DE2900164C2

DE2900164C2 - Vorrichtung zum Inkontaktbringen eines Dampfes mit einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE2900164C2
Application number: DE2900164A
Authority: DE
Inventors: Marvin Eugene Clarendon Hills Ill. Mellbom
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1985-05-09
Also published as: GB2012609B; US4129626A; FR2413106B1; FR2413106A1; JPS54107473A; CA1112556A; JPS5742362B2; GB2012609A; ES476492A1; DE2900164A1; IT7919032A0; IT1110931B

Description

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der ein Teil der mit Durchbrechungen versehenen Abdeckbleehe Kanten aufweist, welche auf den Stützlippen (46) der Fiüssigkeitssammeirinnen (37) ruhen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Fiüssigkeitssammeirinnen (37) eine Bodenfläche aufweisen, die auf geringerer Höhe liegt als die Kontaktplatte und vom zweiten Ende der Flüssigkeitssammelrinne (37) zu deren erstem Ende nach unten geneigt verlaufen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

11, bei der die vertikalen Kanten der Wände (39) der FallschäCiite an der innenliegendeii Oberfläche des zylindrischen Behälters (33) anliegen.

13. Vorrichtung nach einem der Anspruches bis

12, bei der die vertikalen Kanten der Wände (39) der Fallschächte an der ini,enliegenden Oberfläche des äußeren, zylindrischen Behälters (33) über vertikal ausgerichtete, von Durchbrechungen freie Träger verbunden sind, welche sich von der innenliegenden Oberfläche des zylindrischen Behälters (33) in radialer Richtung nach innen zu den vertikalen Kanten der Wände (39) der Fallschächte erstrecken.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

13, bei der die Verbindungseinrichtung ein vertikal ausgerichtetes zylindrisches Teil (25) aufweist, welches von einer von Durchbrechungen freien Platte überdeckt ist und horizontal ausgerichtete, gekrümmte, nach außen verlaufende Stützlappen aufweist, und daß Abschnitte der mit Durchbrechungen versehenen Deckbleche auf den gekrümmten Stützlippen ruhen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

14, bei der das erste tjide einer jeden der Flüssigkeitssammelrinne (11) in einer rechteckigen Ausnehmung (6') in der Wand (12') des Falischachtes angebracht ist, welche sich von einer horizontalen oberen Kante der Wand (12') des Fallschachtes nach unten erstreckt, wobei die obere Kante der Wand (12') des Fallschachtes über den keine Durchbrechungen aufweisenden vertikalen Wehren (7) liegt, welche sich längs der Fiüssigkeitssammeirinnen (11) erstrecken, und wobei die rechteckige Ausnehmung (6') sich unter das Niveau der Kontaktplatte heraberstreckt und mit der Bodenfläche (3) und den Seitenwänden der Flüssigkeitssammelrinne (11) bei deren erstem Ende fluchtet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Inkontaktbringen eines Dampfes mit einer Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft genauer gesagt einen Mehrweg-Fraktionierboden zur Verwendung in Fraktionierkolonne!!.

Fraktionierböden werden seit langer £eit kommerziell in großem Ausmaße verwendet. Bezüglich der Konstruktion und der Auslegung von Fraktionierböden liegt schon ein beträchtliches Wissen vor. So ist zum Beispiel irn Kapitel 18 der vierten Auflage des Buches »The Chemical Engineers' Handbook« McGraw-Hill Book Co. 1963 eine Mehrzahl unterschiedlicher Fraktionierbodentypen beschrieben, und dorl finden sich auch viele Angaben zur Konstruktion derartiger Fraktionierböden.

Mehrweg-Fraktionierböden werden auch als Fraktionierböden mit aufgespaltenen Flüssigkeitsströmen bezeichnet Derartige Mehrweg-Fraktionierböden sind zum Beispiel in der US-PS 29 73 189 und der US-PS 34 34 701 beschrieben. In der letztgenannten Druckschrift ist auch die Verwendung von Fallschächten offenbart, deren Querschnitt die Gestalt ein°.s Kreisabschnittes hat Auf der Seite 18-4 des oben angegebenen Buches »The Chemical Engineers' Handbook« ist auch eine "raktioniervorrichtung beschrieben, welche einen zentralen Fallschacht aufweist, von dem aus die Flüssigkeit in radialer Richtung über eine Kantaktplatte strömt.

Aus der DE-OS 16 19 688 ist eine Bodenkolonne mit einem vertikalen zylindrischen Behälter bekannt, bei der mehrere kreisförmige, in einem Abstand übereinander angeordnete, horizontale Siebböden vorgesehen sind, die jeweils eine Anzahl voneinander getrennter Kontaktflächen mit einer Vielzahl für die leichtere Phase durchlässiger Öffnungen aufweisen, durch Fallschächte für die schwerere Phase miteinander verbunden si"<j und an ihrem Rande nur mit Fallschächten versehen sind. Zur Vermeidung der Erscheinung, daß die Strömung der schwereren Phase zum Rande der Siebböden hin inhomogen wird, was unterschiedliche Kontaktzeiten zur Folge hätte und den Wirkungsgrad herabsetzt, sind die Siebböden an ihrem Rand nur mit Fallschächten verstnen. Die Länge der Überläufe und damit auch die jeweils verarbeitbare Stoffmenge kann gegenüber vorher bekannten Siebböden um die Hälfte erhöht werden, indem etwa bei halbem Radius ein weiterer ringförmiger Fallschacht mit entsprechenden Überläufen vorgesehen ist.

Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß der zusätzliche Fallschacht gerade in dem für das Inkontaktbringen günstigsten Bereich untergebracht ist Die Homogenität der Strömung am Siebbodenrand ist unbe-

29 UU Ib4

friedigend, und die Konstruktion ist kompliziert, was die Kolonne verteuert.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Mehrweg-Fraktionierboden geschaffen, bei dem man auf allen Durchbrechungen aufweisenden Teilen des Fraktionierbodens ein gleiches Ausmaß an Berührung zwischen Dampf und Flüssigkeit erhält. Auf diese Weise wird die verfügbare Bodenoberfläche bestmöglich genutzt. Durch die Erfindung wird zugleich ein Mehrweg-Fraktionierboden geschaffen, welcher sich bestens für das Zuführen und Abziehen von Flüssigkeit und Dampf eignet, und mit dem eine sehr gleichförmige Einstellung der erhaltenen Flüssigkeitsströme und Dampfströme möglich ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Mehrweg-Fraktionierboden radial ausgerichtete Flüssigkeitssammelrinnen auf, die zugleich ein tragendes Bauteil einer sternförmigen Traganordnung darstellen, auf welchen die Durchbrechungen aufweisenden horizontalen Platten ruhen, welche die Kontaktflächen des Fraktionierbodens darstellen, auf denen Dampf und Flüssigkeit in Berührung kommen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läßt sich grob gesprochen charakterisieren als Fraktioniervorrichtung mit einem Mehrweg-Fraktionierboden, welche zumindest drei einlaßseitige Fallschächte mit der Querschnittsform eines Kreisabschnittes bzw. drei Flüssigkeitsaufgabeflächen mit der Form eines Kreisabschnittes und drei auslaßseitigc Fallschächte, deren Querschnittsform die Gestalt eines Kreisabschnittes hat, aufweist. Die i-nlaßseitigen Fallschächte und die auslaßseitigen Fallschjchte sind abwechselnd unter Abstand aufeinanderfolgend längs des kreisförmigen Randes einer horizontalen Kontaktplatte angeordnet, welche die Flüssigkeit trägt. Ein jeder der auslaßseitigen Fallschächte, welcher im Querschnitt die Gestalt eines Kreisabschnittes hat, ist mit einer Flüssigkeitssammelrinne verbunden, welche in radialer Richtung von einem nahe beim Mittelpunkt der Fraktionierschale liegenden Punkt wegläuft. Die Flüssigkeitssammelrinnen sind unterhalb der Oberseite der Kontaktplatte, vorzugsweise schräg nach unten geneigt verlaufend angeordnet und haben längs ihrer Kanten verlaufende, von Durchbrechungen freie Leitbleche, die sich senkrecht zu den auslaßseitigen Fallschächten erstrecken. Eine jede der Flüssigkeitssammelrinnen grenzt an zwei Kontaktflächen, an denen Dampf und Flüssigkeit in Berührung miteinander stehen, und sammelt Flüssigkeit, weiche von diesen beiden Kontaktflächen abläuft.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In c-sser zeigt

F i g. t einen transversalen Schnitt durch eine Fraktionierkolonne, in weichem ein Fraktionierboden in Aufsicht gezeigt ist;

F i g. 2 einen Schnitt durch den in F i g. 1 gezeigten Fraktionierboden längs der Linie 2-2 von F i g. 1;

F i g. 3 einen Schnitt durch den in F i g. 1 gezeigten Fraktionierboden längs der Linie 3-3 von F i g. 1;

F i g. 4 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Fraktionierkolonne, bei der ein Teil des Deckels weggebrochen ist, um einen abgewandelte Fraktionierboden in Aufsicht zeigen zu können, bei der die Bodenoberseite durch vier Flüssigkeitssammelrinnen in vier getrennte Kontaktflächen unterteilt ist, bei welchem Dampf und Flüssigkeit in Berührung miteinander stehen:

F i g. 5 einen vertikalen Schnitt durch eine Hälfte des in F i g. 4 gezeigten Fraktionierbodens längs der Linie 5-5 von Fig.4;

Fig. 6 eine Aufsicht auf einen zylindrischen Verbindungsring, welcher in eier Mitte des Fraktionierbodens nach den F i g. 4 und 5 angeordnet ist und zusammen mit den Flüssigkeitssammelrinnen eine sternförmige Traganordnung für die Kontaktflächen darstellt;

F i g. 7 eine Aufsicht auf einen Abschnitt eines weiter abgewandelten Fraktionierbodens, bei dem die Flüssigkeitssammelrinnen als tragende Bestandteile verwendet werden; und

Fig. 8 eine Aufsicht auf ein abgewandeltes zentrales Verbindungsteil mit quadratischer Form.

