DE3346857A1

DE3346857A1 - Fluessigkeitsverteiler fuer stoffaustauschkolonnen

Info

Publication number: DE3346857A1
Application number: DE19833346857
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 8645 Steinwiesen Geipel; Hansjürgen Dr. 4630 Bochum Ullrich
Original assignee: Rauschert & Co KG Paul GmbH
Current assignee: Rauschert & Co KG Paul GmbH
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE3346857C2; US4648972A

Description

Flüssigkeitsverteiler für
Stoffaustauschkolonnen

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Es ist bekannt, bei Stoffaustauschkolonnen, wie Fraktionierkolonnen, Stripperkolonnen, Gaswäschern und dergleichen, am oberen Ende einen Flüssigkeitsverteiler vorzusehen, der die am Kopf der Kolonne einzuführende Flüssigkeit mehr oder weniger gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Kolonne verteilen soll, bevor die Flüssigkeit in Stoffaustausch gelangt, beispielsweise in eine Füllkörperschüttung eintritt.

Derartige bekannte Flüssigkeitsverteiler bestehen aus paral-IeI zueinander angeordneten Überlaufrinnen, in die die Flüssigkeit über eine Vorverteilerrinne eingeführt wird. Der Überlauf solcher Rinnen ist jedoch schwer zu steuern, und geringste Abweichungen der Überlaufkanten von der Horizontalen führen dazu, daß die Flüssigkeit bevorzugt an einer Stelle der jeweiligen Überlaufrinne überläuft, so daß man keine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über den Querschnitt der Stoffaustauschkolonne bekommt.

Es ist auch bereits bekannt, an den Überlaufrinnen Drahtnadein anzuordnen, um durch den Kapillareffekt zwischen zwei Drähten oder zwischen einem Draht und der Wand der Überlaufrinne eine gleichmäßigere Flüssigkeitsverteilung zu bekommen. Derartige Flüssigkeitsverteiler erfordern jedoch eine aufwendige Montage, da die Justierung der Drähte sehr sorgfältig durchgeführt werden muß. Weiterhin ist bei solchen Flüssigkeitsverteilern ein bestimmter Mindestdurchsatz an Flüssigkeit erforderlich, da sie sonst nicht funktionieren. Für Stoffaustauschkolonnen, auf die geringe Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit aufgegeben werden sollen, sind daher solche Flüssigkeitsverteiler nicht verwendbar. Außerdem sind derartige Flüssigkeitsverteiler mit Drahtnadeln verschmutzungsanfällig, so daß relativ häufig ein Austausch erforderlich ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, Flüssigkeitsverteiler für Stoffaustauschkolonnen zu erhalten, die auch für niedrigen Flüssigkeitsdurchsatz geeignet sind und möglichst einfach herzustellen und zu montieren sind.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverteiler für Stoffaustauschkolonnen, der diese Aufgabe löst und aus wenigstens einer an eine Zulaufleitung angeschlossenen Vorverteilereinrichtung und mehreren Verteilereinrichtungen, in die die Vorverteilereinrichtung mündet und die wenigstens eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung haben, besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen ein Körper aus einem durch die Flüssigkeit benetzbaren saugfähigen, offenporigen Material mit innerer zusammenhängender Porenstruktur derart angeordnet ist, daß im wesentlichen die gesamte aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen austretende Flüssigkeit die innere Porenstruktur des Körpers passiert, bevor sie an die Stoffaustauschkolonne abgegeben wird.

Der Vorteil eines solchen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers besteht darin, daß er völlig unabhängig von dem Flüssigkeitsdurchsatz, d.h. bei sehr großen wie auch sehr kleinen Flüssigkeitsdurchsätzen arbeitet und eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über den Querschnitt der Stoffaustauschkolonne gewährleistet. Der Körper aus saugfähigem Material kann leicht montiert und ausgetauscht werden, so daß selbst bei starken Verschmutzungen, die die Porenstruktur verstopfen, die Stoffaustauschkolonne nur sehr kurzfristig abgeschaltet werden muß, um das saugfähige Material auszutauschen. Die Kosten sind im Vergleich mit den bekannten Flüssigkeitsverteilern gering, so daß der Erfindungsgegenstand geringstmöglichen Aufwand mit größtmöglichem Effekt verbindet.

