DE2725311A1 - Hochgeschwindigkeits-kontakteinrichtung mit transporteffekt fuer stoff- und waermeaustausch - Google Patents
Hochgeschwindigkeits-kontakteinrichtung mit transporteffekt fuer stoff- und waermeaustauschInfo
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- DE2725311A1 DE2725311A1 DE19772725311 DE2725311A DE2725311A1 DE 2725311 A1 DE2725311 A1 DE 2725311A1 DE 19772725311 DE19772725311 DE 19772725311 DE 2725311 A DE2725311 A DE 2725311A DE 2725311 A1 DE2725311 A1 DE 2725311A1
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F25/00—Component parts of trickle coolers
- F28F25/02—Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
- F28F25/08—Splashing boards or grids, e.g. for converting liquid sprays into liquid films; Elements or beds for increasing the area of the contact surface
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
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Description
kteinrichtung mit
Transporteffekt für Stoff- und Wärmeaustausch
Die Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeits-Kontakteinrichtung
mit Transporteffekt für die Flüssigkeits- Gas- "bzw. Darapf-Kontaktierung bei Stoffaustauschprozessen,
wie z.Bsp. Rektifikation, Absorption, Desorption und Chemiesorption, sowie bei der direkten üärmeübertragung
und Gasbefeuchtung und -entfeuchtung. Diese
Einrichtung erlaubt die Realisierung einer auf die Volumeneinheit des Apparates bezogenen hohen Durchsatzleistungen.
Gemäß V/P 1161'14 ist eine Kontakteinrichtung für Flüssigkeit
und Dampf unter hohen Geschwindigkeiten bekannt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß übereinander angeordnete
Dispergiervorrichtungen und Drahtgestrickpakete mit über den gesamten Querschnitt der Einrichtung sich
erstreckenden, gleichgerichteten Ablaufschächten alternierend so verbunden sind, indem sich an die Zuläufe
der Ablaufschächte geneigte Brahtgestrickpäkete mit ihren
unteren Kanten offen anschließen, während die Ablaufschächte selbst die jenen Drahtgestricknaketen von unten
zugeordnete Dispergiervorrichtung einschließlich die darunter befindlichen Drahtgestrickpakete an ihren
Käanen durchdringen. Die Ausläufe der Ablaufschächte
münden auf einer weiteren Dispergiervorrichtung in einem Flüssigkeitsverschluß.
Diese Kontakteinrichtung hat den Nachteil, daß als einziges
Hilfsmittel der Austragung der Flüssigkeit aus dem als Abscheider vorgesehenen zum Ablaufschacht geneigten
Drahtgestrickpaketen die Schwerkraft wirkt. Für die Gewährleistung der Flüssigkeitsaustragung ist
eine relativ starke Neigung der Drahtgestrickpakete zu den Ablaufschächten und danit eine nicht vertretbare
hohe Bauhöhe dieser Kontaktvorrichtung notwendig. Bei
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höheren Flüssigkeitsbelastungen ist ebenfalls keine genügende Austragung möglich, da kein genügend schneller
Transport der Flüssigkeit über eine größere Bodenstrecke zum jeweilig zugeordneten Ablaufschacht realisiert werden
kann. Daraus resultiert, daß diese Lösung nur für geringe Flüssigkeitsbelastungen geeignet ist und eine
große Anzahl von Ablaufschächten erforderlich ist. Durch die große Anzahl Ablaufschächte wird die Apparatur
kompliziert und aufwendig.
Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Hochgeschwindigkeits-Kontakteinrichtung
für die Kontaktierung von Flüssigkeit und Gas bzw. Dampf bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
der Gasphase, für grcßo Flüssigkeitsbelastungen und bei guter Stoffaustauschleistung in
einer konstruktiv einfachen Gestaltung, mit einer minimalen Anzahl der Ablaufschächte und geringer Bauhöhe.
Die Erfindung hat die Aufgabe, durch Kombination einer Dispergiereinrichtung mit Transporteffekt mit einer
Plüssigkeitsaustrageinrichtuns ebenfalls mit Transporteffekt das Flüssigkeits-hold-up durch interne Resirkulation
zu erhöhen und dabei einen Teil der sich im Zweiphasenregime des unvollständigen Gleichstroms in interner
Eezirkulation über der Dispergiereinrichtung befindlichen
Flüssigkeitsmenge auszutragen und die restliche dispergierte Flüssigkeit durch-Umlenkung an der Flüssigkeitsaustrageinrichtung
abzuscheiden und zu verdichten und durch Transporteffekt in Verbindung mit Schwerkrafteinfluß
zum Ablaufschacht zu fördern.
Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Dispergiereinrichtung
der Hochgeschwindigkeits-Kontakteinrichtung mit einem Zulauf und einem Ablaufschacht und mit
Transporteffekt in Eichtung des AblaufSchachtes erzeugenden
Durchtrittsöffnungen versehen ist.
Oberhalb dieser Dispergiereinrichtung ist in einem Abstand im Bereich von 100 bis 600 mm eine ein- oder mehrlagige,
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eben oder geneigte Flüssigkeitsausfangeinrichtung angeordnet.
Diese ist ebenfalls mit Transporteffekt in Richtung des Ablaufschachtes erzeugenden Durchtrittsoff
nungen und mit einer oder je einer Flüssigkeitsführungüwand
versehen· Es ist auch möglich, die Dispergiereinrichtung geneigt anzuordnen.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Dispergiereinrichtung quer zur Ströroungsrichtung
segmentiert gestaltet ist, wobei der freie Querschnitt pro Flächeneinheit vom Zulauf zum Ablaufschacht
variiert. Die Dispergiereinrichtung kann auch quer zur Strömungsrichtung v/ellblechföraig gestaltet sein.
Bei mehrlagiger Gestaltung der Flüssigkeitsausträgeinrichtung sind die einzelnen Abscheider mit Distanz zueinander
angeordnet, der freie Durchtrittsquerschnitt pro Flächeneinheit von Abscheider zu Abscheider variiert
und mindestens ein Abscheider überdeckt den gesamten Querschnitt der Dispergiereinrichtung.
Die Richtung der Durchtrittsöffnungen im Grundmaterial der Abscheider ist ab Zolonnenmitte in einem spitzen
Winkel zur Mittellinie von 5 bis 45° auf die Flüssigkeitsführungswand
orientiert.
Die Flüssigkeitsführungswände sind perforiert ausgebildet mit Orientierung der Durchtrittsöffnungen in Richtung
des Ablaufschachtes. Die Durchtrittsöffnungen für
die Flüssigkeitsaustrageinrichtung und die zugehörige Flüssigkeitsführüngswand sind unterschiedlich gestaltet.
Die perforierte Flüssigkeitsführungswand und der Ablaufschacht der Dispergiereinrichtung sind so angeordnet, daß
für die Austragung der Flüssigkeit von der Dispergiereinrichtung ein freier Durchtrittsquerschnitt verbleibt.
Dabei ist die Flüssigkeitsführungswand schräg oder senkrecht angeordnet, sie ragt in den Ablaufschacht hinein
oder endet oberhalb der Ebene der Dispergiereinrichtung.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen
zeigen: _ 4 «.
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Pig. 1: Kontakteinrichtung im Vertikalschnitt Fig.. 2: Schnitt A-A aus Fig. 1
Fig. 3: Schnitt B-B aus Fig. 1
Fig. 3: Schnitt B-B aus Fig. 1
Die Erfindung besteht aus innerhalb eines Kolonnenmantels
1 angeordneten Dispergiereinrichtungen 2 und jeweils
im Abstand darüber aus eben oder geneigten Flüssigkeitsaustrageinrichtungen
3· Die Flüssigkeitsaustrageinrichtungen 3 setzen sich im wesentlichen zusammen aus Abscheidern
8 und Flüssigkeitsführungswänden 9· Die Dispergiereinrichtungen 2 sind mit Zulauf 4 und je
einem Ablaufschacht 3 versehen und erstrecken sich über
den gesamten freien Kolonnenquerschnitt. Die aktive Bodenfläche 6 der Dispergiereinrichtung 2 ist konstruktiv
so gestaltet, daß durch die Anordnung der Durchtritts-Sffnungen
7 die.Flüssigkeit vom Zulauf 4 zum Ablaufechacht
5 transportiert wird.
Wie in Figur 3 dargestellt, ist die aktive Bodenfläche segmentiert und wellblechförmig gestaltet. Der Abstand
zwischen Dispergiereinrichtung 2 und Flüssigkeitsaustrageinrichtung 3 liegt im Bereich von 100 bis 600 mm. Das
Grundmaterial der Flüssigkeitsaustrageinrichtung 3 unterscheidet sich vom Grundmaterial der Dispergiereinrichtung
nur durch eine andere Durchtrittsfläche pro Flächeneinheit. Zur Unterstützung des Transporteffektes ist die Flüssigkeit
saus trageinrichtung 3 geneigt in Richtung des Ablaufschachtes 5 der DispergiereinrichTrang 2. Die zweckaäßigste
Heigung liegt zwischen 10 und 35°.