Um die Zeichnung übersichtlich und klar halten zu können, sind verschiedene kleinere Zubehörteile weggelassen, wie sie üblicherweise bei Fraktionierböden verwendet werden. Es handelt sich dabei um Mannlöcher, Reinigungslöcher, Tragstangen, Ringe und Streben usw. Derartige zusätzliche Bauteile können wie üblich und dem Fachmann bekannt ausgebildet sein. Durch die detaillierte Beschreibung einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung soll auch der Rahmen der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele eingeschränkt werden und sollen andere Ausführungsformen nicht ausgeschlossen werden, welche sich durch normale und übliche Abwandlungen der hier beschriebenen Ausführungsformen ableiten lassen.

In Fig. 1 ist ein Dreiweg-Fraktionierboden gezeigt, welcher horizontal ausgerichtet in einer vertikalen Fraktionierkolonne angeordnet ist. Ein äußerer zylindrischer Behälter der Fraktionierkolonne ist mit 1 gekennzeichnet. Der Fraktionierboden weist drei die Form eines Kreisabschnittes aufweisende Flüssigkeitsaufgabeflächen 2 und drei die Form von Kreisabschnitten aufweisende Flüssigkeitssammelöffnungen 10 auf, welche mit den Flüssigkeitsaufgabeflächen 2 abwechselnd in Abstand aufeinanderfolgend um den Umfang der die Flüssigkeit tragenden Kontaktplatte herum angeordnet sind. Die die Flüssigkeit tragende Kontaktplatte besteht üblicherweise aus einer Mehrzahl kleinerer tragender Bauteile, so daß sie leicht in die Fraktionierkolonne eingesetzt werden kann, nachdem die letztere aufgerichtet worden ist. Diese tragenden Bauteile der Kontaktp'attc können miteinander durch Bolzen oder durch Verschweißen verbunden sein. Die die Form von Kreisabschnitten aufweisenden Flüssigkeitsaufgabeflächen 2 bestehen aus keine Durchbrechungen aufweisenden Blechen, welche durch eine Kreissehne begrenzt sind. Diese Kreissehne erstreckt sich zwischen zwei Punkten des kreisförmigen Randes der Kor.taktpiatte, welche bei der inneren Oberfläche des Behälters 1 liegen. Eine jede der Flüssigkeitsaufgabeflächen 2 hat vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende Enden, welche unmitt >bar an die Enden zweier verschiedener Flüssigkeitssammelöffnungen 10 anstoßen.

Die Flüssigkeit fließt von dem darüberüegenden Fraktionierboden durch Fallschächte nach unten und gelangt auf die Flüssigkeitsaufgabeflächen 2 de;, betrachteten Fraktionierbodens. Von fort fließt sie in horizontaler Richtung auf eine von drei Kontaktflächen 5, welche sich an die Flüssigkeitsaufgabeflächen 2 anschließen. Auf diesen Kontaktflächen 5 befindet sich die Flüssigkeit in innigem Kontakt mit Dampf, welcher durch eine Vielzahl von Durchbrechungen 4 nach oben strömt, die gleichförmig über die Kontaktflächen 5 verteilt sind. Die Durchbrechungen 4 sind nur bei einer der Kontaktflächen 5 stellvertretend wiedergegeben. Ihre Anzahl ist sehr groß, und die bevorzugte Gestalt der Durchbrechungen 4 aufweisenden Fläche ist durch schwache Linien angedeutet, welche diese Flächen um-

29 OO 164

geben. Wie üblich, erstreckt sich der mit Durchbrechungen versehene Bereich der Kontaktflächen 5 nicht bis in die unmittelbare Nachbarschaft von Wänden oder Leitblechen, weiche auf der Oberseite des Fraktionierbodens vorgesehen sind.

Die so in Berührung mit Dampf gebrachte Flüssigkeit verläßt die Kontaktfläche dadurch, daß sie über die Oberkan'r von im wesentlichen keine Durchbrechungen aufweisenden Leitblechen 7 fließt und in eine von zwei Flüssigkeitssammelrinnen 11 strömt, welche in der Nachbarschaft einer jeden der Kontaktflächen 5 angeordnet sind. Ein Teil der von den Kontaktflächen 5 ablaufenden Flüssigkeit gelangt in einen keine Durchbrechungen aufweisenden Plattenabschnitt 9, welcher in der Mitte des Fraktionierbodens liegt. Von dort gelangt dieser Flüssigkeitsanteil über vertikale Trennwände 8 in die Flüssigkeitssammelrinnen 11. Die vertikalen Trennwände 8 sind bei den innenliegenden Enden der Flüssigke!'ssamrr>el^r'nnpn 11 angeordnet. In den Flüssigkeitssammelrinnen 11 strömt die Flüssigkeit dann in radialer Richtung nach außen zu den Flüssigkeitssammelöffnungen 10, deren Querschnitt die Form eines Kreisabschnittes hat. Hierbei läuft die Flüssigkeit längs des schräg nach außen geneigten Bodens 3 der Flüssigkeitssammelrinnen 11 und gelangt schließlich in die Flüssigkeitssammelöffnungen 10. Die Flüssigkeit fällt dann auf die Flüssigkeitsaufgabefläche 2 des nächsten darunterliegenden Fraktionierbodens. Vorzugsweise ist der gesamte Querschnitt der aufeinanderfolgende Fraktionierböden verbindenden Fallschächte, welcher ebenfalls die Gestalt eines K jisabschnittes hat, offen, so daß die Flüssigkeit unbehindert nach unten strömen kann. Beim außenliegenden Ende einer jeden der Flüssigkeitssammelrinnen 11 sind zwei vertikale Wandabschnitte 6 vorgesehen, durch welche das Ende der Flüssigkeitssammelrinne 11 mit den spitzen Enden der Flüssigkeitssammelöffnung

10 verbunden ist. Die Wandabschnitte 6 stehen so weit über die Oberseite der Kontaktplatte nach oben über, daß ein Hinüberströmen der Flüssigkeit über die Wandabschnitte 6 nicht möglich ist. Damit wird erreicht, daß die Flüssigkeit in die Flüssigkeitssammelrinnen 11 eintreten muß.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch den in F i g. 1 gezeigten Fraktionierboden längs der Linie 2-2, gesehen in radialer Auswärtsrichtung, d. h. von der Mitte der Fraktionierkolonne zur Wand des Behälters 1. Die von dem darüberliegenden Fraktionierboden herabfließende Flüssigkeit befindet sich im Innern von Fallschächten, welche einerseits durch die Innenwand des Behälters 1 und zum anderen durch ebene Wände 12 begrenzt sind. Die herabströmende Flüssigkeit landet dann auf den Flüssigkeitsaufgabeflächen 2. Von dort fließt sie quer über die beiden Kontaktflächen 5, die in diesem Abschnitt des Fraktionierbodens angeordnet sind. Durch die große Anzahl von Durchbrechungen 4, welche in den Kontaktflächen 5 vorgesehen sind, strömt Dampf nach oben. Durch die größere Höhe der vertikalen Wandabschnitte 6 wird erreicht, daß die Flüssigkeit vorzugsweise über die beiden vertikalen Leitbleche 7 strömt, welche längs der beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkeitssammelrinnen 11 verlaufen. Aus F i g. 2 und insbesondere aus F i g. 3 ist gut ersichtlich, daß der Boden 3 der Flüssigkeitssammelrinnen

11 unter der Oberseite der Kontaktplatte liegt und daß der Boden 3 der Flüssigkeitssammelrinnen nach außen abfällt Die Flüssigkeit verläßt die Sammelrinnen 11 durch deren offenes außenliegendes Ende, welches in einer rechteckigen Ausnehmung 6' liegt, die bei der Oberseite der flachen Wand 12' liegt, welche einen Fallschacht zu dem darunterliegenden Fraktionierboden begrenzt. Vom offenen Ende der Flüssigkeitssammelrinnen 11 strömt die Flüssigkeit dann in die Flüssig-■; keitssaninielöffnungen 10, welche das obere Ende eines auslaßseitigen Fallschachtes darstellen.