Der mit den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen verbundene Körper aus saugfähigem Material kann stofflich und bezüglich der

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Formgebung und Anordnung sehr unterschiedlich ausgebildet sein. Gattungsmäßig kommen als saugfähige Materialien vorzugsweise gewebte oder ungewebte Textilfasermaterialien, Schaumstoffe oder keramische oder oxidkeramische Sintermaterialien in Betracht. Ungewebte Textilfasermaterialien können dabei Faservliese aller Art, wie Wirrfaservliese oder Nadelvliese, Faserbündel, Faserstränge oder dergleichen sein. Die stoffliche Zusammensetzung dieser Materialien hängt davon ab, welche Stoffe und Bedingungen, wie Temperaturen, in der Kolonne vorliegen, in der der Flüssigkeitsverteiler Verwendung finden soll. Selbstverständlich müssen die Materialien so ausgewählt werden, daß die in der Kolonne vorliegenden Stoffe das saugfähige Material nicht zersetzen oder anlösen und die herrschenden Temperaturen das Material nicht erweichen oder schmelzen, da hierdurch die innere Porenstruktur und Saugfähigkeit verloren ginge und die Stoffe in der Kolonne verunreinigt würden. Bei Beachtung dieser Bedingungen kommen an sich alle möglichen Textilmaterialien in Betracht, und zwar natürlich vorkommende wie auch synthetische, wie Wolle, Baumwolle, Polyester, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyamide, Polytetrafluorethylen oder Polyvinylchlorid.

Als Schaumkunststoffe kommen ebenfalls an sich alle schäumbaren Kunststoffe in Betracht, soweit sie den Reaktionsbedingungen in der Kolonne standhalten.

Die Materialien, bei denen Korrosionserscheinungen am wenigsten zu befürchten sind, es sei denn durch anorganische Säuren oder Basen, sind die keramischen oder oxidkeramischen Sintermaterialien unterschiedlichster Zusammensetzung. Die Beschaffenheit solcher keramischen oder oxidkeramischen Sintermaterialien ist dem Fachmann bekannt.

Wenn hier von Flüssigkeitsaustrittsöffnungen der Verteilereinrichtungen die Rede ist, so kann es sich dabei um eine einzige Öffnung, wie bei einer oben offenen Rinne oder einem Rohr mit einem Längsschlitz, handeln, oder es kann eine

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Mehrzahl voneinander beabstandeter, beispielsweise seitlicher Öffnungen in einer Rinne oder einem Rohr vorgesehen sein.

Je nach der Ausbildung der Verteilereinrichtung und ihrer Flüssigkeitsaustrittsöffnungen kann die Flüssigkeit von dem saugfähigen Material aus der Verteilereinrichtung herausgesaugt oder in das Material durch aufgesetzten Druck oder den hydrostatischen Druck in der Verteilereinrichtung in den Körper aus dem saugfähigen Material hineingepreßt werden, ungeachtet der Tatsache, wie die Flüssigkeit in die innere Porenstruktur des saugfähigen Materials gelangt, verteilt sie sich in dieser zusammenhängenden Porenstruktur gleichmäßig, was zu einem gleichmäßigen Abtropfen über den gesamten Querschnitt der Stoffaustauschkolonne führt, wobei es völlig unerheblich ist, wie groß der Flüssigkeitsdurchsatz durch den Körper aus dem saugfähigen Material ist.

