DE2759195C3 - 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 Gasreinigungsstrecke verwendet. Dabei wird von einem Tragergas mitgeführtes Gas absorbiert.Such floors are usually in a vertical arrangement combined to form columns used as a gas cleaning section. 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 'lurch Erhöhen der Verweilzeit die Dekontaminationsbedingungen verbessert. Dabei sollen die Druckverluste gering bleiben und der Abstand zwischen zwei benachbarten Böden möglichst klein sein, damit sich eine möglichst geringe Bauhöhe für eine Kolonne ergibt Auch betriebsbedingte Schwankungen des Gasdurchsatzes dürfen den bestimmungsgsmäßen Betrieb nicht beeinträchtigen. Ferner müssen große Mengen an Reaktionswärme abführbar sein.The invention has for its object to develop a tray for absorption columns that is very allows small linear gas velocities along the column and 'l by increasing the residence time Improved decontamination conditions. The pressure losses and the distance should remain low be as small as possible between two adjacent floors, so that the lowest possible height for a Column results Even operational fluctuations in the gas throughput may not exceed the stipulated Do not affect 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 Gleichstrombodrn, ein rechteckiger Gleichstromboden und ein rechteckiger Gegenstromboden, sind in den Ansprüchen 5,6,7 und 8 erläutert.Developments of the invention, such as a circular countercurrent floor, a circular direct current floor, a rectangular direct-current floor and a rectangular counter-current floor are in the claims 5,6,7 and 8 explained.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem vorgeschlagenen Boden für Absorptionskolonnen durch ein einfaches im Bereich der Flüssigkeiuoberfläche angeordnetes Flüssigkeitsleitblech eine parallel zur Flüssigkeitsoberfläche 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 Flüssigkeitsströme trennende Flüssigkeitsleitblech, eine intensive Umwälzung der Waschflüssigkeit, da bereite 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 Liquid baffle, an intensive circulation of the washing liquid, ready for small flow conditions G / F approx. 10 the feed flow compared to the circulating flow is negligible to a good approximation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows
F i g. 1 kreisförmiger Gegenstromboden,F i g. 1 circular counterflow tray,
F i g. 2 kreisförmiger Gleichstromboden, F i g. 3 rechteckiger Gleicbstromboden,F i g. 2 circular DC floor, FIG. 3 rectangular co-current floor,
F i g. 4 rechteckiger Gegenstromboden.F i g. 4 rectangular counterflow bases.
Der in F i g. 1 in einem vereinfachten Schnittbild dargestellte kreisförmige Gegenstromboden besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse 1 und einem Bodenblech 2, in dessen Zentrum ein Gasverteiler 3 angeordnet ist Das obere Ende des Gasverte.ilers 3 ist durch ein Gasleitblech 4 verschlossen, das mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist Unmittelbar unterhalb des Gasleitbleches 4 ist der Gasverteiler 3 mit Eintriitsöffnungen 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 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 dort als Überlauf ausgebildet Im unteren Bereich des im wesentlichen von dem Gehäuse 1, dem Bodenblech 2 und dem Gaseintrittsrohr 3 begrenzten Flüssigkeitsraumes 12 ist eine aus Rohren bestehende Kühleinrichtung 13 angeordnet. Ein Flüssigkeitsleitblech 14 mit an der Peripherie und im Zentralbereich liegenden Öffnungen 15 ist oberhalb der Kühleinrichtung 13 angebracht.The in F i g. 1, shown in a simplified sectional view, consists of a circular countercurrent tray essentially of a tubular housing 1 and a bottom plate 2, in the center of which a gas distributor 3 is arranged The upper end of the Gasverte.ilers 3 is closed by a gas baffle 4, which with the Housing 1 is firmly 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 top of the countercurrent bottom at a first point the periphery down to its lower area. An outlet pipe 10 for discharging the washing liquid 7 from the bottom flows out at a second point on the periphery in the area of the liquid surface and is formed there as an overflow in the lower area of the housing 1, the floor panel 2 and the liquid space 12 delimited by the gas 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 unteren Bereich des Flüssigkeitsraumes 12, fließt über die Rohre der Kühleinrichtung 13 zum Zentrum des Gegenstrombodens, tritt durch die im Zentralbereich liegenden Öffnungen 15 des Flüssigkeitsleitbleches 14 und strömt oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 14 zur Peripherie zurück. Ein Teil der Waschflüssigkeit 7 gelangt durch die an der Peripherie liegenden öffnungen 15 wieder zurück zu der Kühleinrichtung 13, ein anderer Teil gelangt durch die Austrittsöffnungen 8 an der Peripherie des Gaslcitbleches 4 zu dem Auslaufrohr 10 und über dieses zu dem Einlaufrohr 9 des nächstunteren Gegenstrombodens. Das Gas 6 wird über den Gasverteiler 3 und durch dessen Eintrittsöffnungen 5 in das von dem Flüssigkeitsleitblech i4, dem Gasleitblech 4, dem Gehäuse 1 und dem Eintrittsrohr 3 begrenzte Absorptionsvolumen 16 eingeleitet, strömt radial zu den μ an der Peripherie gelegenen Austrittsöffnungen 8 und gelangt in den Gasverteiler 3 des nächstoberen Gegenstrombodens.As a result of gravity, the washing liquid 7 passes through the inlet pipe 9 into the lower region of the Liquid space 12, flows through the tubes of the cooling device 13 to the center of the countercurrent bottom, passes through the openings 15 of the liquid guide plate 14 located in the central area and flows above the liquid guide plate 14 back to the periphery. Part of the washing liquid 7 passes through the openings 15 located on the periphery back to the cooling device 13, another part reaches the outlet pipe 10 through the outlet openings 8 on the periphery of the gas / oil sheet 4 and via this to the inlet pipe 9 of the next lower countercurrent tray. The gas 6 is on the Gas distributor 3 and through its inlet openings 5 into that of the liquid guide plate i4, the gas guide plate 4, the housing 1 and the inlet pipe 3 limited absorption volume 16 introduced, flows radially to the μ outlet openings 8 located on the periphery and enters the gas distributor 3 of the next one above Countercurrent bottom.
