DE2734988C2 - Kolonne für Wärme- und Stoffaustausch zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas bzw. einem Dampf - Google Patents

Description

sich auch keine Abflußüberlastung bei Flüssigkeitsmengenstromdichten von mehr als 100m³/m²h. Auf den Kontaktflächen stellt sich eine gleichmäßige Flüssigkeits- und Gasverteilung ein. Die Längsmischung der Flüssigkeit nimmt erheblich ab. die Konzentrationsgradienten in den Phasen erhöhen sich, was letzten Ende den Stoflaustausch steigert ;

Mit der erfindungsgemäßen Kolonne kann die .Bildung von Stagnierzonen in den Flüssigkeitsverschlüssen über dem Vollteil jeder Sektion um die Abiaufrohre herum vermieden werden. Es können Gemische eingespeist werden, in denen eine feste Phase vorhanden ist Als Gemische können auch ihermisch instabile Gemische sowie polymerisierbare Gemische verwendet werden. Wenn die Zufuhr von Gas und Flüssigkeit in die Kolonne unterbrochen wird, erfolgt ein Abfluß von den Flüssigkeitsverschlüssen und von der Kontaktfläche der Sektion, was für Reparaturen im Stillstand sowie für den Neuanlauf der Kolonne günstig ist

Mit der Ausfühningsform der Kolonne nach Anspruch 2 läßt sich eine zusätzliche Verwirbelung von Gas und Flüssigkeit eine gesteigerte Flüssigkeitsdispergierung sowie eine Vergrößerung und vielmalige Erneuerung der Phasengrenzfläche erreichen, wodurch der Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Phasen gesteigert wird. Außerdem wird eine Wellenbildung der umlaufenden Gas-Flüssigkeits-Ströme verhindert,- so daß eine gleichmäßige Verteilung der Phasenströme über dem Querschnitt jeder Sektion vorliegt Dies wird noch durch die Konstanz der Frontbreite des radial divergierenden rotierenden Flüssigkeitsstroms zwischen benachbarten Prallwänden erreicht Die Verweilzeit von Flüssigkeit in Kontakt mit Gas oder Dampf läßt sich auch für sehr kleine Flüssigkeitsdurchsätze und hohe Dampfgeschwindigkeiten, beispielsweise bei der Vakuumrektifikation festlegen. Durch diese Prallwände läßt sich der Wirkungsgrad des Stoffaustausches verglichen mit fehlenden Prallwänden um das 13- bis l,5fache steigern. Bei sehr großen Flüssigkeitsmengenstromdichten und kleinen Dampfgeschwindigkeiten, beispielsweise bei der extraktiven Rektifikation, wenn die Bewegungsenergie des Dampfes nicht ausreicht, um die Flüssigkeit in Drehung zu versetzen, wird dieser Drehimpuls der Flüssigkeit in der horizontalen Ebene durch die Prallwände erteilt. Oer Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit findet in einer horizontalen Schicht über dem Kontaktboden statt. Wenn der Kontaktboden durch falsche Montage etwas geneigt sein sollte, wird dadurch der Stoffaustausch kaum beeinflußt.

Durch die Kolonne in der Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird erreicht, daß die beim Aufprall auf den zentralen Teil der Sektion abprallende Flüssigkeit nach unten in den ringförmigen Flüssigkeitsverschluß gerichtet und ein Versprühen und Mitreißen zum nächsthöheren Kolonnenboden verhindert wird.

Bei der Kolonne der Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind die Fläche und das Volumen der Sektionszwischenräume vergrößert, in denen die Phasentrennung erfolgt.