In Fig. 3 ist der Aufbau der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Flüssigkeitssammelrinnen 11 noch genauer dargestellt. Die Flüssigkeitssammelrinne erstreckt sich

ίο von dem keine Durchbrechungen aufweisenden zentralen Plattenabschnitt 9 in radialer Richtung nach außen zu einem der auslaßseitigen Fallschächte, welcher durch eine der Wände 12' und die Innenseite der Wand des Behälters 1 begrenzt ist. Das innenliegende Ende der Flüssigkeitssammelrinne Il ist durch die Trennwand 8 verschlossen. Die längere Seite der in Aufsicht gesehen rechteckigen Flüssigkeitssammelrinnen 11 ist durch jeweils eines der Leitbleche 7 verschlossen. Dieses kann ein Teil einer vertikalen Wand sein, welche sich zur Unterseite des Bodens 3 der Flüssigkeitssammelrinne 11 erstreckt. Die obere horizontale Kante der vertikalen Wandabschnitte 6 liegt höher als die Leitbleche 7, und die Wandabschnitte 6 laufen darüber hinaus senkrecht zu den Leitblechen 7 und zur Längsachse der Flüssigkeitssammelrinnen 11.

Fig.4 zeigt einen Vierweg-Fraktionierboden in Aufsicht. Hierzu ist ein Teil des Deckels einer Fraktionierkolonne weggebrochen, die somit teilweise im transversalen Schnitt gezeigt ist. Diese Fraktionierkolonne hat einen zylindrischen Behälter 13, dessen Innenwand zusammen mit innenliegenden Wänden 15 Fallschächte begrenzt, über welche Flüssigkeit von einem Fraktionierboden zu dem darunterliegenden Fraktionierboden geleitet wird. Die Wand des Behälters 13 umgibt die im wesentlichen kreisförmige Kontaktplatte, welche die Flüssigkeit trägt. Um den Rand der die Flüssigkeit tragenden Kontaktplatte herum sind abwechselnd unter Abstand aufeinanderfolgend vier FlüssigkeitsauFgabeflächen 14 und vier Flüssigkeitssammelöffnungen 21 vorgesehen, die in Aufsicht gesehen jeweils die Form eines Kreisabschnittes haben. Vier Kontaktflächen 19, auf denen die Flüssigkeit in innige Berührung mit dem Dampf gebracht wird, sind jeweils teilweise durch vertikale Leitbleche 20 umgeben, von denen ein jedes längs zweier Flüssigkeitssammelrinnen 26 verläuft Vertikale Wandabschnitte 16 sind vorgesehen, welche von den außenliegenden Enden der Flüssigkeitssammelöffnungen 21 nach innen zu den Lettblechen 20 verlaufen. Bei der hier betrachteten Ausführungsform ist ein Boden 17 der Flüssigkeitssammelrinnen 26 nicht zum außenliegenden Ende der Flüssigkeitssammelrinnen hin abfallend ausgebildet. Eine jede der Kontaktflächen 19 weist eine große Anzahl von Durchbrechungen 18 auf, von denen nur ein Teil wiedergegeben ist Ein von Durchbrechungen freier, durchgehender zentraler Plattenabschnitt 23, welcher bei der Mitte des Fraktionierbodens liegt, ist von den vier Leitblechen 20 umgeben und somit von den Kontaktflächen 19 getrennt Die Leitbleche 20 haben mittige, kreisbogenförmige Leitblechabschnitte 22, welche verhindern, daß Flüssigkeit direkt in die offenen innenliegenden Enden der Flüssigkeiissammelrinnen 26 fließt

Fig.5 zeigt Einzelheiten einer Flüssigkeitssammelrinne 26, welche zugleich als tragender Bestandteil eines Tragsternes für mit Durchbrechungen versehene Deckbleche 30 des Fraktionierbodens dient Das außenliegende Ende der Flüssigkeitssammelrinnen 26 ist an einer Wand 24 befestigt, welche einen auslaßseitigen ver-

29 OO 164

ίο

tikalen Fallschacht begrenzt. Die Flüssigkeitssammelrinne 26 hat zwei horizontal ausgerichtete Lippen 31, welche sich längs der Oberkante ihrer Längsseiten erstrecken. Ein Abschnitt dieser Lippen 3i ruht auf einem Profilträger 27', der an der Wand 24 befestigt ist Der Boden der Flüssigkeitssammelrinne 26 ruht auf einem Profilträger 27, welcher ebenfalls an der Wand 24 befestigt ist. Aus Fi 5.5 ist auch der schräg nach außen abfallende Verlauf des Bodens der Flüssigkeitssammelrinne 26 gut ersichtlich. Das innenliegende Ende der Flüssigkeitssammelrinne 26 ist an einem ebenfalls ein tragendes Teil des Tragsternes darstellenden Verbindungsring 25 über Traglaschen 28 befestigt. Die Lippen 31 der Flüssigkeitssammelrinne 26 erstrecken sich in Einwärtsrichtung über den Boden der Flüssigkeitssaminelrinne 26 hinaus und liegen auf einer oberen horizontalen Schulter, welche beim oberen Ende des Verbindungsringes 25 vorgesehen ist. Statt dessen kann die Flüssigkeitssammelrinne 26 auch unter Verwendung von Bolzen oder durch Verschweißen direkt am Verbindungsring 25 befestigt sein. Ein gerades Wehr 29 verläuft parallel zu den vertikalen Seitenwänden der Flüssigkeitssammelrinne 26 und liegt vorzugsweise direkt oberhalb der letzteren. Ein gekrümmtes vertikales Wehr 29' liegt über den mittleren Abschnitten der am oberen Ende des Verbindungsringes 25 vorgesehenen Schulter. Auf diese Weise wird ein freier Zugang der Flüssigkeit zu einer zentralen Deckplatte 30' versperrt, durch welche das obere Ende des Verbindungsringes 25 verschlossen ist. Die kreisförmig ausgebildeten Durchbrechungen 18 sind gleichförmig über die Kontaktflächen 19 des Fraktionierbodens verteilt. Das außenliegende Ende der Flüssigkeitssammelrinnen 26 steht mit dem Innenraum eines der auslaßseitigen Fallschächte über eine rechteckige Ausnehmung in Verbindung, die im oberen Ende der den Fallschacht begrenzenden Wand 24 ausgebildet ist und in der Zeichnung nicht näher wiedergegeben ist.

Fig. 6 zeigt den zur Versteifung vorgesehenen Verbindungsring 25 in Aufsicht. Man erkennt radiale Streben 32, welche die vertikal ausgerichtete zylindrische öffnung des Verbindungsweges 25 transversal durchsetzen. Die Traglaschen 28 sind durch Verschweißen oder unter Verwendung von Bolzen sowohl an den Seitenwänden der Flüssigkeitssammelrinne 26 als auch an der Außenfläche des Verbindungsringes 25 befestigt. Die innenliegenden Enden der Flüssigkeitssammelrinnen 26 sind auf diese Weise fest mit dem Verbindungsring 25 verbunden.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform für ein zentrales Verbindungselement, über das vier Flüssigkeitssammelrinnen miteinander verbunden sind. Das in F i g. 8 gezeigte Verbindungsteil besteht aus einem quadratischen Rahmen 44 und im Inneren des Rahmens angeordneten Streben 45, welche die mechanische Belastbarkeit des Rahmens 44 erhöhen.

