DE2222269C2

DE2222269C2 - Rieselkolonne zum Rektifizieren von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2222269C2
Application number: DE2222269A
Authority: DE
Inventors: Toshio Kanazawa; Sumio Akashi Kiyokawa; Yukio Nishinomiya Nakako; Akira Kobe Toyama
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1972-05-06
Filing date: 1972-05-06
Publication date: 1984-05-24
Also published as: GB1354241A; US3792842A; FR2183542A1; DE2222269A1; FR2183542B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rieselkolonne zum Rektifizieren von Flüssigkeiten, mit mehreren Einheiten aus parallelen senkrechten Trennplatten und dazwischen angeordneten gewellten Rippenblechen, die über die gesamte Breite der Einheiten sich erstreckenden Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammern bilden, und mit Verteilern im oberen und unteren Bereich der Einheiten.

Rieselkolonnen zum Rektifizieren von Flüssigkeiten werden im Vergleich zu stufenweise arbeitenden Rektifizierkolonnen mit Zwischenböden oder mit Füllkörpern gefüllten Rektifizierkolonnen verhältnismäßig selten verwendet, weil derartige Rieselkolonnen wegen der verhältnismäßig großen Rieseloberfläche je Volumeneinheit einen komplizierten Aufbau aufweisen. Außerdem ist es bei derartigen Rieselkolonnen schwierig, jo relativ geringe Flüssigkeitsmengen auf den verwendeten Wänden gleichmäßig und vollständig zu verteilen. Daher werden derartige Rieselkolonnen mit Ausnahme besonderer Anwendungsfälle, beispielsweise bei der Vakuumdestillation, äußerst selten verwendet, obwohl beispielsweise der Druckverlust im Vergleich zu nach den beiden anderen Verfahren arbeitenden Kolonnen sehr gering ist. was einen Vorteil darstellt.

Aus der DE-OS 19 46 066 ist eine Rieselkolonne zum Rektifizieren von Flüssigkeiten der eingangs genannten Art bekannt, die jedoch den Nachteil aufweist, daß in den einzelnen Einheiten der der Fiüssigkeitsverteiiung dienende Bereich nicht von dem dem Wärmetausch dienenden Bereich getrennt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in stabiler Betriebsweise arbeitende Rieselkolonne zu schaffen, bei der eine gleichmäßige Verteilung geringer Flüssigkeitsinengen über die mit Flüssigkeit zu benetzenden Wände in einem horizontalen Querschnitt der Gas-Flüssigkeits-Koniaktkammer sichergestellt ist. wo· v> bei die zu rektifizierende Flüssigkeit in der Kolonne umlaufen kann und eine hohe Beweglichkeit hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Rieselkolonne der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dieser Rieselkolonne ist zwischen den einander gegenüberliegenden Trennpla'.ten jeweils wenigstens eine Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer gebildet, deren bO Breite dem Abstand zwischen den beiden Haupttrennplatten entspricht, wobei sich in dieser Kontaktkammer keine Hilfsirennplattc befindet. Zwischen der einen Trennplatte und der oder den Hilfstrennplatten befindet sich wenigstens eine Flüssigkeits-Vcrteilcrkammcr entsprechender Breite, während /wischen der oder den Hilfslrennplatien und der jeweils anderen Trennplatte wenigstens eine Warmelauschcrkammei¹ gebildet ist. welche sowohl gegen die Gas-Fliissigkcils-KonUikl-

rammer als auch gegen die Flüssigkeits-Verteilerkamner abgeschlossen ist.

Durch die Erfindung wird eine Rieselkolonne geschaffen, die aus aneinandergesetzten Einheiten von Rektifizierelementen, die jeweils eine Gas-Flüssigkeits-(Contaktkammer, Flüssigkeits-Verteilerkammern und Wärmetauscherkammern umfassen, zusammengesetzt ist. In den einzelnen Rektifizierelementen entsprechen zwei aus einer Verteilerkammer und einer Wärmetauscherkammer bestehende Schichten einer als Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer ausgebildeten Schicht, und die Verteilerkammer und die Wärmetauscherkammer bilden zusammen einen Wärmetauscher, der in Verbindung mit einer Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer als Kondensator oder Erhitzer wirkt

Wird dieser Wärmetauscher als Kondensator verwendet, ist er im oberen Teil der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkatnmer angeordnet, während er sich im unteren Teil der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer befindet, wenn er als Erhitzer verwendet wird.

In der Zeichnung sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung mehrere Ausführungsbeispiele dvr Rieselkolonne schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht der Rieselkolonne, welche deren äußeren Aufbau zeigt,

Fig.2 eine schaubildliche Ansicht des inneren Aufbaus des oberen Abschnittes des Kondensatorteiles der Rieselkolonne in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht des inneren Aufbaus des mittleren Abschnittes der Rieselkolonne im Bereich der Flüssigkeitszufuhr, ebenfalls in gegenüber F i g. 1 vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 eine schaubildliche Ansicht wie in F i g. 2 + 3 des inneren Aufbaus des unteren Abschnittes des Erhitzers,

F i g. 5 verschiedene Vorderansichten und eine Seitenansicht der Rieselelemente,

F i g. 6 eine schematische Ansicht einer abgewandelten Ausfüi.rungsform der Rieselkolonne,

F i g. 7(1) eine schaubildliche Ansicht der sägezahnartig gewellten Rippenbleche, die zwischen den senkrechten Trennplatten der einzelnen Rieseleinheiten angeordnet sind, und

Fig. 7(11) eine schaubildliche Ansicht eines Mehrloch-Rippenbleches.

