DE3689425T2

DE3689425T2 - Tragrost für eine Füllkörperkolonne.

Info

Publication number: DE3689425T2
Application number: DE19863689425
Authority: DE
Inventors: Kenneth Robinson; Frank Rukovena
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1986-08-22
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2006-08-23
Also published as: DE3689425D1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Tragrost für eine Füllkörperkolonne. Insbesondere betrifft diese Erfindung einen Tragrost zum Halten eines Füllmaterials in einer Füllkörperkolonne mit Gas und Flüssigkeit im Gegenstrom.
Üblicherweise werden Füllkörperkolonnen für Gasabsorption und Destillation verwendet. Die Kolonne enthält ein Füllmaterial, durch das die Flüssigkeit gewöhnlich nach unten und das Gas gewöhnlich nach oben strömt. Das Füllmaterial kann zum Beispiel aus Raschig-Ringen (Warenzeichen) oder Pallringen (Warenzeichen) bestehen.
Oft ist bei der Füllkörperkolonne eine Seitenproduktentnahme erwünscht, was besondere Probleme verursacht. Insbesondere ist es notwendig, einen Tragrost für das Füllmaterial vorzusehen, unter dem sich eine Auffangvorrichtung befindet.
Durch den Tragrost kann Flüssigkeit nach unten strömen und wird von der Auffangvorrichtung aufgefangen, von wo sie zur Seite der Kolonne geleitet werden kann. Ein Teil der Flüssigkeit wird von der Kolonne als Seitenstrom entnommen, und der eventuell verbleibende Rest wird über oder unter der Auffangvorrichtung in die Kolonne zurückgeführt.
Der Seitenstrom kann zu einem anderen Teil der Chemieanlage geleitet werden oder kann über oder unter der Auffangvorrichtung in die Kolonne zurückgeführt werden.
Aus dem vorhergehenden geht hervor, daß bei Seitenproduktentnahme aus der Kolonne zwei getrennte Funktionsteile (d. h. eine Auffangvorrichtung und ein Tragrost) erforderlich sind. Weiterhin kann es notwendig sein, zwischen der Auffangvorrichtung und dem Tragrost einen Abstand von 1 bis 2 Metern vorzusehen. Daher steigen bei Seitenproduktentnahme aus der Kolonne die Kapitalkosten beträchtlich. Außerdem ist die Wartung zeitaufwendig, da zwei getrennte Funktionsteile gewartet werden müssen.
In der Schrift US-A-3222040 ist ein Tragrost für eine Füllkörperkolonne beschrieben. Dieser Tragrost umfaßt einen perforierten Basisabschnitt und mehrere Ausformungen, die von dem Basisabschnitt wegragen. Jede der Ausformungen umfaßt mit Zwischenraum angeordnete, perforierte Wände.
In der Schrift US-A-4171333 ist eine perforierte Tragplatte beschrieben, die zum Halten eines Betts von Füllelementen in einem Reaktionsturm oder -gefäß und zum Einspritzen von Flüssigkeit in dieses dient. Die Tragplatte umfaßt aneinandergrenzende, waagerechte, perforierte Wandabschnitte, von denen mit Zwischenraum angeordnete, perforierte Seitenwände wegragen - Diese Erfindung hat zur Aufgabe, einen verbesserten Tragrost für eine Füllkörperkolonne zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird ein Tragrost zum Halten eines Füllmaterials in einer Füllkörperkolonne mit Gas und Flüssigkeit im Gegenstrom ausgeführt, wobei der Tragrost aus einer Platte mit mehreren Ausformungen besteht, wobei jede Ausformung mit Zwischenraum angeordnete, durch eine obere Wand verbundene Seitenwände aufweist, die perforiert sind, damit Gas durch sie hindurchströmen kann, wobei der Tragrost dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausformungen Stromlinienverkleidungen umfassen, um die Wirksamkeit des Gasstroms durch die Kolonne zu verbessern.
Die mit Zwischenraum angeordneten Seitenwände jeder der Ausformungen können parallel zueinander angeordnet sein, und eine erste Stromlinienverkleidung kann an der Unterseite der oberen Wand vorgesehen werden. Die erste Stromlinienverkleidung kann an der oberen Wand angeformt sein. Anstelle oder zusätzlich zu der ersten Stromlinienverkleidung kann an der Unterseite der Platte zwischen benachbarten Ausformungen eine zweite Stromlinienverkleidung vorgesehen werden. Die zweite Stromlinienverkleidung kann an der Platte oder den Plattenausformungen angeformt sein. Wenn eine erste und eine zweite Stromlinienverkleidung vorgesehen sind, erhält die Konstruktion eine größere Stabilität und kann einfacher hergestellt werden.
Bei einer Ausführung besteht jede Ausformung aus einer Einwandkonstruktion.
Bei einer weiteren Ausführung besteht jede Ausformung aus einer Mehrwandkonstruktion, vorteilhafterweise aus einer Doppelwandkonstruktion. Zu diesem Zweck sind mehrere Abdeckelemente vorgesehen, die jeweils über einer der Ausformungen angeordnet sind. Jedes der Abdeckelemente ist so ausgebildet, daß durch mehrere in ihm vorgesehene Öffnungen Gas hindurchströmen kann.
Die Abdeckeleinente tragen dazu bei, die Menge der Flüssigkeit, die durch den Tragrost fließt, zu verringern.