Fig. 7 zeigt einen weiter abgewandelte Fraktionierboden, bei der Flüssigkeitssammelrinnen 37 ebenfalls tragende Bestandteile darstellen. Ebene vertikale Wände 39, welche zusammen mit der Wand eines zylindrischen Behälters 33 vertikale Fallschächte begrenzen, sind an der Innenseite des Behälters 33 unter Verwendung vertikal ausgerichteter Wandverlängerungen 35 befestigt Diese keine Durchbrechungen aufweisenden Wandverlängerungen 35, welche Befestigungsstreuen darstellen, erstrecken sich in radialer Richtung von der Innenseite des Behälters 33 nach innen, bis sie auf die vertikalen Kanten der Wände 39 stoßen. Vorzugsweise ist die Gesamthöhe der Wandverlängerungen 35 genau so groß wie die "jesamihöhe der Wände 39. Keine Durchbrechungen aufweisende Flüssigkeitsauigabcflächen 34 befinden S'ch zwischen benachbarten auslaßsei-

■; tigen Fallschächten und beim unteren Ende von einlaßseitigen Fallschächten, welche Flüssigkeit von dem unmittelbar darüberliegenden Fraktionierboden zuführen. Die Flüssigkeit fließt von den Flüssigkeitsaufgabeflächen 34 in radialer Richtung nach innen quer über Kontaktflächen 43, welche durch mit Durchbrechungen versehene Deckbleche 41 gebildet sind. Diese Deckbleche 41 ruhen auf Trägern 40, die an den Wänden 39 der auslaßseitigen Fallschächte befestigt sind, und auf horizontalen Lippen 46, die von dem oberen Abschnitt der Seitenwände der Flüssigkeitssammelrinnen 37 getragen sind. Die in Fig. 7 mit 42 bezeichnete obere Schulter des Verbindungsringes stützt eine Kante einiger der Durchbrechungen aufweisenden Deckbleche ab. Durch gekrümmte Wehre 36 sind Wehre 38 miteinander verbunden, welche direkt oberhalb der Seitenwände der Flüssigkeitssammelrinnen 37 angeordnet sind. Die die auslaßseitigen Fallschächte begrenzenden Wände 39 erstrecken sich über die oberen horizontalen Kanten der Wehre 38 hinaus. Die Wände 39 sind jedoch bei ihrem oberen Ende mit rechteckigen Ausnehmungen versehen, in weiche die außenliegenden Enden der Flüssigkeitssammelrinnen 37 eingesetzt sind. Die Flüssigkeit strömt somit über die Wehre 38 in die Flüssigkeitssammelrinnen 37 und in diesen zu den offenen oberen Enden der auslaßseitigen Fallschächte, welche Flüssigkeitssammelöffnungen 47 darstellen. Dann fällt die Flüssigkeit auf die Flüssigkeitsaufgabeflächen des darunterliegenden Fraktionierbodens.

Nachdem nun der Aufbau erfindungsgemäßer Frak-

J5 tionierkolonnen und Fraktionierböden im einzelnen beschrieben worden ist, sei noch einmal genauer auf die bei derartigen Fraktionierkolonnen und Fraktionierböden auftretenden Probleme und auf Details der erfindungsgemäßen Fraktionierkolonnen und Fraktionierboden eingegangen:

Fraktionierböden werden in der chemischen, petrochemischen und erdölverarbeitenden Industrie in großem Ausmaße verwendet und stellen ein Grundbauteil einer Vielzahl von Vorrichtungen dar. welche zum Abtrennen von Fraktionen verwendet werden. Die Grundlagen des Entwurfs, der Auslegung und der Verwendung verschiedener Fraktionierböden sind dem Fachmanne bekannt.

Da die Verarbeitungskapazität und die Größe von Fraktionierkolonnen bei den modernen industriellen Verfahren vergrößert worden ist, um die dort auftretenden größeren Durchsätze bewältigen zu können, haben sich mehrere Probleme bei der Konstruktion von Fraktionierkolonnen ergeben. Hierzu gehören eine nicht mehr ausreichende Länge von Wehren und von Querschnittsflächen der Fallschächte, was dazu führt, daß Wehrlänge, Querschnittsfläche der Fallschächte und Größe der Kontaktfläche, an der Flüssigkeit und Dampf in Berührung gebracht werden, nicht mehr in ausgewo-

6C genem Verhältnis zueinander stehen. Dies führt dann dazu, daß der Wirkungsgrad eines Fraktionierbodens abfällt. Um diese Probleme auszuräumen oder in ihren Folgen zu mindern, sind schon Mehrweg-Fraktionierböden verwendet worden. Es handelt sich dabei um Frak-'"onierböden, welche mehr als einen einzigen Strömungsweg über die Bodenoberfläche aufweisen. Derartige Fraktionierböden haben somit mehr als einen zugeordneten einlaßseitigen oder auslaßseitigen Faiischacht.

Mehrweg-Fraktionierböden bringen ganz spezielle Konstruktionsprobleme mit sich. Eines hiervon ist das Sicherstellen gleicher Flüssigkeitsströme in den Berei . ιεη des Fraktionierbodens, welche von den verschiedenen einlaßseitigen Fallschächten her bedient wurden. Ein weiteres Problem ist ein mechanischer Aufbau, welcher das Strömen von Dampf in die verschiedenen Bereiche des Fraktionierbodens nicht behindert oder das Strömungsbild des Dampfes verzerrt. Ein dritter Gesichtspunkt ist der, daß man einen Flüssigkeits- oder Dampfstrom zuführen oder abziehen kann, ohne daß man auf den verschiedenen Abschnitten des Fraktionierbodens eine ungleichförmige Zufuhr von Flüssigkeit oder Dampf oder ungleichförmige Flüssigkeitsströmungsbilder oaer Dampfströmungsbilder erzeugt. Durch die vorliegende Erfindung soll ein Mehrweg-Fraktionierboden geschaffen werden. Durch die vorliegende Erfindung soll ferner ein Mehrweg-Fraktionier-

Üblicherweise überdecken und versperren Fraktionierböderi im wesentlichen die gesamte horizontale Querschnittsfläche einer Fraktionierkolonne. Der größte Teil dieser Querschnittsfläche wird durch eine horizontale 'Contaktplatte oder ein ähnliches Bauteil eingenommen, welches eine Flüssigkeitsschicht trägt. Die außenliegende Kante dieser Kontaktplatte berührt entweder einen außenliegenden Fallschacht oder die innenliegende Oberfläche der Wand des außenliegenden Behälters des Fraktionierbodens unter Bildung einer im wesentlichen flüssigkeitsdichten Dichtstelle. Die Kante dieser Platte ruht oft auf Trägern, die an der Wand des Behälters festgeschweißt sind. Die die Flüssigkeitsschicht tragende Kontaktplatte ist so ausgelegt, daß die Flüssigkeitsschicht auf ihrer Oberseite gehalten wird. Hierzu ist die Kontaktplatte im wesentlichen durchgphend, weist jedoch eine vorgegebene Anzahl von Dampfdurchlässen auf, welche in Kontaktflächen des

boden geschaffen werde."., welcher ein leichtes Zuführen Fraktionierbodens vofesehen sind, in d^pn^pn Damnf

und Abziehen von Flüssigkeit oder Dampf ermöglicht. Ein drittes Ziel .5er vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Mehrweg-Fraktionierbodens, bei dem die Wehrlänge, die Querschnitte der Fallschächte und die Größe der Kontaktfläche, bei der Flüssigkeit und Dampf in innige Berührung gebracht werden, in einem gut ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen, so daß man in einer jeden der Kontaktflächen eine gleichförmige Flüssigkeitsverteilung und Dampfverteilung erhält. Auf diese Weise wird ein maxima'er Wirkungsgrad des Frpktionierbodens erhalten.

Bei der Beschreibung des Fraktionierbodens werden verschiedene Worte und Sätze verwendet, die der Technik auf dem Gebiet der Fraktionierböden eigentümlich sind. Diese Worte und Sätze haben auch hier die dem Fachmanne bekannte normale Bedeutung, es sei denn, es wäre explizit anders angegeben. So soll unter der Bezeichnung »einlaßseitiger Fallschacht« die gesamte Fallschachtanordnung verstanden werden, durch welche Flüssigkeit auf einem geschlossenen vertikalen Weg nach unten dem betrachteten Fraktionierboden zugeführt wird. Ein einlaßseitiger Fallschacht braucht mit dem unten liegenden Fraktionierboden nicht verbunden zu sein, abgesehen von der durchgehenden Wand des Behälters der Fraktionierkolonne, die üblicherweise einen Teil des Fallschachtes begrenzt Unter der Bezeichnung »auslaßseitiger Fallschacht« wird eine vertikale Leitung oder ein vertikaler Kanal verstanden, über den Flüssigkeit von dem betrachteten Fraktionierboden abgezogen wird.

