DE2759195B2 - Bottom for absorption columns - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Boden für Absorptionskolonnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a tray for absorption columns according to the preamble of claim 1.
Derartige Böden werden in meist vertikaler Anordnung zu Kolonnen vereinigt als Gasreinigungsstreckc verwendet. Dabei wird von einem Trägergas mitgeführtes Gas absorbiert.Such floors are usually in a vertical arrangement combined to form columns used as a gas cleaning stretch. It is carried along by a carrier gas Gas absorbed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Boden für Absorptionskolonnen zu entwickeln, der sehr kleine lineare Gasgeschwindigkeiten längs der Kolonne ermöglicht und durch Erhöhen der Verweilzeit die Dekontaminationsbedingungen verbessert. Dabei sollen die Druckverlusti gering bleiben und der Abstand zwischen zwei benachbarten Böden möglichs' klein sein, damit sich eine möglichst geringe Bauhöhe für eine Kolonne ergibt. Auch betriebsbedingte Schwankungen des Gasdurchsatzes dürfen den bestimmungsgemäßen Betrieb nicht beeinträchtigen. Ferner müssen große Mengen an Reaktionswärme abführbar sein.The invention is based on the object of developing a tray for absorption columns which enables very low linear gas velocities along the column and improves the decontamination conditions by increasing the residence time. The pressure drop i should remain low and the distance between two adjacent trays should be as small as possible so that the lowest possible overall height for a column results. Operating-related fluctuations in the gas throughput must also not impair normal operation. Furthermore, it must be possible to dissipate large amounts of heat of reaction.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Boden für Absorptionskolonnen gelöst.According to the invention, this object is described by what is described in the characterizing part of claim 1 Dissolved soil for absorption columns.
Weiterbildungen der Erfindung, wie ein kreisförmiger Gegenstromboden, ein kreisförmiger Gleichstromboden, ein rechteckiger Oleichstromboden und ein rechteckiger Gegenstromboden. sind in den Ansprüchen 5,6, 7 und 8 erläutertDevelopments of the invention, such as a circular Counter-current base, a circular direct-current base, a rectangular direct-current base and a rectangular counterflow base. are explained in claims 5, 6, 7 and 8
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem vorgeschlagenen Boden für Absorptionskolonnen durch ein einfaches im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche angeordnetes Flüssigkeitsleitblech eine parallel zur Fliissigkeitsoberfläche orientierte Gasströmung eingestellt wird und dadurch eine lange Kontaktzeit erzielbar ist. Das GasleitblechThe advantages achieved by the invention are in particular that with the proposed Bottom for absorption columns through a simple liquid baffle arranged in the area of the liquid surface a gas flow oriented parallel to the liquid surface is set and thereby a long contact time can be achieved. The gas baffle
verhindert auch bei höheren Gasdurchsätzen ein stärkeres Aufschäumen der Flüssigkeit, so daß der Abstand zwischen benachbarten Böden klein sein kann. Die durch das Gasleitblech bewirkte horizontale Gasströmung erzeugt, begünstigt durch das unterschiedlich gerichtete Früssigkeitsströme trennende Flüssigkeitsleilhlech, eine intensive Umwälzung der Waschflüssigkeit, da bereits bei kleinen Flußverhältnissen G/F ca. 10 der Speisefluß gegenüber dem Umwälzfluß in guter Näherung vernachlässigbar ist.prevents excessive foaming of the liquid even with higher gas throughputs, so that the Distance between adjacent floors can be small. The horizontal caused by the gas baffle Generated gas flow, facilitated by the differently directed liquid flows separating Fluid sleilhlech, an intense upheaval of the Washing liquid, since even with small flow ratios G / F approx. 10 the feed flow compared to the Circulating flow is negligible in a good approximation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Liid wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing. Liid will be described in more detail below described. It shows
Fig. 1 kreisförmiger Gegenstromboden,Fig. 1 circular countercurrent floor,
F i g. 2 kreisförmiger Gleichstromboden, F i g. j rechteckiger Gleichstromboden,F i g. 2 circular DC floor, FIG. j rectangular DC floor,
F i g. 4 rechteckiger Gegenstromboden.F i g. 4 rectangular counterflow bases.
