in einer Abstromrichtung, angezeigt durch Pfeil 1 zu einem anderen Überlaufrohr und einem entsprechenden Abzugsrohr fort. wenn die Flüssigkeit über eine Vielzahl von Böden, wie die Böden 4 und 6, und durch eine Reihe von Abzugerohren gegangen ist, ist ihr Weg in etwa sinus-Förmig in einer senkrechten ebene.
• ährend die Flüssigkeit über die Strömungsmittelkontaktböden 4 und 6 läuft, ist sie einem aufwärtsströmenden Dampf ausgesetzt, welcher durch die in den Böden gebildeten Öffnungen aufsteigt. Die Unterseite jedes Strömungsmitteldeflektors über jeder Öffnung begrenzt z. B. eine Dampfkamrner für den aufwärtsströmenden Dampfkörper.
• Wie eingangs erwähnt, ist es bei einer Vorrichtung dieser Art wichtig, daß die Flüssigkeit daran gehindert wird, durch die Öffnungen des Bodens nach unten zu fließen.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gestalt der öffnungen und den darüberliegenden trömungsmitteldeflektoren und Leitkörpern, welche in einfacher und zweckmäßiger Weise vorgesehen sind, um den Flüssigkeitsstro davon abzuhalten, durch die Bodenlöcher h-indurchzugehen.
• In der dargestellten Äusführungsform der Erfindung hat jedes der Löcher 19 (1g. 3) die Form eines gleicheckigen Trapezoids, dessen größte Ausdehnung, tiauptachse und Symmetrieachse 5-5 (Fig. 4) axial mit der Richtung des Flüssigkeitsstromes 18 (Fig. 2) über den Boden.ausgerichtet sind. Direkt über jeder der Öffnungen 19 ist ein Strömung smitteldef lektorkösper 22 mit seinen Leitwänden 24 und 26, die von der Platte 20 nach oben gerichtet sind, in einer Weise, daß er ein. integrierendes Teil davon bleibt. Die größte Querausdehnung jedes Loches (d.h. die Ausdehnung gemessen quer zur Strömungsrichtung 18 oder parallel zur Linie 6-6 in B o 4) ist am Auf stromende und seine Querausdehnungen verjüngen sich zur Abstromrichtung hin über die ganze Länge des Loches von einer größten Querausdehnung an der Aufstromkante zur kleinsten Querausdehnung an seiner Abstromkante. Das graduelle Verjüngen der trapezoiden Form, in Yig. 4 gezeigt, ist bevorzugt, aber der Querschnitt kann auch ein diskontinuierlich sich vermindernder oder ein konstanter sein.
• oich der Fig. 4 zuwendend, sieht man, daß der Deflektorkörper 22 seine größte Achse parallel zur Richtung des Flüssigkeitsstromes 18 ig. 2) gerichtet hat, und dnij er einen Aufstromleitteil 24 aufweist, welcher von der Bodenplatte 20 nach oben geneigt ist, einen stumpfen Winkel mit dem breiten Ende des Deckenkörpers bildend.
• Das sufstromleitteil 24 liegt quer über die ganze größte Breitenausdehnung des Loches, so daß die Gesamtheit des in der Breite abnehmenden Loches von dem direkt in der Richtung, wie sie durch den Pfeil 18 (Fig. 2) gezeigt ist, herannahmenden Flüssigkeitsstrom abgeschirmt wird.
• Die Leitteile 24 und 26 sind mit gebogenen Enden abgeschragt, welche mit den Oberflächen der Bodenplatte 20 und den Enden des Deflektorkörpers 22 (Ffg 5) in abgeschrgter lage verschmelzen, um einem stromlinienförmigen Flüssigkeitsstrom zu gestatten, über die B-odenplatte 20 mit einem Einimum an Turbulenz zu fließen.