Im folgenden wird auf die Zeichnungen, insbesondere auf die Fig. 1 bis 5 und 7 Bezug genommen, in denen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rieselkolonne gezeigt ist.

Wie aus F i g. 1 hervorgehl, in der der äußere Aufbau der erfitidungsgemäßen Rieselkolonne gezeigt ist, besteht dieses Ausführungsbeispiel aus einem Kondensationsteil CO, welches dem oberen Teil der Rektifizierelemente entspricht und aus den Verteilerkammern und den Wärmetauscherkammern bestehende Kondensatoren umfaßt, einem Rektifizierteil R, der dem Mittelabschnitt der Rektifizierelemente entspricht und die Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer enthält, und einem Erhitzerteil EV, der dem unteren Abschnitt der Rektifizierelemente entspricht und die aus den Verteiler- und Wärmetauscherkammern bestehenden Erhitzer umfaßt. Diese drei Teile sind in einem Gehäuse 10 eingebaut und weisen eine Rohrgemisch-Zuführleitung 20, eine Rohgemisch-VerteilerU.-i'ung 21, eine obere Gas-S;unmelleitung 22, eine Gas-Übertragungsleilung 23, eine Gas-Verteilerleitung 24. eine Auslaßsammelleitung 25, eine Auslaßleitung 26, eine untere Flüssigkeits-Sammelleitung 27, eine Flüssigkeits-Übertragungsleitung 28, eine Flüssigkeitssammelleitung 29, eine Abflußleitung 30. eine obere Kondensat-Sammelleitung 31, eine Auslaßleitung32 für flüssiges Kondensat, eine Kühlmittel-Einlaßleitung 33, eine Kühlmittel-Verteilerleitung 34, eine Kühlmittel-Sammelleitung 35, eine Kühlmittel-Auslaßleitung 36, eine Heizmittel-Einlaßleitung 37, eine HeizmittelVerteilerleitung 38, eine Heizmittel-Sammelleitung 39 und eine Heizmittel-Auslaßleitung 40 auf.

ίο Wie in F i g. 1 gezeigt ist, ist das Gehäuse 10 der Rieselkolonne aus schichtweise senkrecht angeordneten und in einer Vielzahl von Lagen zu einer Einheit verbundenen Rektifizierelementen 11 aufgebaut, die durch Verlöten der in den F i g. 5(1) bis F i g. 5(IV) gezeigten Bauteile zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Die in der Hauptsache für die Rektifizierelemente 11 verwendeten gewellten Rippenbleche sind grundsätzlich unterteilt in Sägezahn-Rippenbleche 100 und Mehrloch-Rippenbleche 200. Diese beispielsweise in F i g. 7 gezeigten Rippenbleche sind aus Blechen aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Die Sägezahn-Rip_t»v;nbleche 100 haben in welliger Konfiguration (gemeint ist die Höhe der Rippenbleche) angeordnete vorstehende Abschnitte 100a und ausgenommene Abschnitte vorbestiminter Breite.

die in Höhenrichtung in gleichem Abstand derart parallel verlaufen, daß die vorspringenden Abschnitte 100a zwischen den ausgenommenen Abschnitten in Fortschreitrichtung der Wellen jeweils eingezogen sind, so daß zwischen den zugehörigen vorspringenden Abschnitten 100a die in Fig. 7(1) gezeigten zickzackförmigen Durchlässe 100£> gebildet werden. Diese Durchlässe 1006 sind im Innern der Rektifizierelemente 11 senkrecht oder waagerecht angeordnet und die abgebogenen Abschnitte 100c der Rippenbleche sind mit den zugeordneten, im folgenden noch beschriebenen Trennplatten hartverlötet. Die Mehrloch-Rippenbleche 200 haben vorstehende Abschnitte 200a in (bezogen auf die Höhe der Rippenbleche) welliger Konfiguration und eine Anzahl von Löchern 20Od in den vorspringenden Abschnitten 200a, so daß im Innern der Rektifizierelerr cnte 11 ähnlich wie mit den Sägezahn-Rippenblechen

100 zickzackförmige Durchlässe 200b in senkrechter oder waagerechter Richtung gebildet werden. Auch in diesem Fall sind die abgebogenen Abschnitte 200c der Rippenbleche mit den zugehörigen Trennplatten verlötet. Aus Untersuchungen wurde gefunden, daß die Sägezahn-Rippenbleche 100 oder die Mehrloch-Rippenbleche 200 bei Verwendung im Rektifizierteil R des Rektifizierturms vorzugsweise mit Höhen der vorspringenden Abschnitte von 8 bis 20 mm und einer Teilung der Wellen der Rippenbleche von 1,5 bis 6 mm verwendet werden sollten.

