DE3841642A1 - Duesenrost fuer gaswaescher, absorber und dgl. sowie daraus bestehender kolonneneinbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Düsenrost für Gaswäscher, Absorber und dgl., bestehend aus einem Rostkörper, über dessen Rostfläche mehrere Gasdurchtrittsdüsen verteilt sind, deren Querschnittsfläche in Durchtrittsrichtung eingeschnürt ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Kolonneneinbau aus derartigen Düsenrosten.

In verfahrenstechnischen Anlagen dienen von Gasen und Flüssigkeiten im Gleichstrom oder Gegenstrom durchströmte Kolonnen dazu, einen Wärme- und/oder Stoffaustausch zwischen dem Gas und der Flüssigkeit herbeizuführen. Hierzu ist eine besonders gleichmäßige und feine Verteilung der Flüssigkeit mit großer Flüssigkeitsober­ fläche erforderlich, an der eine intensive Berührung mit der Gasströmung erfolgen muß.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Kolonneneinbauten als ungeordnete Packungen von Füllkörpern oder als geordnete Packungen von regelmäßig gestalteten Packungskörpern auszuführen. Zwischen diesen Packungskörpern sind sich abwechselnd verengende und erweiternde Gasdurchtritts­ kanäle gebildet.

Außerdem ist es bekannt, die Kolonneneinbauten so auszuführen, daß sie aus übereinander angeordneten Düsenrosten bestehen. Dies sind Kolonnenböden, die von einem Rostkörper gebildet werden, über dessen Rostfläche zahlreiche röhrenförmige Gasdurchtrittsdüsen verteilt sind. Bei einer als Venturi-Düsenrost bezeichneten Ausführungsform dieser bekannten Düsenroste sind die einzelnen Gasdurchtrittsdüsen nach Art einer Venturi- Düse eingeschnürt. Die in einer Venturi-Düse erzielbaren hohen Strömungsgeschwindigkeiten wirken sich günstig auf den Wirkungsgrad des Wärme- bzw. Stoffaustausches aus. Diese Düsenroste können in übereinanderliegender Anordnung als Kolonneneinbauten oder auch in einzellagiger Anordnung als Flüssigkeitsverteilersystem verwendet werden.

Die Herstellung der bekannten Düsenroste ist verhältnismäßig aufwendig. Außerdem ist der verfahrens­ technische Wirkungsgrad dadurch beschränkt, daß der freie Durchtrittsquerschnitt im Ein- bzw. Austrittsbereich des Düsenrosts gegenüber der gesamten Rostfläche und damit der Querschnittsfläche der Kolonne oder dgl. wesentlich verringert ist. Erhebliche Ein- bzw. Austrittsverluste sind daher bei den bekannten Düsenrosten unvermeidbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Düsenrost der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß er konstruktiv und herstellungstechnisch wesentlich vereinfacht ist und sein Wirkungsgrad durch Verringerung der Ein- bzw. Austrittsverluste verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rostkörper aus mehreren parallelen im Abstand zueinander angeordneten Profilstäben besteht, die zwischen sich jeweils einen Düsenschlitz begrenzen, der die eingeschnürte Gasdurchtrittsdüse bildet.

Anstelle der Anordnung von sehr vielen Düsenröhren genügt es bei dem erfindungsgemäßen Düsenrost, einige Profilstäbe im Abstand nebeneinander anzuordnen. Der aus diesen Profilstäben bestehende Rost bildet den Rostkörper und zugleich die Gasdurchtrittsdüsen.

Durch die Schlitzform der Gasdurchtrittsdüsen wird unter Beibehaltung der für die Wirkungsweise sehr zweckmäßigen Düsenform eine wesentlich bessere Ausnutzung der Querschnittsfläche des Düsenrostes erreicht. Diese Ausnutzung der Querschnittsfläche kann in konstruktiv sehr einfacher Weise so weit getrieben werden, daß der freie Querschnitt im Ein- bzw. Austrittsbereich des Düsenrosts weitestgehend gleich der gesamten Fläche des Düsenrosts ist. Dadurch werden die Ein- bzw. Austrittsverluste erheblich verringert.