Der in Fig. 1 in einem vereinfachten Schnittbild dargestellte kreisförmige Gegenstroraboden besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehr.jse 1 und einem Bodenblech 2, in dessen Zentrum ein Gasverteiler 3 angeordnet ist. Das obere Ende des Gasverteilers 3 ist durch ein Gasleitblech 4 verschlossen, das mit dem Gehäuse 1 fesl verbunden ist. Unmittelbar unterhalb des Gasleitbleches 4 ist der Gasverteiler 3 mit Eintrittsöffnungen 5 zum Einleiten eines Gases 6 in eine Waschflüssigkeit 7 versehen. Das Gasleitblech 4 ist an seiner Peripherie mit Austrittsöffnungen 8 für das radial durch die Waschflüssigkeit 7 strömende Gas 6 versehen. Ein Einlaufrohr 9 für die Waschflüssigkeit 7 ist von der >o Oberseite des Gegenstrombodens an einer ersten Stelle der Peripherie bis in dessen unteren Bereich geführt. Ein Auslaufrohr 10 zum Abführen der Waschflüssigkeit 7 aus dem Boden mündet an einer zweiten Stelle der Peripherie im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche und ist Ji dort als Überlauf ausgebildet. Im unteren Bereich des im wesentlichen von dem Gehäuse 1. dem Bodcnblech 2 und dem Gz' eintrittsrohr 3 begrenzten Flüssigkeitsraumes 12 ist eine aus Rohren besiehende Kühleinrichtung 13 angeordnet. Ein Flüssigkeitsleitblech 14 mit an der Peripherie und im Zentralbereich liegenden Öffnungen 15 ist oberhalb der Kühleinrichtung 13 angebracht.The circular countercurrent floor shown in a simplified sectional view in FIG. 1 consists in essentially of a tubular Gehr.jse 1 and a bottom plate 2, in the center of which a gas distributor 3 is arranged. The upper end of the gas distributor 3 is closed by a gas baffle 4, which with the Housing 1 is permanently connected. Immediately below the gas guide plate 4 is the gas distributor 3 with inlet openings 5 for introducing a gas 6 into a washing liquid 7. The gas baffle 4 is on its periphery is provided with outlet openings 8 for the gas 6 flowing radially through the scrubbing liquid 7. An inlet pipe 9 for the washing liquid 7 is from the> o Upper side of the countercurrent bottom guided at a first point on the periphery into its lower area. A Outlet pipe 10 for discharging the washing liquid 7 from the ground opens out at a second point of the Periphery in the area of the liquid surface and is Ji formed there as an overflow. In the lower area of the base plate 2, essentially from the housing 1 and the liquid space 12 delimited by the Gz 'inlet pipe 3 is a cooling device consisting of pipes 13 arranged. A liquid guide plate 14 with openings located on the periphery and in the central area 15 is attached above the cooling device 13.
Die Waschflüssigkeit 7 gelangt infolge der Schwerkraft über das Einlaufrohr 9 in den ν nieren Bereich des Flüssigkeitsraumes 12, fließt über die Rohre der Kühleinrichtung 13 zum Zentrum des Gegenstrombodens, tritt durch die im Zentralbercich liegenden Öffnungen 15 des Flüssipkeitsleitbleches 14 und strömt oberhaib des Flüssigkeitsleitbleches 14 zur Peripherie zurück. Eir> Teil der Waschflüssigkeit 7 gelangt durch die an der Peripherie liegenden Öffnungen 15 wieder zurück zu der Kühleinrichtung 13. ein anderer Teil gelangt durch üie Austrittsöffnungen 8 an der Peripherie des Gasleitbleches 4 zu dem Auslaufrohr iO und über dieses tu dem Einlaufrohr 9 des nächstunteren ϊί Gegenstrombodens. Das Gas 6 wird über den Gasverteiler 3 und durch dessen Eintrittsöffnungen 5 in das von dem Flüssigkeitsleitblech 14, dem Gasleitblech 4. dem Gehäuse 1 und dem Eintrittsrohr 3 begrenzte Absorptionsvolumen 16 eingeleitet, strömt radial zu den t>o an der Peripherie gelegenen Austrittsöffnungen 8 und gelangt in den Gasverteiler 3 des nächstoberen Gegenstrombodens.As a result of gravity, the washing liquid 7 reaches the ν renal area of the liquid space 12 via the inlet pipe 9, flows via the pipes of the cooling device 13 to the center of the countercurrent bottom, passes through the openings 15 of the liquid baffle 14 located in the central area and flows to above the liquid baffle 14 Periphery back. Part of the scrubbing liquid 7 passes through the openings 15 on the periphery back to the cooling device 13. Another part passes through the outlet openings 8 on the periphery of the gas baffle 4 to the outlet pipe OK and via this to the inlet pipe 9 of the next lower ϊί Countercurrent bottom. The gas 6 is introduced via the gas distributor 3 and through its inlet openings 5 into the absorption volume 16 delimited by the liquid baffle 14, the gas baffle 4, the housing 1 and the inlet pipe 3, flows radially to the outlet openings 8 and located on the periphery reaches the gas distributor 3 of the next upper countercurrent tray.
