DE2617960C3 - Boden für Stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Boden für Stoffaustauschkolonnen, der aus zwei parallel übereinander liegenden Lochplatten mit über die gesamte Fläche regelmäßig verteilten Löchern gleicher Geometrie besteht, wobei die Löcher der einen Lochplatte gegenüber den Löchern der anderen Lochplatte versetzt sind.

Stoffaustauschkolonnen mit Lochplatten (Siebboden) sind beispielsweise aus der Monographie »Industrielle Destillation« von Reinhard Billet, Verlag Chemie, Ausgabe 1973 (Seiten 96, 310 und 333) bekannt Dabei besteht jeder Boden aus einer einzigen Lochplatte, die gegebenenfalls mit Zulaufwehr, Ablaufwehr und Ablaufschacht ausgerüstet ist. Die Löcher in der Platte können runde oder längliche Geometrie besitzen. Der Nachteil solcher Böden ist darin zu sehen, daß sie nur in engen Grenzen wirksam sind. So zeigen sie beispielsweise bei geringer Flüssigkeitsbelastung das Freiblasen der Böden und bei hoher Flüssigkeitsbelastung das Durchregnen der Flüssigkeit. In beiden Fällen findet nicht der optimale Stoffaustausch zwischen Flüssigkeit und Dampf statt.

Ein aus zwei parallel übereinander angeordneten Lochplatten bestehender Boden für Stoffaustauschkolonnen ist in der amerikanischen Patentschrift 28 72 295 beschrieben. Dabei ist die Geometrie der Löcher der einen Lochplatte verschieden von der der anderen. Wegen der verschieden großen Lochflächen können durch die beiden Lochplatten eines Bodens nur verschieden große Mengenströme fließen, was sich insbesondere auf die Trennwirkung einer solchen Stoffaustauschkolonne nachteilig auswirkt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 19 620 ist ferner ein Boden für Stoffaustauschkolonnen bekannt, der aus zwei parallel übereinander liegenden Lochplatten mit über die gesamte Fläche regelmäßig verteilten Löchern gleicher Geometrie besteht, wobei die Löcher der einen Lochplatte gegenüber den Löchern der anderen Lochplatte versetzt sind. Dabei ist nur die untere Lochplatte des Plattenpaares fest angeordnet, während die obere Lochplatte auf der unteren schwimmend aufgesetzt ist. Diese nicht feste Anordnung der beiden Lochplatten bringt mehrere Nachteile mit sich. Die schwimmend gelagerte Platte kann während des Betriebes der Stoffaustauschkolonne aus der waagerechten Lage, in der sie sich ständig befinden sollte, in eine schiefe Lage gerückt werden. Hat die schwimmende Lochplatte eine schiefe Lage eingenommen, so besteht die Gefahr, daß sie sich in dieser Lage verklemmt und nicht mehr von allein in die horizontale Stellung zurückkehrt. In einem solchen Falle kann es sogar erforderlich werden, den Betrieb der Stoffaustauschkolonne abzustellen. Es liegt auf der Hand, daß auch der Trenngrad dieser bekannten Stoffaustauschkolonne, insbesondere bei relativ hoher Belastung, sehr zu wünschen übrig läßt

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen Boden

für Stoffaustauschkolonnen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine hohe Trennwirkung auch bei relativ hohen Belastungen erzielbar ist und ein weitgehend störungsfreier Betrieb ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird beim genannten Boden für Stoffaustauschkolonnen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand der Lochplatten 2 bis 15 mm beträgt

Der Abstand der beiden parallel übereinander angeordneten Lochplatten beträgt vorzugsweise 4 bis 10 mm.

is Die öffnungen in den einzelnen Lochplatten, die runde, eckige oder längliche Geometrie besitzen, sind regelmäßig über die gesamte Fläche verteilt Die Löcher der jeweils zweiten Lochplatte liegen gegenüber denen der ersten derart versetzt, daß der aufsteigende Dampf beim Hindurchtritt durch beide Lochplatten zwangsweise umgelenkt wird. Dies wird dadurch erreicht daß die öffnungen der einen Platte lotrecht über bzw. unter den Lochabständen der anderen Platte liegen. Die einzelnen aus zwei Lochplatten bestehenden Böden sind in üblicher Weise als Querstromböden mit Zulaufwehr, Ablaufwehr und Ablaufschacht ausgerüstet Außerdem können die einzelnen Böden mit Flüssigkeitsumlenkungen oder mein Jlutig ausgeführt werden.

Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Bodens können auch schwerverarbeitbare Werkstoffe, beispielsweise Keramik oder Graphit verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Boden für Stoffaustauschkolonnen zeichnet sich durch eine große Belastungsbreite aus, weil mit ihm ein besonders gleichmäßiger Stoffstrom und Stoffaustausch erreicht wird. Der erfindungsgemäße Boden bewirkt nämlich eine sehr gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeits- und Gasströme über die Bodenfläche und eine gute Durchmischung von aufsteigendem Gas bzw. Dampf einerseits und der über den Boden strömenden Flüssigkeit andererseits im Raum zwischen den beiden Lochplatten eines Bodens. Mit dem erfindungsgemäßen Boden ist auch ein störungsfreier Betrieb der Stoffaustauschkolonne gewährleistet, weil die beiden Lochplatten feststehend angeordnet sind.

Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen und in ihrer Wirkung anhand eines Beispieles näher erläutert.
F i g. 1 bis 8 zeigt je zwei übereinander angeordnete Lochplatten, die einen Boden gemäß der Erfindung darstellen, mit verschiedener Lochgeometrie.

Aus den F i g. 1 bis 8 geht auch hervor, wie die Löcher der beiden Lochplatten gegeneinander versetzt sind.
Fig.9 zeigt eine Stoffaustauschkolonne nach dem Stand der Technik.

Fig. 10 zeigt eine Stoffaustauschkolonne mit den erfindungsgemäßen Böden.

Beispiel

Im folgenden wird die Wirkung des erfindungsgemäßen Bodens in einer Stoffaustauschkolonne im Vergleich zu einem Boden, bestehend aus nur einer Lochplatte, bei der Trennung von feuchtem Chlorgas mit Hilfe von Schwefelsäure aufgezeigt.

Eine Chlorgasmenge von 10 000 kg/h mit einem W isserdampfanteil von 45 kg/h wird durch Waschen mit 96%iger Schwefelsäure bis auf einen Wassergehalt von 30 ppm getrocknet. Der Durchmesser der verwen-

deten Stoffaustauschkolonne, die fünf Böden besitzt beträgt 1000 mm.

gestehen die Böden aus jeweils nur einer Lochplatte gemäß Fig.9, so muß eine Schwefelsäuremenge von mindestens 170 kg/h am Kopf der Kolonne aufgegeben werden, um ein gutes Funktionieren dieser Böden zu erreichen.

Sind die Böden erfindungsgemäß ausgebildet, z. B. gemäß Fig. 1, 10 (der Abstand der Lochplatten ist 6 mm), so ist für den gleichen Trocknungseffekt eine Menge von nur 55 kg/h 96%iger Schwefelsäure ausreichend. Es werden also 115 kg/h an 96%iger Schwefel-

säure weniger verbraucht Abgesehen von den bedeutenden Einsparungen an Kosten für die hochkonzentrierte Säure, sind bei Einsatz der erfindungsgemäßen Böden auch die Aufwendungen für die Wiederaufarbeitung bzw. Neutralisation der dünnen Säure aus dem Sumpf der Stoffaustauschkolonne wesentlich niedriger. Diese Vorteile werden noch gesteigert, wenn bei verringerter Chlorgasmenge oder niedrigerem Wassergehalt des Chlorgases die Stoffbilanz eine noch geringere Menge an konzentrierter Schwefelsäure zuläßt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Boden für Stoffaustauschkolonnen, der aus zwei parallel übereinander liegenden Lochplatten mit über die gesamte Fläche regelmäßig verteilten Löchern gleicher Geometrie besteht, wobei die Löcher der einen Lochplatte gegenüber den Löchern der anderen Lochplatte versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Lochplatten 2 bis 15 mm beträgt