DE2020884C3

DE2020884C3 - Stoffaustauschkolonne

Info

Publication number: DE2020884C3
Application number: DE19702020884
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. 5000 Koeln Stage
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-29
Filing date: 1970-04-29
Publication date: 1975-12-11
Also published as: DE2020884A1; DE2020884B2

Description

die grüße Gesamtlänge der Wehre und die Aufhängung des Verteilers)stems an der zentralen Säule das Flüssigkeitsgefälle auf einen völlig unschädlichen Wert zu reduzieren.

Die Anbringung von zwischenbodenähnJichen Sammlern in der tragenden Säule und die Aufhängung des Verteilersystems an der Säule ermöglichen es, die ansonsten raumaufwend'gen Zufluß- und Abflußsysteme mit einem Bauteil zu intecrieren, wobei di Äbi ll

Schrägschii.tzböden ergibt sich der Nachteil, daß ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, um gleichge richtete Strömungen auf übereinanderliegenden Bö-Jen zu erreichen. Dies führt dazu, daß man bei fast allen technischen Ausführungen g-:gensinnige Strö- iiungsrichtungen in Kauf nimrm, um umständliche Haßnahmen zu vermeiden, die zur Erzielung gleich- rinniger Strömungen auf übereinanderliegenden Bo jenbereichen erforderlich sind.

Es sind auch schon Böden bekannt, dit zentrale 10 die Änbrineunsz dieser Systeme an einer Stelle stait-

Fallrohve aufweisen. Diese Fallrohre erfüllen aber " ' - " ■ ~ ■ ■ - - - -

gicht die Funktion einer durchgehenden zentralen Tragsäule, an der die Böden aufgehängt sind. Die *ben offenen Fallrohre erstrecken sich jeweils zwi- jchen einem Boden, auf welchem die Strömung von tußen radial nach innen gerichtet ist, und einem dar- gnterliegenden Boden, auf welchem die Strömung »on dem Fallrohr aus radial nach außen auf einen Schacht zu erfolgt, der zwischen Kolonnenwand und Boden vorgesehen ist. Der oben offene Bereich der 20 setzt sein. Hierbei kann an der Innenwand der zen-

findet, die ohnehin als wirksame Bodenfläche nicht \erwendbar ist. Der bei den bekannten Ausführungen tragender Säulen praktisch unausgenutzte Innenraum der Abstützung wird also funktionell für die abschließende Unterbringung der Zufluß- und Abflußsystenie verwertet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die zentrale Säule aus einer Mehrzahl in Achsrichtung aufeinanderliegender Abschnitte zusammenge-

Fallrohre dient hierbei als Uterflußwehr. Diese Ko lonnen weisen dieselben Nachteile auf, die bereits oben an Hand der dort beschriebenen Kolonnengattungen im einzelnen beschrieben wurden. Bei solchen tralen Säule ein trompetenförmiges Tauchverschlußrohr vorgesehen sein, das oberhalb der Öffnungen für die Rinnen gasdicht befestigt ist und mit seinem unteren freien Ende unterhalb der Öffnungen für das

mit einer Mehrzahl innerer Fallrohre versehener Ko- 25 Verteilersvstem in die BodcnilüsMßkeit des Flüssig-

lonnen hat man bereits versucht, gewisse nachteilige Folgen des Flüssigkcitsgefälles dadurch auszugleichen, daß man den Boden in eine Vielzahl evolven- tenförmiger Rinnen aufteilt, die zwischen entsprechend geformten länglichen Glocken liegen. Bei die- sen Böden ist aber die wirksame Bodenfläche auf die rinnenförmigen Teile begrenzt, so daß sich ein besonders schlechter Ausnutzungsgrad der Bodenfläche ergibt.

keitSiammlers eintaucht.