• Die Wirkung der Kombination von Loch- und Deflektorkörper auf den Strom des aufsteigenden Dampfes läßt sich an lig. 6 ve-ranschaulichen, welche zeigt, daß der Deflektor oder Dedkörper 22 und die bodenplatte 20 zusammen ein Paar entgegengesetzt gerichtete Öffnungen 28 begrenzen, welche seitlich zum Körper 22 und im wesentlichen zur Richtung des Flüssigkeitsstromes 18 ausgerichtet sind. So wird der nach oben durch die Löcher 19 hindurchgehende Dampf nach außen geleitet durch die Öffnungen 28 in den darüberliPgenden Flüssigkeitskörper mit einer Neigung zur Bodenplatte 20 und im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung des Flüssigkeitsstromes.
• durch Begrenzen der gerichteten Wirkung der Dämpfe, die durch den toden treten, ist ein Minimum an Störung der Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit über den Boden 20 vorhanden. Die Anwesenheit des Aufstromleitteiles 24 und des Abstromleitteiles 26 verhindern, daß die Dämpfe die Flüssigkeit weder in Aufstrom- noch in Abstromrichtung übermäßig voran treiben. Die gestalt und die Orientierung der Löcher 19 und ihrer Deflektorkörper 22 mit den Gleitteilen 24 und 26 sind auch wichtig, weil sie die Flüssigkeit uran hindern, durch die Löcher nach unten zu fließen.
• Dies ist vor allem dadurch gesichert, weil jedes Aufetromleitteil 24 quer über dem Abstromende des betreffenden Loches 1> liegt. Bei Betrachtung der Fig. 4 wind deutlich, dss die iilüssicìzeit, welche über den Leitteil 24 hinwegströmt, entweder nach oben oder zu den Seiten der Offnung abgelenkt wird. Wenn die Flüssigkeit nach den eiten abgelenkt ist, setzt sie ihren Weg in bstromrichtung fort, sie hat die Tendenz, nach innen gegen die öffnungen 28 zurückzukehren. Die geneigten Öffnungen des Deflektorkörpers 22 und der Offnung 19 in Verbindung mit der wirkung ctes eintretenden Dampfes und die breite des Aufstromleitteiles 20 führen aazu, daß die Elüssigkeit nicht in die Öffnungen 28 eintritt, welche symmetrisch von dem Flüssigkeitsstrom' weg entlang der zeiten des Loches 19 gerichtet sind.
• Die relative Anordnung der Löcher aur dem Boden kann varlieran. Die Löcher können versetzt in Reihen angeordnet sein, wie in Fig. 2 gezeigt, oder in Reihen nebeneinander, wie in Fig. 7 dargestellt0 In beiden Ausführungsformen verläuft die Srömungsrichtung in längsrichtung durch die ausdehnung des Jodens, so daw. alle Strömungswege im wesentlichen parallel lauten, im Gegensatz zu solchen Apparatetypen, in welchen die Flüssigkeit radial in divergierenden oder konvergierenden Wegen fliest. Das Fließbild, das in den Fig. 2 und 7 veranschaulicht ist, ist das bevorzugte, aber nicht wesentlich für die Lutzbarmachung der Erfindung; sie resultiert in einer gseichtleibenden Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit und einem Im wesentlichen gleichen Kontakt zwischen allen Alüssigkeitsanteilen und tempf, die die Worrichtung -ssieren.
• Die @eschreibng veranschaulicht nur eine bevorzugte estalt der Löcher 1% und der Doflcktorkörper 22.
• Andere Formen, entweder rechteckige oder andere gleicheckige trapezöiae Eormen fallen mit in den Bahnen der Erfihnung.
• ns liegt- auch innerhalb der Erfindung, daß die Böden so gebaut sind, daß sie überlagernde Gruppen und willkürliche Anordnungen von üblichen druckempfindlicher Klappen und bedeckten Löchern aufweisen, wie weiter vorn beschrieben.
• In manchen Fällen können die Klappen und die dazugehörigen Löcher von -sich verjüngender Gestalt sein, um die vorteilhaften Eigenschaften dieser Erfindung zu schaffen.