Zweckmäßig ist es, diesen Körper aus saugfähigem Material mit Vorsprüngen zu versehen, die als Abtropfstellen wirken. Mit Hilfe solcher Vorsprünge, wie Spitzen oder auch Rundungen, kann man jede beliebige und gewünschte Anzahl von Abtropfstellen erzeugen und so eine feinere oder gröbere Verteilung der abtropfenden Flüssigkeit über den Querschnitt der Kolonne einstellen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Unterkante des Körpers aus saugfähigem Material zickzackförmig ausgebildet ist, wobei die Spitzen die Abtropfstellen bilden.

Es ist nicht erforderlich, daß die Körper aus saugfähigem Material sich über die gesamte Länge der Verteilereinrichtungen erstrecken, sondern über diese Länge können derartige saugfähige Körper voneinander beabstandet angeordnet sein. Die gleichmäßigste Flüssigkeitsverteilung über den Querschnitt der Kolonne bekommt man aber selbstverständlich bei über die ganze Länge der Verteilereinrichtungen sich erstreckenden Körpern aus saugfähigem Material.

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Wenn hier von Körpern aus saugfähigem Material die Rede ist, so können diese die unterschiedlichste Form haben. Im allgemeinen werden sie aber Flächengebilde sein, wie beispielsweise Textilstoffe, Nadelfilze, Faservliese, Schaumstoffplatten oder -folien oder flache Keramikformlinge.

Wenn die Verteilereinrichtungen an den Enden verschlossene, oben offene Verteilerrinnen sind, kann der Körper aus dem saugfähigen Material derart über die Oberkanten der Rinne gelegt werden, daß das saugfähige Material mit seinen Abtropfstellen auf der Außenseite der Rinne liegt und im Inneren der Rinne in die Flüssigkeit eintaucht, so daß Flüssigkeit aus der Verteilerrinne von dem Material mit innerer Porenstruktur angesaugt, über die Oberkante zur Außenseite der Rinne befördert wird und dort abtropft. Das saugfähige Material, wie Faservlies, Textilstoff oder dergleichen, kann dabei an der Innen- und/oder Außenseite der Rinnen befestigt sein oder lose aufliegen oder auch im Abstand von der Rinnenwand, wie mit Abstandshaltern, angeordnet sein.

Wenn die Verteilereinrichtungen Rinnen oder Rohre mit einer oder mehreren seitlichen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen, wie Längsschlitzen oder Fenstern, sind, so kann der Körper aus saugfähigem Material entweder auf der Außenseite dieser Flüssigkeitsaustrittsöffnungen derart aufgesetzt sein, daß die Flüssigkeit nicht an den Körpern vorbeilaufen, sondern sie durchdringen muß, oder die Körper aus saugfähigem Material können durch diese Flüssigkeitsaustrittöffnungen in das Innere der Rinnen oder Rohre hineinragen. Bei einer solchen Anordnung der saugfähigen Körper kommt zu dem Ansaugeffekt noch hinzu, daß die Flüssigkeit unter dem hydrostatischen Druck in der Rinne oder dem Rohr in das saugfähige Material hineingepreßt wird und in seiner inneren Porenstruktur verteilt wird. Dieser Einpreßeffekt kann natürlich noch dadurch erhöht werden, daß man die Flüssigkeit in die Verteilereinrichtungen unter Druck hineinpreßt, wenn die Verteilereinrichtungen rohrförmig ausgebildet sind.

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Durch die Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. In dieser bedeuten

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch das obere Ende einer Stoffaustauschkolonne mit einem Flüssigkeitsverteiler nach der Erfindung in schematischer Darstellungsweise,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Flüssigkeitsverteilers gemäß Fig. 1, teilweise weggebrochen, und

Fig. 3 eine vergößerte Darstellung des in Fig. 2 eingekreisten Bereiches der Seitenwand der Verteilerrinne in Draufsicht.

In Fig. 1 ist das Oberteil einer Stoffaustauschkolonne 1 dargestellt. Durch das abgebrochen dargestellte Zulaufrohr 2 wird die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsverteiler eingeführt, der aus einem Vorverteiler 3 und Verteilerrinnen 6 besteht.

Der Vorverteiler 3 ruht auf einem Tragring 4, ist aber in der Zeichnung von diesem abgehoben dargestellt.

