DE3439726A1

DE3439726A1 - Method and appliance for uniformly distributing a fluid

Info

Publication number: DE3439726A1
Application number: DE19843439726
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dr. 8023 Pullach Hildebrandt; Walter 8000 München Schramm
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1986-04-30

Abstract

A method and an appliance are disclosed for uniformly distributing a fluid on the inflow surface of a bed 2 which is contained in a container 1. Provided upstream of the bed is a distribution chamber 7 into which the fluid is introduced essentially parallel to the inflow surface. Flow guidance elements 8 which give the fluid a velocity component directed essentially parallel to the inflow surface are provided to guide the fluid (Figure 1). <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zum gleich- Method and device for the same

mäßigen Verteilen eines Fluides Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen Verteilen eines Fluides auf die Anströmfläche einer in einem Behälter befindlichen Schüttung, bei dem das Fluid einem stromaufwärts der Schüttung angeordneten Verteilungsraum zugeführt und von dort aus durch die Schüttung geleitet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. moderate distribution of a fluid The invention relates to a method for evenly distributing a fluid on the inflow surface in a container located bed, in which the fluid is arranged upstream of the bed Distribution space is supplied and passed from there through the bed. the The invention also relates to a device for carrying out the method.

Bei der Anströmung von Schüttungen in Adsorbern, katalytischen Reaktoren, Regeneratoren und ähnlichen Apparaten ist es von entscheidender Bedeutung, daß das Fluid, das durch die Schüttung geleitet werden soll, möglichst gleichmäßig von der Einlaßöffnung oder den Einlaßöffnungen im Behälter über den Querschnitt der Schüttung verteilt wird. Bei einer Ungleichverteilung besteht die Gefahr, daß die Schüttung ungleichmäßig durchströmt wird. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad der Schüttung, da Teile der Schüttung nicht oder nicht ausreichend an dem Adsorptions-, Reaktions- oder Wärmetauschprozeß teilnehmen. An denjenigen Stellen der Schüttung wiederum, an denen eine überdurchschnittlicheFluidmenge strömt, gelangt ein Teil des Fluides durch die Schüttung, ohne den geforderten Prozeß (Adsorption, Reaktion) zu durchlaufen. Weitere Nachteile einer ungleichmäßigen Anströmung sind eine Aufwirbelung von Teilchen der Schüttung, die zu unerwünschtem Abrieb führt, sowie ein erhöhter Druckverlust.When the flow of beds in adsorbers, catalytic reactors, Regenerators and similar apparatus it is of vital importance that the Fluid that is to be passed through the bed, as evenly as possible from the Inlet opening or the inlet openings in the container across the cross section of the bed is distributed. If the distribution is uneven, there is a risk that the bed is unevenly flowed through. This reduces the efficiency of the bed, there Parts of the bed not or insufficiently on the adsorption, reaction or take part in the heat exchange process. At those points of the bed again, at which an above-average amount of fluid flows, part of the fluid arrives by the bed without going through the required process (adsorption, reaction). Further disadvantages of an uneven flow are the whirling up of particles the bed, which leads to undesired abrasion, as well as an increased pressure loss.

Um eine weitgehende Gleichverteilung eines Fluides auf den Querschnitt eines Behälter zu erzielen, ist gemäß der EP-PS 0 044 973 bereits vorgeschlagen worden, in dem Rohr, durch das das Fluid dem Behälter zugeführt wird, ein Innenrohr anzuordnen, wobei in dem Ringraum zwischen dem Rohr und dem Innenrohr sowie gegebenenfalls in dem Innenrohr Leitschaufeln zur Erzeugung eines Dralles in dem anströmenden Fluid angeordnet sind. Diese Anordnung besitzt jedoch den Nachteil, daß das Fluid durch die zur Gleichverteilung benötigten Einbauten einen erheblichen Druckverlust erleidet.A largely uniform distribution of a fluid over the cross-section to achieve a container is already proposed according to EP-PS 0 044 973 has been, in the tube through which the fluid is supplied to the container, an inner tube to be arranged, in the annular space between the tube and the inner tube and optionally Guide vanes in the inner tube for generating a swirl in the inflowing fluid are arranged. However, this arrangement has the disadvantage that the fluid through the internals required for even distribution suffer a considerable pressure loss.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einem sehr geringen Druckverlust eine gute Gleichverteilung des Fluides erzielt wird.The present invention is therefore based on the object of a method to create the type mentioned, in which with a very low pressure loss a good uniform distribution of the fluid is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fluid im wesentlichen parallel zu der Anströmfläche in den Verteilungsraum geleitet wird.This object is achieved in that the fluid in the is directed essentially parallel to the inflow surface into the distribution space.