Mit der Ausführungsform der Kolonne nach Anspruch 5 lassen sich größere Öffnungsquerschnitte erreichen, wodurch die Flüssigkeitsdurchsätze der Sektionen und der Kolonnenboden gesteigert werden können, ohne daß die nutzbare Kontaktfläche der Bodensektionen verkleinert werden muß.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zei&i

Fig. I einen Teil einer Kolonne im Längsschnitt mit kreisförmigen Sektionen,

F i g. 2 den Schnitt H-II von F i g. 1,
F i g. 3 den Schnitt IH-III von F i g. 2,
F i g. 4 den Schnitt IV-IV von F i g. 3,
F i g. 5 den Schnitt V-V von F i g. 4,

F ig. 6 den Schnitt VI-VI von F ig. 4,

Fig.7 in einer Ansicht wie Fig. 1 einen Teil einer Kolonne mit sektorförmigen Sektionen,
F i g. 8 den Schnitt VIII-VIII von F i g. 7,
F i g. 9 den Schnitt IX-IX von F i g. 8 und

ίο F ϊ g. 10 den Schnitt X-X von F i g. 9.

In der in F i g. t und 2 gezeigten Kolonne 1 sind untereinander plattenförmige Kolonnenböden 2 horizontal angeordnet, die in einzelne Sektionen 3 unterteilt sind, die über die Kolonnenbodenebene angehoben sind Die Sektionen 3 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der Draufsicht kreisförmig und an ihrem Umfang mit Stützbändern 4 an den Kolonnenboden 2 befestigt Die Stützbänder 4 sind zur Kolonnenbodenebene geneigt so daß sie sich zur Sektion 3 hin trichterförmig erweitern, wodurch Fläche und Volumen dta Sektionszwischenräume 5 eines jeden Kolonnenbodens» 2 vergrößert werden, ohne daß die Fläche der Sektionen 3 verkleinert wird
Wie aus den F i g. 3 und 4 zu ersehen ist hai jede Sektion. 3 e;«en nicht unterteilten zentralen Abschnitt 6, um den herum auf zum Sektionsmittelpunkt konzentrischen Kreisen Schlitze 7 für den Durchtritt des Gases bzw. Dampfes ausgebildet sind. Den Schlitzen 7 sind bogenartige, in Tangentialrichtung offene Aiideckungen 8 zugeordnet (F i g. 5, 6). Dadurch strömt das aus Jen Schlitzen 7 austretende Gas tangential zu den Sektionsmittelpunkten unter einem Winkel zur Ebene der Sektionen 3 so, daß eine Drehbewegung des Gasflüssigkeitsstromes in jeder Sektion 3 gewährleistet wird, wobei die bogenartigen Abdeckungen 8 in den benachbarten Sektionen 3 so angeordnet sind, daß die Drehbewegung in den benachbarten Sektionen 3 in Gegenrichtungen erfolgt, wie die Pfeile in F i g. 2 zeigen. Zur Gewährleistung dieser Bedingung ist es zweckmäßig, eine gerade Zah! der Sektionen 3 am Kolonnenboden 2 vorzusehen.

Auf der zur Flüssigkeitsübernahme bestimmten Seite der Sektionen 3 sind in Form von archimedischen Spiralen gekrümmte senkrechte Prallwände 9 (Fi g. 4) angeordnet, die vom Mittelpunkt der Sektionen 3 ausgehen und in einer Richtung gekrümmt sind, die der durch die bogenartigen Abdeckungen 8 vorgegebenen Richtung der Gasstrahlen entspricht.

Über jeder Sektion 3 ist in einem Abstand von ihrer

oberen, zur Flüssigkeitsübernahme bestimmten Ebene und koaxial zur Achse der Sektion 3 eine vertikale Zylinderwand 10 (F i g. 3,4) angeordnet, die zur Trennung des üDer der Sektion 3 rotierenden Gasflüssigkeitsstro-'mes gegenüber den in den benachbarten Sektionen 3 rotierenden Ströme zur Phasentrennung nach dem Kontakt dient. Die Zylinderwand 10 ist mittels Konsolen 11 mit der Sektion 3 verbunden. Die Zylinderwände 10 benachbarter Sektionen 3 liegen aneinander an, wie dies aus F i g. 2 ersichtlich ist.

im Grundriß sind die Sektionen 3 der in Höhenrichtung benachbarten Kolonnenböden 2 derart relativ zueinander verschoben, daß sich die Mittelpunkte der Sektionen 3 der höherliegenden Kolonnenboden 2 im wesentlichen über den Sektionszwischenräumen 5 der tiefcrliegenden Kolonnenboden 2 befinden. Die Sektionen 3 des tieferliegenden Kolonnenboden 2 sind in F i g. 2 gestrichelt eingezeichnet.

