DE19615645A1 - Vorrichtung zum Verteilen von Flüssigkeit in Stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von Flüssigkeit in Stoffaustauschkolonnen, in denen Gas bzw. Dampf von unten nach oben und Flüssigkeit von oben nach unten strömt, die mit ungeordneten oder strukturierten Packungen ausgerüstet sind, wobei die entgaste Flüssigkeit über Flüssigkeitssammler zu Vorverteiler- und Zulaufrinnen zuführbar ist.

Die Stoffaustauschkolonnen werden vorwiegend in der Trenn­ technik, wie Rektifikation, Destillation, Absorption, Desorption, Gaswäsche, Reaktoren usw. zur Trennung von bestimmten Stoffgemischen eingesetzt. Dazu ist es notwen­ dig, daß die strömenden Medien, nämlich Gas oder Dämpfe von unten nach oben und Flüssigkeit von oben nach unten ständig in gutem Kontakt zueinander sind, d. h. die Phasen­ grenzflächen sich ständig erneuern. Dazu dienen sogenannte Austauschböden aber auch ungeordnete Füllkörper und geord­ nete Packungen. Gerade bei Füllkörpern und Packungen ist die möglichst gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über den gesamten Querschnitt von größter Bedeutung für die gute Wirkung der eingesetzten Austauschelemente, wie Füllkörper oder Packungen. Bei ungleichmäßiger Flüssigkeitsaufgabe und -verteilung kommt es innerhalb der Füllkörperschichten zu Kanalströmungen oder auch schlechter Benetzung, was wiederum die Wirksamkeit der eingesetzten Austauschelemen­ te, bzw. die Funktion der Austauschkolonnen ganz erheblich einschränkt bzw. mindert.

Es sind deshalb eine große Anzahl von Flüssigkeitsvertei­ lern bekannt, die alle durch mehr oder weniger großen Aufwand versuchen, die notwendige gleichmäßige Flüssig­ keitsverteilung in den beschriebenen Stoffaustauschkolon­ nen zu erreichen. Die prinzipielle Funktionsbeschreibung dieser Verteiler zeigt aber auch gleichermaßen deren Nach­ teile auf.

Die aus einem Packungsbett fließende Flüssigkeit wird in einem Flüssigkeitssammler gesammelt und - im Falle eines zusätzlichen Flüssigkeitszulaufs - mit dem eintretenden Flüssigkeitsstrom vermischt. Über eine Rohr- und/oder Schachtkonstruktion wird die Flüssigkeit aus dem Flüssig­ keitssammler in den Hauptkanal und/oder Nebenkanäle des Verteilers geführt. Diese Überführung der Flüssigkeit erfolgt einstufig oder mehrstufig in geschlossener oder offener Ausführung, jedoch immer in der Form, daß die Flüssigkeit der Schwerkraft folgend fließt.

Insbesondere in der offenen Ausführung ergibt sich im Übergang vom Sammler zum Haupt- oder Nebenkanal des Ver­ teilers ein ständiger Vermischungs- und Entgasungsvorgang zwischen Flüssigkeit und umgebenden Gas oder Dampf.

Schließlich findet eine Entgasung im Haupt- oder Neben­ kanal des Flüssigkeitsverteilers statt. Dieser Entgasungs­ vorgang kann zu einer erheblichen Störung in den zahlrei­ chen Verteileröffnungen und damit der Flüssigkeitsaufgabe auf die Packung führen.

