DE3827560A1

DE3827560A1 - Kolonne, insbesondere eine rektifizierkolonne, und verfahren zum herstellen der kolonne

Info

Publication number: DE3827560A1
Application number: DE3827560A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Sparenberg; Rolf Dipl Ing Ullrich; Herbert Dipl Ing Nuding
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1988-08-13
Filing date: 1988-08-13
Publication date: 1990-03-08
Also published as: US5064506A; BR8904060A; FR2635271A1; MY104151A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolonne, insbesondere eine Rekti fizierkolonne, mit geordneten Packungen und eingebauten, je eine Zuleitung aufweisenden Temperaturmeßstellen zum Bestimmen des Temperaturverlaufs in Kolonnenlängs- und/oder -querrichtung. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen der Kolonne.

Eine Rektifizierkolonne dient dazu, Flüssigkeitsgemische mit wenig verschiedenen Siedpunkten durch Gegenstromdestillation bzw. Rektifikation zu trennen. In einer solchen Kolonne werden ablaufende Flüssigkeit und aufsteigender Dampf im Gegenstrom aneinander vorbeigeführt. In die Kolonne werden geordnete Packungen eingebaut, die aus in bestimmter Weise geformten Leitblechen, Metallwaben oder dergleichen bestehen und durch ihre Form sowie Anordnung eine ständige, gleichmäßige Durchmischung und Durchdringung der einander begegnenden Ströme bewirken.

In der Rektifizierkolonne tritt ein Wärmeaustausch von ablaufender Flüssigkeit und aufsteigendem Dampf ein mit der Tendenz die im Dampf vorhandene, schwerer siedende Komponente an der ablaufenden Flüssigkeit zu kondensieren und die dabei freiwerdene Kondensationswärme zum Verdampfen der leichter siedenden Komponente in der Flüssigkeit auszunutzen. Auf diese Weise reichert sich im Dampf die leichter und in der Flüssigkeit die schwerer siedende Komponente an. Ersichtlich kommt es bei der Rektifikation außer auf die Durchmischung und Durchdringung der beiden Komponenten auch darauf an, in der Kolonne einen bestimmten Temperaturverlauf einzuhalten. Wärmeverluste über der Kolonne führen zu einer Abkühlung der Kolonnenwand und damit zu einer Erhöhung des Rücklaufs, welche wiederum zu einer Störung des Gleichgewichts in der Kolonne führt. Für eine Verfahrensoptimierung ist neben einem adiabatischen Betrieb auch die Kenntnis des Temperaturprofiles innerhalb der Kolonne erforderlich.

Zum Ermitteln des Temperaturverlaufs auf der Länge und auf dem Querschnitt der Kolonne werden zahlreiche Meßstellen benötigt. In der Praxis werden die einzelnen Meßstellen bisher entweder über Stutzen in der Kolonnnenwand von außen in das Kolonneninnere eingeführt oder über ein längs durch die Kolonne reichendes Zen tralrohr von innen her in die Kolonne gelegt. Beide Systeme haben erhebliche Nachteile.

Beim Einbringen der Meßstellen über Stutzen von außen her kann jede Meßstelle entweder nur bis an die bereits in der Kolonne vorhandene Packung herangebracht werden und daher nur die Temperatur in der Randzone der Kolonne messen oder die Packung muß angebohrt werden, was zu einer Beschädigung der Einbauten und zu Unregelmäßigkeiten der Strömungsverhältnisse an dieser Stelle führen kann. Eine nachträgliche Konstruktionsänderung der Meßstellenanordnung ist mit erheblichem Aufwand verbunden, da ein zugehöriger Stutzen eingeschweißt werden muß und da eine Abnahme durch eine für die Sicherheit zuständige Institution verlangt wird. Ein weiterer Nachteil der Konstruktion mit von außen über Stutzen in die Kolonne eingeführten Meßstellen besteht darin, daß an der Meßstelle die die Kolonne umgebende Wärmedämmung unterbrochen werden muß; jede Meßstelle bildet also eine Wärmebrücke mit entsprechenden Wärmeverlusten. Das Einziehen oder Unterbrechen der Wärmedämmung bedeutet außerdem einen erheblichen Mehraufwand bei der Montage.

