DE2721667C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fraktionierboden, der innerhalb einer Kolonne gehalten ist, mit einer einseitig schwenkbar gehaltenen Druckentlastungsklappe, die bei Normalbetrieb in der Bodenebene liegt, durch einen unterhalb des Bodens auf­ tretenden Druckstoß jedoch aufschwenkbar und nach Druckausgleich durch eine Rückstellkraft in die Bodenebene zurückschwenkbar ist.

Ein derartiger Fraktionierboden ist aus der US-PS 20 45 518 be­ kannt. Hierbei befindet sich jedoch die Druckentlastungsklappe in einem hinsichtlich der Bodenfunktion wirkungslosen Seiten­ bereich. Es handelt sich um eine Öffnung, die durch eine Platte dicht abgeschlossen ist. Im tatsächlichen Wirkbereich läßt sich hier eine Druckentlastung nicht ausführen. Die Durchtritts­ öffnungen sind durch Bodenglocken abgedeckt, so daß bei einer Neigung des Bodens oder eines Bodenteils aus der Waagerechten heraus die Bodenglocken von den Durchtrittsöffnungen herunter­ fallen, womit die Bodenfunktion gestört wird.

Die US-PS 21 05 501 beschreibt eine kreisförmige Druckausgleichs­ scheibe, die einen beträchtlichen Teil des Fraktionierbereiches der Kolonne blockiert und dementsprechend äußerst unwirt­ schaftich ist. Ein Einsatz in bereits bestehende Kolonnen würde eine Überholung der gesamten Kolonneninnenausbauten erforderlich machen und zu einer Verminderung der Kolonnen­ kapazität sowie zur Bildung von Totstromzonen und Kokbildung in vielen Bereichen führen.

Nach der US-PS 28 46 204 sind Plattenventile zur Schaffung eines Dampf-Flüssigkeitskontaktes vorgesehen, die auch in einem gewissen Maße einen Druckstoß zu absorbieren vermögen. Ein derartiger bekannter Boden ist jedoch äußerst teuer und infolge seines speziellen Aufbaues nicht allgemein einsetzbar. In vielen Fällen kann man davon ausgehen, daß die Ventile un­ zuverlässig sind und zum Verkleben und Verklemmen neigen.

Die nach der US-PS 31 05 862 verwendeten Strahlstreifen mit variabler Öffnung vermögen möglicherweise verhältnismäßig ge­ ringe Druckstöße zu absorbieren. Ein solcher Boden verwendet jedoch lediglich 20% seiner Fläche für den Dampf/Flüssigkeits­ kontakt und kann unter keinen Umständen die Größe eines Druck­ stoßes absorbieren, wie dies erforderlich ist. Ein solcher Boden ist äußerst teuer und in seiner Verwendbarkeit beschränkt, während er außerdem zur Verkokung neigt.

Angesichts der aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Fraktionierboden der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine wirksame Druckentlastung er­ möglicht wird, ohne daß hierdurch auch hinsichtlich eines Teil­ bereiches die Funktion des Fraktionierbodens beeinträchtigt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Nach der Erfindung stellt die Druckentlastungsklappe einen Teil­ bereich des den Fraktionierboden bildenden Siebes dar. Hier­ durch wird ein Fraktionierboden zur Verfügung gestellt, der ohne einen Verlust des Flüssigkeits-Dampfkontaktbereiches oder einen Verlust an Fraktionierkapazität arbeitet. Der erfindungs­ gemäße Boden vermag große Druckstöße, die durch plötzliches Verdampfen von Wasser in dem Beschickungsstrom oder durch Betriebsstörungen, die zum Eindringen großer Gasmengen in eine arbeitende Fraktionierkolonne führen, verursacht werden, aus­ zugleichen. Der erfindungsgemäße, innerhalb einer Fraktionier­ kolonne befestigte Boden besitzt einen oder mehrere Teilbe­ reiche, die einseitig angelenkt sind und frei mit ihrem anderen Ende nach oben zu schwingen vermögen. Für diesen Bodenab­ schnitt sind keine Halteklammern vorgesehen. Somit kann der Boden aufschwingen und Druckstöße ausgleichen, die durch plötzliches Verdampfen von Wasser oder Eindringen von Gas in die Kolonne verursacht werden. Der Boden kehrt dann in seine Normallage, d. h. die Ebene der übrigen Bodenbereiche zurück, nachdem der Druck ausgeglichen ist. Auf der Unter­ seite des Bodens ist ein Rahmen wie auch ein Gegengewicht an­ geordnet, das als Teil des Rahmens ausgebildet sein kann. Das Gewicht ist bevorzugt an dem freien Ende angeordnet und ver­ hindert eine Bodenvibration während des normalen Betriebes. Das Gegengewicht besitzt normalerweise eine solche Größe, daß ein Rückdrehmoment erzeugt wird, das 50% größer ist als der normale Dampf-Druckabfall durch den Boden während des Normal­ betriebes. Dementsprechend beträgt das Gewicht normalerweise zwischen 18 und 25 kg und besteht bevorzugt aus dem gleichen Material wie der Boden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Fraktionier­ kolonne,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsge­ mäßen Fraktionierbodens,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Bodens, wobei der angelenkte Bodenbereich aufgeschwenkt ist,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 2 und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 der Fig. 2, wobei die angehobene Position des schwenk­ baren Bodenbereiches durch gestrichelte Linien an­ gegeben ist.

In der nachfolgenden Beschreibung sind für jeweils entsprech­ ende Teile in den einzelnen Darstellungen die gleichen Bezugs­ zeichen verwendet. Fig. 1 zeigt eine typische Fraktionier­ kolonne, die in verschiedenen Fraktionierverfahren einsetzbar ist, wie beispielsweise bei der atmosphärischen Fraktionierung von Rohöl und der Vakuumfraktionierung von Rückständen einer Röhrenofendestillationsanlage. Die Kolonne 10 kann bezüglich ihres Aufbaues, ihres Durchmessers und ihrer Höhe beliebig ausgeführt sein. Eine Anzahl von Einlaßöffnungen 12, deren Zahl und Größe natürlich von der Größe und der Verwendung der Kolonne abhängt, ermöglicht den verschiedenen Beschickungs­ strömen in die Kolonne einzutreten. Es handelt sich hierbei beispielsweise um einen Rückstromeinlaß 12 a, einen Retifi­ zierdampfeinlaß 12 b und einen Verfahrenssstromeinlaß 12 c. Eine Anzahl von Auslaßöffnungen einschließlich eines Seiten­ stromflüssigkeitsabzuges 14 und des Kopfauslasses 16 können neben einem Sumpfabzug 18 zur Abführung des Produktstromes wie auch der Abfallströme aus der Kolonne vorgesehen sein. Mehrere Böden 20 erstrecken sich quer durch das Innere der Kolonne, jeweils in einem senkrechten Abstand voneinander über deren gesamte Höhe. Die Anzahl und der jeweilige Ab­ stand der Böden hängt natürlich von der Größe der Kolonne und deren jeweiligem Einsatz ab. Jeder Boden ist normaler­ weise mit einem Ende an der Wand der Kolonne befestigt, während das andere Ende mit einem Wehrteil 24 versehen ist.

Die Ausbildung der Fraktionierböden 20 ist in den Zeichnungen erläutert und läßt sich im besonderen aus Fig. 2 entnehmen. Jeder Boden wird innerhalb der Kolonne von einem im wesent­ lichen flachen Ring, der als Bodenstützring 26 bezeichnet wird, gehalten, der an der inneren Fläche der Kolonnenwand 22 beispielsweise durch eine Schweißnaht befestigt sein kann. Der Bodenstützring ragt von der äußeren Kolonnenwand radial nach innen und stützt den Boden durch Hauptträger 30 und Nebenträger 34 ab. Der Hauptträger 30 erstreckt sich diagonal über den Bodenstützring durch die Achse der Kolonne und ist an dem Bodenstützring mit beiden Enden verbunden. Quer zu dem Hauptträger erstreckt sich eine Anzahl von Nebenträgern 34, die mit Hilfe von Spanneisen 27 an der Unterseite des Bodenstützringes 26 befestigt sind und damit eine weitere Stütze für die Böden bilden. Die Nebenträger sind mit ihrem anderen Ende an dem Hauptträger 30 befestigt. Normalerweise besteht ein Fraktionierboden im wesentlichen aus drei oder mehr Abschnitten 20 a, 20 b, 20 c, wobei der mittlere Abchnitt 20 b manchmal einen lösbaren Teil enthält, der als Einstiegs­ loch dient, wenn der Boden repariert werden muß und man sich Zugang durch die Kolonne verschaffen muß. Manchmal kann der gesamte mittlere Bereich 20 b zur Bildung einer Zugangsöffnung herausgenommen werden. Wie die Fig. 2 zeigt, besitzt der Boden eine Anzahl von festen Bereichen 36 und 38 auf jeder Seite der sich diametral gegenüberliegenden, mit Gelenken versehenen Bodenabschnitte 40 und 42. Die mit den Gelenken versehenen Bodenabschnitte sind schwenkbar an dem Hauptträger mit Hilfe eines Paares U-förmiger Schar­ niere 44, die als solche bekannt sind, befestigt, wobei die Scharniere an den sich gegenüberliegenden Enden der schwenk­ baren Bodenabschnitte entlang des Hauptträgers angeordnet sind. Dabei liegen sich die Scharniere eines jeden Bodenab­ schnittes 40 und 42 jeweils gegenüber. Die schwenkbaren Boden­ bereiche sind im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und erstrecken sich radial nach außen in Richtung auf den Boden­ stützring. Jeder der schwenkbaren Bodenbereiche besitzt einen umlaufenden Rand 46, so daß der Bodenabschnitt in seiner ge­ schlossenen Stellung mit dem Rand auf dem hierunter angeord­ neten Nebenträger und mit dem äußeren radialen Teil auf dem Bodenstützring aufliegt. Auf der Unterseite des schwenkbaren Bodenbereiches ist ein Rahmen 48 angeordnet, der nicht not­ wendigerweise die gleiche Form wie der Bodenabschnitt besitzt. Er enthält eine Anzahl von querlaufenden Verstärkungsrippen 50, die dem Boden eine weitere Stabilität verleihen. Wie sich am deutlichsten aus Fig. 5 ergibt, ist ein Gegengewicht 52 am freien Ende des Bodenabschnittes an dem Boden oder dessen Unterseite befestigt. Das Gegengewicht ist den Scharnieren gegenüberliegend angeordnet und verhindert eine Vibration des Bodens während des Normalbetriebes des Bodens. Die Stelle, an welcher das Gewicht angebracht ist, kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Moment und dem Betrieb des Bodens gewählt werden und kann sich auch oben auf dem Boden befinden, falls dieses zweckmäßig erscheint.

