DE2305566A1

DE2305566A1 - Fluessigkeitsabgabeglied fuer boeden zum kontaktieren von fluessigkeit und gas

Info

Publication number: DE2305566A1
Application number: DE19732305566
Authority: DE
Inventors: Alfred Louis Van Kleef
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1972-02-07
Filing date: 1973-02-05
Publication date: 1973-08-16
Also published as: JPS4896451A; FR2171140A1; NL7301582A; IT978769B; CA986010A; GB1422132A; FR2171140B1; US3822869A

Description

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Den Haag, Niederlande

Flüssigkeitsabgabeglied für Böden zum Kontaktieren von Flüssigkeit und Gas

Priorität: 7. Februar 1972 / Großbritannien Anmelde-Nr.: 5620/72

Die Erfindunq betrifft ein Flüssiqkeits-

abgabeglied für Böden, mit deren Hilfe Flüssigkeit und Dampf miteinander in Berührung gebracht werden. Bei den Böden kann es sich um Gitterböden, Siebböden oder Klappenböden handeln, die für Verfahren wie das Destillieren, Absorbieren oder Rektifizieren verwendet werden. Unter den Ausdruck "Dampf" soll hier auf jeden Fa I I auch Gas fallen.

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Es ist bekannt, daß Böden mit länglichen, sehmalen Schalen versehen sein können, die sich te.ilweise oberhalb und teilweise unterhalb des Bodens erstrecken, an ihrer Oberseite offen sind, während ihr unterer Teil mit Abgabeöffnungen versehen ist, die aus Schlitzen oder runden Löchern bestehen können und mit profilierten Wänden und/oder Flüssigkeitsdichtungen kombiniert sein können oder auch nicht..Die Verwendung mehrerer länglicher Schalen an einem Boden macht es möglich, die Flüssigkeit gleichmäßiger von einem Boden abzugeben und dem nächst niedrigeren Boden gleichmäßiger zuzuführen als das bei seitlich angeordneten Einrichtungen zur Flüssigkeitsabgabe erreichbar ist. Auch kann dann eine größere über I auf Iänge erzielt werden, so daß ein Betrieb mit größerer Flüssigkeitsbelastung möglich ist. Ferner dienen die Schalen als FIüssigkeit-Dampf-Trenne Iemente, insbesondere für den Dampf, der dann noch zusammen mit der Flüssigkeit über die Ränder der Schalen fließen kann. Die Schalen können mit Leitelementen in und/oder oberhalb der offenen Oberseite als Fangeinrichtung für Flüssigkeit versehen sein. Das Anordnen mehrerer Schalen auf einem Boden erfordert große Sorgfalt, .da die FIüssigkeitsströmungsmuster sehr stark hierdurch beeinflußt werden. Es muß außerdem gewährleistet sein, daß der aktive Oberflächenbereich des Bodens so groß wie möglich bleibt. Bei der Konstruktion von Böden, die einen großen Durchmesser haben, Ist es vorteilhaft, die Scha I en«steif oder starr zu machen, so daß für den Boden keine oder nur eine leichte Stützkonstruktion nötig Ist.

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Aufgabe der Erfindang ist es, ein Fiüssigkeitsabgabeglied bzw. eine Schale von großer Festigkeit zu schaffen.

Gemäß der Erfindung ist ein Flüssigkeitsabgabeglied für Böden, mit deren Hilfe Flüssigkeit und Dampf miteinander in Berührung gebracht werden, aus senkrechten Seitenwänden gebildet, die einen schmalen, länglichen Raum seitlich begrenzen, der ein Leitelement ganz oder zum wesentlichen Teil aufnimmt, welches an die langen Seitenwände heranreicht und sich nach oben und unten erstreckt und dabei Kammern A bilder, die an der Oberseite offen sind, sowie Kammern B, die an der Unterseite offen sind und die einander in der Reihenfolge A-B-A-.... benachbart sind, wobei die Kammern A mit einer oder mehreren Abgabeöffnungen am Boden oder in der Nähe des Bodens versehen sind. Das Lettelement kann an den aufrechten Wänden angelötet oder angeschweißt sein.