Unter der Bezeichnung »innenliegend« soll derjenige Abschnitt eines Bauteiles verstanden werden, der näher bei der vertikalen Hauptachse der Fraktionierkolonne liegt, weiche senkrecht nach unten durch die Mitte der Fraktionierkolonne verläuft Falls dies nicht anders angegeben ist werden Abstände längs eines Radius gemessen, welcher sich in horizontaler Richtung von dieser Hauptachse nach außen erstreckt Bei bestimmten Bauelementen und Flächen wird angegeben, daß diese die Gestalt eines Kreisabschnittes haben. Damit soll eine Fläche oder ein Bauelement charakterisiert werden, das in der Nähe des Randes eines Fraktionierbodens liegt und eine geradlinige innenliegende Kante hat, die mit einer Sehne zusammenfällt, welche quer über den Fraktionierboden gezogen ist Dieses Bauteil oder diese Fläche hat dann eine gekrümmte Kante, weiche parallel zu der innenliegenden Oberfläche der Wand des Behälters der Fraktionierkolonne verläuft jedoch nicht notwendigerweise an dieser anschlägt und Flüssigkeit in innige Berührung gebracht werden. Darüber hinaus können Abzugsöffnungen für die Flüssigkeit vorgesehen sein. Im ordnungsgemäßen Betrieb strömt Dampf nach oben durch die in den Kontaktflächen des Fraktionierbodens vorgesehenen Durchbrechungen, wobei der Dampfdurchsatz so groß eingestellt ist daß ein Nachuntenlaufen der Flüssigkeit durch die Durchbrechungen nicht möglich ist

Die die Flüssigkeit abstützende Kontaktplatte kann verschieden aufgebaut sein. Üblicherweise besteht sie aus einer Mehrzahl kleinerer Platten unterschiedlicher Gestalt, welche durch ein Fachwerk abgestützt sind, das sich in horizontaler Richtung quer über den innenliegenden Arbeitsraum der Fraktionierkolonne erstreckt Üblicherweise werden die Fraktionierböden im Inneren der Fraktionierkolonnen zusammengebaut nachdem die Fraktionierkolonne selbst aufgerichtet worden ist. Das die kleineren Kontaktplatten tragende Fachwerk kann durch Bolzen oder durch Verschweißen fest mit der Innenseite der Fraktiorrerkolonne verbunden sein.

Die kleineren Kontaktplatten oder Deckbleche ruhen dann auf diesem Fachwerk und können zusätzlich an diesem befestigt sein. Der Rand der die Flüssigkeit abstützenden Kontaktplatte ist normalerweise kreisförmig, abgesehen von denjenigen Bereichen, welciie als Eintrittsöffnungen für die auslaßseitigen Fallschächte dienen. Diese Bereiche bleiben daher frei, so daß man eine zu dem darunterliegenden Fraktionierboden führende öffnung erhält Der Rand der die Flüssigkeitsschicht abstützenden Kontaktplatte wird daher als »im wesentlichen kreisförmig« bezeichnet, so daß diese Bezeichnung auch kleine fehlende Kreisabschnitte noch einschließt durch welche die gesamte Kontaktplatte ein an eine Nocke erinnerndes Aussehen erhält Diejenigen Abschnitte der Oberfläche des Fraktionierbodens, welche entweder direkt unterhalb eines einlaßseitigen Fallschachtes liegen oder beim oberen Ende eines auslaßseitigen Fallschachtes liegen, werden so klein wie möglich gehalten, um eine möglichst große Oberfläche für die Kontaktflächen zu erhalten, innerhalb derer Dampf und Flüssigkeit in Berührung zueinander kommen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind daher die Flüssigkeitsaufgabeflächen und/oder die Flüssigkeitssammelöffnungen, welche die Gestalt von Kreisabschnitten haben, in Längsrichtung der geraden Sehne gemessen etwas kürzer als sie dann wären, wenn die einander gegenüberliegenden Enden der Kreisabschnitte direkt aneinander anstoßen würden. Der in F i g. 1 gezeigte Fraktionierboden ist

29 OO 164

zum Beispiel so ausgelegt, daß man sechs Kreissehnen gleicher Länge erhält, welche die Mitte des Fraktionierbodens vollständig umgeben. Bei einer anderen hier betrachteten Ausführungsform hat ein in derselben Fraktionierkolonne verwendbarer Fraktionierboden kürzere Kreissehnen, welche an ihren Enden voneinander entfernt sind. Diese Kreissehnen umgeben also den mittleren Teil des Fraktionierbodens nicht vollständig.

F i g. 7 zeigen einen transversalen Schnitt durch eine abgewandelte Fraktionierkolonne, welche sich insbesondere bezüglich der Anordnung der Fallschächte von den oben beschriebenen Ausführungsformen unterscheidet Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die Flüssigkeitsaufgabeflächen 34 und die Flüssigkeits-Sümmelöffnungen 47 nur längs eines Teiles der Länge einer Kreissehne. Hierdurch erhält man ein größeres Volumen der Fallschächte, was dann vorzuziehen ist, wenn die fraktionierkolonne mit verhältnismäßig hohen Flüssigkeitsdurchsätzen betrieben werden solL Hat man keine spitzen Enden der Querschnittsfläche der Fallschächte, so erhält man eine gleichförmigere Flüssigkeit» verweiizcii auf dem Frakiioiiierbodeii, was offensichtlich zu besseren Ergebnissen führt

Die Kontaktfläche, innerhalb derer Dampf una Flüssigkeit in Berührung zueinander kommen, kann sich quer über die Mitte des Fraktionierbodens erstrecken, wobei dann der in F i g. 1 gezeigte mittige Plattenabschnitt 9 ohne Durchbrechungen wegfällt. Vorzugsweise sind jedoch mehrere getrennte Kontaktflächen mit im wesentlichen gleicher Größe symmetrisch auf der die Flüssigkeitsschicht abstützenden Kontaktplatte vorgesehen. Diese Kontaktflächen können beliebigen bekannten Aufbau aufweisen. Sie können zum Beispiel Kappen tragen, unter denen die Dampfblasen hervorquellen, was einen sehr innigen Kontakt zwischen der ansteigenden dampfförmigen Phase und der von der Kontaktplatte getragenen Flüssigkeit fördert. Vorzugsweise haben die Kontaktflächen jedoch die Form eines Siebes. Die Kontaktflächen haben somit keinerlei den Kontakt zwischen Dampf und Flüssigkeit unterstützende zusätzliche Bauteile und sind durch die ebene obere Oberfläche der die Flüssigkeit abstützenden Kontaktplatte gebildet und weisen eine große Anzahl von Durchbrechungen auf. Diese Durchbrechungen sind vorzugsweise kreisförmig und können einen Durchmesser von etwa 0,3 bis etwa 3,8 cm haben. Es können auch Schlitze oder sonstwie gestaltete Durchbrechungen verwendet werden. Die Gesamtfläche aller Durchbrechungen, d. h. die Durchlässigkeil des Fraktionierbodens wird gemäß den üblichen Konstruktionsprinzipien für Fraktionierböden gewählt, wobei man dem nach oben gerichteten Strom der dampfförmigen Phase Rechnung trägt.

Vorzugsweise ist am unteren Ende der einlaßseitigen Fallschächte kein Dichttopf und auch kein Einlaßwehr vorgesehen. Diese Bauteile können jedoch ohne weiteres zusätzlich Verwendung finden. Bei der bevorzugten Ausbildung der Fallschächte erstreckt sich eine Verlängerung der ebenen Wand (in F i g. 2 der Wand 12) nach unten bis in die nächste Nachbarschaft der oberen Oberfläche der die Flüssigkeit tragenden Kontaktplatte, Dies ist eine übliche Konstruktion des Fallschachtes, die auch kommerziell Verwendung findet. Der Abstand zwischen der ebenen Wand des Fallschachtes und der oben liegenden Oberfläche des Fraktionierbodens sollte gleichförmig sein und so klein sein, daß im Fallschacht eine klare Flüssigkeitssäule mit einer Höhe von 12 bis 30 cm innerhalb des Bodens des Fallschachtes zurückgehalten wird, wenn mit normdem Flüssigkeitsdurchsatz gearbeitet wird. Diese Flüssigkeit stellt dann eine Flüssigkeitsdichtung dar, die verhindert, daß Dampf durch den Fallschacht nach oben steigt Man erhält auf diese Weise auch eine gleichförmigere Verteilung der aus dem Fallschacbt herausfließenden Flüssigkeit Die Flüssigkeitssammelrinnen sind vorzugsweise längs eines Radiusstrahles ausgerichtet, welcher von der vertikalen Hauptachse des Kolonnenbehälters zum Rand des ίο Fraktionierbodens verläuft Die außenliegenden Enden der Flüssigkeitssammelrinnen liegen vorzugsweise bei der Mitte des auslaßseitigen Fallschachtes. Der Boden einer jeden der Flüssigkeitssammelrinnen ist vorzugsweise derart geneigt, daß er am außenliegenden Ende niederer liegt, wo die Flüssigkeitssammelrinne mit der Wand des Fallschachtes bei der Flüssigkeitssammelöffnung mit der Gestalt einei Kreisabschnittes verbunden ist Die Neigung des Bodens der Flüssigkeitssammelrinnen gemessen zur Horizontalen beträgt vorzugsweise zwischen etwa 1 und 15°. In die Flüssigkeitssammelrinne einströmende Flüssigkeit wird so durch Schwerkrafteinwirküng zu der Russigkciissarnrneloffnung des auslaßseitigen Fallschachtes geleitet. Der Boden der Flüssigkeitssammelrinnen kann jedoch auch eben sein, falls dies gewünscht wird. Der Boden der Flüssigkeitssammelrinnen sollte normalerweise unterhalb der oberen Oberfläche der Kontaktflächen liegen, wo Dampf und Flüssigkeit in Berührung zueinander kommen. Man erhält auf diese Weise eine ausreichend große Querschnittsfläche der Flüssigkeitssammelrinnen, so daß die flüssige Phase leicht von dem Fraktionierboden abgezogen werden kann, nachdem sie über die Wehre oder Leitbleche hinweggetreten ist, welche sich längs der Seiten der Flüssigkeitssammelrinnen erstrecken. Der Boden der Flüssigkeitssammelrinnen ist deshalb beim innenliegenden Ende derselben vorzugsweise zwischen etwa 5 und 25 cm unter der oberen Oberfläche des Fraktionierbodens angeordnet.