Unter dem Tragring 4 befindet sich das Tragprofil 5 für die Verteilerrinnen 6, die unterhalb des Vorverteilers 3 in Abstand voneinander und im wesentlichen parallel zueinander über den gesamten Querschnitt der Stoffaustauschkolonne 1 angeordnet sind. Jeder Verteilerrinne 6 ist in dem Vorverteiler 3 ein Fenster 12 zugeordnet, aus dem Flüssigkeit in die Verteilerrinne 6 überläuft.

Aus den Verteilerrinnen 6 tropft die Flüssigkeit über den ganzen Querschnitt verteilt auf die Füllkörperschüttung 7 auf, die auf dem schematisch dargestellten Tragrost 8 liegt, welcher seinerseits auf dem Tragring 9 aufsitzt.

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Wie in Fig. 2 für den hinteren Teil des Vorverteilers 3 dargestellt ist, ist an jedem Fenster 12 des Vorverteilers 3 ein Ableitblech 10 angebracht, das die aus dem Fenster 12 austretende Flüssigkeit in die darunter befindliche Verteilerrinne 6 lenkt.

Erfindungsgemäß sind die Verteilerrinnen 6 an ihren beiden Länqswänden mit einem Nadelfilz 11 belegt, der auf der Außenwand aufgeklebt ist, über die Oberkante der Rinne umgebogen ist und ins Innere der Verteilerrinne 6 so weit hineinragt, daß der untere Rand unterhalb des normalen Flüssigkeitsspiegels liegt.

Der in Fig. 2 eingekreiste Abschnitt der Seitenwand einer Verteilerrinne 6 ist in Fig. 3 dargestellt und zeigt, daß der Nadelfilz 11 über die Unterkante der Seitenwand der Verteilerrinne 6 hinausragt und an seiner Unterkante zickzackförmig ausgeschnitten ist. Jede Spitze 13 bildet dabei einen Abtropfpunkt.
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Die Verteilerrinnen 6 können auch wie der dargestellte Vorverteiler 3 mit seitlichen Fenstern versehen sein, die an der Außenseite mit dem saugfähigen Material überdeckt sind. Auch können die Verteilereinrichtungen beispielsweise Rohre mit seitlichen Schlitzen oder Fenstern sein.

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Claims

Patentansprüche

1. Flüssigkeitsverteiler für Stoffaustauschkolonnen, bestehend aus wenigstens einer an eine Zulaufleitung angeschlossenen Vorverteilereinrichtung und mehreren Verteilereinrichtungen, in denen die Vorverteilereinrichtung mündet und die wenigstens eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung haben, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an der Außenseite der Verteilereinrichtungen (6) in Verbindung mit den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen ein Körper (11) aus einem durch die Flüssigkeit benetzbaren, saugfähigen offenporigen Material mit innerer zusammenhängender Porenstruktur derart angeordnet ist, daß im wesentlichen die gesamte aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen austretende Flüssigkeit die innere Porenstruktur des Körpers durchströmt, bevor sie an die Sloifaus!auschkolonne (1)

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abgegeben wird.

2. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtungen (6) Rinnen oder mit Wanddurchbrechungen versehene Rohre sind.

3. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung (6) eine oben offene Rinne ist und der Körper aus saugfähigem Material (11) auf der Außen- und Innenseite der Rinnenwände angeordnet und um deren Oberkanten herumgebogen ist.

4. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus saugfähigem Material

(11) seitliche Flüssigkeitsaustrittsöffnungen der Verteilereinrichtungen (6) auf deren Außenseite abdeckt.

5. Flüssigkeitsverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus saugfähigem Material ein gewebtes oder ungewebtes Textilfasermaterial, ein Schaumkunststoff oder ein keramisches oder oxidkeramisches Sintermaterial ist.

6. Flüssigkeitsverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante des Körpers aus saugfähigem Material (11) voneinander beabstandete Spitzen aufweist.

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