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Hochleistungssiebboden für pulsierende flüssig/flüssig Extraktionskolonnen
Die Erfindung betrifft einen Hochleistungssiebboden für pulsierende flüssig/flüssig
Extraktionskolonnen, wobei in einem Kolonnenmantel waagerecht und in Abständen zueinander
Siebböden angeordnet sind.
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Neben der Destillations-, Rektifikations- und Absorptionstechnik findet
die flüssig/flüssig Eutraktion ais Verfahren zur Trennung von flüssigen Substanzen
in der chemischen und petrochemischen Industrie, aber auch bei der Herstellung und
Reinigung von Lebensmitteln, Kosmetika usw, sowie bei der Abwasser- und Abluftroinigung
immer mehr Verwendung.
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Es werden dabei die zu extrahierende Flüssigkeit und dan
Lösungsmittel
im Gegenstrom, in der sogenannten Extraktionskolonne, gegeneinander geführt. Dabei
ist Voraussetzung, daß die beteiligten Lösungsmittel sich gar nioht, oder nur wenig
miteinander mischen, und daß zwischen beiden Lösungsmitteln ständig ausreichend
Berührungsoberfläche für den Stoffaustausoh zur Verfügung steht0 Zur Erzeugung dieser
Berührungsflächen sind die verschiedensten Verfahren bekannt, so z. B. Rührgefäß
mit anschließenden Scheidebehältern, in der Flüssigkeit asymmetrisch rotierende
Drehscheiben, usw.
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Als e eines der wirtschaftlichsten und auch für die praktische Großtechnik
anwendbare Verfahren kann die pulsierende Extraktionskolonne mit Siebböden angesehen
werden. Es werden dabei die in der Extraktionskolonne in Gegenstrom zusinander geführten
Lösungsmittel durch einen direkt am unteren Kolonnenboden angeflanschten Pulsationskolben
in "Pulsation" versetzt und durch die in der Kolonne in engem Abstand eingebauten
Siebböden hindurchgedrückt, wodurch eine stetige Erneuerung der Berührungsoberfläche
zwischen den beiden flüssigen Medien erreicht wird.
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Die bekannten in pulsierenden Extraktionskolonnen eingesetzte Siebböden
bestehen im wesentlichen aus einer gelochten Scheibe, die durch Auflageringe oder
Distanzzargen in der Kolonne befestigt sind. Ihre Montage muß vom Kopf der Kolonne
her erfolgen, wodurch zusätzliche Kolonnenflschverbindungen notwendig sind, da die
Böden nur über eine bestimmte Länge in den ringzylindrischep Mantel eingeschoben
werden können.
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Um das bekannte Verfahren mit pulsierenden Extraktionskolonnen
mit
Siebböden durchführen zu können, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt werden, wobei
einmal das gewählte Bauprinzip für alls Durchmesser gleich sein soll, damit der
einmal durch Versuche für ein bestimmtes Gemisch ermittelte notwendige freie Strömungsquerschnitt
bei allen Durchmessern nahezu konstant ist. Außerdem muß eine ausreichende Steifigkeit
des Bodens gegeben sein, dit ein Mitschwingen der Böden vermieden wird. Der Boden
muß absolut eben sein, auch bei größten Durchmessern, da geringste Abweichungen
zu Störungen des Prozesses führen können. Ferner muß eine gute Randdichtigkeit der
Böden bestehen9 ohne daß durch irgendwelche Abdichtkonstruktionen der notwendige
freie Strömungsquerschnitt verkleinert ist, wobei ferner eine Begehbarkeit der Böden
und Montagemöglichkeiten durch Mannlöcher mit maximal 600 mm Nennweite bestehen
muß, damit auch die Böden für größte Kolonnendurchmesser eingesetzt werden können.