Die bei den Längsseiten der Flüssigkeitssammelrinnen vorgesehenen Leitbleche können an der oberen Oberfläche der Deckbleche befestigt sein, aus welchen die die Flüssigkeitsschicht tragende Kontaktplatte zusammengesetzt ist. Die Leitbleche können auch dadurch erhalten werden, daß man die in Längsrichtung verlaufenden Seitenwände der Flüssigkeitssammelrinnen nach oben verlängert, so daß sie über die Deckbleche überstehen. Die Leitbleche sollten sich um eine Strecke über die obere Oberfläche des Fraktionierbodens hinaus erstrecken, die gleich der minimalen Flüssigkeitshöhe ist die auf dem Fraktionierboden eingehalten werden soll Üblicherweise haben daher die Leitbleche eine obere horizontale Kante, die mindestens 2,5 cm über der oberen Oberfläche des Fraktionierbodens liegt.

F i g. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform fü! die Flüssigkeitssammelrinnen. Die vier Flüssigkeitssammelrinnen sind dort über den mittigen Abschnitt de: Fraktionierbodens hinweg durch gekrümmte Wehre miteinander verbunden, durch welche die sich längs dei Langseiten zweier unterschiedlicher Flüssigkeitssam melrinnen erstreckenden Leitbleche miteinander ver bunden sind, Der innerhalb der gekrümmten Wehre lie gende durchgehende, keine Durchbrechungen aufwei sende Abschnitt des Fraktionierbodens liegt auf dersel ben Höhe wie die Kontaktflächen, in denen Damp durch die Flüssigkeitsschicht hindurchperlt. Die innen liegenden Enden der Flüssigkeitssammelrinnen sind hie nicht durch eine vertikale Trennwand verschlossen. Dii außcnlieKcndcn Enden der Leitbleche bilden jeweils ei

29 OO 164

ne flüssigkeitsdichte Dichtstelle bei einer rechteckigen Ausnehmung, welche in der vertikalen, keine Durchbrechungen aufweisenden Wand vorgesehen ist, die beim außenliegenden Ende der betrachteten Flüssigkeitssamelrinne liegt Diese keine Durchbrechungen aufweisenden vertikalen Wände fluchtem mit der geraden Kante der Flüssigkeitssammelöffnungen, welche die Gestalt von Kreisabschnitten haben. Vorzugsweise sind diese vertikalen Wände durch verlängerte Abschnitte der ebenen Wand gebildet, welche den auslaßseitigen zugeordneten Fallschacht begrenzt Diese Wandabschnitte erstrecken sich über die Oberfläche des Fraktionierbodens nach oben. Das außenliegende Ende der Flüssigkeitssammelrinnen steht mit dem durch die Fallschächte begrenzten Innenraum über eine rechteckige Ausnehmung in Verbindung, die im wesentlichen dieselbe Breite aufweist wie die Flüssigkeitssammelrinne. Die bei dem auslaßseitigen Ende der Flüssigkeitssammelrinne vorgesehenen Wände sollten sich zumindest 3 cm über die Oberkante der Leitbleche erstrecken, welche ihrerseits längs der Seitenwände der Flüssigkeitssammelrinnen verlaufen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Flüssigkeit in erster Linie quer über die Kontaktflächen, bei denen sie in Berührung zum Dampf kommen, fließt und nicht auf einem Kurzschlußweg an diesen Kontaktflächen vorbeiläuft

Gemäß der vorliegenden Beschreibung kann die vorliegende Erfindung charakterisiert werden als eine Vorrichtung, welche aufweist: einen vertikal ausgerichteten zylindrischen Behälter mit einer zylindrischen Innenfläche, welcher einen zylindrischen Arbeitsraum begrenzt; mindestens eine horizontal ausgerichtete, flüssigkeittragende Kontaktplatte mit einem im wesentlichen kreisförmigen Rand, deren Oberseite so ausgebildet ist, daß sie eine Flüssigkeitsschicht tragen kann; mindestens drei die Form von Kreisabschnitten aufweisende, von Durchbrechungen freie Flüssigkeitsaufgabeflächen und eine gleich große Anzahl von die Form von Kreisabschnitten aufweisende Flüssigkeitssammelflächen, die in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend längs des Randes der Kontaktplatte angeordnet sind und jeweils ein erstes und ein zweites Ende aufweisen; eine Mehrzahl von Flüssigkeitssammelrinnen, durch welche die Kontaktplatte in eine Mehrzahl von Kontaktflächen unterteilt ist, deren Anzahl gleich der Anzahl der Flüssigkeitssammelflächen ist, die sich jeweils in radialer Richtung nach außen zu einer einzigen der Flüssigkeitssammelflächen hin erstrecken und welche jeweils eine oflene Oberseite haben, welche teilweise von zwei im wesentlichen keine Durchbrechungen aufweisenden vertikalen Leitblechen umgeben sind, welche sich längs zweier einander gegenüberliegender Seiten der Flüssigkeitssammelrinnen von der Oberseite der Kontaktpiatte nach oben erstrecken; und zwei im wesentlichen von Durchbrechungen freie vertikale Wände, welche sich über die Oberseite der Kontaktplatte hinaus erheben und längs der eine Kreissehne darstellenden Kante einer jeden der Flüssigkeitssammelflächen erstrecken, wobei jeweils eine der beiden vertikalen Wände einer Sammelfläche in horizontaler Richtung von einem der vertikalen Leitbleche der zugeordneten Sammelrinne zum ersten bzw. zweiten Ende dieser Sammelfläche läuft und wobei die vertikale Erstreckung der vertikalen Wände oberhalb der Oberseite der Kontaktplatte größer ist als diejenige der der Sammelrinne zugeordneten Leitbleche.

Wird in der Mitte des Fraktionierbodens ein durchgehender, keine Durchbrechungen aufweisender Platten- abschnitt verwendet, so kann er dazu verwendet werden, der Oberfläche des Fraktionierbodens Flüssigkeit zuzuführen. Hierzu ist dieser zentrale Plattenabschnitt gut geeignet, da er in freier Verbindung zu den Kontakt flächen steht und gleich weit von jeder einzelnen dieser Kontaktflächen entfernt ist Die zu den verschiedenen Kontaktflächen des Fraktionierbodens fließenden Flüssigkeitsströme sind infolge dessen alle gleich. Dies ist ein Vorteil gegenüber Mehrweg-Fraktionierböden, bei de nen die zugeführten Flüssigkeitsströme gleichmäßig verteilt werden müssen. Dies kann zum Beispiel unter Verwendung einer Verteilerleitung erfolgen. Diese getrennten Flüssigkeitsströme müssen dann auf unterschiedliche Bereiche des Fraktionierbodens aufgebracht werden. Ein mittiger Fraktionierbodenabschnitt, welcher keine Durchbrechungen aufweist kann auch dazu verwendet werden, die gesamte über den Fraktionierboden strömende Flüssigkeit abzuführen odv- einen Teil dieser Flüssigkeit abzuführen. Dieser mittige Frak tionierbodenabschnitt kann auch als unterhalb der Oberseite der die Flüssigkeit tragenden Kontaktplatte liegende Vertiefung ausgebildet werden, um das Abziehen der Flüssigkeit zu unterstützen. Der Aufbau von Fraktionierböden, über welche die Flüssigkeit in die Fraktionierkolonne eingebracht wird oder über welche die Flüssigkeit endgültig aus der Fraktionierkolonne abgezogen wird, kann sich vom Aufbau der anderen Fraktionierböden der Fraktionierkolonne unterscheiden. Auch das Einführen und Abziehen von Dampf läßt sich leicht bei der Mitte des betrachteten Frakt'onierbodens durchführen.