Pie Rektifizierelemente 11 werden durch Laminierung der in den F i g. 5(1) bis F i g. 5(IV) gezeigten Bauteile und durch Hartverlötung in der Geschriebenen Weise hergestellt, wobei der obere, der mittlere und der untere Abschnitt der Rektifizierelemente 11 in der in den F i g. 2. 3 bzw. 4 gezeigten Weise aufgebaut ist. Die Bauteile der zweiten und weiteren Lagen sind derart

bO vollständig getrennt von der Trennplatte 401 der ersten Lage angeordnet, daß eine vollständige Trennung der jeweiligen Rektifizierelemente 11 im Körper 10 des Rektifizierturms erfolgt, wobei jedes Element im wesentlichen in vier oberhalb und unterhalb gelegene Teile

b5 unterteilt ist. /. B. d^n Kondensatorteil CO, den oberen Rektifizierteil R-i, den unteren Rektifizierteil R-2 und den Erhitzerteil EV. Das heißt, daß die Rippenbleche

101 und 102 senkrecht in der Höhe derart angeordnet

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sind, daß die zugehörigen Durchlässe 1006 senkrecht F i g. 5(111) gezeigte Hilftrennplatte 403 angeordnet. Die verlaufen, und daß eine vorbestimmte Breite des Mittel- zugehörigen Stege sind an beiden Seiten der an der abschnitts auf der Trennplatte 40t aufruht. Die Rippen- Trennplatte 401 angeordneten jeweiligen Bauteile anbleche 103 haben etwa die halbe Höhe (genauer gesagt geordnet. Das heißt, an einem seitlichen Ende der die um den Betrag der Hälfte der Dicke der zugehörigen 5 Haupttrennplatte 401 sind Stege 604 gleicher Breite wie Trennplatten verminderte Höhe der Rippenbleche 101, der Steg 601 derart angeordnet, daß beide Enden mit was im folgenden als etwa die Hälfte bezeichnet wird) den Stegen 601 und 602 verbunden sind, und der Steg der Rippenplatten 101 und sind so angeordnet, daß ihre 605 verläuft vom oberen Ende der Rippenbleche 201 zu Durchlässe im Mittelteil horizontal verlaufen. Ein die den unteren Enden der Rippenbleche 209. Dieser Steg Flüssigkeit verteilender Steg 501 mit Nuten 500a, die in io 605 hat einen den Rippenblechen 215 und 216 bis 219 der Höhe in einem Bereich von 1 bis lOmal derTeüungs- entsprechenden Abschnitt, der in gleicher Breite aus breite der Rippenbleche 101 an einer Seitenfläche des dem Steg 601 ausgeschnitten ist, weist ferner einen den Steges gebildet sind und ebenfalls die gleiche Breite wie Rippenblechcn 103 entsprechenden, in der Tiefe der die Höhe der Rippenbleche 103 haben, sind zwischen Summe der Höhe der Rippenbleche 103 und der Dicke den unteren Enden der Rippenbleche 103 und den obe- 15 der Hilfstrennplatte 403 ausgeschnittenen Abschnitt auf, ren Enden der Rippenbleche 102 angeordnet, so daß der und hat außerdem einen den Rippenblechen 101 und 102 Rohgemischzuführ- und Verteilabschnitt unter Auftei- entsprechenden Abschnitt gleicher Höhe wie die Riplung in den oberen Rektifizierteil R-I und den unteren penbleche 101 und 102. Am anderen seitlichen Ende der Rektifizierteil R-2 gebildet wird. Die Rippcnbleche 201 Trennplatte 401 ist ein Steg 6Ö6 gleicher Breite wie der haben eine Höhe von etwa der Hälfte der Höhe der 20 Steg 601 an dem den Rippenblechen 206 entsprechen-Rippenbleche 101 und sind am oberen Abschnitt der den Teil angeordnet und die den Rippenblechen 201, Rippenbleche 101 derart angeordnet, daß ihre Durch- 203,209 und 211 entsprechenden Abschnitte haben die lasse senkrecht verlaufen, und die Rippenbleche 202 mit gleiche Breite wie der des Steges 601. Der Steg oder die der gleichen Höhe wie die Rippenbleche 201 sind an Zwischenwand 607 gleicher Breite wie die Rippenbiederen oberem Ende so angeordnet, daß ihre Durchlässe 25 ehe 101 ist an den den Rippenblechen 101, 102 und 103 mit wachsender Entfernung von einem an einer Seite entsprechenden Abschnitten angeordnet und steht an der Haupttrennplatte 401 gebildeten Auslaß schräg ab- seinen beiden Enden mit den Stegen 601 und 603 in wärts verlaufen. Darüber sind Rippenbleche 203 glei- Verbindung. In Fig.5(111) verläuft die Hilfstrennplatte eher Höhe wie die Rippenbleche 201 derart angeordnet, 402 vom Steg 602 zum unteren Ende der Rippenbleche daß ihre Durchlässe senkrecht verlaufen, und darüber 30 201, und die Hilfstrennplatte 