Wegen der mit den von außen über Stutzen durch die Kolonnenwand eingebrachten Meßstellen verbundenen Nachteile ist, wie gesagt, auch schon versucht worden, die Temperaturmeßleitungen über ein innen liegendes Zentralrohr an die jeweiligen Meßstellen innerhalb der Kolonne heranzuführen. In diesem Fall ist jedoch nur eine Messung in der äußeren Randzone des Innenrohrs - also wiederum nicht in den Hauptströmungsbereichen der Einbauten - möglich. Außerdem kann das durchgehende Innenrohr, das einen erheblichen Teil des Querschnitts einnimmt und daher mit Zusatzaufwand einen entsprechend größeren Kolonnendurchmesser erforderlich macht, die Temperatur- und Strömungsverhältnisse in der Kolonne beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolonne, insbe sondere eine Rektifizierkolonne zu schaffen, in der eine Messung des Temperaturverlaufs an jeder beliebigen Stelle des Kolonnen querschnitts auf der gesamten Kolonnenlänge möglich ist, ohne daß die Wärmedämmung, die Kolonnenwandung oder die Kolonneneinbauten unterbrochen bzw. beschädigt werden müßten und ohne daß ein platzraubendes, strömungs- und wärmetechnisch ungünstiges Zentralrohr erforderlich wäre.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für die Kolonne eingangs genannter Art mit eingebauten, je eine Zuleitung aufweisenden Temperaturmeßstellen darin, daß die Zuleitungen aller Tempera turmeßstellen gemeinsam, gebündelt durch einen einzigen Einlaß stutzen je Kolonnenschuß in die Kolonne hineinreichen und daß von dem Einlaßstutzen aus jede einzelne Zuleitung in der Randzone zwischen Packung und Kolonnenwand bei der Packungsmon tage direkt an die jeweils vorgesehene Temperaturmeßstelle her angeführt ist.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß alle Temperaturmeßlei tungen je Kolonnenschuß einen einzigen, lediglich eine Kolonnen wand-Durchführung bildenden Einlaß- bzw. Zentralstutzen in die Kolonne einzuführen sind, so daß die Kolonnenwand und deren Wärmedämmung nur an dieser Stelle durchbrochen werden müssen. Der Montageaufwand und die durch die Meßanordnung bedingten Wärmeverlust sind entsprechend gering. Da die Zuleitungen der Temperaturmeßstellen erfindungsgemäß innerhalb der Kolonne in der Randzone zwischen Packung und Kolonnenwand, z. B. über je eine Leitung von etwa 1,6 mm Durchmesser, direkt an die ge wünschte Meßstelle, die an beliebiger Stelle der Kolonne liegen kann, geführt werden, kann auch an jeder gewünschten Stelle innerhalb der Packung bzw. Kolonne eine Temperaturmessung vor genommen werden. Randzoneneinflüsse lassen sich daher ebenso ausschalten wie nennenswerte, durch die Meßanordnung selbst her vorgerufene Störungen.

Erfindungsgemäß können beliebig viele ständig aktive Meßstellen oder auch bei Bedarf zu aktivierende Reservemeßstellen vorge sehen werden, insbesondere kann eine gezielte Temperaturmessung in einem bestimmten Kolonnenbereich oder eine Messung des Tempe raturverlaufs auf einem bestimmten Kolonnenquerschnitt durch An ordnung entsprechender Meßstellen und Zuleitungen ausgeführt werden. Änderungen in der Meßstellenverteilung sind ohne weite res möglich. Allerdings sollen die Meßstellen und ihre Zuleitungen direkt bei der Montage der Packung miteingebracht werden. Ein Ausbau kann nur bei Demontage der Packung erfolgen.

Während das früher verwendete Zentralrohr ganz durch die Kolonne - parallel zu deren geometrischer Achse - hindurch reichte, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Einlaßstuzten lediglich um eine Art Wanddurchführung, die das Kolonneninnere überhaupt nicht berührt.

Gemäß weiterer Erfindung ist der Einlaßstutzen am oberen Kolonnenende oder am oberen Ende des jeweiligen Kolonnenschusses vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß die zu jeder Meßstelle gehörende Zuleitung beim Aufeinandersetzen der einzelnen Packungen in der Randzone zwischen Packung und Kolonnenwand hindurchgezogen werden kann und demgemäß die gesamte Meßanordnung bereits zugleich mit der Fertigmontage der Kolonneneinbauten funktionsfähig ist.