Die Seitenwände der Ausbildungen sind durch eine obere Wand miteinander verbunden. Vorzugsweise umfassen die Abdeckelemente jeweils mit Zwischenraum angeordnete Seitenwände, die durch eine obere Wand miteinander verbunden sind. Die oberen Wände können sich im wesentlichen quer zu den Seitenwänden und im wesentlichen parallel zur Ebene der Platte erstrekken.
Die Seitenwände der Ausbildungen können im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. In Betrieb sind die Seitenwände im wesentlichen senkrecht angeordnet.
Die Seitenwände der Ausbildungen können jedoch auch so angeordnet sein, daß sich mit zunehmender Entfernung von der oberen Wand der Abstand zwischen den Seitenwänden vergrößert oder verkleinert; es ist vorzuziehen, wenn sich dieser Abstand verkleinert, da dies dazu beiträgt, die Menge der Flüssigkeit, die durch den Tragrost fließt, zu verringern.
Vorzugsweise ist der Spreizwinkel der Seitenwände kleiner als 15º, noch vorteilhafter ist es, wenn er weniger als 10º beträgt.
Die Ausformungen weisen Stromlinienverkleidungen auf, die den Druckabfall an den Ausformungen verringern und dadurch die Wirksamkeit des durch die Ausformungen strömenden Gases verbessern. Dies ist insbesondere dann nützlich, wenn die Doppelwandkonstruktion vorgesehen ist.
Die erste und/oder zweite Stromlinienverkleidung kann beispielsweise rund oder dreieckig ausgeführt sein.
Vorzugsweise erstrecken sich die Ausformungen von einer Seite der Platte zur anderen und sind im wesentlichen parallel zueinander.
Im folgenden wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführung eines Tragrosts in einer Füllkörperkolonne,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Tragrosts mit Ausbruch,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht einer zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführung eines Tragrosts in einer Füllkörperkolonne,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 von Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 von Fig. 5,
Fig. 8 eine modifizierte Form der in Fig. 7 dargestellten Ausführung,
Fig. 9 eine modifizierte Form der in Fig. 7 dargestellten Ausführung,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Form des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Tragrosts,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Tragrosts,
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines mit Stromlinienverkleidung versehenen erfindungsgemäßen Schachtgitters, und
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer mit Stromlinienverkleidung versehenen erfindungsgemäßen Tragplatte für Füllmaterial.
In den Fig. 1 bis 4 ist eine als ganzes mit 1 bezeichnete Füllkörperkolonne mit einem Tragrost 2 versehen; auf dem Tragrost 2 in der Kolonne 1 ruht Füllmaterial 90.
Der Tragrost 2 umfaßt mehrere Streben 3, die sich von einer Seite der Kolonne 1 zur anderen erstrecken und zur Verstärkung des Tragrosts 2 dienen sowie die Befestigung des Tragrosts 2 an der Kolonne 1 ermöglichen.
Der Tragrost 2 weist weiterhin eine an seinem Umfang angebrachte, umlaufende Auffangrinne 4 sowie mehrere parallele, sich über den Tragrost 2 erstreckende Auffangrinnen 5 auf. Die Auffangrinnen 5 sind im wesentlichen parallel zu den Streben 3, und jede Auffangrinne 5 befindet sich im Bereich einer dieser Streben 3.
An der Auffangrinne 4 sind Auslaufrohre 6 (von denen nur eines dargestellt ist) befestigt, und an den Auffangrinnen 5 sind Auslaufrohre 7 (von denen nur eines dargestellt ist) befestigt. An den Auslaufrohren 6 und 7 kann der Kolonne Flüssigkeit entnommen werden.
Der Tragrost 2 umfaßt eine Platte 8, an der mehrere Ausformungen 9 vorgesehen sind; die Platte 8 und die Ausformungen 9 bilden zusammen eine Riffelung. Die Platte 8 ist aus mehreren länglichen Elementen 8a gebildet, von denen eines in Fig. 3 im Querschnitt gezeigt ist. Die Elemente 8a liegen nebeneinander und können durch Schweißen miteinander verbunden sein. Selbstverständlich können die Elemente 8a auch in einem Stück hergestellt werden.
Die Ausformungen 9 umfassen Seitenwände 10, die durch eine obere Wand 11 miteinander verbunden sind. In den Seitenwänden 10 sind mehrere Öffnungen vorgesehen, durch die Gas strömen kann.
Die Ausformungen 9 bilden eine Doppelwandkonstruktion und umfassen weiterhin Abdeckelemente 13; jedes Abdeckelement 13 weist mit Zwischenraum angeordnete Seitenwände 14 auf, die durch eine obere Wand 15 miteinander verbunden sind. Die Seitenwände 14 ragen über die obere Wand 15 hinaus und bilden zwischen sich einen Kanal 16. Der Kanal 16 wirkt als Auffangmittel für die Flüssigkeit, die durch die Kolonne nach unten fließt. Die Seitenwände 14 jedes Abdeckelement 13 sind mit Öffnungen 17 versehen, durch die Gas strömen kann. Die Öffnungen 17 sind gegenüber den Öffnungen 12 versetzt angeordnet, um die Menge der dort hindurchfließenden Flüssigkeit zu verringern.