403 ist an den Rippenbleist ein Steg 601 waagerecht angeordnet, der eine der chen 103 und dem die Flüssigkeit verteilenden Steg 501 Höhe der Rippenbleche 201 entsprechende Breite hat, angeordnet. Die mit in der Höhe horizontal nebeneinanso daß die Wärmetauscherkammer vollständig gegen der angeordneten langen schmalen öffnungen 400A an die Kühlmittelbahn CO-2 abgeschlossen ist. Über dem ihrem oberen Ende versehene Hilfstrennplatte 404 ist so Steg 601 sind Rippenbleche 204 gleicher Höhe wie die 35 angeordnet, daß sie vom oberen Ende der Rippenbleche Rippenbleche 201 derart angeordnet, daß ihre Durch- 209 zum Steg 603 verläuft. In Fig. 5(IV) ist am oberen lasse senkrecht verlaufen, und über diesen befinden sich Ende der Hiifsirennpmiie 402 der Steg 6i5 mit einem Rippenbleche 205 ebenfalls gleicher Höhe wie die Rip- Ausschnitt an seinem einen seitlichen Ende angeordnet, penbleche 201 in solcher Anordnung, daß ihre Durchlas- und die darunter liegenden Rippenbleche 212 haben die se mit wachsender Entfernung von einem an der ande- 40 gleiche Höhe wie die Rippenbleche 201 und sind derart ren Seite der Trennplatte 401 gebildeten Auslaß schräg angeordnet, daß ihre Durchlässe senkrecht verlaufen, aufwärts verlaufen. Darüber sind Rippenbleche 206 Die darunter liegenden Rippenbleche 213 haben ebengleicher Höhe wie die Rippenbleche 201 so angeordnet, falls gleiche Höhe wie die Rippenbleche 201 und sind daß ihre Durchlässe senkrecht verlaufen und über die- mit zunehmender Entfernung von einem auf einer Seite sen befinden sich Rippenbleche 207 gleicher Höhe wie 45 der Hilfstrennplatte 402 gebildeten Einlaß schräg abdie Rippenbleche 201 in solcher Anordnung, da3 ihre wärts geneigt angeordneten Durchlässen versehen. Durchlässe mit wachsender Entfernung von einem auf Darunter befindliche Rippenbleche 214 gleicher Höhe der anderen Seite der Trennplatte 401 gebildeten Einlaß wie die Rippenbleche-201 sind so angeordnet, daß ihre schräg abwärts geneigt sind. Die darüber angeordneten Durchlässe senkrecht verlaufen, während unter ihnen Rippenbleche 20$ haben gleiche Höhe wie die Rippen- 50 angeordnete Rippenbleche 215 gleicher Höhe '"ie die bleche 201 und sind mit senkrecht verlaufenden Durch- Rippenbleche 201 so angeordnet sind, daß ihre Durchlässen angeordnet. Am oberen Ende der Trennplatte lasse horizontal verlaufen. Der darunter liegende, mit 401 ist ein Steg 602 mit einer der Höhe der Rippenble- Nuten 5006 versehene, in der Höhe am Ende der Hilfsche 201 entsprechenden Breite angeordnet. Rippenble- trennplatte 402 seitlich angeordnete Steg 502 ist am ehe 209 gleicher Höhe wie die Rippenbleche 201 sind 55 unteren Ende der Hilfstrennplatte 402 ähnlich dem die unter den Rippenblechen 102 derart angeordnet, daß Flüssigkeit verteilenden Steg 501 angeordnet. An einem ihre Durchlässe senkrecht verlaufen, und darunter lie- seitlichen Ende der Hilfstrennplatte 402 ist der Steg 608 gende Rippenbleche 210 gleicher Breite wie die Rippen- gleicher Breite wie der Steg 601 so angeordnet, daß sein bleche 201 sind so angeordnet, daß ihre Durchlässe mit oberes Ende am oberen Ende der Rippenbleche 214 wachsender Entfernung von einem an einer Seite der 60 steht und sein unteres Ende mit dem Steg 502 verbun-Trennplatte 401 gebildeten Auslaß schräg aufwärts ge- den ist. Am anderen seitlichen Ende der Hilfstrennplatte neigt verlaufen. Darunter angeordnete Rippenbleche 402 ist der Steg 609 gleicher Breite wie der Steg 601 so 211 haben gleiche Höhe wie die Rippenbleche 201 und angeordnet, daß sein oberes Ende am oberen Ende der sind so angeordnet, daß ihre Durchlässe senkrecht ver- Hilfstrennplatte 402 und sein unteres Ende am unteren laufen. Ein am unteren Ende der Trennplatte 401 ar.ge- 65 Ende der Rippenbieche 214 steht Auf diese Weise wird ordneter Steg 603 hat die gleiche Breite wie die Rippen- die durch die Hilfstrennplatte 402 vollständig von der bieche 201. An der Seitenfläche der Rippenbleche 103 Bahn CO-2 des Kühlmediums getrennte Bahn CO-I der und des die Flüssigkeit verteilenden Stegs 501 ist die in Kondensatflüssigkeit gebildet und ihr unterer Abstand