Der erfindungsgemäße Aufbau des Düsenrosts aus Profilstäben ermöglicht es auch, für dessen Herstellung alle durch den jeweiligen Einsatzfall vorgegebenen Materialien zu verwenden, wie Metalle, Kunststoffe, Gußwerkstoffe und Keramikmaterial, so daß auch alle Anforderungen hinsichtlich Korrosionsfestigkeit des verwendeten Materials ohne besondere fertigungstechnische Schwierigkeiten erfüllt werden können. Hierbei ist ins­ besondere auch die Verwendung von schwierig zu bearbeitenden Materialien möglich, aus denen die jeweils optimalen Düsenformen hergestellt werden können, was bei einer Röhrenform der Düse nicht oder nur mit wesentlich größerem fertigungstechnischen Aufwand möglich wäre.

Zum Aufbau des Düsenrosts können somit sämtliche Materialien verwendet werden, die in Form von Profilstäben herstellbar sind. Dadurch können auch solche Materialien verwendet werden, die extreme Korrosions- oder Temperaturanforderungen erfüllen.

Da die Profilstäbe wesentlich zur Formsteifigkeit des Düsenrosts beitragen, können verhältnismäßig große Düsenroste bzw. Rostsegmente einteilig hergestellt werden, wodurch der Abtragungsaufwand wesentlich verringert wird. Die gute Zugänglichkeit der Düsenschlitze vereinfacht erforderlichenfalls die Reinigung und setzt die Verschmutzungsgefahr durch im Gas und/oder der Flüssigkeit mitgeführte Feststoffe herab.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens, insbesondere hinsichtlich der Querschnittsform der Profilstäbe, sind Gegenstand von Unteransprüchen. Bereits mit sehr einfachen und marktgängigen Querschnittsformen der Profilstäbe lassen sich die gewünschten Düsenformen in einfacher Weise erzeugen. Beispielsweise können die Profilstäbe zylindrisch sein, vorzugsweise Rohre.

Profilstäbe mit quadratischer Querschnittsform werden mit in der Rostebene liegender Diagonale eingebaut und ergeben eine günstige Düsenform.

Besonders einfach läßt sich aber auch erreichen, daß die zwischen den Profilstäben gebildeten Düsenschlitze die Düsenquerschnittsform von Venturi-Düsen haben.

Weitere Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltungen hinsichtlich der tragenden Verbindung der einzelnen Profilstäbe, beispielsweise durch einen damit verbundenen Randstreifen oder quer dazu verlaufender Auflageschienen.

Ein aus erfindungsgemäßen Düsenrosten bestehender Kolonneneinbau für Gaswäscher, Absorber und dgl. kann in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens so aufgebaut sein, daß in übereinanderliegenden Düsenrosten die Profilstäbe des einen Düsenrostes parallel, im Winkel oder vorzugsweise im rechten Winkel zu denen des anderen Düsenrostes verlaufen. Vor allem durch die rechtwinklige Anordnung wird eine verbesserte Flüssigkeitsverteilung und verbesserte Durchmischung des Gases mit der Flüssigkeit erreicht.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 in einem vereinfachten senkrechten Schnitt einen Düsenrost in einer mit strichpunktierten Linie nur angedeuteten Gaswäscherkolonne,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Düsenrost nach Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen Düsenrost mit zylindrischen Profilstäben,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die beiden auseinandergezogenen Segmente des Düsenrosts nach Fig. 3,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch zwei übereinanderliegende Düsenroste der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Bauart und

Fig. 6 und 7 in senkrechten Schnitten Düsenroste mit Profilstäben anderer Querschnitte.