Normalerweise können die U-förmigen Scharniere an den Boden­ abschnitten angeschweißt sein, während sie an den Hauptträger angeschraubt sind. Der Versteifungsrahmen 48 auf der Unter­ seite eines jeden der schwenkbaren Bodenbereiche besteht aus einer Anzahl von miteinander verschweißten Blechen. Das Gegen­ gewicht besteht normalerweise aus einer Stahlschiene, die an das radial äußerste Blech des Versteifungsrahmens angeschweißt oder geschraubt ist, obwohl auch andere Arten von Gegengewichten, wie beispielsweise aus einer Stahllegierung Verwendung finden können.

Obwohl das beschriebene Ausführungsbeispiel 2 schwenkbare Bodenbereiche aufweist, die in dem mittleren Abschnitt ange­ ordnet sind und durch ihre schwenkbare Halterung einen Druck­ stoßausgleich zu bewerkstelligen vermögen, liegt es auch im Rahmen der Erfindung, einen oder mehrere andere Bereiche als die erläuterten, mit einer schwenkbaren Halterung zu ver­ sehen. So könnte beispielsweise nur der Bereich 40 schwenkbar befestigt sein oder, falls dies zweckmäßig oder erforderlich sein sollte, können auch die Abschnitte 36 und 38 schwenkbar gehalten werden.

In Fig. 5 ist der schwenkbare Bodenbereich in einer etwas angehobenen Stellung in gestrichelten Linien dargestellt, wobei in dieser Stellung der Ausgleich eines Druckstoßes erfolgt, der beispielsweise auf einer raschen Verdampfung oder ähnlichem beruht.

Claims (10)

1. Fraktionierboden, der innerhalb einer Kolonne gehalten ist, mit einer einseitig schwenkbar gehaltenen Druckent­ lastungsklappe, die bei Normalbetrieb in der Bodenebene liegt, durch einen unterhalb des Bodens auftretenden Druckstoß jedoch aufschwenkbar und nach Druckausgleich durch eine Rückstellkraft in die Bodenebene zurückschwenk­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungs­ klappe einen Teilbereich (40, 42) des den Fraktionierboden (20) bildenden Siebes darstellt.

2. Fraktionierboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des schwenkbaren Bodenbereiches (40, 42) mit Verstärkungsrippen (50) versehen ist.

3. Fraktionierboden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem schwenkbaren Bodenbereich (40, 42) ein Gegengewicht (52) angeordnet ist.

4. Fraktionierboden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Bodenbereiche (40, 42) über Scharniere (44) an einem fest installierten Haupt­ träger (30) schwenkbar befestigt sind.

5. Fraktionierboden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Bodenbereiche (40, 42) mit einem umlaufenden Stützrad (46) versehen sind.

6. Fraktionierboden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei schwenkbare Bodenbereiche (40, 42) einander gegenüberliegen und über Scharniere (44) mit dem Hauptträger (30) schwenkbar verbunden sind, wobei sie im Normalbetrieb der Kolonne (10) mit dem äußeren Randbereich (46) auf dem Bodenstützring (26) aufliegen.

7. Fraktionierboden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite der schwenk­ baren Bodenbereiche (40, 42) ein umlaufender Rahmen (48) ange­ ordnet ist.

8. Fraktionierboden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (52) auf der Unterseite der schwenkbaren Bodenbereiche (40, 42) angeordnet ist.

9. Fraktionierboden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er innerhalb der Kolonne (10) auf einem in einer horizontalen Ebene umlaufenden Stützring (26) sowohl mit den starren Bodenbereichen (36, 38) als auch mit den bewegbaren Bodenbereichen (40, 42) aufliegt.

10. Fraktionierboden nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Bodenbereich (40, 42) mit einer Anordnung (48, 50, 52) zur Verminderung der Vibration während des Normalbetriebes der Kolonne (10) versehen ist.