Darüberhinaus führt der sich auf dem Fließweg in den Kanä­ len einstellende Flüssigkeitsgradient zu unterschiedlichen Stauhöhen über den Ausflußöffnungen und damit vor allen Dingen bei geringen Flüssigkeitsbelastungen zu einem un­ gleichmäßigen Flüssigkeitsausstritt über die Lauflänge der Flüssigkeit in den Kanälen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über den gesamten Kolonnenquerschnitt in einem breiten Belastungsbereich unabhängig von der Belastung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zulaufrinnen unter den Vorverteilerrinnen angebracht sind und auf die Zulaufrinnen Verteilerkammern aufgesetzt sind, die mit den Zulaufrinnen über hydraulisch definierte Öffnungen verbunden sind und die Flüssigkeit nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren in die Verteilerkam­ mern von unten nach oben aufsteigt und über Auslauföff­ nungen und Verteileinrichtungen auf die Packungen verteil­ bar ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Vor­ verteilerrinnen an einem Ringkanal oder an jedem beliebi­ gen Querschnittspunkt der Kolonne angebrachten Flüssig­ keitssammler angeschlossen sind.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Auslauföffnungen mit nach unten gerichteten, außen an den Verteilerkammern angebrachten Strahlabweisprofilen versehen sind, an die Ablaufspitzen anschließen.

Mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung wird erreicht, daß die Ausbildung eines Flüssigkeitsgra­ dienten, d. h. unterschiedliche Flüssigkeitshöhen in den Verteilerrinnen praktisch vermieden wird und eine gleich­ mäßige Verteilung der weiterhin entgasten Flüssigkeit über die Ausströmöffnungen auf die Füllkörper oder Packungen erreicht.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an­ hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels erläutert.

Die in der Zeichnung in schaubildlicher Ansicht darge­ stellte Vorrichtung weist einen Ringkanal 1 auf, an den eine beliebige Anzahl von Vorverteilerrinnen 2 angeschlos­ sen sind. Unterhalb einer solchen Vorverteilerrinne 2 und zwar quer dazu angeordnet, befinden sich Zulaufrinnen 3, die über eine Zulauföffnung 9 im Boden der Rinne 2 ange­ schlossen sind. In einer waagerechten Zwischenwand 10 dieser Zulaufrinnen 3 befinden sich hydraulisch definierte Öffnungen 5, wobei sich oberhalb dieser Zwischenwand 10 Verteilerkammern 4 anschließen. Die Verteilerkammern 4 sind mit Auslauföffnungen 7 versehen, durch welche die Flüssigkeit über Strahlabweisprofile 6, die als U-förmige Rinnen außen auf die Verteilerkammer 4 aufgesetzt sind, nach unten ablaufen kann. Dazu schließen sich nach unten hin und zwar im Bereich der Strahlabweisprofile 6 Ablauf­ spitzen 8 an, die die Flüssigkeit den Füllkörperfüllungen oder Packungen zuführen.

Die beschriebene Zuführung der Flüssigkeit über einen Ringkanal 1 in die Vorverteilerkanäle ist auch über einen im Zentrum der Kolonne angeordneten Sammler und/oder wei­ tere Flüssigkeitszulaufstellen möglich. Durch die Freiräu­ me zwischen Vorverteilerrinnen 2, Zulaufrinnen 3 kann das Gas ungehindert von unten nach oben strömen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Verteilen von Flüssigkeit in Stoff­ austauschkolonnen, in denen Gas bzw. Dampf von unten nach oben und Flüssigkeit von oben nach unten strömt, die mit ungeordneten oder strukturierten Packungen ausgerüstet sind, wobei die entgaste Flüssigkeit über Flüssigkeitssammler zu Vorverteiler- und Zulaufrinnen zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ laufrinnen (3) unter den Vorverteilerrinnen (2) ange­ bracht sind und auf die Zulaufrinnen (3) Verteiler­ kammern (4) aufgesetzt sind, die mit den Zulaufrinnen (3) über hydraulisch definierte Öffnungen (5) verbun­ den sind und die Flüssigkeit nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren in die Verteilerkammern (4) von unten nach oben aufsteigt und über Auslauföffnun­ gen (7) und Verteileinrichtungen (6, 8) auf die Packungen verteilbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverteilerrinnen (2) an einem Ringkanal (1) oder an jedem beliebigen Querschnittspunkt der Kolon­ ne angebrachten Flüssigkeitssammler angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslauföffnungen (7) mit nach unten gerichteten, außen an den Verteilerkammern (4) ange­ brachten Strahlabweisprofilen (6) versehen sind, an die Ablaufspitzen (8) anschließen.