Zum Überlauf der Flüssigkeit von dem höherliepen-

den Kolonnenboden 2 auf den tieferliegenden dienen die Ablaufrohre 12 (F i g. 1,2). Die Einlaßöffnungen 13 der Ablaufrohre 12 sind in den Sektionszwischenräumen 5 der höherliegenden Kolonnenboden 2 und die Auslaßöffnungen 14 (Fig. I) über den ungeteilten zentralen Abschnitten 6 (F i g. 3) der jeweiligen tieferliegenden Sektion 3 mit einem gewissen Spiel angebracht.

Die Einlaßöffnungen 13 (F i g. 2) sind im Grundriß ellipsenförmig, was die Steigerung des Flüssigkeitsdurchsatzes der Ablaufrohre 12 sichert, und werden durch die Neigung des Oberteils des Ablaufrohrs 12 an der Verbindungsstelle mit dem plattenförmigen Kolonnenboden 2 oder durch den Übergang des zylinderförmigen Querschnitts der Ablaufrohre 12 in einen elliptischen gebildet.

Um das Auslaßende jedes Ablaufrohres 12 herum sind zwei Ringe — ein innerer Ring 15 (Fig. 3) und ein äußerer Ring !6 — koaxial montiert, die mit einem Spie! über dem zentralen ungeteilten Abschnitt 6 angeordnet sind und einen FlOssigkeitsverschluß bilden. Die untere Kante 17 des inneren Ringes 15 befindet sich unter der unteren Kante des Ablaufrohres 12 und unter der unteren Kante 18 des äußeren Ringes 16. Die obere Kante 19 des inneren Ringes 15 liegt über der unteren Kante des Ablaufrohres 12 und unter der oberen Kante 20 des äußeren Ringes 16. Die Ringe 15 und 16 sind durch Stäbe 21 miteinander verbunden. Der innere Ring 15 ist durch Stäbe 22 mit dem ungeteilten Abschnitt 6 der Sektion 3 starr verbunden.

An jedem Ablaufrohr 12 ist über den Ringen 15 und 16 eine waagrechte Prallscheibe 23 angeordnet, die den Tropfenaustrag der den Flüssigkeitsverschluß bildenden Flüssigkeit verhindert In der Mitte der Kolonne ist ein Rohr 24 (F i g. 1) zum Befestigen von Stützkonstruktionen und der Kolonnenböden 2 angeordnet.

Die Sektionen 3. die im Grundriß kreisförmig sind, gewährleisten die Erzeugung einer strikt regelmäßigen Drehung des zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes in jeder Sektion 3 und verhindern einen Tropfenaustrag unter Betriebsbedingungen mit hohen Gasgeschwindigkeiten. Zur rationellsten Ausnutzung des Querschnitts der Kolonne können die Sektionen im Grundriß sektorförmig sein, wie die Sektionen 25 (F i g. 7,8) des Kolonnenbodens 26. Die Sektionen 25 sind an den Kolonnenboden 26 durch auf dem Umfang der Sektionen 25 befindlichen, relativ zu der Ebene des Kolonnenbodens 26 trichterförmig geneigten Stützbänder 27 (F i g. 7) befestigt Im Grundriß sind die Sektionen 25 von in der Höhe benachbarter Kolonnenboden 26 derart verschoben, daß sich die Mittr'punkte der Sektionen 25 der höherliegenden Kolonnenböden 26 im wesentlichen über den Sektionszwischenräumen 31 der tiefergelegenen Kolonnenboden 26 befinden.