Auf diese Weise wird eine sehr steife Konstruktion

erzielt, die den Böden mit sehr großen Durchmessern von bis zu

Festxake-it

10 Meter eine viel größere / gibt. Die über I auf Iänge bleibt vollständig erhalten, obwohl das Flüssigkeitsabgabeglied in Kammern mit zwei verschiedenen Funktionen unterteilt ist. Die Kammern A erhalten die Flüssigkeit und geben sie an den nächsten Boden weiter. Ihre offene Oberseite ist größer als ihre Unterseite; aber die zugeführte Flüssigkeit kann durch hydrostatischen Druck trotzdem ohne weiteres.herunterf1ioßen. Es ist wünschenswert, daß bei dieser Konstruktion die Summe der Abgabeöffnungen

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einem Wert zwischen 1/5 und 1/3 des offenen Oberflächenbereichs an der Oberseite entspricht. Die Ksmmern B können auch eine wichtige Funktion ausüben, wie nachfolgend näher erläutert.

Das Leitelement kann geweilt sein, sollte aber vorzugsweise in scharfen Biegungen aufwärts und abwärts verlaufen. Dadurch wird das exakte Bemessen der Kammern erleichtert. Das gefaltete Leitelement kann so gestaltet sein, daß der senkrechte Schnitt durch eine Kammer A die Form eines gleichschenkligen Trapezes hat, wobei die kurze der parallelen Seiten am Boden liegt. Die Höhe eines solchen Trapezes kann der Höhe der senkrechten Wände entsprechen. Eine so gesialtete Kammer A sieht im Längsschnitt wie ein Trichter aus, und die Flüssigkeit kann ohne weiteres durch Öffnungen, beispielsweise im schmalen ebenen Boden und/oder durch Öffnungen in den rechteckigen Seitenwänden der Kammer A in der Nähe der schmalen Seite des Trapezes abgegeben werden. Unter normalen Betriebsbedingungen ist unweigerlich Flüssigkeit in den Kammern A vorhanden, so daß das Hindurchtreten von Dampf durch die Abgabeöffnungen vermieden ist. Andererseits kann die Höhe des'Trapezes aber auch größer sein als die Höhe der senkrechten Wände, wobei dann die schmale Seite des Trapezes nach unten über die senkrechten Wände hinausreicht. Abgabeöffnungen können wiederum in der schmalen ebenen Unterseite und/oder in den rechteckigen Seitenwänden der Kammer

A in der Nähe der schmalen Seite des Trapezes vorgesehen sein. In diesem Fail kann auch eine Abgabe in seitlicher Richtung in wirksamer V/eise erzielt werden, wenn die trapezförmigen Seiten-

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w3n<1e der Kammer A in der Nähe der schmalen Seite mit Abgabeöffnungen versehen werden. In der Praxis kann dies dadurch erzielt werden, daß der Unterteil der senkrechten Seitenwand örtlich verlängert wird.

Ferner ist es möglich, dem senkrechten Schnitt durch eine Kammer A die Form eines gleichschenkligen Dreiecks zu geben, welches auf seiner Spitze ruht. Die Abgabeöffnungen können in den dreieckigen Seitenwänden in der Nähe der Spitze und/oder in den rec^Kteckigen Seitenwänden in der Nähe eier Spitze des Dreiecks vorgesehen sein. In jedem Fall hängt die Wahl der Lage der Abgabeöffnungen von der Lage der Abgabeglieder am nächstniedrigeren Boden ab, da es äußerst wichtig ist, daß die von einem Boden abgegebene Flüssigkeit nicht unmittelbar in ein Abgabeglied des nächsi(n i edri geren Bodens fällt, da diese Flüssigkeit sonst kaum mit dem Dampf in Berührung kommt.

Der senkrechte Schnitt durch eine Kammer B kann die Form eines gleichschenkligen Dreiecks haben, dessen Spitze oben liegt. Der Winkel an der Spitze kann 20° bis 100 betragen. Die Wahl des Winkels an der Spitze bestimmt auch die Gestalt⁴ der Kammer A. Ein kleiner Winkel an der Spitze bedeutet, daß die kleine parallele Seite der trapezförmigen Kammer A verhältnismäßig große Abmessungen hat. In diesem Fall können mehr Abgabeöffnungen vorgesehen sein, was bei äußerst hohen Flüssigkeitsbelastungen wünschenswert ist.

