DE2427857C3 - Kolonne zur Durchführung von Wärme-Stoffaustauschvorgängen zwischen Gasen und Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kolonne zur Durchführung von Wärme-Stoffaustauschvorgängen zwischen Gasen und Flüssigkeiten.

Vorteilhafterweise kann die vorliegende Kolonne zur Durchführung von Oxydationsvorgängen der Paraffinkohlenwasserstoffe bei der Produktion von synthetischen Fettsäuren eingesetzt werden.

Bekannt sind Kolonnen zur Durchführung von Warme-Stoffaustauschvorgängen zwischen Gasen und Flüssigkeiten, die beispielsweise als Karbonisierungskolonncn in der Sodaindustrie Verwendung finden (W. F. Tschernow »Proiswodstwo kalzinirowannoj sody« (Produktion der kalzinierten Soda) Goschimisdat. so Moskau, 1956) und eine längere Verweilzeit der Flüssigkeit in der Kolonne gewährleisten. Die bekannte Kolonne enthält ein senkrechtes zylindrisches Gehäuse, das mit Stutzen zur Zuführung von Flüssigkeit an den Oberteil des Gehäuses und deren Ableitung aus dem Unterteil sowie mit Stutzen zur Zuführung von Gas an den Unterteil des Gehäuses und dessen Ableitung aus dem Oberteil versehen ist. Im Gehäuse der Kolonne sind Querzwischenwände mit öffnungen zum Durchtritt von Flüssigkeil von einer höher- zu einer tieferliegenden Zwischenwand sowie zum Durchtritt von Gas von einer tiefer- /11 einer höherliegenden Zwischenwand übereinander angeordnet.

Oberhalb dieser öffnungen sind Barbotageglocken angebracht.

Das Gas wird dem Unterteil der mit Flüssigkeit gefüllten Kolonne zugeführt, dispergiert und steigt unter dem Einfluß der Ausstoßkraft in Form von Blasen auf. Bei Erreichen der Querzwischenwand tritt das Gas durch deren öffnungen durch, umfließt die Barbotageglocken und gelangt unter die höherliegende Querzwischenwand.

Der Vorgang der Gasströmung durch die nachfolgenden Querzwischenwände wiederholt sich so lange, bis das Gas den Oberteil des Gehäuses erreicht, wo es aus der Kolonne abgeleitet wird.

Die Flüssigkeit gelangt zum Oberteil der Kolonne, tritt unter den Barbotageglocken durch und strömt auf die tieferliegende Querzwischenwand über. Der Vorgang der Flüssigkeitsströmung durch die nachfolgenden Querzwischenwände wiederholt sich so lange, bis die Flüssigkeit der, Unterteil des Gehäuses erreicht, wo sie aus der Kolonne abgeleitet wird.

Flüssigkeit und Gas strömen in der Kolonne im Gegenstrom und befinden sich in ständiger Berührung, wobei die Voraussetzungen zum Ablauf des Massenaustauschprozesses geschaffen werden.

Bei den bekannten Kolonnen findet jedoch eine beträchtliche axiale Vermischung von Flüssigkeit statt, weil — insbesondere bei erhöhten Gasbelastungen — die Gegenströmung von Gasen und Flüssigkeiten durch die in den Querzwischenwänden vorgesehenen Öffnungen schädliche umlaufende Rückströme der Flüssigkeit mit sich bringt, die die Effektivität des Stofftransportprozesses herabsetzen, was wiederum eine wesentliche Verschlechterung der Güte des erzeugten Produkts und eine Erhöhung der Mengenkoeffizienten des Rohstoffs zur Folge hat.