Ober jeder Sektion 25 ist eine vertikale Zylinderwand 28 angeordnet, die für den Kolonnenboden 26 in F i g. 8 gestrichelt eingezeichnet sind. Der Überlauf der Flüssigkeit von den höherliegenden Sektionen 25 auf die tief erliegenden erfolgt durch Ablaufrohre 29, deren Einlaßöffnungen 30 in den Sektionszwischenräumen 31 und deren Auslaßöffnungen 32 (F i g. 7) über den ungeteilten zentralen Abschnitten 33 (F i g. 9) angebracht sind. Der restliche Teil jeder Sektion 25 weist wie in F i g. 5 und 6 Schlitze mit bogenartigen Abdeckungen 34 (F i g. 9,10) auf, welche auf konzentrischen Kreisen um den ungeteilten zentralen Abschnitt 33 herum angeordnet sind (Fig.9, 10) und eine Drehbewegung des Gasflüssigkeitsstromes auf der Sektion 25 gewährleisten. An den Sektionen 25 sind den Prallwänden 9 (F i g. 4) ähnliche Prallwände 35 befestigt. Im Vergleich zu den scheibenförmigen Sektionen 3 (F i g. 1, 2) bietet die sektorförmige Ausführung der Sektionen 25 die Möglichkeit, den freien Querschnitt der Schlitze für den Gasdurchlaß zu vergrößern und den Gasdurchsatz unter Verminderung der Lineargeschwindigkeit des Gases in den Schlitzen zu erhöhen.

Zur Flüssigkeitsförderung ist eine nicht gezeigte Verteilungsanlage im Kolonnenkopf montiert, die mit den oberen Ablaufrohren 12 (Fig. 1) oder 29 (Fig. 7) in Verbindung steht, wodurch die Flüssigkeit dem Mittelpunkt jeder Sektion 3 bzw. 25 des oberen Kolonnenbodens zugeführt wird.

Unterhalb der Kolonnenboden 2 (Fig. I) oder 26

(Fig.7) wird ein Gas zugeführt, das in der Kolonne hochsteigt und durch die Schlitze 7 (Fig. 5) mil den bogenartigen Abdeckungen 8 strömt, wodurch sich ein rpcrpirnäßjtr rotierender Gasstrom über 'cder Sektion 3 (F i g. 1) oder 25 (F i g. 7) bildet. Dieser Strom reißt die in der Mitte der Sektionen 3 (Fig. I) oder 25 (Fig. 7) aufgegebene Flüssigkeit mit und gibt einen Teil seiner Bewegungsenergie an sie ab, wodurch sich ein regelmäßig rotierender zweiphasiger Gasflüssigkeitsstrom auf der Kontaktfläche der Sektionen 3 (F i g. 1) oder 25 (F i g. 7) bildet Dabei führt die Flüssigkeit eine komplizierte Radialringbewegung in der Horizontalebene vom Zentrum öt'r Sektion 3 (Fig. 1) oder 25 (Fig.7) zum Umfang und das Gas eine schraubenförmige Aufwärtsbewegung aus. Die Bewegungsrichtung der Gasströme ist in F i g. 3 und F i g. 9 durch Pfeiie und gestrichelte Linien, die der Flüssigkeitsströme durch ausgezogene Linien gezeigt.