steht über die Nuten 5006 des die Flüssigkeit verteilenden Steges 502 mit dem oberen Rektifizierteil R-i in Verbindung und der obere Teil der Bahn CO-I für die KondensatflüssigUeit steht mit einem Gasauslaß 702 des Reklifizierteils in Verbindung, der in senkrechter Richtung höher als der die Flüssigkeit verteilende Steg 502 am unteren Abschnitt des Steges 601 über die Gasübertragi'i<-«leitung 23 gebildet ist. Gerade Rippenbleche 301 ohne Löcher 200d an den Mehrloch-Rippenblechen 200 sind in gleicher Höhe wie die Rippenbleche 201 derart angeordnet, daß ihre Durchlässe in der Hilfstrennplatte 403 senkrecht verlaufen. Der obere Rektifizierteil R-i und der untere Rektifizierteil R-2 sind über die Rippenbleche 301 direkt verbunden. Am oberen Abschnitt der mit den feinen öffnungen 400a versehenen Hilfstrennplatte 404 sind die Rippenbleche 216 gleicher Höhe wie die Rippenbleche 201 derart angeordnet, daß ihre Durchlässe waagerecht verlaufen. Der darunter liegende Steg 610 gleicher Breite wie der Steg 601 verläuft horizontal, so daß die Rippenbleche 216 vollständig von der darunter gebildeten Bahn EV-2 für die Heizflüssigkeit getrennt ist. Unter dem Steg 610 sind die Rippenbleche 217 gleicher Höhe wie die Rippenbleche 201 derart angeordnet, daß ihre Durchlässe senkrecht verlaufen, während die darunter liegenden Rippenbleche 218 gleicher Höhe wie die Rippenbleche 201 so angeordnet sind, daß ihre Durchlässe mit zunehmender Entfernung von einem an der anderen Seite der Hilfstrennplatte 404 gebildeten Auslaß schräg abwärts verlaufen. Darunter liegen die Rippenbleche 219 gleicher Höhe wie die Rippenjleche 201 mit senkrecht verlaufenden Durchlässen. Die darunter angeordneten Rippenbleche 220 haben gleiche Höhe wie die Rippenbleche 201 und sind so angeordnet, daß ihre Durchlässe mit zunehmender Entfernung von dem an der anderen Seite der Hilfstrennplatte 404 gebildeten Auslaß schräg aufwärts verlaufen. Darunter sind Rippenbleche 221 gleicher Höhe wie die Rippenbleche 201 so angeordnet, daß ihre Durchlässe senkrecht verlaufen. An unteren Ende der Hilfstrennplatte 404 ist ein Steg 611 gleicher Breite wie der Steg 601 angeordnet. An einem seitlichen Ende der Hilfstrennplatte 404 ist der Steg 612 gleicher Breite wie der Steg 601 derart angeordnet, daß die Stege 610 und 611 an ihren beiden Enden verbunden sind. Am anderen seitlichen Ende der Hilfstrennplatte 404 ist der Steg 613 gleicher Breite wie der Steg 601 am Rippenblechabschnitt 216 angeordnet, während am Rippenblechabschnitt 219 ein Steg 614 gleicher Breite wie der Steg 601 vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die durch die Hilfstrennplatte 404 vollständig von der im Turm unten gelegenen Bahn EV-i für die Flüssigkeit (Erhitzerflüssigkeit) vollständig abgeschlossene Bahn EV-2 für das Heizmittel gebildet. Die Rektifizierelemente 11 sind in der beschriebenen Weise aufgebaut, und um die Rieselkolonne 10 zu bilden kann die Trennplatte 401 als dazwischen liegende Trennplatte verwendet werden, jedoch wird, wie in Fig.5(V) gezeigt ist, vorzugsweise eine Trennplatte 405 verwendet, in welcher eine Vielzahl von öffnungen 4006 an Stellen angeordnet sind, die mit den oberen und unteren Abschnitten der zugehörigen Rektifizierteile R-i und R-2 übereinstimmen. Außerdem sind den schlitzartigen Öffnungen 400a der Hilfstrennplatte 404 entsprechende feine schlitzartige öffnungen 400c an der den Rippenblechen 216 entsprechenden Stelle des Erhitzerteils EV vorgesehen. In diesem Fall haben die Öffnungen 4006 vorzugsweise Durchmesser, die zwei bis fünfmal größer als die Teilungsbreite der Rippenbleche 101 ist, und daß die öffnungen 4006 ein Freiflächenverhältnis von etwa 20 bis "50% haben. Das gleiche ist für die feinen schlit/artigcn Öffnungen 400r der Fall. Die Gleichmäßigkeit des Betriebs des jeweiligen Kondcnsatorteils CO und Erhiizertcils CV kann erhöht werden und die Durchsatzkapa/ität des Systems kann verbessert werden durch die Anordnung der öffnung 4006 und der schlitzartigen öffnung 400c an den Trennplutten. indem der flüssige Kondensalbestandleil und der verdampfte Gasbeslandteil durch die jeweiligen K) öffnungen 4006 und die öffnung 400c im Turm fein verteilt werden. Die auf diese Weise aufgebauten Rektifizierelemcnte 11 haben die an den vorerwähnten Stellen der Stege angeordneten Einlasse und Auslässe an beiden Seitenflächen, wie in Fi g. 5(IV) gezeigt ist. Das heißt, daß die durch die Rohgemisch-Verteilerleitung 21 verbundenen Rohgemisch-Zuführöffnungen 701 an der Stelle der Rippenbleche 103, die oberen, durch die obere Gas-Sammelleitung 22 verbundenen Gasauslässe 702 an der Stelle der Rippenblech? 202. die durch Hie Gas-Verteilerleitung 24 verbundenen oberen Gaseinlässe 703 an der Stelle der Rippenbleche 213, die durch die Auslaß-Sammelleitung 25 verbundenen Auslaßöffnungen 704 an der Stelle der Rippenbleche 212, die durch die Flüssigkeits-Sammelieitung 27 verbundenen unteren Auslasse 705 an der Stelle der Rippenbleche 216. die durch die Flüssigkeits-Sammelleitung 29 verbundenen Flüssigkeitsauslässe 607 an der Stelle der Rippenbleche 210. die durch die Kondensat-Sammelleitung 31 verbundenen Kondensatauslässe 707 an der Stelle der Rippenbleche 215, die durch die Kühlmittel-Verteilerleitung 34 verbundenen Kühlmitteleinlässe 708 an der Stelle der Rippenbleche 207, die durch die Kühlmittel-Sammelleitung 35 verbundenen Kühlmittelauslässe 709 an der Stelle der Rippenbleche 205, die durch die Heizmittel-Verteilerleitung 38 verbundenen Heizmitteleinlässe 710 an der Stelle der Rippenbleche 218 und die durch die Heizmittel-Sammelleitung 39 verbundenen Heizmittelauslässe 711 an der Stelle der Rippenbleche 220 gebildet sind.

Bei der so aufgebauten Rieselkolonne wird das Rohgemisch A durch die Zuführleitung 20, die Verteilerleitung 21 und die zugehörigen Zuführöffnungen 701 in die Rektifizierelemenie 11 eingeführt, wird im Bereich der Rippenbleche 103 in eine flüssige und gasförmige Fraktion getrennt und die flüssige Fraktion fließt durch die Nuten 500a im die Flüssigkeit verteilenden Steg 501 nach unten in den unteren Rektifizierteil R-2 ab, während die gasförmige Fraktion in den oberen Rektifizierteil R-i aufsteigt. Die Gasfraktion tritt durch die zickzackförmigen Durchlässe der Rippenbleche 101 im oberen Rektifizierteil R-i. erreicht den Kondensatorteil CO und durchläuft die Rippenbleche 201 und 202 zu den oberen Gasauslässen 702. Die aus den Gasauslässen 702 ausströmende gasförmige Fraktion wird verteilt über die obere Gas-Sammelleitung 22, die Gas-Übertragungsleitungen 23, die Gasverteilerleitung 24 und die oberen Gaseinlässe 703 in die Bahn COl für das flüssige Kondensat eingeführt. Das Kühlmittel B wird über die Kühlmitteleinlaßleitung 33, die Kühlmittel-Verteilerleitung 34 und die Kühlmitteleinlässe 708 in die Kühlmittelbahn CO-2 neben der Flüssigkondensat-Bahn CO-1 eingespeist und strömt danach über die Kühlmittelauslässe 709, die Kühlmittel-Sammelleitung 35 und die Kühlmittel-Auslaßleitung 36 ab. Durch die Kühlwirkung des Kühlmittels B wird der abströmende Teil der gasförmigen Fraktion in der Flüssigkondensat-Bahn CO-I kondensiert und die restliche, gasförmige Fraktion strömt durch die Rippenbleche 212, die Auslässe 704, die Auslaß-Sammelleitung 25 und die Auslaßleitung 26 aus

ίο

dem System ab und stellt die oberste gasförmige Rektifizierkomponente A 1 dar. Andererseits wird die zu den Rippenblechcn 215 geführte kondensierte Flüssigkeit teilweise durch die oberen Flüssigkondensat-Auslässe 707, die Kondensat-Sammelleitung 31 und die Kondensat-Abzugsleitiing 32 als obere Flüssigkondensat-Rektifizierkomponente A 2 entnommen, während der Rest über die Nuien 5006 im Flüssigkeitsverteilersteg 502 nach unten in den oberen Rektifizierteil R-i abfließt. Die in den oberen Rektifizierabschnitt R-i eintretende Flüssigkeit fließt als Dünnfilm auf der Oberfläche der Rippenbleche 101 auf zickzackförmigen Bahnen nach unten und tritt nach Art des Rieselfilmsystems im Gegenstrom mit der durch die zickzackförmigen Bahnen der Rippenbleche 101 aufsteigenden gasförmigen Fraktion in Berührung, wobei ein Teil der zu rektifizierenden Substanz wieder in gasförmigen Zustand überführt wird und mit der gasförmigen Fraktion aufsteigt. Da die kondensierte Flüssigkeit und die im Gegenstrcm mit ihr in Berührung strömende gasförmige Fraktion auf ihren Bahnen sich beim Rektifiziervorgang nach dem Rieselfilmsystem auf den große Berührflächen aufweisenden Oberflächen der Rippenbleche 101 fast nicht behindern, kann der Rektifizierbetrieb im Vergleich zum stufenweise arbeitenden System oder zum Füllkörpersystem ohne große Druckverluste durchgeführt werden. Die kondensierte Flüssigkeit fließt im oberen Rektifizierteil R-i zu den geraden Rippenblechen 301 abwärts und dann in den unteren Rektifizierteil R-2, wo sie mit der durch die Nuten 500a des Flüssigkeitsverteilerstegs 501 fließenden flüssigen Komponente zusammentrifft. Die flüssige Komponente fließt im unteren Rektifizierteil R-2 ähnlich der Flüssigkeitsströmung im Inneren des oberen Rektifizierteils Λ-1 abwärts und erreicht die Ripte A 3 durch Abflußleitungen aus dem Turm abgezogen. Die in den Rektifizierelementen 11 strömende Flüssigkeit unterliegt also verschiedenen Rektifiziervorgängen im oberen und unteren Rektifizierteil R-i und R-2. Vorzugsweise wird der Rektifizierbetrieb des Rieselfiimturms unabhängig von der Flüssigkeitsmenge des Rohgemischs dauernd durchgeführt. Dies kann einfach durch Einstellung beider oder einer der durch die Nuten 5QQb des Flüssigkeitsverteilerstegs 502 in den oberen