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Die Kammern B- s^:i=nd an der Qberseite'gesehIossen und an der Unterseite offen. Sie enthaI ten keine .F Iüssigkeit. Die Seitenwände der Kammern B können mit einer oder mehreren Öffnungen in demjenigen Abschnitt versehen sein, der sich unterhalb des Bodens erstreckt, wenn das Flüssigkeitsabgabeglied in seine Lage gebracht worden ist. Durch diese Öffnungen kann- Dampf strömen, wodurch der Dampfdruck zu beiden Seiten eines Flüssigkeitsabgabegliedes der gleiche bleibt» Das ist sehr wichtig, da die Dampfzonen zwischen den Flüssigkeitsabgabegliedern durch das Flüssigkeitsbett und insbesondere durch schaumartige Flüssfg-ke i tsb I äschen vom nächst niedri-geren Boden mehr oder weniger voneinander abgedichtet sein können.'Hierdurch kann sich eine Instabilität beim HindurchfIießen der Flüssigkeit und des Dampfs durch einen Boden ergeben. Dieser Nachteil kann bei langen Flüssigkeitsabgabegliedern, die sich parallel über den ganzen Boden erstrecken, besonders hervortreten. Bei den Flüssigkeitsabgabegliedern gemäß der Erfindung ist dieser Nachteil jedoch völlig vermieden, besonders durch die Anwesenheit der Kammern B über die gesamte Länge der Flüssigkeitsabgabeglieder.

Die schmalen senkrechten Seitenwände, die den rechteckigen Raum seitlich begrenzen, können einen Teil des nach oben und unten verlaufenden Leitelements bilden. Diese Konstruktion hat bauliche Vorteile. Die so erzielten End'kammern können die Aufgabe der Kammern A erfüllen, das heißt sie können am Boden mit Abgabeöffnungen versehen sein.Diese Öffnungen sind vorzugsweise in den rechteckigen Stirnwänden in der Nähe des Bodens vorgesehen. Die aus diesen Öffnungen austretende Flüssigkeit ist zur Kolonnen-

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w?»nd hin gerichtet, wodurch die Berührung zwischen der Flüssigkeit und dem längs der Kolonnenwand aufsteigenden Dampf gefördert wird.

Die Flüssigkeitsabgabeglieder gemäß der Erfindung sind auf Böden so angebracht, daß sie sich teilweise oberhalb und teilweise unterhalb des Bodens erstrecken. In der Regel verlaufen Obei— und Unterkante parallel zum Boden. Die Flüssigkeitsabgabegl i eder können eine beliebige Länge haben und in beliebigem Mus+er a'^ecrdnet sein. Wegen der großen Steifheit der FIössigkeitsabgabegIieder hat eine große Länge den Vorteil, daß sie zur Versteifung oder Verstärkung des Bodens beiträgt.

Die Erfindung wird nachfolgend mit vorteilhaften

Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsabgabegliedes gemäß der Erfindung;

Figur 2 einen senkrechten Schnitt durch ein Flüssigkeitsabgabeglied gemäß der Erfindung;

Figur 3 und 4 Einzelheiten eines mit erfindungsgemäßen Abgabegliedern versehenen Bodens.

In Figur 1 ist eine schmale längliche Zone von aufrechten Wänden t begrenzt. Innerhalb dieser Zone verläuft ein Leitelement 2 nach oben und unten, welches an die Wände 1 angepaßt ist, wodurch Kammern A geschaffen sind, die an der Oberseite offen sind,

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sowie Kammern B, die an der Unterseite offen sind."Die nicht am
Ende liegenden Kammern A haben einen trape.zförftiigen senkrechten -1 Schnitt. Die schmalen Seiten 3 derselben sind mit Abgabeöffnungen
4 versehen. Die Eridkammern-A haben auch einen trapezförmigen ·. senkrechten Schnitt, der jedoch nicht gleichschenklig ist. Die ' j die Zone abschließenden Stirnflächen 5 sind mit Abgabgeöffnungen
6 versehen. - ■ ^:

Die Kammern B haben im senkrechten Schnitt die Form eines ;

gleichschenkligen Dreiecks.^;" Ihre dreieckigen"Settenwände sind *

mit öffnungen 7 versehen. Durch* die Linie" 8 ist angedeutet, wo '.

der Boden mit dem Abgabeglied verbunden ist, und'es zeigt sich, ; daß die öffnungen 7 im Teil unterhalb des Bodens liegen.

Der Schnitt gemäß Figur 2 stellt verschiedene Äusführungs- * \ beispiele von Abgabegliedern'gemäß der Erfindung in einer einzigen!

Figur dar. Die bereits verwendeten Bezugszeichen gelten in Fig. 2 :

und den nachfolgenden Figuren für entsprechende Teile. Die' ! schmalen unteren Enden der Kammern A können in' verschiedenartigster

Weise ausgebildet sein·. Eine Möglichkeit besteht darin, daß das \

Leitelement 2 jeweils nach unten über diejenige waagerechte Ebene ^:

hinaus fortgesetzt wird, die-man sich durch eine durchgehende ' gerade Unterkante der Wand 1· definiert denken¹ kann. Den unteren
Abschluß bildet ein waagerechter Endboden, s.o daß Rinnen 10

symmetrisch-trapezförmigen Querschnitts bzw. im Fall' der End- - ' kammer A/eine Rinne 9 unsymmetrisch-trapezförmigen"Querschnitts
unterhalb der beschriebenen Ebene ausgebildet sind.