Die Fläche in der Mitte des Fraktionierbodens kann auch zum Abstützen des Fraktionierbodens verwendet werden. Dies kann unter Verwendung einer vertikalen Strebe erfolgen, welche nach unten zur Oberfläche des nächst darunterliegenden Fraktionierbodens verläuft Auf diese Weise kann die Anzahl von horizontalen Streben unterhalb den Kontaktflächen des betrachteten Fraktionierbodens sehr klein gehalten werden. Derarti ge Streben behindern den Durchgang von Dampf und führen auch zu anderen Schwierigkeiten. Durch diese Bauweise kann man auch den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Fraktionierböden verkleinern. Vorzugsweise sind jedoch die Fraktionierböden selbsttra- gend ausgebildet, und es werden bei der Mitte des Fraktionierbodens keine derartigen vertikalen Streben verwendet.

Ein anderer Vorteil der hier beschriebenen Ausbildung von Fraktionierböden ist der, daß man einen mitt- leren Strömungsweg der Flüssigkeit auf dem Fraktionierboden erhält, dessen Länge größer ist als bei herkömmlichen Fraktionierböden, bei denen die Flüssigkeit quer über den Boden fließt. Dies ist deshalb vorteilhaft, da der Wirkungsgrad beim Inberührungbringen zwi sehen Dampf und Flüssigkeit verbessert wird. Andere Vorteile des hier beschriebenen Fraktionierbodens sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden die Flüssigkeitssammelrinnen star- re horizontale Bauteile eines Tragsternes, welcher die Deckplatten des Fraktionierbodens trägt. Dieser horizontal ausgerichtete Tragstern ruht seinerseits auf Trägern, die an den vertikalen Wänden der auslaßseitigen Fallschächte befestigt sind. Der Tragstern kann auch sonstwie an diesen Wänden festgelegt sein. Das innenliegende Ende einer jeden der Flüssigkeitssammelrinnen ist entweder direkt oder über ein dazwischen liegendes Verbindungselement mit einem zentral angeord-

29 OO 164

neten Verbindungsteil verbunden. Dieses bleibende und starre Befestigen kann durch Anschleifen oder sonstwie erfolgen. Das zentrale Verbindungsteil ist vorzugsweise kreisförmig, da es dann leichter die auf es ausgeübten Belastungen und Spannungen aufnehmen kann. Werden die Flüssigksitssammelrinnen derart mit einem zylindrischen zentralen Verbindungsteil verbünden, so erhält man von oben betrachtet einen die Form eines Rades aufweisenden Tragstern, dessen Nabe durch das Verbindungsteil und dessen Speichen durch die Flüssigkeitssammeirinnen gebildet sind. Man kann aber auch dreieckige oder quadratische Verbindungsteile verwenden, falls dies gewünscht ist

Die verschiedenen Teile der Abdeckung des Fraktionierbodens, welche die Kontaktflächen bilden, bei denen Dampf und Flüssigkeit in Berührung zueinander treten, und auch die anderen Teile der die Flüssigkeit abstützenden Kontaktplatte ruhen direkt auf den oberen horizontalen Kanten der Flüssigkeitssammelrinnen und des Verbindungsteiles. Vorzugsweise haben diese oberen Kanten breitere horizontal ausgerichtete Lippen oder Schirm. Die Breite der letzteren beträgt etwa 2 bis 10 cRi. Die längs der Seitenwände der Flüssigkeitssammelrinnen verlaufenden Leitbleche und die bei der Mitte des Fraktionierbodens angeordneten gekrümmten Wehre können auf der Oberseite der Fraktionierbodeneindeckung angeordnet sein. Die die Form von Kreisabschnitten aufweisenden Flüssigkeitsaufgabeflächen, weiche keine Durchbrechungen haben und direkt unterhalb der einlaßseitigen Fallschächte angeordnet sind, können zum Teil durch die Flüssigkeitssammelrinnen getragen sein, werden jedoch auch durch eine horizontale Lipp>- abgestützt, welche an der Innenseite der Wand des Behälters der Fraktionierkolonne befestigt ist Die Stoßstellen zwischen oenachbarten Teilen der Fraktionierbodeneindeckuftg können dadurch abgedichtet werden, daß man die Kanten einander überlappen läßt. Es können auch andere Arten der Abdichtungen gewählt werden.

Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung läßt sich grob gesprochen charakterisieren als eine Fraktioniervorrichtung, welche aufweist: einen vertikal ausgerichteten, zylindrischen, außenliegenden Behälter, welcher eine zylindrische Innenfläche hat und einen zylindrischen, innenliegenden Arbeitsraum begrenzt; drei vertikal ausgerichtete, ebene, zum Teil einen Fallschacht begrenzende Wände, die in gleicher Höhe im Inneren des durch den Behälter begrenzten Arbeitsraumes angeordnet sind, die jeweils zwei vertikale Kanten haben, die mit der Innenfläche des Behälters der Fraktionierkolonne an gleichen Abstand voneinander aufweisenden Punkten befestigt sind; drei Flüssigkeitssammelrinnen, von denen eine jede ein erstes Ende hat, das bei einem mittigen Punkt der Wand eines Fallschachtes mit einer solchen getrennten Wand verbunden ist, wobei die Flüssigkeitssammelrinne senkrecht zu der Wand des Fallschachtes verläuft, und ein zweites Ende hat, und wobei zwei horizontal ausgerichtete Stützlippen vorgesehen sind, welche sich vom ersten zum zweiten Ende der Flüssigkeitssammelrinnen erstrecken, und wobei die drei Flüssigkeitssammelrinnen in gleicher Höhe im Inneren des Behälters angeordnet sind; ein Verbindungsteil, das mittig im Inneren des durch den Behälter begrenzten Arbeitsraumes in gleicher Höhe wie die Flüssigkeitssammelrinnen angeordnet ist und mit den zweiten Enden der drei Flüssigkeitssammelrinnen verbunden ist, so daß man einen Tragstern erhält, welcher sich quer durch den Innenraum des Behälters der Fraktioniervorrichtung hindurch erstreckt; eine Mehrzahl horizontal ausgerichteter, mit Durchbrechungen versehener Eindeckbleche, welche eine horizontale Kontaktplatte zum Abstützen von Flüssigkeit bildet, die ihrerseits auf dem Tragstern ruht und drei Kontaktflächen aufweist, in denen Dampf und Flüssigkeit in Berührung zueinander kommen; eine Mehrzahl keine Durchbrechungen aufweisender vertikaler Leitbleche oder Wehre, welche über die Kontaktplatte nach oben überstehen und sich

ίο längs der Stützlippen der Flüssigkeitssammelrippen vom ersten Ende der letzteren bis hin zu den vei iikalen Kanten einer jeden der Fallschächte begrenzenden Wände erstrecken; und drei keine Durchbrechungen aufweisende horizontal ausgerichtete Flüssigkeitsaufgabeflächen, welche in Aufsicht gesehen die Form eines Kreisabschnittes haben und an einen Abschnitt der Inr.snwand des Behälters der Fraktioniervorrichtung und an eine Kontaktfläche der Kontaktplatte anstoßen und welche zwischen den vertikalen Kanten benachbarter Wände der Fallschächte liegen.

Im Einzelfalle brauchbare Abmessungen für die verschiedenen Teile der erfindungsgemäßen Fraktioniervorrichtung können unter Berücksichtigung üblicher Konstruktionsrichtlinien für Fraktionierböden erhalten werden, wie sie dem Fachmanne wohl bekannt sind. Die Flüssigkeitssammelrinnen und das Verbindungsteil sind so auszulegen, daß sie das Gewicht des Fraktionierbodens und der von ihr getragenen Flüssigkeitsschicht tragen können. Diese Belastung ist im wesentlichen gleich derjenigen Belastung, denen die Traganordnungen für ähnliche herkömmliche Fraktionierböden durch das Gewicht von Fraktionierboden und Flüssigkeitsschicht ausgesetzt sind. Die erfindungsgemäßen Fraktionierböden können genau so betrieben werden wie andere Mehrweg-Fraktionierböden. Sowohl die Konstruktion als auch die Arbeitsweise der Fraktionierböden muß an die charakterisitischen Eigenschaften der Strömungsmittel angepaßt werden, die in Berührung zueinander gebracht werden. Dies erfolgt wiederum im Einklag mit üblichen Konstruktionsregeln. Als Material für die verschiedenen Bauteile kann wie üblich kohlenstoffhaltiger Stahl oder rostfreier Stahl verwendet werden.

