DE2226896C3

DE2226896C3 - Closure element for the passage openings in the floors of mass transfer columns

Info

Publication number: DE2226896C3
Application number: DE19722226896
Authority: DE
Inventors: Fabry Prof. Dipl.-Ing. Dr.; Takacs Istvan Dipl.-Ing. Dr.; Kiszely György Dipl.-Ing.; Budapest György
Original assignee: Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar RT
Current assignee: Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar Nyrt
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1977-01-13

Description

1515th

Stoffaustauschkolonnen werden in der chemischen , Industrie beispielsweise zur Destillation, Rektifikation, Extraktion oder Absorption verwendet Die Stoffaustauschkolonnen enthalten Böden mit Durchlaßöffnungen von im allgemeinen gleichbleibenden Abmessungen, durch welche zumindest eines der am Stoffaustausch beteiligten Medien strömen kann. Stoffaustauschkolonnen mit derartigen Böden sind jedoch an sich verändernde Betriebsbedingungen wenig anpassungsfähig. Mass transfer columns are used in the chemical industry, for example for distillation, rectification, Extraction or absorption used. The mass transfer columns contain trays with passage openings of generally constant dimensions, through which at least one of the mass transfer media involved can flow. However, mass transfer columns with trays of this type are on changing operating conditions not very adaptable.

Zur Ausschaltung dieses Nachteils ist es bekannt, die Abmessungen der Bodenöffnungen beispielsweise durch eine sich hebende Kappe (französische Patentschrift 12 63 434) oder einen sich hebenden Ring (französische Patentschrift 15 19101) veränderbar zu machen. Dabei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten wegen des durch die Verwendung beweglicher Teile erhöhten Verschleißes.To eliminate this disadvantage, it is known that the Dimensions of the bottom openings, for example by means of a lifting cap (French patent specification 12 63 434) or a lifting ring (French patent 15 19 101) to make it changeable. However, difficulties arise because of the increased use of moving parts Wear and tear.

Ferner ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 95 035 ein Ventilboden für Stoffaustauschkolonnen bekannt, bei dem die Ventilteller als flexible Scheiben ausgebildet sind, durch welche die Strömungsquerschnitte unter dem Druck der anströmenden Gase oder Dämpfe größer werden. Das einzelne Ventil besteht aus zwei Elementen, welche zur Sicherstellung des Materialdurchgangs zusammenwirken. Das eine Element wird von einer im Mittelpunkt der Bodenöffnung befestigten, flexibel sich verformenden Scheibe gebildet, welche verstellbar ist. Das andere Element ist eine starre Bodenplatte. Auf die Wirkung der elastischen Formänderung der Scheibe hin bildet sich nur längs ihres Umfangs ein einziger Spalt aus, welcher keine genügende Vermischung zwischen den Medien sicherstellt, insbesondere nicht bei niederem Druck. Nach dem deutschen Gebrauchsmuster 19 95 035 liegen die beiden Elemente in der Ruhestellung aufeinander oder auf einem Zwischenglied auf und können während des Betriebs aufeinander bzw. auf das Zwischenglied aufschlagen und/oder es stö3t, bzw. reibt die Scheibe an das ihre Bewegung begrenzende Element, so daß wegen des einen oder anderen oder beider der obigen Gründe eine Verschleißwirkung auftritt, also die Lebensdauer nächteilig beeinflußt wird Ferner führen beim Ventilboden des deutschen Gebrauchsmusters 19 95 035 die auf die Verminderung des Druckverlustes to gerichteten Maßnahmen infolge der Verminderung der eingeführten Energiemenge zur Verminderung des Materialübertragungswirkungsgrads. Die Vorrichtung des deutschen Gebrauchsmusters 19 95 035 hat kein Element, welches neben der Verminderung des Druckabfalls den Materialübertragungswirkungsgrad verbessern würde. Weiterhin sind der Verringerung der Abmessungen der Vorrichtung des deutschen Gebrauchsmusters 19 95 035 auch durch die Tatsache, daß sie aus zwei Elementen ^besteht und mittig befestigt ist, Grem zen gesetzt, inderiSi unterhalb bestimmter Abmessungen die elastische Verfqcmurig der Scheibe zu gering \s\. Furthermore, from the German utility model 19 95 035 a valve base for mass transfer columns is known, in which the valve disks are designed as flexible disks, through which the flow cross-sections become larger under the pressure of the incoming gases or vapors. The individual valve consists of two elements that work together to ensure the passage of material. One element is formed by a flexibly deforming disc which is fastened in the center of the floor opening and which is adjustable. The other element is a rigid floor slab. Due to the effect of the elastic change in shape of the disk, a single gap is formed only along its circumference, which does not ensure sufficient mixing between the media, especially not at low pressure. According to the German utility model 19 95 035, the two elements lie on top of one another or on an intermediate member in the rest position and can strike one another or on the intermediate member and / or it collides during operation, or the pane rubs against the element limiting its movement, so that because of one or the other or both of the above reasons a wear effect occurs, i.e. the service life is adversely affected Material transfer efficiency. The device of the German utility model 19 95 035 has no element which, in addition to reducing the pressure drop, would improve the material transfer efficiency. Furthermore, the reduction in the dimensions of the device of the German utility model 19 95 035 is also limited by the fact that it consists of two elements ^ and is fastened in the middle, inderiSi below certain dimensions the elastic behavior of the disc is too low .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verschlußelement für die Durchlaßöffnungen in Böden von Stoffeuistausehkolonnen mit geringem Verschleiß zu schaffen, welches eine hohe Vermischung zwischen den durchströmenden Medien und damit einen besseren Materialübertragungswirkungsgrad auch bei niederem Druck sicherstellt und in beliebig kleinen Abmessungen ausgeführt werden kann.The invention is based on the object of a closure element for the passage openings in floors of Substance storage columns with little wear create a high degree of mixing between the media flowing through and thus a better one Ensures material transfer efficiency even at low pressure and in any small dimensions can be executed.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verschlußelement für die Durchlaßöffnungen in Böden von Stoffaustauschkolonnen, das unter der Einwirkung der strömenden Medien elastisch verformbar ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß es als ein spiralförmig oder sägezahnförmig aus einer Platte ausgeschnittenes Element ausgebildet ist daß an einem Ende mit der Bodenplatte fest verbunden istThe invention relates to a closure element for the passage openings in the bases of mass transfer columns, which is elastically deformable under the action of the flowing media and is characterized by this is that it is cut as an element in a spiral or sawtooth shape from a plate is designed that is firmly connected at one end to the base plate

Dai erfindungsgemäße Verschlußelement entspricht nicht einem Ventil, d. h. die Materialüberführung bildet sich nicht zwischen zwei Elementen aus, sondern die Materialdurchströmung wird durch ein einziges Element mittels dessen Verformung sichergestellt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bringt also einzig und allein die Verformung eines einzigen Elements und nicht die Verschiebung zweier Elemente relativ zueinander die Materialüberführung zustande. Dabei sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Teile miteinander in Berührung, und zwar nicht einmal in der Schließstellung, weswegen kein Verschleiß bzw. Festfressen eintritt.The closure element according to the invention does not correspond to a valve, i. H. the material transfer forms is not between two elements, but the material flow is through a single element ensured by means of its deformation. In the device according to the invention, only and only the deformation of a single element and not the displacement of two elements relative to one another the material transfer takes place. In the device according to the invention, there are no parts to one another in contact, not even in the closed position, so there is no wear or seizure entry.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verschlußelements besteht darin, daß mit ihm die Materialdurchströmung durch sich stufenförmig anordnende auf verschiedenen Niveaus befindliche Durchlässe erfolgt. Die Materialströmung verteilt sich auf die Durchlässe und die voneinander unabhängigen Teilströmungen, welche sich vereinigen, stellen eine außerordentlich starke turbulente Vermischung sicher. Dadurch, daß das Verschlußelement in Schwingungen versetzt wird, wird der Druckverlust erniedrigt und der Materialübertragungswirkungsgrad trotzdem erhöht.Another advantage of the closure element according to the invention is that it allows the material to flow through takes place through passages arranged in steps on different levels. The material flow is distributed over the passages and the partial flows that are independent of one another, which unite ensure an extraordinarily strong turbulent mixing. As a result of that When the shutter member is vibrated, the pressure loss is decreased and the material transfer efficiency is decreased nevertheless increased.