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Statt einer ebenen Fortsetzung des Leitelements 2 kann auch'eine abknickendei senkrechte Fortsetzung vorgesehen sein/ so daß zusammen mit einem waagerechten unteren Endboderi eine Rinne 11 rechteckigen Querschnitts unterhalb der beschriebenen Ebene ausgebildet ist. In den beschriebenen Fällen einer Rinne unterhalb der oben definierten Ebene können die Wände*11 rechteckig ausgebildet sein, so daß die Rinnen stirnseitige öffnungen aufweisen. Die Wände 1 können an den entsprechenden Stellen aber auch untere ' Fortsätze besitzen, die die Rinnen stirnseitig abschließen. Die Endböden und/oder die anschließenden Seitenwände 'der Rinnen quer, zur Erstreckungsrichtung der Zone können Abgabeöffnungen aufweisen.

Die Kammer A kann auch einen dreieckigen senkrechten Schnitt haben, wobei Abgabeöffnungen in den rechteckigen Seitenwänden in der Nähe der Spitze des Dreiecks vorgesehen sind-. Ferner kann eine Abgabeöffnung 12 vorhanden sein, die aus einer Perforation in der Wand 1 besteht. Im Fall eines trapezförmigen Schnitts kann auch eine seitlich gerichtete Abgabeöffnung erzielt werden, indem eine öffnung 13 durch eine entsprechende Aussparung in der Unterkante der Wand 1 vorgesehen wird.

Als Beispiel einer Bodenkonstruktion zeigt Figur 3 eine Draufsicht auf einen Boden 14, der einen tatsächlichen Durchmesser von 2,5 m hat. Hier sind fünf Flüssigkeitsabgabeglieder 15 gemäß der Erfindung vorgesehen. Ihre Stirnflächen sind an die Gestalt der Kolonnenwand angepaßt. Die Breite der

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AbgabegIieder 15 beträgt 200 mm, die der dazwischenliegenden Bodenabschnitte 250 mm. Die Flüssigkeitsabgabeglieder nehmen 39% des gesamten Bodenf lächenberei chs ein." Es steht eine Uberlauflänge von insgesamt 19 m zur Verfügung, das heißt 3,9 m/m der Bodenfläche. Die Abgabeglieder sind für eine Flüssigkeitsströmung von 0,1 m/s an der Oberseite und 0,5 m/s an den Abgabeöffnungen ausgelegt. Durch die geschlossenen Punkte 16 ist die Lage der Abgabeöffnungen angedeutet. Der nächst niedriger Boden ist von gleicher Konstruktion, jedoch unter einem Winkel von 90 im Verhältnis zum darüber Iiegenden Boden angeordnet. Die offenen Punkte 17 bezeichnen die Stellen, an denen Flüssjgkeit ■ vom oberen Boden auf den nächst niedrigeren Boden.14 fällt. Die Abgabeöffnungen sind nach unten und/oder seitlich gerichtet. Man erkennt also, daß die Flüssigkeit vom oberen Boden auf die Bereiche zwischen den Flüssigkeitsabgabegliedern 15 des nächst niedrigeren Bodens 14 fällt.

Figur "4 zeigt im Querschnitt einen·Teil eines Bodens*zur Berührung von Flüssigkeit und Dampf,' und stellt im- einzelnen die relative Lage zweier übereinanderliegender Flüssigkeitsabgabeglieder dar. Beide sind von gleicher· Art-, Die Zone- 18 stelltden 250 mm" breiten Raum zwischen" zwei' Abgabegliedern mit-■Seitenwänden 1 dar. Der untere Boden lst^rmit 19'-bezeichnet. Er ist in γ einem Abstand von 200 mm von"der · Unterkante der Wand 1 angeordnet. Die Flüssigkeit aus der Kammer A, die hier in der oberen Stellungfoezeigt ist, wird senkrecht nach unten und/oder seitlich" in einer Ebene senkrecht·zur Zeichnungsebene abgegeben. Vom¹Boden fließt Flüssigkeit über die Ränder der Wände 1 in die benach-

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harten Kanunern A. Die Rinne 11 hat eine Breite von 100 mm.

Außer den Flüssigkeitnabgabegliedern gehören auch mit dienen versehene Böden sowie Kolonnen oder Kolonnenabschnitte, die mit derartig ausgestalteten Böden versehen sind, zum Bereich der Erfindung.