Der in Fig. 1 in einem senkrechten Schnitt und in Fig. 2 in Draufsicht gezeigte Düsenrost 1 besteht aus mehreren, parallelen im Abstand zueinander angeordneten Profilstäben 2. Zwischen benachbarten Profilstäben 2 ist jeweils ein Düsenschlitz 3 gebildet.

Alle Profilstäbe 2 sind in gleichmäßigem Abstand auf quer dazu verlaufenden Auflageschienen 4 angeordnet und mit diesen verbunden, beispielsweise verschweißt.

Der Düsenrost 1 ist in einem Kolonnengehäuse 5 horizontal angeordnet und ruht auf einem Vorsprung 6 der Ausmauerung 7. Aus einer Flüssigkeits-Verteilerdüse 8 oberhalb des Düsenrostes 1 wird die Flüssigkeit auf den Düsenrost 1 verteilt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel strömt Gas in Richtung des Pfeiles 9 von oben nach unten im Gleichstrom mit der Flüssigkeit durch den Düsenrost 1. Stattdessen ist aber auch eine Gegenstromausführung möglich, bei der das Gas entgegengesetzt zu der Flüssigkeit durch die Schlitzdüsen 3 des Düsenrostes 1 strömt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Profilstäbe 2 ist deren Querschnitts­ profil so gewählt, daß sich die einander zugekehrten Seitenwände 2 a, 2 b benachbarter Profilstäbe 2 bis zu einer engsten Düsenquerschnittsstelle 3 a konvergieren und danach divergieren. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die engste Düsenquerschnittsstelle 3 a näher an der (obenliegenden) Eintrittsseite als an der (untenliegenden) Austrittsseite der Düsenschlitze 3. Die zwischen den Profilstäben 2 gebildeten Düsenschlitze 3 haben hierbei vorzugsweise die Düsenquerschnittsform von Venturi-Düsen.

Bei dem Ausführungsbeispiel eines Düsenrosts nach den Fig. 3 und 4 bestehen die Profilstäbe 2 aus zylindrischen Rohren. Die zwischen den zylindrischen Profilstäben 2 liegenden Zwischenräume bilden die eingeschnürten Düsenschlitze 3.

Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Düsenrost besteht aus zwei halbkreisförmigen Rostsegmenten 1 a, 1 b, die jeweils einen Randstreifen 10 aufweisen, der mit allen Profilstäben 2 des Rostsegments 1 a bzw. 1 b verbunden ist. In Fig. 4 ist außerdem angedeutet, daß bei größeren Rostabmessungen zwischen benachbarten Profilstäben 2 Abstandshalter 11 eingesetzt werden können, die eine gleichmäßige Einhaltung der Schlitzbreite gewährleisten.

Fig. 5 zeigt in einem senkrechten Schnitt einen aus mehreren Düsenrosten 1 gemäß Fig. 3 und 4 aufgebauten Kolonneneinbau für Gaswäscher, Absorber und dgl., wobei in Fig. 5 nur zwei Düsenroste 1 dargestellt sind. In den übereinanderliegenden Düsenrosten 1 verlaufen die Profilstäbe 2 des einen Düsenrosts 1 im rechten Winkel zu denen des anderen Düsenrostes 1, wodurch eine besonders gute Flüssigkeitsverteilung und eine besonders gute Gas- Flüssigkeits-Durchmischung erzielt wird. Stattdessen können die Profilstäbe 2 übereinanderliegender Düsenroste 1 auch in einem anderen Winkel oder parallel zueinander angeordnet werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Beispiele weiterer möglicher Querschnittsformen der Profilstäbe 2 in Düsenrosten 1. Beim Beispiel nach Fig. 6 haben die Profilstäbe 2 die Querschnittsform eines Quadrats, das auf die Spitze gestellt ist, d.h. eine Diagonale des Quadrats liegt in der Rostebene des Düsenrostes 1.