Bei einer groß dimensionierten Kolonne sind die Querzwischenwände mit einer größeren Anzahl von öffnungen ausgeführt. Infolge der Dichteschwankung des Gas-Flüssigkeits-Gemisches verteilt sich dann der Gasstrom ungleichmäßig über den Querschnitt der Kolonne. Dabei entstehen Bypaßströme von Flüssigkeit und Gas, d. h. Flüssigkeit strömt durch die einen und Gas durch die anderen Öffnungen. Dadurch wird die Effektivität der Kolonne und die Produktgüte ebenfalls beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolonne zur Durchführung von Wärme-Stoffaustauschvorgängen zwischen Gasen und Flüssigkeiten zu schaffen, bei dem die axiale Vermischung von Flüssigkeit ausgeschaltet und eine gleichförmige Verteilung von Gas über den Querschnitt der Kolonne gewährleistet wird, was die Erhöhung des Wirkungsgrades der Kolonne ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Kolonne zur Durchführung von Wärme-Stoffaustauschvorgängen zwischen Gasen und Flüssigkeiten, die ein senkrechtes Gehäuse darstellt, in dem Querzwischenwände mit öffnungen zum Durchtritt von Flüssigkeit von einer höher- zu einer tieferliegenden Zwischenwand und mit oberhalb der öffnungen befindlichen Barbotageglocken übereinander angeordnet sind, und das mit Stutzen zur Zuführung von Flüssigkeit in den Oberteil des Gehäuses und deren Ableitung aus dem Unterteil sowie mit Stutzen zur Zuführung von Gas in den Unterteil des Gehäuses und dessen Ableitung aus dem Oberteil versehen ist, erfindungsgemäß die in den Querzwischenwänden ausgeführten öffnungen Ubcrströmstutzen aufweisen, die unten über die Querzwischenwand hinausragen, und die ringförmigen Abschnitte der Querzwischenwände, die sich an die Überströmstutzen anschließen, mit Lochuugen zum Gasdurchtritt versehen sind, während an den unteren Stirnflächen der Überströmstutzen

Ringplatten angebracht sind, deren Fläche der der gelochten ringförmigen Abschnitte ier Querzwischenwände entspricht.

Es ist zweckmäßig, die Querzwischenwände an den Anordnungsstellen der Überströmstutzen in Form von Kegelslümpfen auszubilden, die mi: ihrer kleineren Grundfläche nach unten weisen.

Die vorgeschlagene Bauart der Kolonne bietet die Möglichkeit, die Flüssigkeits- und Gasströme bei deren Bewegung durch die Querzwischenwände zu trennen und somit schädliche umlaufende Rückströme und eine axiale Vermischung der Flüssigkeit zu beseitigen sowie eine gleichförmige Gasverteilung über den Querschnitt der Kolonne zu gewährleisten, wodurch der Wirkungsgrad der Kolonne erhöht wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, die einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kolonne zur Durchführung von Wärme- und Stoffaustauschvorgängen zwischen Gasen und Flüssigkeiten zeigt.

Die Kolonne zur Durchführung von Wärme-Stoffaustauschvorgängen stellt ein senkrechtes zylindrisches Gehäuse 1 dar, dessen Oberteil einen mit einer Verteilereinrichtung 3 versehenen Stutzen 2 zur Zuführung von Flüssigkeit in die Kolonne und einen Stutzen 4 zur Gasableitung, während dessen Unterteil einen mit einer Verteilereinrichtung 6 versehenen Stutzen 5 zur Zuführung von Gas in die Kolonne und einen Stutzen 7 zur Flüssigkeitsableitung aus der Kolonne aufweist. Im Gehäuse 1 sind Querzwischenwände 8 mit Öffnungen übereinander angeordnet, in die Überströmstutzen 9 zum Überströmen der Flüssigkeit von der höherliegenden Zwischenwand 8 zur tieferliegenden Zwischenwand eingebaut sind. )ede Querzwischenwand 8 kann einen — wie in der Zeichnung dargestellt — oder mehrere Überströmstutzen 9 aufweisen (nicht dargestellt).

Oberhalb der Überströmstutzen 9 sind Barbotageglocken 10 angeordnet, wobei beim Einsatz von mehreren Überströmstutzen 9 in einer Querzwischenwand darüber entweder eine gemeinsame Barbotageglocke 10 oder mehrere Barbotageglocken 10 jeweils über jedem Überströmstutzen 9 angeordnet sind (nicht dargestellt). Die ringförmigen Abschnitte 11 der Querzwischenwände 8, die sich an die Überströmstutzen 9 anschließen, sind mit Lochungen zum Gasduichtritt versehen, und an den unteren Stirnflächen der Überströmstutzen 9, die über die Q^erzwischenwand 8 hinausragen, sind die Ringplatten 12 befestigt, deren Fläche der der über ihnen angeordneten gelochten ringförmigen Abschnitte 11 der Querzwischenwände 8 entspricht.

Die Querzwischenwand 8 kann an den Anordnungsstellen der Überströms'uitzen 9 als Kegelstumpf ausgebildet werden, dessen geringere Grundfläche zur Verbesserung der transversalen Vermischung des Gases nach unten weist.