Während bei dem vorbekannten Verfahren das Fluid im wesentlichen senkrecht zu dem die Anströmfläche bildenden Behälterquerschnitt in den Verteilungsraum gelangte, wird demgegenüber gemäß der Erfindung eine Fluidströmung vorgeschlagen, bei der die Geschwindigkeitskomponente in Parallelrichtung zu der Anströmfläche wesentlich größer als in Richtung senkrecht zu der Anströmfläche ist. Eine senkrecht zu der Anströmfläche gerichtete Geschwindigkeitskomponente bildet sich erst dann aus, wenn sich das Fluid gleichmäßig über den gesamten Verteilungsraum ausgebreitet hat. Das Fluid wird demzufolge auch bei Druckschwankungen bei der Zuführung gleichmäßig über den Schüttungsquerschnitt verteilt.While in the previously known method the fluid is essentially perpendicular reached the container cross-section forming the inflow area in the distribution space, in contrast, according to the invention, a fluid flow is proposed in which the speed component in the direction parallel to the inflow surface is essential is greater than in the direction perpendicular to the inflow surface. One perpendicular to the The velocity component directed towards the inflow surface is only formed when the fluid has spread evenly over the entire distribution space. That Fluid is therefore even with pressure fluctuations during the supply over the Distributed bed cross-section.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine gleichmäßige Verteilung des anströmenden Fluides erreicht. Der Druckverlust ist minimal, da lediglich die Strömungsrichtung des Fluides parallel zu der Anströmfläche der Schüttung gerichtet wird. Aufgrund der guten Gleichverteilung lassen sich geringe Schütthöhen mit entsprechend großen Anströmflächen realisieren.In the method according to the invention, there is thus a uniform distribution of the incoming fluid reached. The pressure loss is minimal because only the Direction of flow of the fluid directed parallel to the inflow surface of the bed will. Due to the good uniform distribution, low dump heights can be achieved accordingly Realize large inflow areas.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fluid vom Rand in Richtung zur Mitte der Anströmfläche zugeführt.In a preferred development of the method according to the invention the fluid is fed from the edge towards the center of the inflow surface.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fluid von mindestens zwei einander gegenüberliegenden Stellen aus in den Verteilungsraum eingeleitet.In a further advantageous embodiment of the invention The method is the fluid from at least two opposite locations discharged from into the distribution room.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine in einem Behälter angeordnete Schüttung, einen vor der Anströmfläche der Schüttung in dem Behälter angeordneten Verteilungsraum und eine in den Verteilungsraum mündende Fluidzuführungseinrichtung, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzuführungseinrichtung Strömungsleitelemente aufweist, die eine im wesentlichen parallel zu der Anströmfläche in den Verteilungsraum gerichtete Fluidströmung erzeugen.A device for carrying out the method according to the invention comprises a bed arranged in a container, one in front of the inflow surface the bed arranged in the distribution space in the container and one in the distribution space opening fluid supply device, and is characterized in that the fluid supply device Has flow guide elements which are essentially parallel to the inflow surface Generate directed fluid flow in the distribution space.

Für die Durchführung des Verfahrens ist es wesentlich, daß die Fluidzuführungseinrichtung von der Form und Abmessung so dimensioniert ist, daß sie dem anströmenden Fluid eine im wesentlichen parallel zu der Anströmfläche gerichtete Strömungsrichtung verleiht. Zu diesem Zweck sind Str m ngsleitelemente vorgesehen, die das Fluid in die gewünschte Richtung lenken.For the implementation of the method it is essential that the fluid supply device of the shape and dimensions is dimensioned so that it is the oncoming fluid a direction of flow directed essentially parallel to the inflow surface confers. To this end flow guide elements are provided, which direct the fluid in the desired direction.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Strömungsleitelemente am Rand des Verteilungsraumes angeordnet.According to a further development of the method according to the invention, the Flow guide elements arranged on the edge of the distribution space.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind die Strömungsleitelemente an mindestens zwei einander gegenüberliegenden Stellen des Verteilungsraumes vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders gleichmäßige Verteilung des Fluides.In a preferred embodiment of the subject matter of the invention the flow guide elements at at least two opposite points of the distribution room provided. This arrangement enables a particularly uniform Distribution of the fluid.

Es erweist sich als zweckmäßig, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes als Strömungsleitelemente zwei im wesentlichen parallel zur Anströmungsfläche und mit Abstand voneinander angeordnete Wände vorgesehen sind.It proves to be expedient if, according to a further embodiment of the subject matter of the invention as flow guide elements two essentially parallel to the inflow surface and spaced apart walls are provided.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes bilden die Strömungsleitelemente einen ringförmigen Strömungsweg für das Fluid, dessen innere Begrenzungswand zumindest eine oeffnung aufweist.In a preferred embodiment of the subject matter of the invention the flow guide elements provide an annular flow path for the fluid whose inner boundary wall has at least one opening.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes weist der durch die Strömungsleitelemente definierte Strömungsweg in Strömungsrichtung gesehen keine Verengungen auf. Mit dieser Anordnung wird ein geringstmöglicher Druckverlust erreicht.According to a preferred embodiment of the subject matter of the invention, has the flow path in the direction of flow defined by the flow guide elements seen no constrictions. With this arrangement, the lowest possible pressure loss is achieved achieved.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention, as well as further details of the invention, will become apparent with reference to of schematically illustrated embodiments explained in more detail.