Bei den bekannten, derartigen Extraktionskolonnen können diese Bedingungen bis ZU
Durchmessern von 700 mm bzw. maximal 1000 mm zufriedenstellend erfüllt werden. Bei
größeren Durchmessern können die genannten Forderungen nicht mehr erfüllt werden
oder nur mit einem sehr viel höheren baulichen Aufwand.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochleistungssiebboden
für pulsierende Extraktionskolonnen großen Durchmessers vorzuschlagen, mit dem die
eingangs genannten Bedingungen zum Durchführen des be kannten Verfahrens erfüllt
werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Siebböden
aus inneren Segmenten in Form von gleichzeitigen Dreiecken und Randsegmenten bestehen,
die an den Eckpunkten durch unterteilte Unterstützungselemente sowie Abstützträger
und am Kolonnenmantel durch
Befestigungsnocken und Auflage stücke
abgestützt sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
die Ränder der Segmente Abkantungen bzw. Absiokungen aufweisen.
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Es ist ferner vorteilhaft, daß die Randse g ente mit einem nach oben
gerichteten Bördelrand versehen sind und mit dem Bördelrand am Kolonnenmantel anliegen.
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Eine weitere vorteilhafe Aifführungsform der Erfindung sieht vor,
daß die Unterstützungselemente einzelne zusammenetzbare Rohrteile aufweisen, die
jeweils an ihrem unteren Ende eine Abdeckscheibe und am oberen Ende eine Auflagescheibe
besitzen, wobei die Eckpunkte der Segmente zwischen der Abdecksoheibe des einen
Rohrteiles und der Auflagescheibe des angrenzenden Rohrteiles festgeklemmt sind.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung eines derartigen Siebbodens hat den
wesentlichen Vorteil, daß Extraktionskolonnen mit großem Durchmesser ausgeführt
werden können, wobei durch die Unterteilung der Unterstützungselemente entsprechend
dem jeweiligen Bodenabstand ein völlig ebener Einbau des Bodens möglich ist. Die
erfindungsgemäße Ausbildung des Bodens und der einzelnen Unterstützungslemente ermöglicht
sogar, während der Montage gewisse, nicht vermeidbare Fertigungstoleranzen, sowohl
der Kolonne als auch der Bodenteile selbst auszugleen.
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Z. B. können linrundheiten der Kolonne durch Herausschieben und andrücken
der Randsegmente an die Kolonnenwand ausgeglichen werden, wobei Fertigungstoleranzen
der abgekanteten Bodensegmente oder auch der Unterstützungsiemente durch Höhenverstellung
der unterteilten Unterstützungselemente ausgeglichen werden.
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Die Erfindung wird in der nachfolgenden beschreibung anhand der in
den Zeichnungen durgestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen, Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer extraktionskolonne
mit mehreren übereinanderliegenden Siebböden mit Unterstüzungselementen.
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Figur 2 einen Querschnitt durch eine derartige Extraktionskolonne
gemäß Figur l, Figur 3 eine Draufsicht auf ein inneres Segment la vergrößerter Darstellung,
Figur 4 eine Draufsicht auf ein Randsegment in vergrößerter Darstellung, Figur 5
eine Teilschnitt nach der linis A-@ in Figur 2, Figur 6 einen Teilquerschnitt gemäß
Figur 5, Figur 7 einen Längsschnitt nach der Linie B-B in Figur l eines Unterstützungsolementes
in vergrößerter Derstellung,
Figur 8 einen Querschnitt nach der
Linie C-C in Figur 2, Figur 9 einen Teilquerschnitt nach der Linie D-D in Figur
2 und Figur 10 einen Schnitt naoh der Linie E-E in den Figuren 2 und 6 in einer
Vorder- und Seitenansicht.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Pulsationskolonne für flüssig/flüssig
Extraktionen besitzt einen Kolonnenmantel l, in dem in Abständen zueinander waagerecht
verlauferle Hochleistungssicbböden 2 angeordnet sind. Die Siebböden 2 sind an Unterstützungselementen
3 abgestützt, die wiederum von Abstützträgern 4 getragen werden, die am Mantel l
der Kolenne befestigt sind.