Falls die Prozeßführung eine zusätzliche Wärmebzw, -abführung erfordert, können in der Kolonne Wärmeaustauschelemente untergebracht werden.

Die erfindungsgemäßc Kolonne arbeite*, wie folgt.

Über den Stutzen 2 mit der Verteilereinrichtung 3 wird die Kolonne mit Flüssigkeiten gefüllt. Dann wird der Kolonne über den Stutzen 5 mit der Verteilereinrichtung 6 kontinuierlich strömendes Gas, und über den Stutzen 2 mit der Verteilereinrichtung 3 kontinuierlich strömende Flüssigkeit zugeführt. Die Flüssigkeit strömt von oben nach unten, passiert den durch die obere Barbotageglocke 10 und die Querzwischenwand 8 begrenzten Raum und wird zum Überströmslutzen 9 geleitet. Über den Überströmstutzen 9 strömt die Flüssigkeit zur tieferliegenden Barbotageglocke 10, gelangt dann in den Raum zwischen dieser tieferliegenden Barbotageglocke 10 und der tieferliegenden Querzwischenwand 8. Dabei vollführt die Flüssigkeit eine zusammengesetzte Labyrinthbewegung und wird — nachdem sie sämtliche Bereiche der Querzwischenwände passiert hat — über den Stutzen 7 aus der Kolonne abgeleitet.

Das Gas wird über den Stutzen 5 mit der Verteilereinrichtung 6 zugeführt, dispergiert und steigt unter dem Einfluß der Ausstoßkraft in Form von Blasen auf, erreicht die Querzwischenwand 8. sammelt sich unter ihr an, wobei es ein Gaskissen bildet, und strömt durch die Lochungen des ringförmigen Abschnitts 11. Danach umströmt das Gas die Barbotageglocken 10 und strömt zur höherliegenden Querzwischenwand 8, und der Vorgang der Gasströmung wiederholt sich. Die Ringplatten 12 verhindern den unmittelbaren Gasdurchtritt durch die Überströmstutzen 9, was ein Mitreißen von Flüssigkeit vom unteren zum oberen Bei eich der Kolonne eliminiert und somit die axiale Vermischung von Flüssigkeit verhindert.

Nach Passieren aller Bereiche der Kolonne I in der oben beschriebenen Weise wird das Gas über den Stutzen 4 abgeleitet.

In der erfindungsgemäßen Kolonne strömen Flüssigkeit und Gas im Gegenstrom zueinander und stehen in ständiger Berührung. Durch Regeln der zugefühiten Flüssigkeits- und Gasmenge kann eine beliebig erwünschte Verweilzeit der zu behandelnden Flüssigkeit in der Kolonne sichergestellt und somit die Vollständigkeit der Durchführung einer chemischen Reaktion gewährleistet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Kolonne zur Durchführung von Wärme-Stofiaustauschvorgängen zwischen Gasen und Flüssigkeilen, die ein senkrechtes Gehäuse darstellt, in dem Querzwischenwände mit öffnungen zum Durchtritt von Flüssigkeit von einer höher- zu einer tieferliegenden Zwischenwand und mit oberhalb der öffnungen befindlichen Barbotageglocken überein- to ander angeordnet sind, und das mit Stutzen zur Zuführung von Flüssigkeit in den Oberteil des Gehäuses und deren Ableitung aus den» Unterteil sowie mit Stutzen zur Zuführung von Gas in den Unterteil des Gehäuses und dessen Ableitung aus <5 dem Oberteil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Querzwischenwänden (8) ausgeführten öffnungen Übersirömstutzen (9) aufweisen, die unten über die Querzwischenwand (8) hinausragen, und die ringförmigen Abschnitte (11) der Querzwischenwände (8), die sich an die Oberströmstutzen (9) anschließen, mit Lochungen zum Gasdurchtritt versehen sind, während an den unteren Stirnflächen der Überströmstutzen (9) Ringplatten (12) angebracht sind, deren Fläche der der über ihnen angeordneten gelochten ringförmigen Abschnitte (11) der Querzwischenwände (8) entspricht.
2. 2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querzwischenwände (8) an den Anordnungsstellen der Überströmstutzen (9) in Form von Kegelstümpfen ausgebildet sind, deren kleinere Grundfläche nach unten weist.