Gemäß noch weiterer Erfindung besteht ein Verfahren zum Herstellen der Kolonne darin, daß die Meßstellen beim Aufbau der Packungen angelegt werden und daß die Zuleitungen jeweils in die Randzonen zwischen Packung und Kolonnenwand integriert verlegt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Meßstellen und deren Zuleitungen zusammen mit den Packungen gewissermaßen Zug um Zug zu installieren, so daß nachträgliche Arbeiten, wie das Einschweißen von Stutzen nicht erforderlich sind und trotzdem Messungen an jeder beliebigen Stelle des Kolonnenquerschnitts ohne Randzoneneinflüsse ausgeführt werden können.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rektifizierkolonne;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Rektifizierkolonne und

Fig. 3 Einzeldurchführungen für Zuleitungen.

Der mit 1 bezeichnete Rektifizierkolonnenschuß gemäß Fig. 1 besitzt eine Kolonnenwand 2 mit als Mantel darum liegender Wärmedämmung 3 sowie mit symbolisiertem Kolonnenschußunterteil 4 und Kolonnenschußoberteil 5, die dazu dienen, die zu trennenden Substanzen zu- bzw. abzuleiten. Der Kolonnenschuß 1 besitzt eine Reihe lose aufeinandergesetzter Packungselemente 7.

Nach Fig. 1 und 2 werden auf dem Längs- und Querschnitt des Kolonnenschusses 1 verschiedene Meßstellen 8 angelegt. Die Meßstellen 8 mit ihren daran angeschlossenen Zuleitungen 10 werden bereits beim Aufbau der innerhalb des Kolonnenschusses 1 zu montierenden Packungen 9 installiert. Bei der weiteren Montage der Packungen 9 werden die Zuleitungen 10 in der Randzone zwischen Packung 9 und Kolonnenwand 2 geführt, wo sie wegen des geringen Durchmessers der einzelnen Leitung 10, von z. B. 1,6 mm, weder den Strömungs- noch den Temperaturverlauf beeinträchtigen können.

Die Zuleitungen 10, die mit der wachsenden Packung 9 von unten nach oben allmählich an Zahl zunehmen, werden in der Randzone zwischen Packung und Kolonnenwand mehr oder weniger zufällig verteilt bis zum Kolonnenschußoberteil 5 gebracht und dort über Einzelverschraubungen 11 im Flansch 13 des Zentralstutzens 12 als gebündelte Durchführungen nach außen geleitet. Ersichtlich werden die Kolonnenwand 2 und deren Wärmedämmung 3 nur an der für den Einlaßstutzen 12 vorgesehenen Position berührt, so daß nur an dieser Stelle eine entsprechende Wärmebrücke entstehen kann.

Bezugszeichenliste

1 Kolonnenschuß
2 Kolonnenwand
3 Wärmedämmung
4 Kolonnenschußunterteil
5 Kolonnenschußoberteil
6 Verteilerboden
7 Packungselement
8 Meßstelle
9 Packung
10 Zuleitung (Mantelleitung)
11 Einzeldurchführungen für Zuleitungen
12 Einlaßstutzen
13 Flansch
14 Anschlußkasten

Claims

1. Kolonne, insbesondere eine Rektifizierkolonne, mit geordneten Packungen (9) und eingebauten, je eine Zuleitung (10) aufweisenden Temperaturmeßstellen (8) zum Bestimmen des Temperaturverlaufs in Kolonnenlängs- und/oder -querrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (10) aller Temperaturmeßstellen (8) gemeinsam, gebündelt durch einen einzigen Einlaßstutzen (12) je Kolonnenschuß (1) in die Kolonne hineinreichen und daß von dem Einlaßstutzen (12) aus jede einzelne Zuleitung (10) in der Randzone zwischen Packung (9) und Kolonnenwand (2) bei der Packungsmontage direkt an die jeweils vorgesehene Temperatur meßstelle (8) herangeführt ist.

2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (12) am oberen Kolonnenende oder am oberen Ende des jeweiligen Kolonnenschusses (1) vorgesehen ist.

3. Verfahren zum Herstellen der Kolonne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßstellen (8) beim Aufbau der Packungen (9) angelegt werden und daß die Zuleitungen (10) jeweils in die Randzonen zwischen Packung (9) und Kolonnenwand (2) integriert verlegt werden.