ίο Rektifizierteil R-i zurückgeführten und an der Seite der Rippenblcche 209 durch die schlitzartigen Öffnungen 400a der Hilfstrennplatte 404 zugeführten Mengen von flüssigem Kondensat durchgeführt werden.

Im folgenden wird auf die F i g. 6 Bezug genommen, in der eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rektifizierturms gezeigt ist, wobei gleiche Teile d:s Turms dieser Ausführungsbeispiele mit gleichen Bezeichnungen wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbciäpiel bezeichnet sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 ist der Turm aus einem Kondensatorteil CO, einem oberen Rektifizierteil Ru, einem Kondensator und Erhitzerteil CO. EV, einem unteren Rektifizierabschnitt R 1 und einem unteren Erhitzerteil EV aufgebaut, wobei der Kondensatorabschnitt CO dem oberen Abschnitt des Rektifiziereiements entspricht und die Verteilerkammer und die Wärmetauscherkammer umfaßt, der obere Rektifizierteil Rudern mittleren Abschnitt des Rektifizierelements entspricht und die Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer

jo enthält, der Kondensator und Erhitzerteil CO, EVdem Mittelabschnitt des Rektifizierelements unterhalb des oberen Rektifizierteils Ru entspricht und die Verteilerkammern enthält, die als Wärmetauscherkammer für die nebeneinanderliegenden Kammern derart dient, daß

penbleche 209 und 216 und die untere Flüssigkeitsbahn 35 die mit der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer des obe-

EV-i. Andererseits wird das Heizmittel C durch die ren Rektifizierteils Ru verbundene Verteilerkammer als

Heizmittel-Einlaßleitung 37_r die Heizmitte!-Verteilerlei- Kühler für den unteren Rektifizierte!! R 1 wirkt und daß

tung 38 und die zugehörigen Heizmitteleinlässe 710 ver- die mit der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer des unte-

teilt in die Heizmittelbahnen EV-2 neben der unteren ren Rektifizierabschnitts R 1 verbundene Verteilerkam-

Flüssigkeitsbahn EV-i des Turms eingespeist und wird 40 mer als Erhitzer für den oberen Rektifizierabschnitt Ru

nach Durchströmen über die Heizmittelauslässe 711. die dient, und der untere Rektifizierabschnitt R i dem un-

Heizmittel-Sammelleit^ag 39 und die Heizmittel-Aus- teren Abschnitt des Rektifizierelements entspricht und

laßieitung 40 abgezogen. Die an den Rippenblechen 216 die Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer enthält. Bei ei-

ankommende flüssige Fraktion wird teilweise durch die nem Rektifizierelement entsprechen zwei, den Konden-

unteren Auslässe 705, die Flüssigkeits-Sammelleitung27 45 sator am Kondensatorteil COoder den Wärmetauscher

und die Flüssigkeits-Übertragungsleitung 28 in die Flüssigkeits-Sammelleitung 29 geführt. Andererseits vereinigt sich der Rest der flüssigen Fraktion mit der an den Rippenblechen 209 durch die schlitzartigen Öffnungen 400a der Hilfstrennplatte 404 herabgeströmten flüssigen Fraktion. Die flüssige Fraktion fließt in die untere Flüssigkeitsbahn EV-i und wird durch Wärmeübergang vom Heizmittel C teilweise in gasförmigen Zustand überführt und steigt als gasförmige Fraktion durch den am Kondensator und Erhitzerteil CO. EV bildende, aus einer Verteilerkammer und einer Wärmetauscherkammer bestehende Lagen einer aus einer Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer am oberen und unteren Rektifizierteil Ru und R 1 bestehenden Lage.

Wie im vorstehenden erläutert wurde ist die erfindungsgemäße Rieselkolonne in der Lage kleine Flüssigkeitsmengen gleichmäßig über die Rieselflächen der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammern zu verteilen, auf

unteren Rektifizierteil R-2 auf, so daß ähnlich wie im 55 grund der Tatsache, daß die Rektifizierelemente durch oberen Rektifizierten R-i ein Rektifiziervorgang mit die Hilfstrennplatten und die Trennplatten unterteilt

der abwärtsströmenden flüssigen Fraktion erfolgt Die nach dem Rektifiziervorgang verbleibende restliche Gasfraktion steigt weiter durch die geraden Rippenbleche 301 in den oberen Rektifizierteil R-i auf. Andererseits erreicht die im unteren Rektifizierteil R-2 rektifizierte flüssige Fraktion die untere Erhitzerkammer FV-I und wird dort wieder erhitzt Die hierbei in der Wärmetauscherkammer EV-i verbleibende Flüssigkeit sind, die Gas- Flüssigkeits-Kontaktkammern, Verteilerkammern und Wärmetauscherkammern bilden, wobei die Hilfstrennplatten in einer waagerechten Schnittfläehe im Mittelabschnitt der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer stehen. Dabei tritt bei den Rektifizierelementen das Phänomen auf, daß das flüssige Kondensat das Bestreben hat in der Verteilerkammer an der Hilfstrennplatte abzuströmen, so daß die Flüssigkeit in einer