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Die einzelnen Siebböden 2 sind in einzelne Segmente aufgeteilt und
zwar innere Segmente 5 und Randsegmente 6, wobei die inneren Segmente 5 aus gleichseitigen
Dreiecken bestehen, die mit ihren Kanten aneinanderliegend zusammengesetzt sind,
wobei sie Jeweils an den Eckpunkten 14 durch die Unterstützungselemente 3 abgestützt
sind. Im äußeren Bereich der Siebböden 2 sind die Randsegmente 6 angeordnet, die
dem Kolonnendurchmesser angepaßt sind.
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Die einzelnen Unterstützungseleniente 3 bestehen aus einzelnen zusammensetzbaren
Einzelteilen, wobei Jedes Einzelteil (Figur 7) ein Rohrteil 18, 18' aufweist, das
unten mit einer Abdeckscheibe 13 abgeschlossen ist, in der mittig eine Verbindungsschraube
19 befestigt ist, während gegen das oberen Ende des Rohrteil 18, 18' eine Auflagescheibe
angeordnet ist, und ferner in die Offnung
des Rohrteiles 18, 1'
eine Nuttor 20 für die Verbin dungsschraube 19 vorgesehen ist In den Figuren 3 und
4 sind die inneren Segmente 5 (Figur 3) und die Randsegmente 6 (Figur 43 in vergrö
ßerter Darstellung gezeigt, wobei die Segmente vor dem Formen über ihre gesamte
Fläche mit Sieb öffnungen 21 versehen sind. Die inneren Segmente 5 werden dabei
an ihren Rändern mit Abkantungen 15 und Abdeckungen 16 versehen (Figur 8), wobei
sowohl der abgekantete als auch der abgesickte Rand der Bodensegmente mit den Öffnungen
21 versehen ist, und dadurch durch die Stützelemente 3 ir Offnungsquerschnitt des
Bodens nur unbedeutend verringert wird. Aus Figur 8 ergibt sich ferner, daß durch
die vorhandene Absickung 16 die einzelnen Segmente 5, 6 bzw.
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Segmente 5 untereinander im Anschluß an den Verbindungsrand wieder
in der gleichen Ebe liegen. Ferner ergibt sich durch die Absickungen 16 und die
Abkantungen 15 eine besondere Steifigkeit der Segmente, bzw. eine gute Abdichtmöglichkeit
des Spaltes zwischen den einzelnen Segmenten 5 bzw. 5, 6. Die Kantenlänge der inneren
Segmente 5 ist so gewh1t, daß FiG8@ dureh ein Naniiiooh von maximal 600 mm
Nennweite eingebaut werden können.
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In den Figuren 9 und 10 ist die Randausbildung der Rand-Segmente 6
und deren Befestigung bzw. Abstützung am Mantel 1 der Kolonne dargestellt, wobei
die Randsegmente 6 mit einem nach oben gerichteten Bördelrand 17 versehen sind.
Die in Figur 9 dargestellte Befestigungsart ist für den Fall gedacht, daß Eckpunkte
14 eines inneres Segmentes 5 oder eines Randsegmentes 6 an dem Mantel 1 befestigt
werden müssen. Dazu ist an dem Mantel 1 der Kolonne ein Befestigungsstück 9 angebracht,
auf dem die Segmente 5, 6 mit Hilfeeiner Befestigungsschraube 11 und Abdeckblech
10 befestigt sind. Zum weiteren Abstützen
der Randsegmente 6 sind
am Kolonnenmantel 1 in regelmäßigen Abständen Befestigungsnocken 7 angebracht, während
an den Randsegmenten 6 entsprechende Befestigungstasohen 8 vorgesehen sind, in die
die Befestigungsnocken 7 eingesteckt sind.