Vorzugsweise werden drei oder vier Flüssigkeitssammelrinnen und entsprechend drei oder vier Flüssigkeitssammelflächen mit der Gestalt eines Kreisabschnittes verwendet. Die erfindungsgemäße Lehre ist jedoch nicht auf diese Anzahl von Flüssigkeitssammelrinnen und Flüssigkeitssammelöffnungen begrenzt, und man kann erfindungsgemäß auch Fraktionierböden mit fünf oder mehr Flüssigkeitswegen vorsehen, wobei man dann fünf oder mehr Fallschächte vorsieht. Die erfindungsgemäße Lehre ist auch nicht auf das Fraktionieren von Kohlenwasserstoffen oder anderen destillierbaren Mischungen begrenzt. Sie kann auch bei anderen Verfahren verwendet werden, bei denen eine Flüssigkeit und ein Dampf im Gegenstrom in Berührung zueinander gebracht werden. Zu derartigen Verfahren gehört das Auswaschen mit Aminen zum Entfernen saurer Gase oder das Reinigen eines wasserstoffhaltigen Gasstromes durch Absorption leichter Paraffine in ein Waschöl.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

29 OO Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Inkontaktbringen eines Dampfes mit einer Flüssigkeit mit

a) einem vertikal ausgerichteten zylindrischen Behälter (I; 13; 33) mit einer zylindrischen Innenfläche, welcher einen zylindrischen Arbeitsraum begrenzt;

b) mindestens einer horizontal ausgerichteten, flüssigkeittragenden Kontaktplatte mit einem kreisförmigen Rand,

c) mindestens drei, die Form von Kreisabschnitten aufweisenden, von Durchbrechungen freie Flüssigkeitsaufgabeflächen (2; 14; 34) und eine gleich große Anzahl von die Form von Kreisabschnitten aufweisenden Flüssigkeitssammelflächen (10; 21; 47), die in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend längs des Randes der JCpntaktplatte angeordnet sind und jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen;

d) einer Mehrzahl von Flüssigkeitssammelrinnen (11; 26; 37), durch welche die Kontaktplatte in eine Mehrzahl von Kontaktflächen (5; 19; 43) unterteilt ist, deren Anzahl gleich der Anzahl der Flüssigkeitssammelflächen (10; 21; 47) ist, die sich jeweils in radialer Richtung nach außen zu einer einzigen der Flüssigkeitssammelflächen (10; 21; 47) hin erstrecken und welche jeweils eine offene Oberseite haben, die teilweise von zwei keine Durchbrechungen aufweisenden vertikalen Lei'blechen (7; 20; 38) umgeben sind, welche sich längs ζ eier einander gegenüberliegender Seiten der Flüssigkeitssammelrinnen (11; 26; 37) von der Oberseite der Kontaktplatte nach oben erstrecken; und mit

e) zwei von Durchbrechungen freien vertikalen Wänden (6; 16; 39), welche über die Oberseite der Kontaktplatte nach oben überstehen und sich längs der eine Kreissehne darstellenden Kante einer jeden der Flüssigkeitssammeifiächen (10; 21; 47) erstrecken, wobei jeweils eine der beiden vertikalen Wände einer Sammelfläehe in horizontaler Richtung von einem der vertikalen Leitbleche (7; 20; 38) der zugeordneten Sammelrinne (11; 26; 27) zum ersten bzw. zweiten Ende dieser Sammelfläche läuft und wobei die vertikale Erstreckung der vertikalen Wände (6; 16; 39) oberhalb der Oberseite der Kontaktplatte größer ist als diejenige der der Sammelrinne (11; 26; 37) zugeordneten Leitbleche (7; 20; 38).

55

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein erstes Ende einer jeden der die Form eines Kreisabschnittes aufweisenden Flüssigkeitsaufgabeflächen (2; 14; 34) an einem ersten Ende einer die Form eines Kreisabschnittes aufweisenden Flüssigkeitssammelfläche (10; 21; 47) ansehlägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der vier die Form von Kreisabschnitten aufweisende Flüssigkeitsaufgabeflächen (2; 14; 34), vier die Form von Kreisabschnitten aufweisende Flüssigkeitssammelflächen (10; 21; 47) und vier Flüssigkeitssammelrinnen (11; 26; 37) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

bei der eine jede der Flüssigkeitssammelrinnen (11; 26; 37) ein innenliegendes Ende aufweist, das von der zugeordneten, die Form eines Kreisabschnittes aufweisenden Flüssigkeitsaammelfläche (10; 21; 47) entfernt ist und durch eine vertikale Trennwand (8; 222; 36) verschlossen ist, weiche von der Oberseite der Kontaktplatte nach oben verläuft und sich in horizontaler Richtung zwischen den vertikalen Leitblechen (7; 20; 38) erstreckt, die ihrerseits längs zweier einander gegenüberliegender Seiten der Fiüssigkeitssammelrinne (11; 26; 37) verlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die vertikalen Trennwände (8; 22; 36) senkrecht zu den vertikalen Leitblechen (7; 20; 38) verlaufen, die sich ihrerseits längs zweier einander gegenüberliegender Seiten der Flüssigkeitssammelrinnen (11; 26; 37) erstrecken und daß die Flüssigkeitssammelrinnen (11; 26; 37) in Aufsicht gesehen rechteckig sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, bei der in der Mitte der Oberseite der Kontaktplatte ein von Durchbrechungen freier Plattenabschnitt (9; 23; —) vorgesehen ist und daß sich die Flüssigkeitssammelrinnen (11; 26; 37) in radialer Richtung nach außen von diesem von Durchbrechungen freien Plattenabschnitt (9; 23; —) wegerstrecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der eines der vertikalen Leitbleche (20), welches sich längs einer der beiden gegenüberliegenden Seiten einer ersten Flüssigkeitssammelrinne (26) erstreckt, über die Oberseite der Kontaktplatten hinwegläuft und sich dann längs einer Seite einer zweiten Flüssigkeitssammelrinne (26) erstreckt und daß sich dasjenige vertikale Leitblech (16), welches sich längs der anderen Seite der ersten Flüssigkeitssammelrinne (26) erstreckt, über die Oberseite der Kontaktplatte hinwegerstreckt und längs einer Seite einer dritten Flüssigkeitssammelrinne (26) verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der eine jede der Flüssigkeitssammelririnen (11; 26; 37) eine Bodenfläche (3; 17; —) aufweist, die unterhalb der Oberseite der Kontaktplatte angeordnet ist und so geneigt verläuft, daß ihr unten liegendes Ende bei der zugeordneten, die Form eines Kreisabschnittes aufweisenden Flüssigkeitssammelfläche (10; 21; 47) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch !,mit

a) drei vertikal ausgerichteten, ebenen Wänden (12) von Falhchächten, welche sich in gleicher Höhe im Inneren des durch den äußeren Behälter (1) begrenzten Arbeits: aumes befinden, wobei eine jede der ebenen Wände (12) der Fallschächte zwei vertikale Kanten aufweist, die mit der Innenfläche des außenliegenden Behälters (1) verbunden sind;

b) drei Flüssigkeitssammelrinnen (11), von denen eine jede ein erstes Ende aufweist, das auf einer getrennten Wand (12') eines Fallschachtes bei einem mittigen Punkt dieser Wand angebracht ist, wobei die betrachtete Flüssigkeitssammclrinne (11) senkrecht zu der Wand (12') des Fallschachtes verläuft und wobei eine jede der Flüssigkeitssammelrinnen (11) ein zweites Ende und horizontal verlaufende Stützlippen (31) aufweist, welche sich vom ersten Ende de·· Flüssigkeitssammelrinne zu deren zweitem Ende erstrecken und wobei die drei Flüssigkeitssammelrinnen im Inneren des zylindrischen Behäl-

29 OO

ters (1) in gleicher Höhe angeordnet sind;

c) einer Verbindungseinrichtung (28, 44, 45), welche im Arbeitsraum des zylindrischen Behälters (33) in gleicher Höhe wie die Flüssigkeitssammelrinnen (37) angeordnet ist und mit dem zweiten Ende der drei Flüssigkeitssammelrinnen verbunden ist, so daß eine sternförmige Traganordnung erhalten wird, welche sich quer durch den Arbeitsraum des zylindrischen Behälters (33) erstreckt;

d) einer Mehrzahl horizontal ausgerichteter, mit Durchbrechungen versehener Deckbleche, welche eine horizontale Kontaktplatte bilden, die ihrerseits auf der stuf nf örmigen Traganordnung ruht und drei Kontaktflächen (43) aufweist,

e) einer Mehrzahl keine Durchbrechungen aufweisender vertikaler Leitbleche (38), welche oberhalb der Kontaktplatte verlaufen und sich längs der Stützlippen (46) der Flüssigkeitssammelrinnen (37) erstrecken und vom ersten Ende der RüsEigkeitssair.melrinnen zu den vertikalen Kanten einer jeden der Wände (39) ^er Falischächte verlaufen; und mit

f) drei von Durchbrechungen freien, die Form von Kreisabschnitten aufweisenden horizontalen Tragflächen für Flüssigkeit, von denen eine jede einem Abschnitt der Innenfläche des zylindrischen Behälters (33) und einer der Kontaktflächen (43) der Kontaktplatte benachbart ist und welche zwischen den vertikalen Kanten benachbarter Wände (39) von Fallschächten angeordnet sind.