Die zentrale Säule kann zumindest teilweise doppelwandig ausgebildet sein und die Öffnungen für die Bodenabflußrinnen in den doppelwandigcn Bereich münden. Hierbei können die Öffnungen für die Zuführung der flüssigen Phase von den Flüssigkeilssammlern zum Verteilersvstem im einwandigen Bereich der Säule vorgesehen sein. Als Innenwandungen des doppelwandigen Bereiches können Tauch-

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe 35 bleche dienen, in denen Öffnungen vorgesehen sind. gestellt, die Abstützung der Böden zu verbessern. Durchbiegungen auch bei sehr großen Böden ohne zusätzliche Stiitzgerüstc od. dgl. zu gewährleisten, die wirksame Bodenfläche gegenüber den bekannten Ko-

Die Flüssigkeitssammler können in doppelwandigen Bereichen der zentralen Säule zwischen den Innenwandungen eben verlaufen, während sie zwischen der Außenwandung und der Innenwandung die Gestalt

tonnen zu vergrößern sowie die Zufluß- und Abfluß- 40 einer Rampe aufweisen.

systeme raumsparend zu integrieren. Bei rechteckigem Querschnitt der zentralen Säule

' " " - .. . . - - können zur Erzielung annähernd gleicher Weglängen

der flüssigen Phase auf dem Boden flügeiförmige

Diese verschiedenen, zum Teil widersprechenden Forderungen erfüllt die Erfindung dadurch, daß zum Abfluß der flüssigen Phase vom äußeren Rand des Bodens ausgehende, durch Wehre begrenzte Rinnen vorgesehen sind, die in Öffnungen in der Wandung der zentralen Säule münden, und daß innerhalb der zentralen Säule jeweils zwischen zwei benachbarten Böden Flüssigkeitssammler angeordnet sind, über denen sich in der Wandung der zentralen Säule weitere Öffnungen befinden, die mit einem Verteile!system verbunden sind.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß praktisch der gesamte Raum zwischen zentraler Säule Ansätze vorgesehen sein.

Insbesondere bei zylindrischen Kolonnen empfiehlt es sich, eine zentrale Säule zu verwenden, die aus zwei konzentrischen Rohren besteht. Hierdurch ergibt sich eine statisch besonders günstige Ausbildung des zentralen Stützorgans.

Zweckmäßigerweisc werden zwischen zwei gasdicht mit der zentralen Säule verbundenen Flüssigkeitssanimlern in der Wandung der zentralen Säuk Öffnungen für den Druckausgleich zwischen dem In nern der Säule und dem zugeordneten Raum zwi

und Kolonnenwand als wirksame Bodenfläche zur 55 sehen aufeinanderfolgenden Böden vorgesehen. Verfugung steht, ohne daß es zu einem nennenswer- Ausführungsbeispiele der !Erfindung werden at

ten Gefälle zwischen den Bodengrenzen kommen Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt kann. Die wirksame Wehrlänge kann insbesondere F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolonnen

gegenüber den bekannten Böden wesentlich erhöht mantel mit einer einwandigen zentralen Säule, werden, weil die Wehre die volle Ausdehnung in 60 Durchmesserrichtung aufweisen, wenn man einmal von dem Raumbedarf der zentralen Säule absieht. der naturgemäß gering ist. Diese Wehrlänge wird noch dadurch vergrößert, daß beiderseits der Rinnen

Wehre vorhanden sind, was einerseits die wirksame Wehrfläche vergrößert und andererseits die Entgasung der Flüssigkeit in den Rinnen wirksam gestaltet. Auch bei sehr großen Bodenabmessungen gestattet es F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Kolonnen mantel mit einer einwandigen zentralen Säule un< eingesetzten 1 auch vei Schlüssen,

Fig. 3 einen Längsschnitt (.lurch einen Kolonnen mantel mit einer teilweise doppelwandigen /entralei Säule.

Fiji.-4 einen Grundriß eines erfindiingsgeniüßc Bodens für das Abflußsystem cemäß Pfeilrichtung i F i.e. λ

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine Rinne gemäß Schnittlinien V-V in F i g. 4,

F i g. 6 einen Grundriß eines erfindungsgemäßen Bodens für das Verteilersystem mit einer aus Längs- und Querrinncn bestehenden Rinnenanordnung gemäß Schnittlinien Vl-VI in Fi g. 3 und

Fig.7 einen Grundriß einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bodens für das Verleilcrsystem mit um 45° versetzten Rinnen und bei einer als Doppelrohr ausgebildeten Säule.