Der rotierende zweiphasige Strom wird von den in Form von archimedischen Spiralen gebogenen Prallwänden 9 (Fig.4) oder 35 (Fig. 10) zurückgeworfen, wodurch ein zusätzliches Verwirbeln des Gasstromes, eine Dispergierung der Flüssigkeit, ein kreuzweises Zusammenprallen von elementaren Gas- und Flüssigkeitsvolumina und eine vielmalige Erneuerung und Vergrö- ßerung der Phasengrenzfläche stattfinden, was zur Intensivierung des Stoffaustausches in den Phasen und zur Erhöhung der Stoffaustauschwirksamkeit der Kontaklstufe (Murphrey-Wirksamkeit) führt Die Zylinderwand 10 (F i g. 4) oder 28 (F i g. 10) trägt zur Ausbildung des regelmäßig rotierenden zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes in jeder einzelnen Sektion 3 (Fig. 1) oder 25 (Fig.7) bei und begünstigt die Gas- und Flüssigkeitstrennung nach dem Kontakt. Dabei prallt die Flüssigkeit innen von den Zylinderwänden 10 (Fig.4) oder 28 (F i g. 10) ab, fließt daran herab, läuft in den Sektk,iiszwischenraum 5 (Fig. 1) und fließt durch die Ablaufrohre 12 in die Mitte der Sektionen 3 der darunterliegenden Kolonnenboden ab oder in den Sektionszwischenraum 31 und durch die Ablaufrohre 29 in die Mitte der Sektionen 25 des darunterliegenden Kolonnenbodens 26.

Das Gas führt eine schraubenförmige Aufwärtsbewegung unter die Sektionen 3 (F i g. 1) oder 25 (F i g. 7) des höherliegenden Kolonnenboden^ aus. Dadurch, daß die Krümmungsrichtung der in Form von archimedischen Spiralen ausgebildeten Prallwände 9 (F i g. 4) oder 35 (Fig. 10) mit der Richtung des vom Zentrum zum Umfang divergierenden, regelmäßig rotierenden zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes übereinstimmt bewegt sich die Flüssigkeit ohne Längsmischung, was zur Zunahme der Konzentrationsgradienten in der Flüssigkeitsphase und zur Erhöhung der Triebkraft des Stoffaustauschvorganges beiträgt

Die Konstanz der Bewegungsfrontbreite des diver-

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gierenden Flüssigkeitsstromes zwischen den benach- des inneren Ringes IS in den Raum zwischen den Rinbarten Prallwänden 9(Fig.4)oder 35(Fig. 10) begün- gen 15 und 16 über und wird der Kontaktfläche der stigt die gleichmäßige: Querverteilung des divergieren- Sektion 3 zugeführt. Ein Teil der Flüssigkeit kann außerdcn Flüssigkeitsstromes über die Kontaktfläche der dem über die obere Kante 20 des äußeren Ringes 16 auf Sektionen 3 (Fig.4) oder 25 (Fig. 10) und somit die s die Kontaktfläche der Sektionen 3 überlaufen. Im Begleichmäßige Verteilung des Gasstromes, was zur Erhö- trieb wird beim Flüssigkeitsablauf von dem Ablaufrohr hung der »loffaustausch Wirksamkeit zwischen den Pha- 12 der innere Ring 15 bei gewissen Abmessungsverhältsen führt. Daneben verhindern die Prallwände9(Fig. 4) nissen der Ringe 15 und 16 mit Flüssigkeit gefüllt. Das oder 35 (Fig. 10) die Wellenbildung des rotierenden darin eintauchende Ablaufrohr 12 bildet den Flüssig-Gasflüssigkeitsstromes auf der Kontaktfläche der Sek- io keitsverschluß. Dabei können feste Teilchen und PoIytionen 3 (Fig.4) oder 25 (Fig. 10), was ebenfalls zur merisationsprodukte frei durch die Spalte zwischen den gleichmäßigen Verteilung der Phasenströme beiträgt, Ringen 15 und 16 und dem zentralen Abschnitt 6 hinzumal durch eine solche Wellenbildung bei einer Ver- durchgehen. Außerdem wird die Flüssigkeit mit einer größerung der Abmessungen der Sektionen 3 (Fig.4) gewissen Anfangsgeschwindigkeit der Kontaktfläche oder 25 (F i g. 10) die gleichmäßige Verteilung der Pha- 15 der Sektionen 3 sowie der Sektionen 25 (F i g. 7) zugesenströme über den Querschnitt der Kontaktfläche führt, was die Bildung eines Höhengradienten der Flüsstark gestört wurde. sigkeitsschicht auf der Kontaktfläche verhindert und