Hierbei zeigen: Figur 1 eine Ausführungsform eines stehenden zylindrischen Behälters mit einer Schüttung, Figur 2 eine Ausführungsform eines liegenden zylindrischen Behälters mit einer Schüttung, Fig.3 u. 4 zwei Schnittdarstellungen einer weiteren Ausführungsform eines stehenden zylindrischen Behälters mit einer Schüttung.Here show: Figure 1 shows an embodiment of a standing cylindrical container with a bed, Figure 2 an embodiment of a lying cylindrical container with a bed, Fig. 3 and 4 two sectional views a further embodiment of a standing cylindrical container with a Bulk.

Figur 1 zeigt eine Teilansicht eines Längsschnittes eines zylindrischen Behälters 1, der eine Schüttung 2 enthält, die auf einem fluiddurchlässigen Rost 3 ruht. Die Schüttung 2 enthält Adsorptionsmittel- oder Katalysatorteilchen oder wärmespeichernde Teilchen, je nachdem, ob es sich bei dem Apparat um einen Adsorber, einen Reaktor zur Durchführung einer katalytischen Reaktion oder einen regenerativen Wärmetauscher handelt.Figure 1 shows a partial view of a longitudinal section of a cylindrical Container 1, which contains a bed 2, which is on a fluid-permeable grate 3 rests. The bed 2 contains adsorbent or catalyst particles or heat-storing particles, depending on whether the device is an adsorber, a reactor for carrying out a catalytic reaction or a regenerative one Heat exchanger acts.

Am Boden des Behälters 1 befindet sich in der Behälterachse ein Stutzen 4, der zur Zuführung eines Fluides, insbesondere eines Gases dient. Die Strömung des Gases ist durch Pfeile 5 veranschaulicht. In dem Behälter 1 ist mit Abstand zum Behälterboden ein Prallblech 6 angeordnet, das im wesentlichen dieselbe Form wie der Behälterboden aufweist. Zwischen dem Prallblech 6 und dem Behälterboden sowie der daran angrenzenden Behälterwand ist ein Strömungsweg 9 gebildet, der sich von dem Stutzen 4 in einen Verteilungsraum 7 unterhalb der Schüttung 2 erstreckt. Zwischen der nach oben weisenden Öffnung des Strömungsweges 9 und der Schüttung 2 ist ein ringförmiges Prallblech 8 angeordnet, das verhindert, daß das Gas aus dem Strömungsweg 9 unmittelbar in die Schüttung 2 gelangt. Durch das Prallblech 8 wird das aus dem Strömungsweg 9 kommende Gas umgelenkt und strömt in horizontaler Richtung vom Behälterrand radial nach innen in den Verteilungsraum 7. Im Verteilungsraum 7 findet eine gleichmäßige Verteilung des Gases über den gesamten Behälterquerschnitt statt. Vom Verteilungsraum 7 aus gelangt das Gas durch die ringförmige Öffnung in Prallblech 8 zur Anströmfläche der Schüttung 2 und durchströmt die Schüttung von unten nach oben.At the bottom of the container 1 there is a connecting piece in the axis of the container 4, which is used to supply a fluid, in particular a gas. The current of the gas is illustrated by arrows 5. In the container 1 is at a distance to the container bottom a baffle plate 6 is arranged, which is essentially the same shape as the container bottom has. Between the baffle plate 6 and the container bottom as well as the container wall adjoining it, a flow path 9 is formed which extends extends from the nozzle 4 into a distribution space 7 below the bed 2. Between the upwardly facing opening of the flow path 9 and the bed 2 an annular baffle 8 is arranged which prevents the gas from escaping the flow path 9 passes directly into the bed 2. Through the baffle 8, the gas coming from the flow path 9 is deflected and flows horizontally Radial direction from the container edge inside into the distribution room 7. In the distribution space 7 there is an even distribution of the gas over the entire area Container cross-section instead. From the distribution space 7, the gas passes through the annular Opening in the baffle plate 8 to the inflow surface of the bed 2 and flows through the bed from the bottom up.

Figur 2 zeigt einen liegenden zylindrischen Behälter 1 im Querschnitt. Die Schüttung 2 weist eine im wesentliche rechteckige Grundfläche auf.Figure 2 shows a lying cylindrical container 1 in cross section. The bed 2 has an essentially rectangular base area.