Die Kanäle 16 erstrecken sich entlang der Oberseite der Ausformungen 9 und leiten die aufgefangene Flüssigkeit entweder zu der Auffangrinne 4 am Umfang oder zu einer der Auffangrinnen 5. Die obere Wand 15 jedes Abdeckelements 13 ist an ihren entgegengesetzten Enden mit Öffnungen 15a versehen. Die Öffnungen 15a sind entweder über einer der Auffangrinnen 5 oder über der Auffangrinne 4 angeordnet, so daß die Flüssigkeit vom Kanal 16 in die Auffangrinne ablaufen kann.
Die Kanäle 16 bewirken daher eine beträchtliche Reduzierung der Flüssigkeitsmenge, die durch die Öffnungen 12 und 17 fließt. Wären die Kanäle 16 nicht vorgesehen, würde die Flüssigkeit, die auf die obere Wand 15 herabfällt, an den Seitenwänden 14 herunterlaufen, und ein Teil dieser Flüssigkeit könnte durch die Öffnungen 12 und 17 fließen.
Die Platte 8 ist mit einer Basis 18 versehen, und die Ausformungen 9 ragen von der Basis 18 nach oben. Die Basis ist nicht perforiert, so daß durch sie weder Flüssigkeit noch Gas fließen kann. Die Basis 18 und die angrenzenden Ausformungen 9 bilden zwischen sich einen Kanal 19. Der Kanal 19 fängt die Flüssigkeit auf, die nicht vom Kanal 16 aufgefangen wird, und leitet diese Flüssigkeit entweder zu der Auffangrinne 4 am Umfang oder zu einer der Auffangrinnen 5.
Eine weitere Ausführung wird in den Fig. 5 bis 7 gezeigt. Viele Teile in den Fig. 5 bis 7 gleichen den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten, und gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
Der Hauptunterschied besteht darin, daß die in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Ausführung eine Einwandkonstruktion ist. Die Ausformungen 20 sind jeweils mit in Abstand voneinander angeordneten Seitenwänden 21 und einer oberen Wand 22 mit einem Kanal 23 versehen. Der Kanal 23 dient als Auffangmittel und hat die gleiche Funktion wie der Kanal 16 der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführung.
Fig. 8 zeigt eine modifizierte Form der in Fig. 6 gezeigten Ausformungen 20. Die Ausformungen 20 sind durch Ausformungen 30 ersetzt, die mit Zwischenraum angeordnete Seitenwände 31 und eine obere Wand 32 umfassen. Die Seitenwände 31 ragen über die obere Wand 32 hinaus und umgrenzen einen Kanal 33. Der Kanal 33 dient als Auffangmittel und erfüllt die gleiche Funktion wie die Kanäle 16 und 23.
Fig. 9 zeigt eine weitere modifizierte Form der in Fig. 7 gezeigten Ausformungen 20. Die Ausformungen 20 sind durch Ausformungen 40 ersetzt, die auseinandergehende, mit Zwischenraum angeordnete Seitenwände 41 und eine obere Wand 42 mit einen Kanal 43 umfassen. Der Kanal 43 dient als Auffangmittel und erfüllt die gleiche Funktion wie die Kanäle 16, 23 und 33.
Der Abstand zwischen den Seitenwänden 31 nimmt mit zunehmendem Abstand von der oberen Wand 42 ab. Diese Schrägstellung trägt dazu bei zu verhindern, daß Flüssigkeit durch die Öffnungen 12 fließt.
Eine weitere Ausführung des Tragrosts 2 wird in Fig. 10 gezeigt. Bei dieser Ausführung gleichen die Ausformungen 20 den in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausformungen 20, abgesehen davon, daß sie Abdeckelemente 50 aufweisen, die aus mit Zwischenraum angeordneten Seitenwänden 51 und einer oberen Wand 52 bestehen. In der oberen Wand 52 ist ein Schlitz 53 vorgesehen, durch den Flüssigkeit in den Kanal 23 fließen kann.
In Fig. 11 ist eine erfindungsgemäße Ausführung eines Tragrosts mit 100 bezeichnet. Der Tragrost 100 umfaßt eine Platte 101 mit Ausformungen 102 und einem Auffangkanal 103. Die Ausformungen 102 bilden eine Doppelwandkonstruktion und umfassen Abdeckelemente 104. Der Übersichtlichkeit halber wird nur ein Abdeckelement 104 gezeigt.
Erste Stromlinienverkleidungen 105 und 106 sind unterhalb der oberen Wände 107 bzw. 108 der Ausformungen 102 vorgesehen. Die Stromlinienverkleidungen 105 und 106 sind in einem Stück bzw. nicht in einem Stück mit den Ausformungen 102 geformt und sind rund.
Zweite Stromlinienverkleidungen 109 sind unterhalb der Platte 101 zwischen benachbarten Ausformungen 102 vorgesehen. Die zweiten Stromlinienverkleidungen 109 sind in einem Stück mit den Ausformungen 102 geformt.
Fig. 12 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführung mit einem Schachtgitter 200, das eine Platte 201 und Ausformungen 202 aufweist. Die Ausformungen 202 sind mit Stromlinienverkleidungen 204 und 205 versehen, um den Gasstrom zu verbessern. In Fig. 12 sind die Öffnungen für das durchströmende Gas nicht gezeigt.
Fig. 13 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführung mit einer Tragplatte für Füllmaterial 300, die aus einer Platte 301 und Ausformungen 302 besteht. Die Ausformungen 302 weisen Öffnungen 303 für das durchströmende Gas auf. Es sind Stromlinienverkleidungen 304 und 305 vorgeseheng um den Gasstrom zu verbessern.