Die Flüssigkeitsaustrageinrichtung 3 ist gemäß Figur 1
zweilagig aufgebaut. Dabei erstreckt sich der erste Abscheider 8 nach der Dispergiereinrichtung 2 vom Ablaufschacht
5 bis zur Flüssigkeitsführungswand 9· Der darüberliegende
Abscheider 8 reicht nur von der Flüssigkeitsführungswand 9 bis etwa zur Kolonnenmitte.
Es besteht die Möglichkeit, zwischen dem ersten Abscheider
und der Dispergiereinrichtung 2 mehrere Yorabscheider in
etwa parallel zur Flüssigkeitsführungswand 9 anzuordnen. Diese besondere Ausführungsform ist jedoch in der
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zeichnerischen Darstellung des Ausführungsbeispieles nicht enthalten.
Der Abstand zwischen den Abscheidern 8 ist mindestens so
groß zu wählen, daß die ungehinderte Austragung der Flüssigkeit möglich ist. Zur besseren Anpassung der Abscheider
8 an das Flussigkeitsentrapment variiert der freie
Durchtrittsquerschnitt von Abscheider 8 zu Abscheider 8 und auch innerhalb der Abscheider 8·
Die Richtung der Durchtrittsöffnungen 7 in) Grundmaterial
der Abscheider 8 ist ab Kolonnenniitte in einem spitzen
Winkel zur Mittellinie von etwa 5 bis 45° auf die Flüssigkeitsführungswände
9 orientiert.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:
Die Flüssigkeit gelangt über Ablaufschacht und Zulaufwehr auf die aktive Bodenfläche der Dispergiereinrichtung.
Das von unten anströmende Gas wird durch die Anordnung der Durchtrittsöffnungen in der Dispergiereinrichtung in
Richtung zum Ablaufschacht umgelenkt. Dabei v.ird die
Flüssigkeit zerteilt und in Form von Tropfenketten zum Ablaufschacht transportiert. In dieser Phase der Kontaktierung
wird der wesentlichste Anteil vom Gesamtstoff austausch realisiert. . . . Ein Teil der Flüssigkeit v/ird vom aufsteigenden Gasstrom
nach oben mitgerissen. Die über der Dispergiereinrichtung angeordneten Abscheider bewirken eine Trennung der
mitgerissenen Flüssigkeit vom Gasstrom. Beim Durchtritt beider Phasen durch die geneigten Abscheider findet
ebenfalls wie bei der Dispergiereinrichtung eine Umlenkung statt. Mit Hilfe des durch die Umlenkung entstehenden
Transporteffektes wird die Flüssigkeit in Richtung der
Flüssigkeitsführungswände ausgetragen. Durch die geneigte Anordnung der Abscheider wird die Austragung durch \7irkung
der Erdschwerkraft beschleunigt.
Die ausgetragene Flüssigkeit fließt an den Flüssigkeitsführungcwänden
ab und gelangt mit der von der Disperrjiereinrichtung
abströmenden Flüssigkeit in den Ablaufschacht
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und von dort aus zur Dispergiereinrichtung der nächsttieferen
Stufe, während das noch teilweise mit Flüssigkeit beladene Gas die weiteren Abscheider passierend zur
darüberliegenden Dispergiereinrichtung strömt. Bei Durchtritt des Gases durch die v/eiteren Abscheider
wird die Restflüssigkeit vom Gasstrom getrennt, ausgetragen
und an den Flüssigkeitsführungswänden abgeführt.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist, daß während der mehrstufigen Abscheidung die Abscheider mit Flüssigkeit benetzt werden und somit als Stoffaustauschfläche
wirken und beim Aufprall der Flüssigkeitstropfen auf das Grundmaterial des Abscheiders zu
einer Erneuerung der Phasengrenzfläche führen. Durch den Einsatz von Grundmaterial mit unterschiedlichem
Durchtrittsquerschnitt pro Flächeneinheit für die einzelnen Abscheider ist eine konstruktiv einfache und günstige
Anpassung der Abscheider an die vom Gasstrom mitgeführte Flüssigkeitsmenge und das Tropfenspektrum möglich.
Dadurch werden hohe Abscheidegrade realisiert. Durch Wirkung der Erdscb.verkraft und durch Aufprall der
Flüssigkeit vom Grundmaterial des unmittelbar über der Dispergiereinrichtung angeordneten Abscheiders und durch
erneute' Y/iederzerteilung auf der Dispergiereinrichtung
rezirkuliert ein Teil der Flüssigkeit in diesem Saum. Da3 führt zu einer Erhöhung des Flüssigkeits-hold-up
und zur Verlängerung der Kontaktzeit und somit zu einer Verbesserung des Stoffaustausches.