wird durch die Flüssigkeitsausiässe 706 geführt, um die as horizontalen Schnittfläche gesehen in den Mittelab-

durch die Flüssigkeits-Übertragungsleitung^n 28 abge- schnitt der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer tropft,

strömte Flüssigkeit zu sammeln, und die flüssige Frak- Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der wirksa-

tion w. Td dann als untere flüssige Rektifizierkomponen- men Ausbildung der Rektifizierelemente derart, daß das

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Roligemisch in gasförmige und flüssige Fraktionen hoher Qualität getrennt wird, was darauf zurückzuführen ist, daß der Gasauslaß im oberen Teil der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer in senkrechter Richtung oberhalb des Flüssigkeitsverteilerstegs am unteren Abschnitt der Wärmetauscherkammer angeordnet ist, daß der Gasauslaß mit dem oberen Abschnitt der Verteilerkammer in Verbindung steht und daß an der Hilfstrennplatte des in senkrechter Richtung vom obersten Abschnitt der Wärmetauscherkammer nach oben vorstehenden Teils feine Öffnungen vorgesehen sind.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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Claims

10 Patentansprüche:

1. Rieselkolonne zum Rektifizieren von Flüssigkeiten, mit mehreren Einheiten aus parallelen senkrechten Trennpiatten und dazwischen angeordneten gewellten Rippenblechen, die über die gesamte Breite der Einheiten sich erstreckenden Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammern bilden, und mit Verteilern im oberen und unteren Bereich der Einheiten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit (11) zwischen den Trennplatten (401; 405) im Bereich des oberen und unteren Endes derselben wenigstens eine senkrecht verlaufende Hilfstrennplatte (402; 404) kleinerer Fläche als die außenliegenden Trennplatten (401; 405) enthält, wobei die Hilfstrennplatten wenigstens eine Verteilerkammer (CO-2; EV-2) und wenigstens eine Wärmetauscherkammer (CO-I; FV-I) voneinander trennen, während die EinheU außerhalb des Bereiches der Hilfstrennplatten die Gas-Fiüssigkeits-Koniaktkamiiicr (R-I; R-2) enthalt.

2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Hilfstrennplatten (402; 404) im mittleren Bereich der Kolonne angeordnet sind.

3. Kolonne nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Abschnitt der Hilfstrennplatte (402) ein eine Begrenzung der Verteilerkamrner (CO-2) gegen die Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer (R-I) bildender Flüssigkeits-Verieilersteg (601) waagerecht angeordnet und an der der HilfstrennpLtte (402) zugewandten Seite des Flüssigkeits-Verteilerstegs (601) mindestens eine Nut für die abwärtssirömende Flüssigkeit vorgesehen ist.

4. Kolonne nach einem der A Sprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Fläche der Wärmetauscherkammer (CO-I) senkrecht oberhalb des untersten Abschnittes der Hilfstrennplatte (402) angeordnet und ein mit der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer (R-I) verbundener Auslaß (702) senkrecht oberhalb des untersten Abschnittes der Hilfstrennplatte (402) im Bereich des unteren Teils der Wärmetauscherkammer vorgesehen ist.

5. Kolonne nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung (22, 23, 24, 703) des Gas-Auslasses (702) mit dem oberen Abschnitt der Vcrteilerkammer (CO-2) im Bereich der Wärmetauseherkamnier vorgesehen ist.

b. Kolonne nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Fläche der Wärmetauscherkammer (EV-S) senkrecht unterhalb des obersten Abschnittes der Hilfstrennplatte (404) angeordnet ist.

7. Kolonne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem senkrecht über den obersten Teil der Wärmetauscherkammer (EV-I) vorstehenden Teil der Hilfstrennplatte (404) Öffnungen (400a; vorgesehen sind.

8. Kolonne nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupttrennplatten (405) im Bereich der Gas-Flüssigkcits-Kontaktkam-IHCi(R-I, R-2) öffnungen (400/»; aufweisen.

9. Kolonne nach einem der Ansprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet, dall die in der (Jas-Flüssigkeiis-Kontaktkammer (R-I, R-2) vorgesehenen gewellten Rippcnbleche als Siige/ahn-Rippcnblcchc (100) ausgebildet sind, wobei die Hohe der vorstehenden Abschnitte (lOO.^dcr Rippenblechc (100) bis 20 mm und die Wellentcilung 1.5 bis b mm bc-

trägt.

10. Kolonne nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (400b; einen um zwei- bis fünfmal größeren Durchmesser als die Teilung der Rippenblechc (100) in der Gas-Flüssigkeits-Komakikammer (R-I; R-2) haben und daß das Verhältnis der Gesamtfläche der öffnungen (400/»; zur Fläche der Haupttrennplatte (405) im Bereich der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer (R-I; R-2) bei 20 bis 50% liegt.