Dieser im wesentlichen horizontale Gasstrom zwischen den zentralen Fintrittsöffnungen 5 und den es peripheren Austrittsöffnungen 8 induziert eine Bewegung der Waschflüssigkeit 7, die durch die Anordnung des Flüssigkeitslcitblech * 14 zur Führung der Waschflüssigkeit 7 über die Kühleinrichtung 13 genutzt wird. Dieser Umwälzfluß ist wesentlich größer als der Speisefluß der Waschflüssigkeit 7, so daß der Speiseflnß in erster Näherung vernachlässigbar ist. Besonders einfache Ausführungen des Flüssigkeitsleitbleches 14 ergeben sich dann, wenn der Rückstrom von der Peripherie zum Zentrum im unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 12 erfolgt.This essentially horizontal gas flow between the central fin outlet openings 5 and the es peripheral outlet openings 8 induces a movement of the washing liquid 7 through the arrangement of the liquid metal sheet * 14 is used to guide the washing liquid 7 over the cooling device 13. This circulating flow is substantially greater than the feed flow of the washing liquid 7, so that the feed flow is negligible in a first approximation. Particularly simple designs of the liquid guide plate 14 arise when the return flow from the periphery to the center in the lower part of the liquid space 12 takes place.
Das Gas 6 verteilt sich gleichmäßig unter dem Gasleitblech 4 und legt einen langen Absorprionsweg zurück, so daß sich eine große Verweilzeit ergibt. Der Gasstrom besteht dabei aus einem dünnen Blasenfilm in der Grenzschicht zwischen Waschflüssigkeit 7 und Gasleitblech 4, der die Absorption begünstigt. Die horizontale Gasführung in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Waschflüssigkeit 7 hält Druckverluste in engen Grenzen.The gas 6 is distributed evenly under the gas baffle 4 and lays a long absorption path back, so that there is a long residence time. The gas flow consists of a thin film of bubbles in the boundary layer between washing liquid 7 and gas baffle 4, which promotes absorption. the horizontal gas flow in the immediate vicinity of the surface of the scrubbing liquid 7 keeps pressure losses in narrow limits.
Das Ausbilden einer Sprudelschicht, deren Ausdehnung mit ansteigender Gasbelastuue zunehmen und zum Mitreißen der Waschflüssigkeit in oen nächsthöheren Absorptionsboden führen könnte, ist hier grundsätzlich ausgeschlossen, so daß der vertikale Abstand zwischen zwei Absorptionsböden wesentlich kleiner sein kann. Die vorgeschlagene Anordnung vermeidet mit Sicherheit das Bilden von Totvolumina sowie Kurzschlüssen und gestattet insbesondere bei kleinen Bodenabständen (v) das Approximieren der Gasströmung an eine Propfenströmung. Durch Strukturieren der Flüssigkeitsleitbleche 14 und insbesondere der Gasleitbleche 4 kann deren Wirksamkeit für den Stoff und Wärmeaustausch gesteigert und besonderen Randbedingungen angepaßt werden.The formation of a bubble layer, the expansion of which increases with increasing gas load and could lead to the washing liquid being carried away in the next higher absorption tray, is fundamentally excluded here, so that the vertical distance between two absorption trays can be significantly smaller. The proposed arrangement definitely avoids the formation of dead volumes as well as short circuits and, in particular, allows the gas flow to be approximated to a plug flow in the case of small base clearances (v). By structuring the liquid guide plates 14 and in particular the gas guide plates 4, their effectiveness for the exchange of substances and heat can be increased and special boundary conditions can be adapted.