In den Fig. 1 bis3 sind zwecks Vereinfachung der Darstellung und Erhaltung der Übersichtlichkeit jeweils nur zwei übcreinanderliegende Böden des Abflußsystems dargestellt. Das jeweils dazwischen sich befindende Verteilersystem ist im Grundriß in den F i g. 6 und 7 an Hand von Ausführungsbeispiclen veranschaulicht. Um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu erhallen, ist in den Fig. 1 bis3 das Abflußsystem höher über dem Verteilersystem, welches etwa in Höhe der Austrittsöffnungen liegt, dargestellt, als dieses in Wirklichkeit der Fall ist.

Gemäß Fig. 1 sind der äußere Kolonnenmantel mit 1, die Böden mit 15 und die zentrale Säule mit 2 bezeichnet. Die zentrale Säule 2 ist aus zusammengeflanschten Säulenabschnitten 2 α und 2 b zusammengesetzt. Innerhalb der Säule sind die Flüssigkeitssammler 3 angebracht, auf denen die aus den Rinnen 4 durch die Öffnungen 5 eintretende Flüssigkeit gesammelt wird, und dann durch die Austrittsöffnungen 6 auf das hier nicht dargestellte Verteilersystem gelangt.

Die Säulenabschnitte 2 α sind am unteren Ende mit einem dem Querschnittsprofil der Säule 2 angepaßten Flansch 7 versehen, der mit Hilfe der Kehlnähtc 8 durch Schweißen befestigt ist. Der Flansch 7 weist einen inneren und einen äußeren Flanschteil auf. Am inneren Flanschteil sind die Böden 3 zum Beispiel durch Punktschweißen befestigt, während der äußere Flanschteil zur Befestigung des folgenden Säulenabschnittes 2 b dient, der nur einen Flansch T mit einem äußeren Flanschteil aufweist. Dieser Flansch T ist ebenfalls mit Kehlnähten 8 am Säulenabschnitt Ib verschweißt. Die Befestigung benachbarter Säulenabschnitte la und2 6 erfolgt im allgemeinen durch Verschraubcn der äußeren Flanschteile. Die Böden 15 werden ebenfalls auf äußeren Flanschteilen der Säulenabschnitte 2 b befestigt.

Die Darstellung in Fi g. 2 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dadurch, daß in die Säule2 Tauchverschlüsse 10 eingesetzt sind, die an der Säule 2 befestigt werden.

Die Tauchverschlüsse 10 erstrecken sich in ihrer Länge ah der untersten Stelle über die Austrittsöffnungen 6 hinaus, so daß das Ende in den Spiegel der auf den Sammlern 3 stehenden Flüssigkeit hineinragt. Die aus den Rinnen 4 ausfließende Flüssigkeit gelangt durch die Säulenöffnung 5 sowie den Raum zwischen dem Mantel der Säule und dem Tauchverschluß auf den Sammler 3.

In den Fig. 1 bis3 sind die an den Seiten der Rinnen 4 sich befindenden Überlaufwchre (siehe Fig. 5) mit II bezeichnet. Gemäß Fig.3 besteht die zentrale Säule 2 an den Seiten, wo sich die Zulaufrinncn 4 befinden, aus Doppelwänden 2' und 2" (siehe auch Fig.4). Die Sammler3 sind nur im mittleren Bereich eben, während der zwischen den beiden Wänden 2' und 2" sich befindende Teil in Richtung auf die darüber angeordnete Zulauf rinne 4 mit gcneigten Flächen 3' versehen ist. t)ie aus den Rinnen 4 durch die Öffnungen 5 austretende Flüssigkeit läuft somit auf den geneigten Flächen 3' ab und tritt durch die Öffnungen 5' hindurch auf den zentralen Teil des Sammlers 3 und dann durch die höher licgende Austrittsöffnung 6 wieder au?, um auf dar, (hier nicht dargestellte) Verfeilcrsystem z. B. gemäß Fi g. 6 oder 7 zu gelangen. Mit 12 sind unterhalb der Sammler angebrachte Druckausgleichsöffnungen bezeichnet. Durch die Doppelwandungcn der Säule 2 werden Kammern 13 (siehe auch Fig.4) gebildet, welche eine Entgasung der in den Sammlern 3 gesammelten Flüssigkeit ermöglichen.