Claims (11)

Patentanspr@che

1. Strömungsmittelkontaktboden zum Halten einer Flüssigkeit, welche sich von einer Aufstromstelle zu einer Abstromstelle in einer gegebenen Längsfließrichtung über den ganzen Boden hinweg-bewegt, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsförderplatte (4, 6), eine Vielzahl von Löchern (19), die über die ganze Platte (4, 0) verteilt sind und deren parallel verlaufende Kauptachsen in der Plattenebene in Längsstromrichtung ausgerichtet sind, eine Vielzahl von Btrömungsmittelaeflektorkörpern (22), von denen jeder dirckt über dem zugehörigen Loch (19) angeordnet und fest mit ber rlatte (4, o) anti Aufstrom- und Abstromende des zugehörigen Loches (19) verbunden ist, Seitenöffnungen (28) begren e.na, welche so orientiert sind, daß der Dampf eine zur Fließrichtung der auf der Platte beförderten Flüssigkeit senkrechte Richtung einni;;t.

20 Strömungsmittelkontakthoden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (19) in ihrer Dimension genh echt zur hauptaehse zum Abstromende hin progressiv abnehmen.

@@ Strömungsmittelkontaktboden nach Anspruch rffi, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (19) Trapezoide sind.

4. Stromungsmittelkontaktboden nach Anspruch ), dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (1-9) gleicheokige T'rapezoide sind, deren Symmetrieachsen und Hauptachsen in Fließrichtung ausgerichtet sind.

5. Strömungsmittelkontaktboden nach irgendeinem der vorhergehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Löcher (19) übe-r seinen Hauptteil von einer großen kuedehnung quer zur Fließrichtung in der Ebene der Platte (4, 6) am Aufstromende zu einer kleinsten Ausdehnung quer zur Fließrichtung in der Ebene der Platte am obstromende sich verjüngt, eine Vielzahl von Deflektorkörpern (22)., von denen jeder ein. Loch (19) überlagert und wie dieses ausgerichtet ist, und eine Vielzahl von nach oben stehenden Leitteilen (24, 26) vorgesehen sind, die auf der Plotte (4, 6) jeweils an einer stelle unmittelbar am Aufstrom- und an Abstrom-nde des zugehörigen Loches angeordnet sind und über die ganze breite des Loches zehen, und die Platte (4, 6) mit den Deflektorkörpern (22) verbinden, wobei die Doflektorkörper (22) und die Platte (4, 6) Seitenöffnungen (28) begrenzen, die so orientiert sind, daß der Dampf, der durch die Löcher (19) aufwärts strömt, in einer zur Fließrichtung der Flüssigkeit auf der Platte quer verlaufenden Richtung strömt.

6. Strömungsmittelkontaktboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von zweiten Leitkörpern (26) am Abstromende jedes Deflektorkörpers (22) mit der Platte (4, 6) verbunden ist.

7. Strömungsmittelkontaktboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein größter eil jedes Deflektorkörpers (22) parallel zur Platte verläuft .

Strömungsmittelkontaktboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Leitkörper (24, 26) derart geneigt ist, daß er mit dem dazugehörigen fleflektorkörper (22) einen stumpfen Winkel einschließt.

9. Strömungsmittelkontaktboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse jedes der Löcher (19) parallel zur Fließrichtung ausgerichtet ist.

10. Strömungsmittelkontaktboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Löcher (1) die l'orm eines gleicheckigen Trapezoides hat, dessen Symmetrieachse parallel zur Fließrichtung verläuft.

11. S trQmungsmittelkontaktboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Deflektorkörper (22) und seine leitkörper (24, 26) mit der Platte (4, 6) einstückig sind und im wesentlichen geometrisch mit dem darunter liegenden zugehörigen Loch (19) übereinstimmen. Leerseite