Das vereinfachte Schniitbild eines kreisförmigen Gleichstrombodens ist in F i g. 2 dargestellt. Das Gas 6 und die Waschflüssigkeit 7 werden durch ein an der Oberseite des Absorptionsbodens angeschlossenes zentrales Eintrittsrohr 20 zugeführt und über mehrere Verteilerrohre 21 in eine Ringkammer 22 geleilet. Die Innenwand der Ringkammer 22 wird von einem an seinen beiden Enden offenen Austrittsrohr 23 gebildet. Die Außenwand 24 der Ringkammer 22 ist mit einer Vielzahl von Durchtriitsöffnungen 25 verse!.en, durch die Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in eine:i radialsymmetrischen Raum 26 eintreten. Der Raum 26 wird begrenzt an seiner Unterseite durch ein an das untere Ende des Austrittsrohres 23 anschließendes Bodenblech 27, ein rohrförmiges Gehäuse 28 und ein Gasleitblech 29. Der Raum 26 ist durch ein Flüssigkeitsleitblech 30 in zwei übereinander liegende Abschnitte geteilt, die über eine Vielzahl an der Peripherie und im Zentralbereich liegender Öffnungen 31 miteinander verbunden sind, so djß Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in dem oberen Abschnitt des Raumes 26, also oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30, radial zur Peripherie stiömen und nach dem Durchtritt durch die peripheren Öffnungen 31 unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30 über eine Kühleinrichtung ?? zum Zentrum zurückfließen und durch die dort befindlichen öffnungen 31 in den Bereich unterhalb des Gasleitbleches 29 gelangen kann. Durch öffnungen 13 am peripheren Rand des Gai,leitbleches 29 erreichen Gas 6 und ein dünner Film der Waschflüssigkeit 7 die Oberseite des Gasleitbleches 29 und erreichen zv ischen den Verteilerrohren 21 hindurch das Austritlsrohr 23.The simplified cross-section of a circular DC floor is shown in FIG. 2 shown. The gas 6 and the scrubbing liquid 7 are fed in through a central inlet pipe 20 connected to the top of the absorption tray and distributed via a plurality of distributor pipes 21 into an annular chamber 22. The inner wall of the annular chamber 22 is formed by an outlet pipe 23 that is open at both ends. The outer wall 24 of the annular chamber 22 is provided with a multiplicity of through openings 25 through which the gas 6 and scrubbing liquid 7 enter a radially symmetrical space 26. The space 26 is delimited on its underside by a bottom plate 27 adjoining the lower end of the outlet pipe 23, a tubular housing 28 and a gas baffle 29. The space 26 is divided by a liquid baffle 30 into two superimposed sections, which have a large number of the periphery and openings 31 in the central area are connected to one another, so that gas 6 and washing liquid 7 in the upper section of space 26, i.e. above liquid guide plate 30, flow radially to the periphery and, after passing through peripheral openings 31, flow below liquid guide plate 30 a cooling device ?? can flow back to the center and pass through the openings 31 located there into the area below the gas guide plate 29. Gas 6 and a thin film of the scrubbing liquid 7 reach the top of the gas baffle 29 through openings 13 on the peripheral edge of the gas baffle 29 and reach the outlet pipe 23 through the distribution pipes 21.
Eine rechteckige Ausbildung eines Gleichstrombodens zeigt Fig. 3 als vereinfachtes Schnittbild An einer ersten Schmalseite eines rechteckigen Bodens sind ein oder mehrere Eintrittsrohre 40 für Gas 6 undA rectangular design of a direct current bottom is shown in FIG. 3 as a simplified sectional view of a first narrow side of a rectangular bottom are one or more inlet pipes 40 for gas 6 and
Waschflüssigkeit 7 angeordnet. An einer /weilen Schmalseite in groBcm Abstand von den Eintrittsrohren 40 ist ein im Bereich der Flüssigkeitsoberflache angeordnetes Gasleitblech 41 mit mehreren ersten Austrittsöffnungen 42 versehen. Oberhalb des Gasleit· bleches 41 ist ein den Strom des Gases 6 von den ersten Austrittsöffnungen 42 zur Vermeidung eines Kurzschlusses wegführendes Leitblech 43 mit im Bereich ties Eintrittsrohres 40 liegenden zweiten Aiistrittsöfftningen 44 installiert. An der zweiten Schmalseite des rechteckigen Bodens sind ein oder mehrere Austrittsrohre 45 zum Ableiten von Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 vorhanden. Die als Überlauf 46 ausgebildete obere Mündung des Austrittsrohres 45 endet in der f.bene des Oasleitbleehs 41. Das Gasleitblech 41 hat in der Niihe des Austrittsrohres 45 zweite Ausirittsöffnungen 47 zum Abführen der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsraum im unteren Bereich des Bodens 48 ist durch ein Flüssigkeitslcitblech 49 mit öffnungen 50 an beiden Schmalseiten nach oben hin begrenzt. Unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 49 ist eine Kühleinrichtung 51 installiert. Der Raum zwischen Flüssigkeitslcitblech 49 und Gasleitblech 41 bildet das Absorptionsvolumen.Washer fluid 7 arranged. On one narrow side at a large distance from the inlet pipes 40 is a gas baffle 41 arranged in the area of the liquid surface and having a plurality of first Outlet openings 42 are provided. Above the gas guide plate 41 is the flow of the gas 6 from the first Outlet openings 42 to avoid a short circuit leading away guide plate 43 with ties in the area Inlet pipe 40 lying second Aiistrittsöfftningen 44 installed. One or more outlet pipes 45 are located on the second narrow side of the rectangular base for discharging gas 6 and washing liquid 7 available. The upper one, designed as an overflow 46 The mouth of the outlet pipe 45 ends in the f.bene des Oasleitbleehs 41. The gas guide plate 41 has in the vicinity of the outlet pipe 45, second outlet openings 47 for discharging the liquid. The fluid space in the The lower area of the bottom 48 is covered by a liquid / slit plate 49 with openings 50 on both Narrow sides limited at the top. A cooling device 51 is located below the liquid guide plate 49 Installed. The space between the liquid metal sheet 49 and the gas baffle 41 forms the absorption volume.