Gemäß Darstellung in Fig.4 besteht der Boden aus den beiden Bodenhälften 15 und 15', zwischen denen sich zwei längs einer Diagonalen verlaufende Rinnen 4 und die zentrale Säule 2 befinden. In dieser Darstellung besteht die zentrale Säule 2 aus einem im Querschnitt quadratischen Profil, wobei die beiden den Rinnen zugewandten Seilenwände doppelwandig ausgebildet sind. Die Befestigung der Bodenhälften 15 und 15' am Kolonnenmantel 1 kann durch Anschrauben an den Winkclprofilen9 (z.B. gemäß F i g. 3) erfolgen.

Der Ausfluß der Flüssigkeit aus der zentralen Säule 2 erfolgt durch die oben beschriebenen Austrittsöffnungen 6, von denen aus ein rohrförmiges oder rinnenförmiges Verteilersyslem 16 beaufschlagt wird, weiches in F i g. 6 dargestellt ist und aus einer Längsrinne 16 a und einer Querrinne 16/) besteht.

Die zentrale Säule 2 weist Ansätze 14 auf, um welche die Flüssigkeit, die in der Nähe der Säule 2 auf den Boden aufgegeben wird, herumfließen muß, so daß insgesamt die mittlere Weglänge der Strömungsfäden zwischen den einzelnen zugeordneten Zufluß- und Abflußstellen die gleiche ist, wie dieses mit dem durch Stromlinien angedeuteten Strömungsbild veranschaulicht ist. Die Austritlsöffnungcn der Säule sind gegenüber den Eintrittsöffnungen um 90' versetzt.

In Fi g. 7 ist ein auch für sehr große Böden geeignetes System veranschaulicht, bei dem die zentrale Säule 2 aus zwei miteinander verbundenen konzentrischen Rohren besteht. Insgesamt sind vier Rinnen 4 vorgesehen, so daß der Boden in vier gleiche Sekto-

ren aufgeteilt ist, zwischen denen sich dann die Rinnen befinden. Die Zuführungsrinnen 17 verlaufen zu den Abflußrinnen 4 jeweils um 45° versetzt. Die Sektoren des Bodens sind mit den Bezugsziffern 15 a. 15 b, 15 c und 15 d bezeichnet worden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

ι ²

zentrale Säule (2) aus zwei konzentrischen RoIi Patentansprüche: _ren besteht.

1. Stoffaustausehkolonne mit übereinander an- ^'Τ^ΑίίΑΑ,ϊ

geordneten Böden, die mit Durchtrittsöffnungen hergehenden Ansprüche dadurch gAennzeichne,

für die aufsteigende gasförmige Phase und mit 5 daß zwischen zwei gasd drt mi der antraIe:

Zu- und Abfluß für die flüssig Phase versehen Säule (2) verbündenen FlusagkeUJ^mkm (3

sind und die an einer zentral, Säule.gestützt ^^T^^S^^Z

zürn' A^uVdeAlü^P^r-rL'ußeren Sein L· Säule (^^^^g

Rand des Bodens (15) ausgehende, durch Wehre io Raum zwischen aufeinanderfolgenden Boden (15

(11) begrenzte Rinnen (4) vorgesehen sind, die in vorgesehen sind.
Öffnungen (5) in der Wandung der zentralen

Säule (2) münden, und daß innerhalb der zentra-

len Säule (2) jeweils zwischen zwei benachbarten

aödcn. (15) Flüssigkcitssammlcr (3) angeordnet _{x5 de Erfindung} bezieht sich auf Stoff

sind, über denen sich in der Wandung der zentra- uie vorncy-«""- ,-ih-rcinanripr ^cim

^ SÄSSfÄ£Ä

ige Phase und mit Zu- und

_en gg

' 2.'Stoffaustausehkolonne nach Anspruch I, da- _M die flüssige Phase versehen ^^

durch gekennzeichnet, daß die zentrale Säule (2) tralen Säule gestutzt sind. Bedeutsam rst die vor,,e

aus einer Mehrzahl in Achsrichtung aufeinander- gende Erfindung insbesondere fur solch. Stofaus

„egender Abschnitte (2_a, It) zusammengesetzt -schkolo^nen, feinen großen Bode^mAm«

^1St3. Stoffaustauschkolonnc nach einem der vor- a₅ Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfmdun,

hergehenden Ansprüche, dadurch gckcnnzeich- sind Stoffaustauschkolonnen, die mit Sieb- ode

net, daß an der Innenwand der zentralen Säule Glockenboden versehen sina.

(2) ein trompetonförmiges Tauchverschlußrohr An die Pfcnhcit der Boden werden ho h:A fordc

10) voreeschen ist, das oberhalb der öffnungen rungen gestellt, die mit ste.gendem Durchmesser oe:

5) für die Rinnen (4) gasdicht befestigt ist und 30 Bodens ™^mcT %^hwicn&^r ™"^" Ü ^Ur

mit seinem unteren freien Ende unterhalb der fen auch be, Boden von mehreren Metern Durümcs

öffnungen (6) für das Verteuertem (16, 17) in ser nur Planheitstolcranzcn in der Größenordnung

die BodcnlHissigkeit des Flüssigkeitssammlcrs (3) einiger mm auftreten. Be. Sieb- undI Glockcnbodc,

eintaucht hat man diese Forderung bisher dadurch teilweise

4. Stoffaustauschkolonne nach einem der vor- 35 aber nicht zufriedenstellend lösen können daß ma, hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Böden aus einer Vielzahl von einze nen Bleche, daß die zentrale Säule (2) zumindest teilweise aufbaut und d.cse Bleche auf Stützlager auflagert doppelwandig ausgebildet ist und die öffnungen um hierdurch Durchbiegungen zu vermeiden. Lm, (5) für die Bodenabflußrinnen (4) in den doppe!- andere Techn.k besieht dann, an Stelle von Tragen wandigen Bereich (2,2') münden. ^'seitlich flanschförm.g abgebogene Blecnsegmente zi

5. sToffaustauscnkolonne nach Anspruch 4, da- verwenden, die m.t den Flanschzonen ane.nande.ge durch gekennzeichnet, daß die öffnungen (6) für legt und miteinander verbunden werden, wobei du die Zuführung der flüssigen Phase von den Flüs- Flanschteile die Trager- und Verstcifungsfunkt.o. sigkeitssammlern (3) zum Verteilersystem übernehmen. «■ · . (16,17) im einwandigen Bereich der Säule (2) 45 Abgesehen davon, daß diese Technik auf nich vorgesehen sind. allzu große Kolonnenabmessungen beschrankt is, er

6 Stoffaustausehkolonne nach Anspruch 5, da- gibt sich der Nachteil einer umständlichen Bcfcsl,

durch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen gung und eines großen Lohnanteils bei der Hostel

(2') des doppclwandigen Bereiches als Tauch- lung solcher Kolonnen.

bleche dienen, in denen Öffnungen (5') vorgcsc- 50 Bei sogenannten Schrägschlitzbodcn sind schoi

l_{lcn s}i_nd zentrale Stützsäulen bekannt, wobei diese außerdcn

7. Stoffaustausehkolonne nach einem der vor- dazu dienen, die Flüssigkeit auf den obersten Bodei hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Kolonne zu fördern. Durch die abwechselnd, daß die Flüssigkeitssammler (3) in doppelwand!- Anbringung von inneren und äußeren Abflußschach gen Bereichen der zentralen Säule (2) zwischen 55 ten zwischen Böden und zentraler Säule bzw. Kolon den Innenwandungen (2') eben verlaufen, wäh- nenmantel ergibt sich nicht nur em Verlust an wirk rcnd sie zwischen der Außenwandung (2) und der samcr Bodenfläche, sondern auch die Notwendigkeit Innenwandung (2') die Gestalt einer Rampe (3') einen Gasabschluß für die inneren Schachte vorzuse aufweisen. hen.

8. Stoffaustausehkolonne nach einem der vor- 60 Ein weiteres Problem, welches in erster Lime be hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Sieb- und Glockenboden vorliegt, besteht darin, dal daß bei einer zentralen Säule (2) mit recht- bei größeren Böden zwischen Abfluß und Zufluß en eckigem Querschnitt zur Erzielung annähernd schädliches Gefälle der flüssigen Phase entsteht gleicher Weglängen der Strömungspfade der flüs- durch welche eine Ungleichmäßigkeit des Stoffaus sigen Phase auf dem Boden (15) flüuelförmige 65 tausches infolge ungleichmäßiger Durchgasung ii Ansätze (14) vorgesehen sind. " den einzelnen Bereichen des Bodens hervorgerufei

9. Stoffaustausehkolonne nach einem der An- wird.

Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sowohl bei Sieb- und Glockenboden als auch be