Die feste Verbindung zwischen dem einen Ende des Verschlußelements und der Bodenplatte kann in der Weise bewerkstelligt sein, daß das Verschlußelement aus einem Stück mit der Bodenplatte gebildet ist. Als andere Möglichkeit können die einzelnen Verschlußelemente jedes für sich stückweise gefertigt und auf einen Halter als Grundkörper befestigt sein, beispielsweise durch Schweißen oder Verschrauben.The fixed connection between one end of the closure element and the bottom plate can be in the Way be accomplished that the closure element is formed in one piece with the base plate. When other possibility, the individual closure elements can each be manufactured piece by piece and on a holder can be attached as a base body, for example by welding or screwing.

Zweckmäßigerweise ist das erfindungsgemäße Verschlußelement aus einer Platte in der Weise ausgeschnitten, daß die Schnittlinienlänge kleiner als der Umfang des Verschlußelements ist. Im Hinblick auf den Betrieb kann der Querschnitt des erfindungsgemäßen Verschlußelements in den verschiedensten Formen ausgebildet sein. So können die Verschlußelemente Körper von kreisförmigem, rechteckigem oder sonstigem Querschnitt sein.The closure element according to the invention is expediently cut out of a plate in such a way that that the cutting line length is smaller than the circumference of the closure element. With regard to the In operation, the cross section of the closure element according to the invention can be designed in the most varied of shapes being. Thus, the closure elements can be circular, rectangular or otherwise Be cross-section.

Das erfindungsgemäße Verschlußelement kann im allgemeinen aus einem elastischen Material, insbesondere rostfreiem Stahl, hergestellt sein. Es kann auch so ausgeführt sein, daß auf eine beispielsweise aus einem elastischen Metall hergestellte Unterlage ein Überzug aus einem als Katalysator wirkenden Material aufgebracht ist.The closure element according to the invention can generally consist of an elastic material, in particular stainless steel. It can also be designed so that on one, for example, from one Elastic metal-made base applied a coating of a material acting as a catalyst is.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Abbildungen näher erläutert Es zeigtThe invention is based on the following figures explained in more detail It shows

F i g. 1 eine AusfOhrungsform des erfindungsgemäßen Verschlußelements,F i g. 1 shows an embodiment of the invention Closure element,

F i g. 2 das Verschlußelement der F i g. 1 im Schnitt mit der zugehörigen Bodenplatte während de- Betriebs, F i g. 2 the closure element of FIG. 1 on average with the associated base plate during de- operation,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlußelements,F i g. 3 shows another embodiment of the invention Closure element,

F i g.4 Verschlußelemente der F i g. 3 im Schnitt mit der zugehörigen Bodenplatte während des Betriebs,F i g.4 closure elements of FIG. 3 in section with the associated base plate during operation,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Stoffaustauschkolonne mit Verschlußelementen der F i g. 1 und 2 undF i g. 5 a schematic representation of a mass transfer column with closure elements of FIG. 1 and 2 and

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer Stoffaustauschkolonne mit Verschlußelementen Her F i g. 3 und 4.F i g. 6 a schematic representation of a mass transfer column with closure elements Her F i g. 3 and 4.

Die in den Zeichnungen dargestellten ausgezogenen Strömungslinien zeigen den Strömungsweg des einen, beispielsweise flüssigen, Mediums, während die gestrichelten Strömungslinien den Strömungsweg der anderen, beispielsweise dampfförmigen, Medien zeigen.The solid flow lines shown in the drawings show the flow path of the one e.g. liquid, medium, while the dashed flow lines indicate the flow path of the other, for example vaporous, media show.

Wie es aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, ist das Verschlußelement 2 durch einen im wesentlichen einer Spirallinie folgenden Ausschnitt der Bodenplatte 1 gebildet. Das so zustandegekommene, von krummen Linien begrenzte Verschlußelement 2 wird während des Betriebs so verformt, daß sich eine durch eine im wesentlichen kegelförmige HüllfSäche festgelegte Feder ausbildet. Durch die Wirkung des von den durch die in der F i g. 2 dargestellten Strömungslinien bezeichneten Medien auf das Verschlußelement 2 ausgeübten Impulses tritt die Verformung des Verschlußelements 2 ein und die Abmessung des infolge dieser Verformung für den Durchgang der Medien ausgebildeten Spalts bzw. die Abmessungen der infolge dieser Verformung für den Durchgang der Medien ausgebildeten Spalte kann sich in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen bzw. Strömungsverhältnissen ändern.As shown in FIGS. 1 and 2 is apparent, is the closure element 2 is formed by a section of the base plate 1 which essentially follows a spiral line. The closure element 2, delimited by curved lines, thus obtained becomes during operation so deformed that one passes through one essentially conical HüllfSfläche fixed spring forms. By the action of the by the in the F i g. 2 flow lines shown denoted media on the closure element 2 applied impulse occurs the deformation of the closure element 2 and the dimension of the as a result of this deformation for the passage of the media formed gap or the dimensions of the as a result of this deformation for the passage of the media can vary depending on the pressure conditions or Change flow conditions.

In den Fig.3 und 4 sind sägczahnförmige Verschlußelemente, die aus einer Bodenplatte 1 ausgebildet sind, dargestellt, wobei die Sägezähne einander zugewandt angeordnet sind. Während des Betriebs nehmen die Verschlußelemente 2 die in der F i g. 4 dargestellte Stellung ein und bilden so die für die in Berührung zu bringenden Materialien gleicher oder verschiedener Phase dienenden Strömungsspalte aus. Bei dieser Variante kann diejenige vom Gesichtspunkt der Herstellung aus gegebenenfalls vorteilhafte Ausführungsform, bei welcher die Verschlußelemente 2 als eigene Einheiten hergestellt und an eine Haltestange oder eine Platte lösbar oder nicht lösbar befestigt sind, in Betracht kommen. In Figures 3 and 4 are sawtooth-shaped closure elements, which are formed from a base plate 1, shown with the saw teeth facing each other are arranged. During operation, the closure elements 2 take the action shown in FIG. 4 shown Position and thus form the same or different materials for the materials to be brought into contact Phase serving flow gaps. In this variant, the one from the manufacturing point of view from an optionally advantageous embodiment in which the closure elements 2 as separate units are made and are releasably or non-releasably attached to a support rod or a plate, come into consideration.

In der Fig.4 begrenzen die an die Bodenplatte 1 befestigten Stangen 3 die Bewegung der Verschlußelemente 2 zur Verhinderung von eventuellen an den Verschlußelementen 2 auftretenden bleibenden Formänderungen. Dies kann sich beispielsweise bei Beendigung des Betriebs beim Herabströmen der Flüssigkeit als notwendig erweisen. Ähnliche Begrenzungselemente können auch bei der in der F i g. 1 dargestellten Ausführung angewandt werden.In Figure 4, the limit to the base plate 1 fastened rods 3 the movement of the closure elements 2 to prevent eventual on the closure elements 2 occurring permanent changes in shape. This can happen, for example, upon termination of operation with downflow of the liquid prove necessary. Similar delimitation elements can also be used in the case of the FIG. 1 can be used.

In der F i g. 5 ist eine Stoffaustauschkolonne 4 dargestellt, bei der die Bodenöffnungen im Boden 5 mit Verschlußelementen 2 der F i g. 1 und 2 versehen sind.In FIG. 5 shows a mass transfer column 4, in which the bottom openings in the bottom 5 with closure elements 2 of FIG. 1 and 2 are provided.

In der Fig.6 ist eine Stoffaustauschkolonne 7 mit Verschlußelementen 2 über den Bodenöffnungen der Böden 8 dargestelltA mass transfer column 7 is shown in FIG Closure elements 2 shown above the bottom openings of the bottoms 8

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

te T ^ Hjuilußelement for the passage openings in "ßödlh von Materialauschicolonnen, which is elastically deformable under the action of the flowing media, characterized in that it is designed as a spiral or sawtooth-shaped element cut out of a plate, which is fixed at one end to the base plate - ro is bound