Durch die ungleichsinnigen Rotationen der Zwcipha- zur gleichmäßigen Flüssigkeiisverici'ung beiträgt. Die scnströme in den benachbarten Sektionen 3 (Fig. 1) Verweilzeit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsverschluß oder 25 (F i g. 7) findet ein tangentialer Zusammenfluß 20 wird verkürzt. Bei der Einstellung der Flüssigkeitsfördeder benachbarten rotierenden Ströme und eine deutli- rung in die Ablaufrohre 12 (F i g. 7) fließt jedoch die ehe Phasentrennung ohne Tropfenaustrag beim Abfluß Flüssigkeit vollständig von dem Abschnitt 6 der Sektion der Flüssigkeit in den Sektionszwischenraum 5 (Fig. 1) 3 ab, während die Flüssigkeit bei der Einstellung der bzw.31 (Fig.7)statt. Gaszufuhr vollständig von der Kontaktfläche der Sek-

Die Kolonnen mit dem regelmäßig rotierenden Strom 25 tionen 3 und aus dem Flüssigkeitsverschluß gemeinsam in den Sektionen der Kolonnenboden 2 bzw. 26 arbeitet mit festen Teilchen oder Polymerisationsprodukten abeffektiv bei kleinen spezifischen Flüssigkeitsdurchsät- fließt.

zen und hohen Dampfgeschwindigkeiten (Vakuumrekti-

fikation) aufgrund der günstigen Wirkung der Prallwän- Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

de 9(Fi_e.4) und 35 (Fig. 10), die unter gegebenen hy- 30

drodynamischen Verhältnissen zur Volumenzunahme der Retentionsflüssigkeit auf der Kontaktfläche und folglich zur Verlängerung der durchschnittlichen Verweilzcit der Flüssigkeit in Kontakt mit dem Dampf beitragen. Ähnlich effektiv arbeitet die Kolonne auch bei großen spezifischen Flüssigkeitsmengenstromdiehten und kleinen Dampfgeschwindigkeiten (extraktive Rektifikation) aufgrund der günstigen Wirkung der Prallwände 9 (F i g. 4) oder 35 (F i g. 10) mit bestimmten Parametern, die unter gegebenen hydrodynamischen Verhältnissen zum Aufdrehen des divergierenden Flüssigkeitsstromes vom Zentrum und zur Bildung eines regelmäßig drehenden zweiphasigen Stromes auf der Kontaktfläche beitragen, weil die Bewegungsenergie der durch die Schlitze 7 (F i g. 5) mit den bogenartigen Abdeckungen 8 austretenden Gasstrahlen unter diesen Bedingungen zum intensiven Aufdrehen der Flüssigkeit nicht ausreicht. Durch die gleichmäßige Verteilung des regelmäßig rotierenden zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes über die Kontaktfläche wird eine hohe Wärme- und Sloffaustauschwirksamkeit zwischen den Phasen gewährleistet.

Durch das vergrößerte Volumen des Sektionszwischenraumes 5 (Fig. 1) oder 31 (Fig. 7) wird die Phasentrennung nach dem Kontakt gesichert. Der Flüssigkcitsdurchsatz der Ablaufrohre 12 (Fig. 1) oder 29 (F i g. 7) wird höher, weil eine entlüftete Flüssigkeit ohne Gas durch die elliptischen Einlaßöffnungen 13; 30 in die Ablaufrohre 12 (F i g. 1) bzw. 29 (F i g. 7) einströmt. Die zulässige Flüssigkeitsgeschwindigkeit läßt sich in den eo AbSaufrohren 12 (Fig. 1) und 29 (Fig.7) auf 05 bis 0,7 m/s steigern.

Beim Flüssigkeitsabfluß durch den Flüssigkeitsverschluß füllt die Flüssigkeit das Volumen des inneren Ringes 15 (F i g. 3) und fließt teilweise durch den Spalt zwischen der unteren Kante 17 des inneren Ringes 15 und dem zentralen Abschnitt 6 der Sektion 3. Der restliche Teil der Flüssigkeit strömt über die obere Kante 19

Claims (5)

1 2 bekannt In der Kolonne wird das Gas oder der Dampf Patentansprüche: von unten nach oben und die Flüssigkeit von oben nach unten geführt. Ober der Höhe der Kolonne sind in Ab-

1. Kolonne für Wärme- und Stoffaustausch zwi- ständen voneinander Kolonnenboden angeordnet, von sehen einer Flüssigkeit und einem Gas bzw. einem 5 denen der eine einen ringförmigen Schacht aufweist, in Dampf mit übereinander im Abstand angeordneten welchem die Flüssigkeit nach unten auf einen geschlos-Kolonnenböden, von denen jeder in Sektionen un- senen Ring eines zweiten Kolonnenbodens strömt, der terteilt ist, in weichen für den Durchtritt des Gases kreisförmige Vertiefungen aufweist, in welche die bzw. Dampfes Schlitze auf zum Sektionsmittelpunkt Schachtwände unter Bildung eines Flüssigkeitsverkonzentrischen Kreisen mit bogenartigen in Tan- 10 Schlusses ragen. Von diesen Flüssigkeitsverschlüssen gentialrichtung offenen Abdeckungen vorgesehen aus strömt die Flüssigkeit über perforierte ringförmige sind, wobei der Zulauf bereich jeder Sektion schlitz- Abschnitte im wesentlichen radial nach außen oder nach frei und von einem Ftüssigkeitsverschhiß umgeben innen zu einem äußeren ringförmigen Schacht bzw. ciist, dadurch gekennzeichnet, daß jede nen: innenliegenden kreisförmigen Schacht Die Wände Sektion (3,25) über die Kolonnenbodenebene ange- 15 dieser Schächte enden in dem darunterliegenden Kolonhoben ist, daß die Mittelpunkte der Sektionen (3,25) nenboden wiederum in Flüssigkeitsverschlüssen, über eines Kolonnenbodens (2,26) über den Sektionszwi- die Flüssigkeit vom zentralen Schacht im wesentlichen schenräumen (5, 31) des drunterliegenden Kolon- radial nach außen und zum äußeren Ringschacht im nenbodens angeordnet sind, daß oberhalb jeder Sek- wesentlichen radial nach innen über perforierte ringförtion (3, 25) hn Abstand eine zmn Sektionsrnittel- 20 niige Bodenabschnitte zu einem Ringächacht strömen, punkt konzentrische vertikale Zylinderwand (10,28) der wie der zuerst erwähnte ausgebildet ist Durch die angeordnet ist in deren Mitte ein den Zulauf bilden- perforierten ringförmigen Abschnitte strömt das Gas des Rohr (12, 29) mündet das mit dem in den Sek- oder der Dampf in der Kolonne von unten nach oben tionszwischenräumen (5, 31) des darüberliegenden und wird dabei mit der Flüssigkeit kontaktiert Auf den Kolonnenbodens (2,26) vorgesehenen Flüssigkeits- 25 Kolonnenboden können über den öffnungen der entablauf (13,30) verbunden ist daß die öffnungen der sprechenden ringförmigen Abschnitte bogenförmige Schlitze (8, 34) benachbarter Sektionen (3, 25) in Abdeckungen derart ausgebildet werden, daß das Gas zueinander entgegengesetzten Richtungen münden oder der Dampf in Umfangsrichtung des zugehörigen und daß der Flüssigkeitsverschluß zwei die Zulauf- Ringabschnitts schraubenförmig nach oben gerichtet öffnung (14, 32) konzentrisch umschließende Ringe 30 ausströmt

(15,16) aufweist wobei sich der umere Rand (17) des Es hat sich gezeigt, daß der mit der bekannten Koloninneren Rings (ΐ5) über den Rand der Zulauföffnung ne erzielbare Kontakt zwischen Dampf und Flüssigkeit (14,32) und über den Rand (13) de; äußeren Rings für eine Reihe von Wärme- und Stoffaustauschvorgän-(16) hinaus in Richtung der angehobenen Sektionen gen unzureichend ist

(3, 25) erstreckt während in der entgegengesetzten 35 In der DE-PS 25 54 789 ist außerdem eine Kolonne

Richtungderinnere Ring (15) über den Rand (18) der mit Kontaktböden in Form einer Kreisscheibe mit

Zulauföffnung (14,32) und der äußere Ring (16) über Schlitzen vorgeschlagen, deren Ränder bogcnartigc

den oberen Rand (19) des inneren Rings (15) vor- Schirme aufweisen, welche so angeordnet sind, daß die

steht Strahlen eines durch die Schlitze strömenden Gases tan-

2. Kolonne nach Anspruch 1, gekennzeichnet 40 gential zur Scheibe und unter einem gewissen Winkel durch in Form von Spiralarmen zwischen dem den zur ihrer Oberfläche in einer Richtung geführt werden. Flüssigkeitsverschluß des Zulaufrohres (12, 29) und Auf der die Flüssigkeit aufnehmenden Seite der Scheibe der Zylinderwand (10,28) einer jeden Sektion (3,25) sind Prallplatten befestigt, die in Form von Archimedesangeordnete Prallwände (9, 35), die der Gas- bzw. Spiralen gebogen sind und vom mittleren Bereich der Dampfstromrichtung der zugehörigen Sektion (3, 45 Scheibe ausgehend zu der Seite gedreht sind, die der 25) folgend gekrümmt sind. durch die bogenförmigen Schirme gewährleisteten

3. Kolonne nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich- Richtung der Gasstrahlen entspricht.

net durch eine am Zulaufrohr (12,29) über dem Flüs- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

sigkeitsverschluß waagerecht angeordnete Prall- steht darin, die Kolonne der eingangs genannten Art so

scheibe (23). so auszubilden, daß sich ein gegenüber dem Bekannten

4. Kolonne nach einem der vorhergehenden An- gesteigerter vielseitiger Wärmeaustausch und Stoffaussprüche, gekennzeichnet durch zwischen dem Ko- tausch erreichen läßt.

lonnenboden (2,26) und der Sektion (3,25) angeord- Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 be-

nete Stützbänder (4,27), die sich zur Sektion (3,25) schriebenen Kolonne gelöst.

hin trichterförmig erweitern. ss Mit der erfindungsgemäßen Kolonne ergeben sich

5. Kolonne nach einem der vorhergehenden An- regelmäßig rotierende Ströme auf jeder Einzelsektion, Sprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Einlaßöff- wobei diese Ströme in benachbarten Sektionen zueinnungen (13,30) der Abiaufrohre (12,29) in der Hori- ander entgegengesetzt sind. Dadurch ist es möglich, die zontalebene ellipsenförmig ausgebildet sind. Gasgeschwindigkeit ohne Tropfenaustrag um das 1,5-

60 bis 2,5fache gegenüber bekannten Kolonnen zu steigern

und den Stoffaustausch, den sogenannten Murphrcy-

Wirkungsgrad der Kolonne zu steigern. Dadurch, daß die Flüssigkeit den vom Zentrum zum Umfang divergic-

Die Erfindung betrifft eine Kolonne für Wärme- und renden regelmäßig rotierenden Zweiphasenstrom auf

Stoffaustausch zwischen einer Flüssigkeit und einem 65 der Kontaktfläche der Sektionen unter dem Einfluß von

Gas bzw. einem Dampf nach dem Oberbegriff des Pa- Zentrifugalkräften bewegt und die abströmende Flüs-

tentanspruchs 1. sigkeitsmenge bei weitem größer ist als bei Kolonnen-

Eine derartige Kolonne ist aus der AT-PS 2 77 165 boden mit Diametralbewegung der Flüssigkeit, ergibt