Ein rechteckiger Gegenstromboden ist als vereinfachtes Schnittbild in F i g. 4 dargestellt. An einer ersten Seite eines rechteckigen Bodens ist ein Eintrittsrohr 60 für die Waschflüssigkeit 7 und versetzt an der gleichen Seite ein Austritlsmhr 61 für die Waschflüssigkeit 7 angeordnet. Das Finlritl -ιohr 60 ist von oben durch ein den Boden an seiner Oberseite begrenzendes Gaslcitblech 62 bis in die Nähe des Bodenblcches 63 geführt. Das Austrittsrohr 61 durchdringt das Bodcnblech 6.3 von linien und reicht mit seiner als Oberlauf 64 ausgebildeten Öffnung bis in die Ebene des Gaslcitblcches 62. An einer zweiten Seile des Bodens ist ein von unten durch die Wand 63 geführtes Gascintriltsrohr 65 angeordnet, das bis zum Ciasleitblech 62 reicht und dort mit Gasaustrittsöffnungen 66 verschen ist. Das Gaslcitblcch 62 besitzt im Bereich der ersten Seile des Bodens Öffnungen 67. durch die das unter dem Gaslcitblech 62 geführte Gas 6 aus dem Boden austreten kann. Die Waschflüssigkeit strömt zunächst im Bereich des Bodenbleches 6.3 durch den Flüssigkeitsraum 68. in dem eine Kühleinrichtung 69 unterhalb eines I lüssigkcitsleitbleches 70 mit öffnungen 71 angeordnet ist. Durch die öffnung 71 im Bereich der zweiten Seite gelangt die Waschflüssigkeit 7 in den oberhalb des Flüssigkeitsleitblcches 70 liegenden Teil des Flüssigkeitsraumes 68. wird von dem dort strömenden Gas 6 in Richtung auf die erste Seite bewegt, wobei ein Teil der Waschflüssigkeit 7 durch die dort liegenden Öffnungen 71 wieder in den unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 68 eintritt und ein anderer Teil durch die öffnungen 67 des Gasleitbleches 62 in den Überlauf 64 des Austritlsrohres 61 gelangt.A rectangular countercurrent floor is shown as a simplified sectional view in FIG. 4 shown. On a first On the side of a rectangular base is an inlet pipe 60 for the washing liquid 7 and offset on the same Side an outlet pipe 61 for the washing liquid 7 arranged. The Finlritl -ιohr 60 is from above through a the bottom delimiting the top of the gas / aluminum sheet 62 led to the vicinity of the floor 63. The outlet pipe 61 penetrates the bottom plate 6.3 from lines and extends with its opening formed as the upper course 64 into the plane of the gas block 62. An a second cable of the floor is a gas filter pipe 65 led from below through the wall 63 is arranged, which extends to the Ciasleitblech 62 and is given away there with gas outlet openings 66. The Gaslcitblcch 62 has openings 67 in the area of the first ropes of the floor through which the under the gas / aluminum sheet 62 guided gas 6 can escape from the ground. The washing liquid initially flows in the area of the Bottom plate 6.3 through the liquid space 68. in which a cooling device 69 underneath a liquid guide plate 70 is arranged with openings 71. The Washing liquid 7 in the above the liquid guide 70 lying part of the liquid space 68. is of the gas 6 flowing there in the direction of the first side moved, with part of the washing liquid 7 again enters the lower part of the liquid space 68 through the openings 71 located there and another part through the openings 67 of the gas guide plate 62 into the overflow 64 of the outlet pipe 61 arrives.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |