DE2117201C3

DE2117201C3 - Column tray for mass transfer columns

Info

Publication number: DE2117201C3
Application number: DE19712117201
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Stage geb. Voss, Maria, 5000Köln
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1976-11-04

Description

Es sind bereits gewellte Siebboden bekannt, bei denen die in den Tälern der gewellten Siebboden liegenden öffnungen zum Abführen der Flüssigkeit auf den nächstunteren Boden dienen, während die in den Wellenbergen und den Flanken befindlichen öffnungen zum Durchtritt der gasförmigen Phase dienen. Derartige Böden weisen den Nachteil auf, daß sich in den WeI-lentälem der Siebfläche Flüssigkeitsansammlungen ergeben, die kaum oder wenig durchgast werden, so daß sich ein ungleichmäßiger Stoffaustausch ergibt. Die bekannten ebenen Siebboden, die als Radial- oder Querstromböden ausgebildet sind, sind bei geringen BeIastungen sehr störanfällig gegen ein Durchregnen der flüssigen Phase.There are already known corrugated sieve bottom in which the openings in the valleys of the corrugated sieve bottom for draining the liquid onto the The next bottom floor is used, while the openings in the wave crests and the flanks serve for the passage of the gaseous phase. Such soils have the disadvantage that in the valleys the sieve surface result in accumulations of liquid which are hardly or little gas penetrated, so that an uneven mass transfer results. The well-known flat sieve trays, which are used as radial or cross-flow trays are designed, are very susceptible to rain at low loads liquid phase.

Es sind auch gewellte Siebboden bekannt, bei denen die Siebflächen ein unsymmetrisches sägezahnförmiges Profil mit einer im wesentlichen senkrechten Flanke aufweisen, deren Durchtrittsöffnungen in die Strömungsrichtung der Flüssigkeit weisen. Hierbei wird ein besonderer Auffangboden, der keine öffnungen aufweist, vorgesehen, während das Gas über Schlote- und Verteilertunnel oberhalb des Auffangbodens unter die Siebflächen geführt wird. Diese Böden weisen neben einem höheren Druckverlust den Nachteil eines umständlichen Aufbaues auf, weil ein besonderer Auffangboden und besondere Einrichtungen für die Zuführung der gasförmigen Phase vorgesehen werden müssen. Hiermit wird eine Erweiterung des Arbeitsbereiches der Böden bei geringeren Belastungen angestrebt, bei denen die Gefahr eines Durchregnens der flüssigen Phase besteht Da mit diesen Böden der Zweck verfolgt wird, einen zusätzlichen Impuls in die Strömungsrichtung der Flüssigkeit zu geben und die flachen Flanken der sägezahnförmigen Wellungen gleichfalls öffnungen aufweisen müssen, wird die gasförmige Phase nach oben abgelenkt, was die Richtung des Impulses ungünstig beeinflußt.Corrugated sieve bottoms are also known in which the sieve surfaces are asymmetrical, sawtooth-shaped Have a profile with a substantially vertical flank, the passage openings in the direction of flow of the liquid. A special collecting tray, which has no openings, is used here. provided, while the gas via chimneys and distributor tunnels above the collecting tray under the Sieve surfaces is performed. In addition to a higher pressure loss, these floors have the disadvantage of being cumbersome Structure because of a special collecting tray and special facilities for the supply the gaseous phase must be provided. This is an extension of the work area The floors are aimed at lower loads, where there is a risk of the liquid raining through Phase exists Since the purpose of these soils is to provide an additional impulse in the direction of flow to give the liquid and the flat flanks of the sawtooth-shaped corrugations also have openings must have, the gaseous phase is deflected upwards, which the direction of the pulse unfavorable influenced.