Beim Beispiel nach Fig. 7 haben die Profilstäbe 2 die Querschnittsform einer nur in einer Achse symmetrischen, in der anderen Achse jedoch unsymmetrischen Raute, deren kürzere Diagonale ebenfalls in der Rostebene liegt.

Durch die hohe Formsteifigkeit der Profilstäbe 2, die vorzugsweise als Rohre ausgeführt sind, lassen sich in sehr einfacher Weise Düsenroste bzw. Rostsegmente mit großen Abmessungen herstellen. Beispielsweise werden Düsenroste der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Bauweise einteilig mit etwa 1 m Durchmesser hergestellt. Bei größeren Rostdurchmessern, die beispielsweise bis zu 2,5 m betragen können, ist eine mehrteilige Segmentbauweise zweckmäßig. Die den gegenseitigen Abstand der Profilstäbe 2 bestimmende Rostteilung wird entsprechend der Gas- bzw. Flüssigkeitsbelastung gewählt.

Als Materialien für die Düsenroste 1 können die durch die jeweiligen chemischen und thermischen Anforderungen vorgegebenen Materialien gewählt werden. Beispielsweise sind die Profilstäbe 2 beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 aus Grauguß oder einem Spezialguß gegossen. Stattdessen ist auch die Verwendung von Kunststoff, Baustahl, Edelstahl oder Keramik möglich.

Claims (12)

1. Düsenrost für Gaswäscher, Absorber und dgl., bestehend aus einem Rostkörper, über dessen Rostfläche mehrere Gasdurchtrittsdüsen verteilt sind, deren Querschnittsfläche in Durchtrittsrichtung eingeschnürt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rostkörper aus mehreren parallelen, im Abstand zueinander angeordneten Profilstäben (2) besteht, die zwischen sich jeweils einen Düsenschlitz (3) begrenzen, der die eingeschnürte Gasdurchtrittsdüse bildet.

2. Düsenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (2) zylindrisch sind.

3. Düsenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (2) die Querschnittsform eines Quadrats mit in der Rostebene liegender Diagonale haben.

4. Düsenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Seitenwände (2 a, 2 b) der Profilstäbe (2) vom Düseneinlauf bis zu einer engsten Düsenquerschnittsstelle (3 a) konvergieren und von dort bis zum Düsenauslauf divergieren.

5. Düsenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (2) die Querschnittsform einer Raute haben, deren kürzere Diagonale in der Rostebene liegt.

6. Düsenrost nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Profilstäben (2) gebildeten Düsenschlitze (3) die Düsenquerschnittsform von Venturi-Düsen haben.

7. Düsenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Düsenrosts (1) bzw. eines Düsenrostsegments (1 a, 1 b) ein mit den Profilstäben (2) verbundener Randstreifen (10) angeordnet ist.

8. Düsenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Profilstäben (2) Abstandshalter (11) angebracht sind.

9. Düsenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (2) auf quer dazu verlaufenden Auflage­ schienen (4) angeordnet und mit diesen verbunden sind.

10. Aus Düsenrosten nach einem der Ansprüche 1-8 bestehender Kolonneneinbau für Gaswäscher, Absorber und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß in übereinanderliegenden Düsenrosten (1) die Profilstäbe (2) des einen Düsenrosts (1) im Winkel zu denen des anderen Düsenrosts (1) verlaufen.

11. Kolonneneinbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in übereinanderliegenden Düsenrosten (1) die Profilstäbe (2) des einen Düsenrosts (1) im rechten Winkel zu denen des anderen Düsenroste (1) verlaufen.

12. Aus Düsenrosten nach einem der Ansprüche 1-8 bestehender Kolonneneinbau für Gaswäscher, Absorber und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß in übereinanderliegenden Düsenrosten (1) die Profilstäbe (2) des einen Düsenrosts (1) parallel zu denen des anderen Düstenrostes (1) verlaufen.