Claims

1. Tragrost (100, 200, 300) zum Halten eines Füllmaterials (90) in einer Füllkörperkolonne (1) mit Gas und Flüssigkeit im Gegenstrom, wobei der Tragrost eine Platte (101; 201; 301) mit einer Vielzahl von Formteilen (102; 202; 302) sowie jedes Formteil mit Abstand voneinander angeordnete Seitenwände aufweist, die durch eine obere Wand (107, 108) miteinander verbunden sind und wobei diese Seitenwände perforiert sind, um Gas hindurchfließen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile Stromlinienverkleidungen (105, 106, 109; 204, 205; 304; 305) aufweisen, um den Wirkungsgrad der Gasströmung durch die Kolonne zu verbessern.

2. Tragrost nach Anspruch 1, wobei die mit Abstand angeordneten Seitenwände im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.

3. Tragrost nach Anspruch 2, wobei jedes Formteil (102) ferner eine erste Stromlinienverkleidung (105, 106) an der Unterseite der oberen Wand aufweist.

4. Tragrost nach Anspruch 3, wobei die erste Stromlinienverkleidung (105, 106) direkt durch die obere Wand gebildet wird.

5. Tragrost nach Anspruch 2, wobei jedes Formteil (202) ferner eine weitere Stromlinienverkleidung (204) auf der Oberseite der oberen Wand aufweist.

6. Tragrost nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die ersten Stromlinienverkleidungen (105, 106) gekrümmt sind.

7. Tragrost nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Formteil (102; 202; 302) ferner eine zweite Stromlinienverkleidung (109; 205; 305) an der Unterseite der Platte (101; 201; 301) zwischen benachbarten Formteilen (102; 202; 302) aufweist.

8. Tragrost nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Stromlinienverkleidungen (109; 205; 305) direkt durch die Platte (101; 201; 301) gebildet oder durch die Plattengebilde (102; 202; 302) gebildet werden.

9. Tragrost nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zweiten Stromlinienverkleidungen (109; 205; 305) gekrümmt sind.

10. Tragrost nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Formteil (202; 302) eine Einwandkonstruktion ist.

11. Tragrost nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jedes Formteil (102) eine Mehrwandkonstruktion ist.

12. Tragrost nach Anspruch 11, wobei jedes Formteil (102) eine Doppelwandkonstruktion ist.

13. Tragrost nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 7 bis 12, wenn mit diesem verbunden, wobei der Abstand zwischen den Seitenwänden mit wachsendem Abstand von der oberen Wand zu- oder abnimmt wachsendem Abstand von der oberen Wand.

14. Tragrost nach Anspruch 13, wobei der Spreizwinkel der Seitenwände kleiner als 15º ist.

15. Tragrost nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromlinieneinrichtungen (105, 106; 109; 204; 205; 304; 305) kreisförmige oder dreieckige Konfigurationen aufweisen.

16. Tragrost nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formteile (102; 202; 302) sich quer zur Platte (101; 201; 301) erstrecken und im wesentlichen parallel zueinander sind.