Dieser im wesentlichen horizontale Gasstrom zwischen den zentralen Eintrittsöffnungen 5 und den peripheren Austrittsöffnungen 8 induziert eine Bewegung der Waschflüssigkeit 7, die durch die Anordnung des Flüssigkeitsleitbleches 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 Speisefluß 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 erfolgtThis essentially horizontal gas flow between the central inlet openings 5 and the peripheral outlet openings 8 induces a movement of the washing liquid 7 through the arrangement of the liquid guide plate 14 is used to guide the washing liquid 7 via the cooling device 13. This circulating flow is substantially greater than the feed flow of the washing liquid 7, so that the feed flow In a first approximation, particularly simple designs of the liquid guide plate 14 are negligible 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 Gasleilblech 4 und legt einen langen Absorptionsweg 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 duct 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 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 Gasbelastung zunehmen und zum Mitreißen der Waschflüssigkeit in den nächsthöheren Absorptionsboden führen könnte,«st hier grundsätzlich ausgeschlossen, so daß der verüiale Abstand zwischen zwei Absorptionsböden wesentlich kleiner sein kann. Die vorgeschlagene Anordnung vermeidet mit Sicherheit das Bilden von Totvolumina sowie Kurzschüssen 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 into the next-higher absorption tray, is fundamentally excluded here, so that the actual 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 ground 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 Schnittbild 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 Ringkaimmer 22 geleitet. 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 Durchtrittsöffnungen 25 versehen, durch die Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in einen 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 daß Gas 6 und Waschflüssigkeit 7 in dem oberen Abschnitt des Raumes 26, also oberhalb des Flüssigk?its!.-itbleches 30, radial zur Peripherie strömen und nach dem Durchtritt durch die peripheren öffnungen 31 unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 30 über eine Kühleinrichtung 32 zum Zentrum zurückfließen und durch die dort befindlichen Öffnungen 31 in den Bereich unterhalb des Gusleitbleches 29 gelangen kann. Durch öffnungen 33 am peripheren Rand des Gasleitbleches 29 erreichen Gas 6 und ein dünner Film der Waschflüssigkeit 7 die Oberseite des Gasleitble«:hes 29 und erreichen zwischen den Verteilerrohren 21 hindurch das Austrittsrohr 23.The simplified sectional view of a circular DC floor is shown in FIG. 2 shown. The gas 6 and the washing liquid 7 are connected through a connected to the top of the absorption tray Central inlet pipe 20 is supplied and passed through a plurality of distributor pipes 21 into a ring chamber 22. the 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 plurality of passage openings 25 through the gas 6 and scrubbing liquid 7 enter a radially symmetrical space 26. The space 26 is limited on its underside through a bottom plate 27 adjoining the lower end of the outlet pipe 23 tubular housing 28 and a gas baffle 29. The space 26 is divided by a liquid baffle 30 in two Superimposed sections divided over a multitude at the periphery and in the central area lying openings 31 are connected to each other, so that gas 6 and washing liquid 7 in the upper Section of the space 26, i.e. above the liquid coolant! 30, flow radially to the periphery and after passing through the peripheral openings 31 flow back to the center below the liquid guide plate 30 via a cooling device 32 and can pass through the openings 31 located there into the area below the sliding sheet 29. By Openings 33 on the peripheral edge of the gas guide plate 29 reach gas 6 and a thin film of the Washing liquid 7 the top of the gas baffle «: hes 29 and reach the outlet pipe 23 between the distributor pipes 21.
Eine rechteckige Ausbildung eines Gleichstrombodens zeigt F i g. 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 floor is shown in FIG. 3 as a simplified sectional view. At a first narrow side of a rectangular bottom are one or more inlet pipes 40 for gas 6 and
Waschflüssigkeit 7 angeordnet. An einer zweiten Schmalseite in großem Abstand von den Eintrittsrohren 40 ist ein im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche angeordnetes Gasleitblech 4! mit mehreren ersten Austrittsöffnungen 42 versehen. Oberhalb des Gasleitbleches 41 ist ein den Strom des Gases 6 von den ersten Austrittsöffnungen 42 zur Vermeidung eines Kurzschlusses wegführendes Leitblech 43 mit im Bereich des Eintrittsrohres 40 liegenden zweiten Austrittsöffnungen 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 Ebene des Gasleitblechs 41. Das Gaslcitblech 41 hat in der Nähe des Austrittsrohres 45 zweite Austrittsöffnungen 47 zum Abführen der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsraum im untrrpn Rerpirh Hes Roclens 48 ist durch ein Flüssigkeitsleitblech 49 mit öffnungen 50 an beiden Schmalseiten nach oben hin begrenzt. Unterhalb des Flüssigkeitsleitbleches 49 ist eine Kühleinrichtung 51 installiert. Der Raum zwischen Flüssigkeitsleitblech 49 und Gasleitblech 41 bildet das Absorptionsvolumen.Washer fluid 7 arranged. On a second narrow side at a large distance from the inlet pipes 40 is a gas baffle 4 arranged in the area of the liquid surface! with several first Outlet openings 42 are provided. Above the gas guide plate 41 is the flow of gas 6 from the first Outlet openings 42 to avoid a short circuit leading away guide plate 43 with in the area of the Inlet pipe 40 lying second outlet openings 44 installed. On the second narrow side of the rectangular At the bottom are one or more outlet pipes 45 for discharging gas 6 and washing liquid 7 available. The upper mouth of the outlet pipe 45, designed as an overflow 46, ends in the plane of the Gas guide plate 41. The gas guide plate 41 has, in the vicinity of the outlet pipe 45, second outlet openings 47 for Drain the liquid. The fluid space in the untrpn Rerpirh Hes Roclens 48 is through a Liquid guide plate 49 with openings 50 on both narrow sides limited upwards. Below the Liquid baffle 49, a cooling device 51 is installed. The space between liquid baffle 49 and 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 Austrittsrohr 61 für die Waschflüssigkeit 7 angeordnet. Das Eintrittsrohr 60 ist von oben durch eir den Boden an seiner Oberseite begrenzendes Gasleitblech 62 bis in die Nähe des Bodenbleches 63 geführt Das Austritlsrohr61 durchdringt das Bodenblech 63 vor ί unten und reicht mit seiner als Überlauf 64 ausgebildeten Öffnung bis in die Ebene des Gasleitbleches 62. Ar einer zweiten Seite des Bodens ist ein von unten durch die Wand 63 geführtes Gaseintrittsrohr 65 angeordnet das bis zum Gasleitblech 62 reicht und dort milA rectangular countercurrent floor is shown as a simplified sectional view in FIG. 4 shown. An inlet pipe 60 for the washing liquid 7 is arranged on a first side of a rectangular base and an outlet pipe 61 for the washing liquid 7 is arranged offset on the same side. The inlet pipe 60 is guided from above by eir the ground at its top limiting gas baffle 62 to the vicinity of the bottom plate 63, the Austritlsrohr61 penetrates the bottom plate 63 before the bottom ί and extends with its formed as an overflow 64 opening into the plane of the gas baffle 62nd Arranged on a second side of the base is a gas inlet pipe 65 which is guided from below through the wall 63 and extends to the gas baffle 62 and there mil
ίο Gasauslrittsöffnungen 66 versehen ist. Das Gasleitblech 62 besitzt im Bereich der ersten Seite des Boden.' öffnungen 67, durch die das unter dem Gasleitblech 62 geführte Gas 6 aus dem Boden austreten kann. Die Waschflüssigkeit strömt zunächst im Bereich de;ίο gas outlet openings 66 is provided. The gas baffle 62 has in the area of the first side of the floor. ' Openings 67 through which the gas baffle 62 guided gas 6 can escape from the ground. The washing liquid initially flows in the area de;
\*i Bodenbleches 63 durch den Flüssigkeitsraum 68, in derr eine Kühleinrichtung 69 unterhalb eines Flüssigkcitsleitbleches 70 mit öffnungen 71 angeordnet ist. Durch die Öffnung 71 im Bereich der zweiten Seite gelangt die Waschflüssigkeit 7 in den oberhalb des Flüssigkeitsleitbleches 70 liegenden Teil des Flüssigkeitsraumes 68 wird von dem dort strömenden Gas 6 in Richtung aul die erste Seite bewegt, wobei ein Teil der Waschflüssig keit 7 durch die dort liegenden öffnungen 71 wieder ir den unteren Teil des Flüssigkeitsraumes 68 eintritt unc \ * i bottom plate 63 through the liquid space 68, in which a cooling device 69 is arranged below a liquid guide plate 70 with openings 71. The washing liquid 7 passes through the opening 71 in the area of the second side into the part of the liquid space 68 lying above the liquid guide plate 70 and is moved by the gas 6 flowing there in the direction of the first side, with part of the washing liquid 7 passing through the liquid space there openings 71 again enters the lower part of the liquid space 68 unc
2r) ein anderer Teil durch die öffnungen 67 de« Gasleiibleches62 in den Überlauf 64 des Austriitsrohre« 61 gelärmt.2 r ) another part made noise through the openings 67 of the gas lead sheet 62 into the overflow 64 of the outlet pipe 61.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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