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Claims

1. Fl Gss'i gke i tsabgabeg I i ed für Böden, mit deren Hilfe Flüssigkeit und Dampf miteinander in Berührung gebracht werden, gekennzeichnet durch senkrechte Seitenwände (1), die einen schmalen länglichen Raum seitlich begrenzen, der ein Leitelement (2), ganz oder teilweise aufnimmt, welches an die langen Seitenwände heranreicht und aufwärts und abwärts so verläuft, daß Kammern A, die an der Oberseite offen sind, und Kammern B, die an der Unterseite offen sind, geschaffen werden, die einander in der Rei henfol ge_ A-B-A. ... benachbart sind, wobei die Kammern A an oder in der Nähe des Bodens mit einer oder mehreren Abgabeöffnungen (4) versehen sind.

2. FIüssigkeitsabgabegIi ed nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e ί c h η e t , daß das Leitelement (2), welches aufwärts und abwärts v.erläuft, scharf gebogen ist.

3. Flüssigkeitsabgabeglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ich n-e t , daß der senkrechte Schnitt durch eine Kammer A die Gestalt eines gleichschenkligen Trapezes hat, dessen kurze Parallele unten liegt. '

4. . Flüssigkeitsabgabeglied nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Höhe des Trapezes der Höhe

der senkrechten Wände (1) entspricht.

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5. FIüsslgkeiisabgabegI ted nach Anspruch 3, dadurch gekennze i c h ο e t , daß die Höhe des Trapezes größer Ist als die Höhe der senkrechten Wände, wobei die schmale Seite ,des Trapezessich nach unten über die senkrechten Wände hinauserstreckt.

6. FIUssigkeitsabgabegIied nach einem der Ansprüche

3 bis 5, dadurch gekenhzei chnet, daß die schmale ebene Unterseite der Kammer A mit einer oder mehreren Abgabeöffnungen (4) versehen ist.

7. Flüssigkeitsabgabeglied nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die trapezförmigen Seitenwände der Kammer A in der Nähe der schmalen Seite mit Abgabeöffnungen versehen sind.

8. FIüssigkeitsabgabegIied nach einem der Ansprüche

3 bis 7, dadurch gekennzei chnet, daß die rechteckigen Seitenwände der Kammer A in der Nähe der schmalen Seite des Trapezes mit einer oder mehreren Abgabeöffnungen versehen 'sind.

9. F I üssi gk'ei tsabgabeg I i ed nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze i phnet , daß.der senkrechte Schnitt durch eine Kammer A die Gestalt eines gleichschenkligen auf der Spitze stehenden Dreiecks hat.

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10. Fl üssigkei fs ab gab eg I. i ed nach" Anspraeh 9', dadurch gekennze i chnet, daß Abgabeöffnungen (12) in den dreieckigen Seitenwänden in der Nähe der Spitze und/oder in den rechteckigen Seitenwänden in der Nähe der Spitze _;des Dreiecks vorgesehen sind.

11. Flüssigkeitsabgabeglied nach einem der Ansprüche' 1 bis 10, dadurch gekennze i chnet, daß der senkrechte Schnitt durch eine Kammer B die Gestalt eines gleich' schenkligen Dreiecks hat, dessen Spitze oben liegt.

12. FIüssigkoitsabgabegIied nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel an der Spitze des gleichschenkligen Dreiecks 20° bis 100° beträgt.

13. Flüssigkeitsabgabeglied nach einem der Ansprüche

1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Kammern B mit einer oder mehreren Öffnungen (7) in demjenigen Abschnitt versehen sind, der sich unterhalb des Bodens (8) erstreckt, wenn das Flüssigkeitsabgabeglied an einem Boden angebracht ist.

14. Flüssigkeitsabgabeglied nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennze i chnet , daß die schmalen senkrechten Seitenwände, die den rechteckigen Raum seitlich begrenzen, einen Teil des aufwärts und abwärts verläufenden Leitelements bilden.

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15. FIösslgkeltsabgabegIied nach einem· der Ansprüche

1 bis 14, dadurch gekennzel chnet, daß die Endkammern die Aufgabe der Kammern A erfüllen.

16. Flüssigkeitsabgabeglied nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkammern in der Nähe des Bodens mit einer oder mehreren Abgabeöffnungen (6) in der den Abschluß bildenden rechteckigen StirnfIäche (5) versehen sind.

17. Boden gekennzeichnet durch einen oder mehrere Flüssigkeitsabgabeglieder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, die sich teilweise oberhalb und teilweise unterhalb des Bodens erstrecken.

18. Kolonne oder Kolonnenabschnitt gekennzeichnet durch Böden gemäß Anspruch 17.

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