Als Strömungselemente sind ebene Prallbleche 10, 11 in dem Behälter angeordnet. Das Prallblech 10 befindet sich gegenüber der Einmündung des Stutzens 4 in dem Behälter 1. Seine beiden Seitenränder verlaufen mit Abstand zur Behälterwand, so daß Durchtrittsspalte für das einströmende Gas gebildet sind. Das Prallbleche 11 sind oberhalb der Spalte angeordnet und erstrecken sich von der Behälterwand aus nach innen.Flat baffle plates 10, 11 are in the container as flow elements arranged. The baffle plate 10 is located opposite the confluence of the nozzle 4 in the container 1. Its two side edges run at a distance from the container wall, so that passage gaps are formed for the inflowing gas. The baffle plates 11 are located above the column and extend from the container wall from inside.

Ihre Breite ist so gewählt, daß das durch die Spalte nach oben strömende Gas derart umgelenkt wird, daß es im wesentlichen parallel zu der Anströmfläche der Schüttung 2 in den Verteilungsraum 7 gelangt. Das Gas wird dem Verteilungsraum 7 von zwei einander gegenüberliegenden Seiten zugeführt.Their width is chosen so that that flowing through the column upwards Gas is deflected in such a way that it is essentially parallel to the inflow surface the bed 2 reaches the distribution space 7. The gas becomes the distribution room 7 fed from two opposite sides.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Längs- und eine Querschnittdarstellung eines stehenden zylindrischen Behälters 1, bei dem die Gaszuführung über am Behälterumfang angeordnete Stutzen 4 sowie gegebenenfalls 4' erfolgt. Die Stutzen 4, 4' münden in einen ringförmigen Strömungsweg 15. Die Innenwand des Strömungsweges 15 ist durch Prallbleche 13 gebildet, die vor den Einmündungen der Stutzen 4, 4' angeordnet sind. Zwischen den Prallwänden 13 weist die Wand jeweils eine öffnung 12 auf, durch die eine Verbindung zwischen dem ringförmigen Strömungsweg 15 und dem Verteilungsraum 7, der sich innerhalb des ringförmigen Strömungsweges 15 befindet, geschaffen wird. Die obere Begrenzungswand des Strömungsweges 15 steigt von innen zur Behälterwand hin an, damit das Gas aus dem Verteilungsraum 7 gleichmäßig verteilt zur Anströmfläche der Schüttung 2 gelangt.Figures 3 and 4 show a longitudinal and a cross-sectional view an upright cylindrical container 1, in which the gas supply via the container circumference arranged nozzle 4 and optionally 4 'takes place. The connecting pieces 4, 4 'open into an annular flow path 15. The inner wall of the flow path 15 is through Baffle plates 13 are formed, which are arranged in front of the junctions of the nozzle 4, 4 '. Between the baffle walls 13, the wall has an opening 12 through which a connection between the annular flow path 15 and the distribution space 7, which is within the annular flow path 15 is located, is created. The upper boundary wall of the flow path 15 rises from the inside towards the container wall so that the gas from the distribution space 7 is evenly distributed reaches the inflow surface of the bed 2.

Der Erfindung, die in den Ausführungsbeispielen anhand einer Fluidanströmung von unten beschrieben worden ist, erstreckt sich selbstverständlich auch auf eine Fluidanströmung aus anderen Richtungen, insbesondere die Anströmung einer Schüttung von oben, mit oder ohne Rost 3.The invention, which in the exemplary embodiments on the basis of a fluid flow has been described from below, of course, extends to one Fluid flow from other directions, in particular the flow towards a bed from above, with or without grate 3.

Claims

Claims 1. A method for evenly distributing a fluid on the inflow surface of a bed located in a container, in which the Fluid is supplied to a distribution space arranged upstream of the bed and is passed from there through the bed, characterized in that the Fluid is introduced into the distribution space (7) essentially parallel to the inflow surface will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fluid is fed from the edge towards the center of the inflow surface.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Fluid from at least two opposite points into the distribution space (7) is initiated.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1 with a bed arranged in a container, with one in front of the inflow surface of the Pouring device arranged in the container distribution space and with a fluid supply device opening into the distribution space, characterized in that that the fluid supply device has flow elements (8,11,13,14,16) which one directed essentially parallel to the inflow surface into the distribution space (7) Generate fluid flow.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the flow guide elements (8,11,13,14,16) are arranged on the edge of the distribution space (7).

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the flow guide elements (8, 11, 13, 14, 16) on at least two opposite one another Places of the distribution space (7) are provided.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that as flow guide elements two essentially parallel to the inflow surface and spaced apart walls (10, 11) are provided.

8. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the flow elements (13,14,16) have an annular flow path for the fluid form whose inner boundary wall (13) has at least one opening (12).

9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that that the flow path defined by the flow guide elements (8, 11, 13, 14, 16) has no constriction seen in the direction of flow.