Die Flüssigkeitsführungswände leiten die Flüssigkeit, die in den Abscheidern ausgetragen wird, vor einer weiteren
Zerteilung und Mitnahme durch den Gasstrom geschützt, in den Ablaufschacht. Der Vorteil der Perforierung
liegt darin begründet, daß beim Aufprall der von der Dispergiereinrichtung zerteilten Flüssigkeitsphase
eine Austragung durch diese inöglich ist.
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Hochgeschrindigkeits-Kontakteinrichtung mit Transporteffekt für Stoff- und Wärmeaustausch in Kolonnen, bestehend aus über dem gesamten Querschnitt der Kontakteinrichtung sich erstreckende Dispergiereinrichtung und darüber angeordneter Flüssigkeitsaustrageinrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß die Dispergiereinrichtung (2) mit einen Zulauf (4) und einen Ablaufschacht (5) und nit Transporteffekt in Richtung des Ablaufschachtes (5) erzeugenden Durchtrittsoffnungen (7) versehen ist und daß oberhalb der Dispergiereinrichtur.g (2) eine eben oder geneigte Flüssigkeitsaustrageinrichtung (3)» die ebenfalls mit Transporteffekt in Richtung des Ablaufschachtes (5) erzeugenden Durchtrittsoffnungen (7) und mit einer oder je einer Flüssigkeitsführungswand (9) versehen ist, angeordnet ist.2. Hochgeschvjindigkeits-Kontskteinrichtung nach Punkt 1 , gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeitsaustrageinrichtung (3) mehrlagig gestaltet ist.3· Hochgeschv-'indigkeits-Kontakteinrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Diapergiereinrichtung (2) geneigt angeordnet ist.4» Hochgeschviindigkeits-Kontakteinrichtung nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Dispergiereinrichtung (2) quer zur Strömungsrichtung segmentiert gestaltet ist, wobei der freie Querschnitt pro Flächeneinheit vom Zulauf (4) zum Ablaufschacht (5) variiert.5a Hochgeschwindigkeits-Kontakteinrichtung nach Punkt 1 bis 4f gekennzeichnet dadurch, daß die Dispergiereinrichtung (2) quer zur Strömungsrichtung wellblechförmig gestaltet ist.709862/0774ORIGINAL INSPECTED6. HochgeschvJindigkeits-Kontakteinrichtung nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß bei mehrlagiger Gestaltung der Flüssigkeitsaustrageinrichtung (3) die einzelnen Abscheider (8) zueinander nit Distanz angeordnet sind, der freie Durchtrittsquerschnitt pro Flächeneinheit von Abscheider (S) zu Abscheider (3) und innerhalb der Abscheider (8) variiert und mindestens ein Abscheider (8) den gesamten Querschnitt der Dispergiereinrichtung (2) überdeckt.7· Hochgeschwindigkeits-Kontakteinrichtung nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Richtung der Du.rchtrittsöffnungen (7) im Grundmaterial der Abscheider (8) ab Kolonnenmitte in einem spitzen Winkel zur Mittellinie von 5 bis 45 auf die Flüssigkeitsführungswände (9) orientiert.8, Hochgeschwindigkeits-Kontakteinrichtung nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeitsführungsviand (9) der Flüssigkeitsaustrageinrichtung (3) perforiert ausgebildet ist mit Orientierung der Durchtrittsöffnungen (7) in Richtung des AblaufSchachtes (5) und daß die Durchtrittsöffnungen (7) für die Flüssigkeitsaustrageinrichtung (3) und die zugehörige Flüssigk-eitsführungswand (9) unterschiedlich gestaltet sind.9· Hochgeschwindigkeits-Kontakteinrichtung nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die perforierte Flüssigkeitsführungswand (9) und der Ablaufschacht (5) der Dispergiereinrichtung (2) so angeordnet sind, daß für die Austragung der Flüssigkeit von der Dispergiereinrichtung (2) ein freier Durchtrittsquerschnitt verbleibt, wobei die Flüssigkeitsführungswand (9) schräg oder senkrecht angeordnet ist, in den Ablaufschacht (5) hineinragt oder oberhalb der Ebene der Dispergier-. einrichtung (2) endet.709852/0774
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5591241A (en) * | 1993-07-19 | 1997-01-07 | The Boc Group Plc | Liquid vapor contact apparatus |
Also Published As
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FR2355538A1 (fr) | 1978-01-20 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee |