DE2804680A1

DE2804680A1 - Rectification column esp. for offshore plant - has trays composed of individual full-wave undulating strips overlapped at edges

Info

Publication number: DE2804680A1
Application number: DE19782804680
Authority: DE
Inventors: Dietmar Ing Grad Baumann; Wolf Dieter Dipl Ing Dr Latzin
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1978-02-03
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1979-08-09

Abstract

The rectification column has horizontal trays which have apertures through which both liq. and gas flow (dual-flow arrangement). Each tray is composed of separate elements, each having a sinusoidal or sawtooth profile; the profile of each element covers one full period and adjacent elements are staggered relative to one another so that the downwardly open half-wave of the section of one element overlaps the upwardly open half-wave of the adjacent element without touching it. Different trays at different levels may be oriented at 90 degrees to one another. The tray is intended esp. for offshore or transportable equipment where there is no guarantee that the vessel will remain upright and the trays horizontal. When a tray is tilted, the disturbances to performances which occur in other types of appts. are eliminated.

Description

Rektifikationskolonne mit horizontalen Austauschböden Rectification column with horizontal exchange trays

Die Erfindung betrifft eine Rektifikationskolonne mit horizontalen Austauschböden, in der Gas und Flüssigkeit durch dieselben Durchtrittsöffnungen der Austauschböden geführt werden (Dual-flow). The invention relates to a rectification column with horizontal Exchange trays in which gas and liquid pass through the same openings of the exchange trays (dual-flow).

In bisher bekannten Rektifikationskolonnen mit Austauschböden werden als Austauschelemente hauptsädhlich Flach-und Schlitzglocken, Ventile und Sieblöcher verwendet. Durch diese Elemente strömt das Gas und durchsprudelt die auf den Böden fließende Flüssigkeit im Kreuzstrom. Dabei gelangt die Flüssigkeit Jeweils über ein Einlaufwehr auf den Austauschboden, fließt über ein Ablaufwehr in einen Schacht und gelangt durch diesen auf den nächsten Boden. In previously known rectification columns with exchange trays as replacement elements mainly flat and slit bells, valves and sieve holes used. The gas flows through these elements and bubbles through those on the floors flowing liquid in a cross current. The liquid passes over in each case an inlet weir on the replacement floor, flows over a weir into a shaft and through this reaches the next floor.

Um bei einer Rektifikationskolonne mit Austauschböden der oben beschriebenen Art eine gleichmäßige Durchströmung zu gewährleisten, muß auf den Austauschböden überall der Flüssigkeitsstand gleich hoch sein, d..h. die Austauschböden müssen sich in absolut horizontaler Lage befinden. Die Austauschböden einer Rektifikationskolonne auf einer Offshore-Plattform, einer fahrbaren Anlage oder in durch Windkräfte bewegten Kolonnenabschnitten führen jedoch Bewegungen aus, so daß die Böden sich nicht ständig in horizontaler Lage befinden. Dadurch kommt es zu Gas- bzw. Flüssigkeits-Bypässen> die den Wirkungsgrad der Rektifikationskolonne stark verschlechtern, wenn nämlich der Flüssigkeitsstand auf den Austauschböden aufgrund der Kolonnenneigung unterschiedlich hoch wird. Der Hauptstrom weicht dann auf die Seite mit wenig Flüssigkeit aus, wogegen auf der anderen Bodenseite unter dem Druck der hohen Flüssigkeitssäule der Boden durchzuregnen beginnt. Bei Böden mit Zu- und AblauSschächten besteht zwischen diesen eine Strömung, die bei Neigung der Böden verstärkt oder aufgehoben oder in andere Richtung abgelenkt wird. Dies führt zu unerwünschten Vermischungen und zu Änderungen der Verweilzeit der Flüssigkeit auf den Böden, was wiederum den Wirkungsgrad der Rektifikationskolonne ungünstig beeinflußt. To in a rectification column with exchange trays of the above-described Art to ensure an even flow, must be on the exchange floors the liquid level must be the same everywhere, i.e. the replacement floors must are in an absolutely horizontal position. The exchange trays of a rectification column on an offshore platform, a mobile system or in motion by wind forces However, column sections carry out movements, so that the floors are not constantly are in a horizontal position. This leads to gas or liquid bypasses> which greatly worsen the efficiency of the rectification column, namely if the liquid level on the exchange trays varies due to the inclination of the column gets high. The main flow then deviates to the side with little liquid, whereas on the other side of the floor, under the pressure of the high column of liquid, the floor begins to rain through. In the case of floors with inlet and outlet shafts, there is between them a current that increases or decreases with slope of the floors or into others Direction is diverted. This leads to undesirable mixing and changes the residence time of the liquid on the floors, which in turn increases the efficiency of the Rectification column adversely affected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rektifikationskolonne zu entwickeln, die für den Offshore-Betrieb und allgemein für bewegliche Anlagen geeignet ist, d#h. eine Rektifikationskolonne, bei der auch bei geringer Gasbelastung und unterschiedlichen Flüssigkeitsständen auf den Austauschböden noch eine Rektifikation mit gleichbleibend gutem Wirkungsgrad möglich ist. The invention is based on the object of a rectification column to be developed for offshore operation and generally for movable systems is suitable, d # h. a rectification column, in which even with a low gas load and different liquid levels on the exchange trays, another rectification is possible with consistently good efficiency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Austauschböden aus einzelnen Elementen mit sinus- oder sägezahnähnlichem Profil zusammengesetzt sind, wobei das Profil jedes Elementes sich über nahezu eine volle Periode erstreckt und benachbarte Elemente derart nebeneinander phasenverschoben angeordnet sind, daß jeweils die nach unten offene Halbwelle des Profils eines Elementes die nach oben offene rinnenförmige Halbwelle des Profils des Nachbarelementes ohne sie zu berühren überlappt. According to the invention, this object is achieved in that the exchange trays composed of individual elements with a sinusoidal or sawtooth-like profile with the profile of each element extending over almost a full period and adjacent elements are arranged side by side out of phase in such a way that that in each case the downwardly open half-wave of the profile of an element according to open at the top, channel-shaped half-wave of the profile of the neighboring element without it touch overlaps.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Austauschböden in einer Rektifikationskolonne aus Elementen mit sinus- oder sägezahnähnlichem Profil zusammengesetzt. Diese Elemente sind dabei angeordnet wie im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs beschrieben. Die nach oben offenen Halbwellen der Elemente bilden Rinnen, in denen sich Rektifikationsflüssigkeit sammelt. According to the present invention, the exchange trays are in one Rectification column composed of elements with a sine or sawtooth profile. These elements are arranged as in the characterizing part of the main claim described. The upwardly open half-waves of the elements form channels in which rectification fluid collects.

Von der diese Kanäle überlappenden, nach unten geöffneten Halbwelle des jeweiligen Nachbarelementes wird das von unten kommende Gas durch die Flüssigkeit geleitet. Auf demselben Weg läuft überschüssige Flüssigkeit ab und gelangt auf den nächsttieferen Boden. Die vorliegende Erfindung sieht also einen Durchtritt von Gas und Flüssigkeit durch dieselben oeffnungen im Gegenstrom vor. Diese Strömungsart ist unter der Bezeichnung Dual-Flow bekannt.From the half-wave that overlaps these channels and is open at the bottom of the respective neighboring element is the one coming from below gas passed through the liquid. Excess fluid runs the same way and gets to the next lower floor. So the present invention sees a passage of gas and liquid through the same openings in countercurrent before. This type of flow is known as dual flow.

Durch den Gegenstand der Erfindung ist es möglich, Rektifikationssäulen bei gleichbleibend gutem Wirkungsgrad in beweglichen Anlagen, beispielsweise im Offshore-Betrieb, zu verwenden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Austauschböden entfallen Zu- und Ablaufschächte, wodurch keine großen störanfälligen Flüssigkeitswege auftreten. Als weiterer großer Vorteil bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Austauschböden wird durch die siphonartige Konstruktion ein ständiger Flüssigkeitsverschluß erreicht, so daß die Kolonne einen großen Belastungsbereich bewältigen kann. Darüber hinaus liegt die für den Stoffaustausch günstigste Strömungsform, nämlich Gegenstrom, vor. The subject matter of the invention makes it possible to use rectification columns with consistently good efficiency in moving systems, for example in Offshore operation, to use. Due to the design of the replacement floors according to the invention Inlet and drainage shafts are omitted, which means that there are no large, failure-prone fluid paths appear. Another great advantage of the inventive training Due to the siphon-like construction, exchangeable trays become a permanent seal for liquids achieved so that the column can handle a large load range. About that In addition, there is the most favorable flow form for the mass transfer, namely countercurrent, before.

Zugleich treten auf den Austauschböden immer gleichhohe Flüssigkeitsstände auf. Dies wird insbesondere bei einer vorteilhaften Modifikation der vorliegenden Erfindung erreicht, bei der die benachbarten Austauschböden bezüglich der Richtung der Rinnen gegeneinander um die Achse der Rektifikationskolonne gedreht sind, vorzugsweise um 900. At the same time, the liquid levels on the exchange trays are always the same on. This is particularly the case with an advantageous modification of the present invention Invention achieved in which the adjacent exchange floors with respect to the direction of the troughs are rotated relative to one another about the axis of the rectification column, preferably around 900.

Mit geringem Aufwand können die erfindungsgemäßen Austauschböden gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes geschottet sein. Dazu sind die Oberseiten der nach oben geschlossenen Halbwellen der Profile der Austauschelemente entlang dem Wellenscheitel und/oder die nach oben offenen Halbwellen über den Rinnenquerschnitt hinweg mit Wehren versehen. Durch die Schottung wird bei starker Neigung der Austauschböden ein Abfließen der Flüssigkeit verhindert. With little effort, the replacement floors according to the invention partitioned according to a further possible embodiment of the subject matter of the invention be. These are the tops of the half-waves of the profiles that are closed at the top of the exchange elements along the corrugation crest and / or the upwardly open ones Provide weirs with half-waves across the channel cross-section. Through the partition a drainage of the liquid is prevented if the exchange trays are steeply inclined.

Mit Vorteil sind die Wehre in den nach oben offenen Halbwellen der Profile als Rückschlagklappen ausgebildet. The weirs are advantageous in the upwardly open half-waves of the Profiles designed as non-return flaps.

Selbstverständlich ist es möglich, die Profile der Austauschelemente in verschiedener Weise zu gestalten. Oft erweist es sich als günstig, daß dieses Profil geradlinige Abschnitte aufweist. Die Elemente können dann zum Beispiel ein sägezahn- oder rechteckwellenähnliches Profil aufweisen. Of course, it is possible to change the profiles of the exchange elements to shape in different ways. It often turns out to be beneficial that this Profile has rectilinear sections. The elements can then for example be a Have a sawtooth or square wave profile.

Durch Veränderung der Rinnenquerschnitte läßt sich in einfacher Weise das Flächenverhältnis des erfindungsgemäßen Austauschbodens für Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt verändern, wodurch sich die Flexibilität des Austauschbodens erhöht. By changing the channel cross-sections can be in a simple manner the area ratio of the replacement tray according to the invention for gas and liquid passage change, which increases the flexibility of the exchange floor.

Durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Austauschböden ist es möglich, sie in Rektifikationssäulen mit beliebigem Querschnitt zu verwenden. Beispielsweise können neben Säulen mit rundem auch solche mit rechteckigem Querschnitt verwendet werden. Due to the simple structure of the replacement floors according to the invention it is possible to use them in rectification columns of any cross-section. For example, columns with a round cross-section can also be used with columns with a rectangular cross-section used will.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Further details of the invention are shown schematically with reference to FIG illustrated embodiments described.

Es zeigen: Figur 1 eine Rektifikationssäule mit erfindungsgemäßen Austauschböden, Figur 2 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Austauschbodens, Figuren 3a, mit Wehren versehene Elemente der Austauschböden, 3b und 3c Figren 4a mögliche konstruktive Varianten der Profilform und 4b der Elemente der Austauschböden.The figures show: FIG. 1 a rectification column with the invention Exchange floors, Figure 2 shows a cross section of an exchange floor according to the invention, FIGS. 3a, elements of the exchange floors provided with weirs, 3b and 3c, FIGS. 4a possible structural variants of the profile shape and 4b of the elements of the replacement floors.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Rektifikationskolonne 1 mit horizontalen Austauschböden 2 dargestellt, die aus Elementen 3 mit sinusähnlichem Profil besteht. In Figure 1, a rectification column 1 according to the invention is with horizontal exchange floors 2 shown, consisting of elements 3 with sinusoidal Profile exists.

Figur 2 zeigt einen Austauschboden 2 dieser Rektifikationskolonne im Querschnitt. Im rinnenförmigen Teil der Profilbleche 3 steht Flüssigkeit 4. Die Pfeile 5 und 6 verdeutlichen die Strömungswege von Flüssigkeit und Dampf. Uber der Flüssigkeit kommt es durch das Einsprudeln von Gas zur Bildung von Blasen 11. FIG. 2 shows an exchange tray 2 of this rectification column in cross section. In the channel-shaped part of the profile sheets 3 is liquid 4. The Arrows 5 and 6 show the flow paths of liquid and steam. Above the As a result of the bubbling in of gas, bubbles form 11.

Eine mögliche Schottung eines erfindungsgemäßen Austauschbodens mit Wehren 7, 8, 8' zeigen die Figuren 3a, 3b und 3c. In Figur 5c ist dabei ein als Rückschlagklappe ausgebildetes Wehr 8' gezeigt. Es ist um eine Achse 9 drehbar gelagert und besitzt zur einen Seite hin einen Anschlag 10. A possible partitioning of an exchange floor according to the invention with Weirs 7, 8, 8 'are shown in FIGS. 3a, 3b and 3c. In Figure 5c is a weir 8 'designed as a non-return valve is shown. It's around an axis 9 rotatably mounted and has a stop 10 on one side.

Einige weitere mögliche Profilformen 3', 5?? der Elemente der Austauschböden 2 zeigen die Figuren 4a und 4b. Some other possible profile shapes 3 ', 5 ?? of the elements of the exchange floors 2 show FIGS. 4a and 4b.

Claims

Patent claims 1. Rectification column with horizontal exchange trays, in the gas and liquid through the same passage openings of the exchange trays are performed (dual flow), characterized in that the Ausausoh bottom (2) from individual elements (5.51, 3 ") with a sinusoidal or sawtooth-like profile with the profile of each element spanning nearly a full period and adjacent elements are arranged side by side out of phase in such a way that that in each case the downwardly open half-wave of the profile of an element after open at the top, channel-shaped half-wave of the profile of the neighboring element without it touch overlaps.

2 rectification column according to claim 1, characterized in that neighboring floors (2) with respect to the direction of the gutters by 900 about the axis of the Rectification column (1) are arranged rotated relative to one another.

3. rectification column according to claim 1 or 2, characterized in that that the elements (3, D ', 3 ") of the exchange trays (2) at the top of the top closed half-waves of the profiles along their apex and / or in the after Half-waves open at the top are provided with weirs (7,8,8 ') across the channel cross-section are.

4. rectification column according to claim 5, characterized in that that the weirs in the upwardly open half-waves of the profiles as non-return valves (8 ') are formed.

5. rectification column according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the profile of the elements (3t, 3) of the exchange floors (2) at least partially has straight sections.