Es gibt auch Kolonnenboden mit Wellungen von mäanderförmigem oder M-förmigem Querschnitt, zwischen denen sich ebene Bereiche befinden, die wesentlich kleiner als die Breite der mäanderförmigen oder M-förmigen Wellungen sind. Hierbei werden öffnungen für den Durchtritt der gasförmigen Phase nur auf der Oberseite der mäanderförmigen Wellungen vorgesehen. Diese Kolonnenboden haben den Nachteil, daß die Flüssigkeit mindestens so hoch steht, daß sie die ebenen Oberseiten der mäanderförmigen oder die muldenförmigen Oberflächen der M-förmigen Erhöhungen genügend übersteigt. Die in den zwischen den Wel/ungen befindliche Flüssigkeit bleibt im wesentlichen undurchgast auf dem Boden. Damit ist die Arbeitsfähigkeit dieser Kolonnenboden bei niedrigen Flüssi_ökeitsständen praktisch lahmgelegt; die betriebliche Elastizität dieser Böden ist unbefriedigend. Außerdem weisen die bekannten Böden der vorgenannten Art öffnungen in Fo-m jrientierter Schlitze auf, ohne hierdurch die geschilderten Nachteile wesentlich zu verhindern.There are also column bottoms with corrugations of a meander-shaped or M-shaped cross-section, between which there are flat areas that are significantly smaller than the width of the meander-shaped or M-shaped corrugations. Here, openings for the passage of the gaseous phase are only provided on the upper side of the meandering corrugations. These column bottoms have the disadvantage that the liquid is at least so high that it sufficiently exceeds the flat upper sides of the meander-shaped or the trough-shaped surfaces of the M-shaped elevations. The liquid located between the corrugations remains essentially impermeable on the floor. Thus the ability to work has been paralyzed this column bottom at low Flüssi _ö keitsständen practical; the operational elasticity of these soils is unsatisfactory. In addition, the known floors of the aforementioned type have openings in shape-oriented slots, without significantly preventing the disadvantages outlined hereby.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Geschwindigkeit der gasförmigen Phase in den mit Erhöhungen versehenen Bereichen des Bodens gegenüber der mittleren Geschwindigkeit der gasförmigen Phase zwischen zwei aufeinanderfolgenden Boden zu erhöhen, um unter anderem hierdurch den Belastungsbereich der Böden nach unten zu erweitern.The present invention has the task of controlling the speed of the gaseous phase in the raised areas of the ground compared to the mean velocity of the gaseous Phase between two successive floors to increase, among other things, the stress area to expand the floors downwards.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe beim Kolonnenboden für Stoffaustauschkolonnen mit jeweils mit einem Wehr versehenen Flüssigkeitszulauf und Flüssigkeitsablauf, bei dem ebene, keine öffnungen aufweisende Bodenabschnitte mit erhöhten Wellungen, die öffnungen für den Durchtritt der aufsteigenden gasförmigen Phase enthalten, dadurch, daß die Flächenausdehnung der ebenen Abschnitte des Bodens größer ist als die Projektionen der Wellungen auf eine Ebene, die mit den ebenen Bodenabschnitten fluchtet, und daß in den Flanken der Wellungen öffnungen vorgesehen sind.The present invention solves this problem in the case of the column tray for mass transfer columns with in each case liquid inlet and outlet provided with a weir, in the case of which it is level and has no openings Bottom sections with raised corrugations, the openings for the passage of the rising gaseous Contain phase, in that the surface area of the flat sections of the ground is greater than the projections of the corrugations on a plane which is flush with the flat floor sections, and that in the flanks of the corrugations openings are provided.

Vorzugsweise sind im unteren Teil der Wellungen größere öffnungen vorgesehen als im oberen Teil derselben. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen die Wellungen nur auf einer Flanke öffnungen auf. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung haben die Wellungen einen sägezahnförmigen Querschnitt.Preferably, larger openings are provided in the lower part of the corrugations than in the upper part thereof. According to an advantageous embodiment of the invention, the corrugations only have openings on one flank on. According to a particular embodiment of the invention, the corrugations are sawtooth-shaped Cross-section.

Es hat sich gezeigt, daß die Gesamtheit der ebenen Bodenflächenbereiche vorteilhafterweise doppelt so groß wie die Projektionen der Wellungen auf eine Ebene ist, die mit den ebenen öffnungslosen Bodenflächenbereichen fluchtet.It has been shown that the totality of the flat floor surface areas is advantageously twice as high as large as the projections of the corrugations on a plane with the flat, floor surface areas without openings flees.

Für den Fall, daß längliche Bodenerhöhungen von sägezahnförmigem oder ähnlichem Querschnitt vorgesehen sind, empfiehlt es sich, den Boden in rechteckige oder quadratische Bereiche aufzuteilen, welche ihrerseits von ein Kanalsystem bildenden ebenen Bodenbereichen umgeben sind, durch die ermöglicht wird, daß die zwischen zwei länglichen sägezahnförmigen Wellungen befindliche Flüssigkeit dann weitertransportiert wird, wenn die auf die in Bodennähe befindliche Flüssigkeit ausgeübten Impulse der gasförmigen PhaseIn the event that elongated floor elevations of sawtooth-shaped or similar cross-section are provided it is advisable to divide the floor into rectangular or square areas, which in turn are surrounded by a channel system forming flat ground areas through which it is possible that the liquid located between two elongated sawtooth-shaped corrugations is then transported further becomes when the impulses of the gaseous phase exerted on the liquid near the bottom

nicht ausreichend sind, um eine Förderung der Flüssigkeit über die höchste Stelle der Erhöhungen zu bewirken. are not sufficient to cause the fluid to be pumped above the highest point of the elevations.

Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, daß die Erhöhung der Geschwindigkeit in den Bereichen des Bodens, in denen öffnui.gen vorgesehen sind, also in den Bodenerhöhungen, zu einer Erhöhung des Staudruckes der gasförmigen Phase auf die auf dem Boden befindliche flüssige Phase führt. Hierdurch wird es möglich, den Bereich des Bodens in Richtung auf be- ίο sonders niedrige Bodenbelastungen hin zu erweitern. Insbesondere wird sichergestellt, daß die bodennahen Flüssigkeitsschichten infolge einer entsprechenden Vergrößerung der öffnung besonders gut durchgast werden können, so daß sich keine Flüssigkeitssäcke bilden, in denen nur ein geringer Stoffaustausch stattfindet Durch geeignete Gestaltung der Erhöhungen und der Öffnungsgrößen kann man die in die einzelnen Bereiche der Flüssigkeit eintretende Menge der gasförmigen Phase in einem gewünschten Sinne beeinflussen.The present invention has the advantage that increasing the speed in the areas of the floor in which openings are provided, i.e. in the raised ground, to an increase in the back pressure of the gaseous phase on those on the ground liquid phase located leads. This makes it possible to move the area of the floor in the direction of loading especially to expand low soil loads. In particular, it ensures that the ground-level Liquid layers are particularly well ventilated as a result of a corresponding enlargement of the opening can be so that no sacs of liquid form in which only a small exchange of substances takes place By appropriately designing the elevations and the opening sizes, you can move into the individual areas influence the amount of gaseous phase entering the liquid in a desired sense.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die wirksame Öffnungsfläche der Böden wesentlich erhöht wird, obwohl die tieferen Teile der Bodenfläche keine öffnungen aufweisen.Another advantage of the invention is that the effective opening area of the floors is significantly increased is, although the deeper parts of the bottom surface have no openings.

Es ist zweckmäßig, daß die Erhöhungen flankenartige Kanten haben, welche in dem Bereich, wo sich die größten öffnungen befinden, einen nicht zu steilen Winkel gegenüber der Horizontalen aufweisen sollten. Man kann natürlich auch bei mäanderförmigen Erhöhungen in die vertikalen Seitenflanken Öffnungen anbringen. Hierbei sollten jedoch die Dachbereiche der Erhöhungen keine öffnungen aufweisen, um durch einen Staudruck eine Umlenkung der gasförmigen Phase in die Öffnungsflächen zu bewirken. Bei einer solchen Ausführungsform liegen jedoch gewisse Schwierigkeiten vor, den unteren Bereich der Begrenzungswandungen der Erhöhungen mit größeren öffnungen zu versehen als den oberen Bereich, weil am unteren Bereich weniger gute Anlenkverhältnisse der gasförmigen Phase in Richtung auf die Öffnungsflächen gegeben sind.It is useful that the elevations have flank-like edges, which in the area where the largest openings are located, should not have too steep an angle to the horizontal. You can of course also make openings in the vertical side flanks in the case of meander-shaped elevations. In this case, however, the roof areas of the elevations should not have any openings in order to pass through a dynamic pressure to cause a deflection of the gaseous phase in the opening areas. With such a Embodiment, however, there are certain difficulties, the lower area of the boundary walls of the elevations with larger openings to be provided than the upper area, because the gaseous articulation conditions are less good in the lower area Phase in the direction of the opening areas are given.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen, die zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens veranschaulichen, erläutert. Es zeigtThe invention is based on the drawings, which illustrate two embodiments of the inventive concept, explained. It shows

F i g. 1 eine Draufsicht auf der erfindungsgemäßen Boden,F i g. 1 is a plan view of the floor according to the invention,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Bodens entsprechend der Schnittlinie H-II der F i g. 1,F i g. 2 shows a section through part of the floor according to section line H-II in FIG. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil eines Bodens gemäß einer anderen Ausführungsform undF i g. 3 shows a section through part of a floor according to another embodiment and

F i g. 4 eine Draufsicht auf die längere Flanke einer Bodenerhöhung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in F i g. 1 andeutungsweise dargestellt ist. F i g. 4 is a plan view of the longer flank of a Elevation of the floor according to a further embodiment, which is shown in FIG. 1 is indicated by way of illustration.

In den Kolonnenmantel 1 sind übereinander mehrere Siebboden 2 angeordnet, wobei der Zulauf mit der Bezugszahl 3 und der Ablauf mit der Bezugszahl 4 versehen ist. Das Ende des Ablaufes 4 bildet jeweils den Zulauf für den sich darunter befindenden weiteren Boden. Das Ablaufwehr ist mit 4' bezeichnet. Der Siebboden 2 ist in verschiedene, mit Erhöhungen 6 bzw. 6' (F i _fo. 2 und 3) versehene Felder aufgeteilt, die von Kanälen 5 umgeben sind. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit ist jeweils durch einen Pfeil F gekennzeichnet.A plurality of sieve trays 2 are arranged one above the other in the column jacket 1, the inlet being provided with the reference number 3 and the outlet with the reference number 4. The end of the drain 4 forms the inlet for the further floor below. The drain weir is denoted by 4 '. The sieve bottom 2 is divided into different fields provided with elevations 6 or 6 '(F i _fo . 2 and 3), which are surrounded by channels 5. The direction of flow of the liquid is indicated by an arrow F in each case.

Bei der Darstellung in F i g. 2 sind die Erhöhungen 6 in Richtung der strömenden Flüssigkeit Fund in F i g. 3 <>5 die Erhöhungen 6' entgegen der Richtung des Flüssigkeitsstromes Fgeneigt. Während bei der Darstellung in F i g. 2 die durch Pfeile G angedeutete Strömungsrichtung der durch die öffnungen der Erhöhungen 6 hindurchtretenden Gasphase eine zusätzliche Beschleunigung der Flüssigkeit bewirkt, weil eine Komponente der Strömungsgeschv/indigkeit der Gasphase in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit liegt, tritt bei der Bodenausführung gemäß F i g. 3 keine derartige Beschleunigung der Flüssigkeit ein, weil diese zusätzliche Treibkraft gegenüber der Ausführung in F i g. 2 nicht vorhanden ist Die Ausführungsform der F i g. 3 ist in erster Linie für Böden gedacht, die im Bereich größerer Belastungen arbeiten, während die Ausführungsform gemäß F i g. 2 für Böden mit relativ geringen Belastungen geeigneter ist.In the illustration in FIG. 2 are the elevations 6 in the direction of the flowing liquid in FIG. 3 <> 5, the elevations 6 'inclined against the direction of the liquid flow Fgen. While in the illustration in FIG. 2 the direction of flow, indicated by arrows G , of the gas phase passing through the openings of the elevations 6 causes an additional acceleration of the liquid because a component of the flow velocity of the gas phase lies in the direction of flow of the liquid, occurs with the bottom design according to FIG. 3 no such acceleration of the liquid, because this additional driving force compared to the embodiment in FIG. 2 does not exist. The embodiment of FIG. 3 is primarily intended for floors that work in the area of greater loads, while the embodiment according to FIG. 2 is more suitable for soils with relatively low loads.

Die ebenen Bodenteile des Boden* 2 sind jeweils mit 2' bezeichnet. Die Erhöhungen 6 bzw. 6' weisen an beiden Flanken öffnungen 7 bzw. 8 für den Durchtritt der Gasphase auf. An oer längeren Flanke werden die öffnungen 7 vom Boden 2 zur Spitze der Erhöhung 6 hin kleiner und können auch gemäß Fig.4 als dreieckförmige Öffnungen ausgebildet sein, wobei die Basis dieser dreieckförmigen öffnungen im Bereich des Bodens 2 liegen und die öffnungen 7 sich dann in Richtung auf die Spitze der Erhöhungen 6 bzw. 6' verjüngen. An der kürzen Flanke sind die Öffnungen 8 im allgemeinen wesentlich kleiner und in ihren Abmessungen untereinander gleich. An den längeren Flanken der Erhöhungen 6 bzw. 6' sind die im Bereich des Bodens 2 angeordneten größeren öffnungen jeweils mit T und und die in Richtung auf die Spitze der Erhöhungen 6 bzw. 6' sich anschließenden kleineren öffnungen mit 7" bezeichnet.The flat bottom parts of the bottom * 2 are each designated by 2 '. The elevations 6 and 6 'have openings 7 and 8 for the passage of the gas phase on both flanks. On the longer flank, the openings 7 become smaller from the base 2 to the top of the elevation 6 and can also be designed as triangular openings according to FIG Taper towards the tip of the elevations 6 or 6 '. On the shorter flank, the openings 8 are generally much smaller and the same dimensions as one another. On the longer flanks of the elevations 6 and 6 ', the larger openings arranged in the area of the base 2 are each designated by T and and the smaller openings adjoining in the direction of the tip of the elevations 6 and 6' are designated by 7 ".

Die in den Ausführungsbeispielen veranschaulichten Erhöhungen laufen parallel zu den Zufluß- und Abflußwehren und haben einen sägezahnförmigen Querschnitt. Die sichtbaren Begrenzungslinien der Erhöhungen sind in F i g. 1 durch ausgezogene Striche, die nicht sichtbaren Begrenzungslinien gestrichelt angedeutet. Um eine Förderung der flüssigen Phase vom Zuflußzum Abflußwehr in ausreichendem Maße sicherzustellen, ist es bei den veranschaulichten Ausführungsbeispielen zweckmäßig, den gesamten Boden in quadratische Zellen aufzuteilen, die von Kanälen 5 aus ebenen, nicht mit Löchern versehenen Bodenteilen seitlich begrenzt sind. In Strömungsrichtung gesehen zu Beginn jeder Zellenreihe sind den Kanälen Wehre 9 vorgeschaltet, deren Höhe vorzugsweise größer als die höchsten Stellen der Bodenerhöhungen 6, 6' sind. Auf diese Weise wird verhindert, daß die aus der vorhergehenden Zellenreihe austretende Flüssigkeit direkt in die Kanäle der in Strömungsrichtung folgenden Zellenreihe hineinfließt. Auf diese Weise gelangt praktisch nur Flüssigkeit in die Kanäle 5, welche in den mit Erhöhungen versehenen Zellenbereichen durchgast worden ist. Durch geeignete Bemessung der Breite der Kanäle 5 und der Höhe der Sperrwehre 9 kann die Gefahr, daß auch geringe Flüssigkeitsmenger undurchgast durch die Kanäle 5 geschleust werden, beliebig kleingemacht werden.The elevations illustrated in the exemplary embodiments run parallel to the inflow and outflow weirs and have a sawtooth-shaped cross-section. The visible boundary lines of the elevations are in Fig. 1 indicated by solid lines, the non-visible delimitation lines indicated by dashed lines. In order to ensure that the liquid phase is sufficiently conveyed from the inflow to the weir, it is useful in the illustrated embodiments, the entire floor in square To divide cells that are laterally bounded by channels 5 of flat, non-perforated bottom parts are. Seen in the direction of flow at the beginning of each row of cells, weirs 9 are connected upstream of the channels, whose height is preferably greater than the highest points of the raised floors 6, 6 '. To this This prevents the liquid emerging from the previous row of cells from entering the channels directly which flows into the following row of cells in the direction of flow. In this way, practically only liquid gets through into the channels 5, which has been gassed through in the cell areas provided with elevations. Through suitable Dimensioning the width of the channels 5 and the height of the weirs 9 can also reduce the risk of being low Amount of liquid impervious to be funneled through the channels 5, can be made small.

Es versteht sich von selber, daß die Erhöhungen 6 bzw. 6' an den Seiten, an denen die Erhöhungen an die Kanäle 5 angrenzen, geschlossen sind, was durch nicht veranschaulichte dreieckförmige seitliche Begrenzungen erfolgen kann, die ihrerseits wieder öffnungen für den Durchtritt der gasförmigen Phase aufweisen können, um auf diese Weise auch die in den Kanälen 5 strömende Flüssigkeit zu durchgasen, was unter Umständen die Sperrwehre 9 überflüssig macht.It goes without saying that the elevations 6 and 6 'on the sides on which the elevations to the Adjacent channels 5 are closed, which is not illustrated by triangular lateral boundaries can take place, which in turn can have openings for the passage of the gaseous phase, in order to also gas through the liquid flowing in the channels 5 in this way, which under certain circumstances the weirs 9 makes superfluous.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Column tray for mass transfer columns, each with a liquid inlet provided with a weir and liquid drainage, in which flat bottom sections with no openings are included raised corrugations that contain openings for the passage of the rising gaseous phase, alternate, characterized in that the areal extent of the flat sections (2 ') of the bottom (2) is larger than the projections of the corrugations on a plane that coincides with the planes Bottom sections are in alignment and that openings (7, 7 ', 7 ") are provided in the flanks of the corrugations (6, 6') are.

2. column tray according to claim 1, characterized in that larger openings (J ') are provided in the lower part of the corrugations than in the upper part of the corrugations (6,6').

3. column tray according to claim 1 or 2, characterized in that the corrugations (6,6 ') only have openings (7,7 ', 7 ") on one flank.

4. column tray according to one of the preceding claims, characterized in that the Corrugations (6, 6 ') have a sawtooth-shaped cross section.

5. column tray according to one of the preceding claims, characterized in that the The area of the flat floor sections (2 ') in which there are no openings is double as large as the projections of the corrugations (6, 6 ') on a plane that is with the. flat floor sections (2 ') is aligned.

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