DE655087C

DE655087C - Fluessigkeitsablauf fuer Rektifikationsboeden

Info

Publication number: DE655087C
Application number: DEG88170D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Peter Hochgesand
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1932-01-29
Filing date: 1934-05-31
Publication date: 1938-01-08
Also published as: US1950313A; GB400798A; GB447858A; DE631909C; FR46266E; FR748484A

Description

Flüssigkeitsablauf für Rektifikationsböden Im allgemeinen läßt man die Flüssigkeit von einem Rektifikationsboden über einen Überfall durch ein Ablaufrohr oder einen Schacht auf den nächsttieferen Boden ablaufen, wo ein weiterer Überfall für einen Flüssigkeitsabschluß und einen gleichmäßigen Zufluß der Flüssigkeit sorgt. Zur Überwindung der Strömungswiderstände und des Druckabfalles in der Rektifikationssäule ist ein gewisser Überdruck der Flüssigkeit in dem Fallrohr erforderlich, d. h. die Flüssigkeit steht in den zu den einzelnen Böden führenden Fallrohren höher @ je nach der Blelastung der Säule mehr oder weniger - als das Flüssigkeitsniveau auf dem Boden. Bei starker Belastung der Säule kaml les nun leicht eintreten, daß das Fallrohr sich bis zur Höhe des nächsthöheren Bodens mit Flüssigkeit füllt und hierdurch der regelmäßige Abfluß der Flüssigkeit und damit die Wirksamkeit der Säule verhindert wird.
Gegenstand vörliegender Erfindung ist die Vermeidung dieser Schwierigkeit. Erfindungsgemäß wird der Ablauf in der Weise gEestaltet, daß nicht mehr die potentielle Energie einer Flüssigkeitssäule allein, sndern in der Hauptsache die aus der potentiellen - entstandene kinetische Energie der von einem Boden zum andern fallenden Flüssigkeit zur Üblerwindung von Druckabfall und Strömung widerstand ausgenutzt wird. Zu diesem Zweck wird der Ablauf so ausgebildet. daß die Flüssigkeit in ihm nicht mehr oder minder frei herunterfällt und ihre Fallenergie dann in Wirhelbildung vernichtet wird, sondern daß sie ohne Wirbelbildung einheitlich auf einer strömungstechnisch geeignet - ausgebildeten Fläche herabgleitet, welche zwischen der Überlaufkante am Ablauf des oberen Bodens und der Überfallkante am Zulauf zum unteren Boden angeordnet ist.
Es sind schon eine Reihe von Abläufen für Rektifikationsböden vorgeschlagen worden, weiche nicht, wie üblich, ein einfaches Fallrohr besitzen, sondern Krümmungen und Abschrägungen aufweisen. Bei allen diesen Abläufen wurde jedoch die Strömung der Flüssigkeit über den Boden fast ausschließlich durch den im Ablauf sich ausbildenden Flüssigkeitsstand bewirkt, oder die Flüssigkeit fiel vom oberen Boden in praktisch freiem Fall auf den unteren Boden herab. Dies wird bei dem Ablauf gemäß der Erfindung vermieden und die Flüssigkeit zwischen zwei Böden durch eine Ablauffläche so geführt, daß sie nicht herabfällt, sondern herabgleitet.
Der Flüssigkeitsablauf wird an Hand der Zeichnungen für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. In Fig. 1 ist ein Stück, einer Rektifikationssäule mit kreisringförmigen Rektifikationsböden dargestellt, zwischen denen Abläufe gemäß der Erfindung angeordnet sind. Fig. 2 ist ein zylindrischer Schnitt durch einen derartigen Ablauf. Die Flüssigkeit läuft von dem Boden I über den Überfall 3 und wird dann von der Ablauf fläche 4 aufgenommen, auf der sie in mög@@ -. lichst gleichmäßiger und ungestört, er Str mung über den Überfall 5 den Boden 2 Teil k reicht. Die Ablauffläche 4 ist nach den bekannten hydrodynamischen Grundsätzen s zu gestalten, daß die auf ihr herabgleitende Flüssigkeit keine Wirblel- und Gegenströmungen bildet und sich nicht von ihr ablöst.
Hierdurch wird erreicht, daß die Fallenergie der Flüssigkeit weitgehend als kinetische Energie der Strömung erhalten bleibt und zur Überwindung der Strömungswiderstände verwendet werden kann. Der Teil 3 und der obere Teil von 4 erhält zu diesem Zweck also z. B. die Eonn einer Wurfparabel. Die vordere Abschlußwand 6 des Ablaufes wird zweckmäßig so ausgebildet, daß zwischen 4 und 6 ein nach oben sich erweiternder trichterförmiger Raum entsteht, damit sich der Schaum, der sich auf dem Boden bei der Rektifikation gebildet hat, unter möglichst geringer Störung der Flüssigkeitsströmung auflösen kann. Die Trennwand 6 wird außerdem so tief heruntergeführt, daß die sich in dem unteren Teil dies Überlaufes hefindliche Flüssigkeit einen Abschluß gegen den Durchtritt von Gasen durch den Überlauf bildet.
Die Vorteile des neuen Ablaufes bestehen darin, daß der Flüssigkeitsstand in den Ablaufrohren der einzelnen Böden @erniedrigt wird. Infolgedessen ist es möglich, den durch den Flüssigkeitsstand bedingten Minimalabstand zwischen den einzelnen Böden zu verringern und hierdurch niedrigere Rektifikationssäulen zu bauen, was insbesondere in der Kältetechnik infolge der hiermit verbundenen Verringerung der Kälteverluste von Bledeutung ist.
Weiterhin wird die in Abhängigkeit von der Belastung sich am Überlauf ausbildende Stauhöhe der Flüssigkeit durch die einheitliche und geschlossene Strömung geringer als bei den bisher verwendeten Abläufen mit freiem Überfall. Dies ist von besonderer Bedeutung bei kreisringförmigen Rektifikationsböden, weil bei letzteren der zur Verfügung stehende Ablaufquerscbnitt relativ beschränkt ist und die Vorteile des neuen Ablaufes um so stärker hervortreten, je größer die Querschnittsrastung des Ablaufes ist. Bei kreisring-- gen Rektifikationsböden ist es z. B. der Fall, daß der Durchmesser der und damit derjenige der Rektifikationssäule nicht der aufsteigenden Gasmenge angepaßt werden kann, sondern größer gewählt werden muß, um einen geordneten Ablauf der Flüssigkeit von den Böden sicherzustellen.
Bei kreisringförmigen Rektifikationsböden läßt sich also durch Verwendung des neuen Ablaufes nicht nur der Abstand, sondern auch der Durchmesser der Böden vermindern.
Ein weiterer Vorteil des neuen Ablaufes besteht darin, daß die Rektifikationssäulen überlastet werden können, ohne daß ihre Wirksamkeit durch Vollaufen der Abflußkanale bei einer gewissen und mitunter ziemlich geringen Leistungssteigerung aufhört.
Der Ablauf gemäß der Erfindung ist im übrigen nicht auf die im Ausführungsbeispiel beschriebenen kreisringförmigen Böden beschränkt, sondern läßt sich bei beliebigen Arten von Rektifikationsböden mit mehr oder weniger Vorteilen verwenden, zumal in den Fällen, iu weichen die Länge der Überfallkante ähnlich wie bei kreisringförmigen Rek tifikationsböden aus konstruktiven Gründen beschränkt ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Flüssigkeitsablauf für Rektifikationsböden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Überlaufkante am Ablauf des oberen und einer gebogenen Überfallkante am Zulauf zum unteren Boden eine schräge in die Überlauf- und Überfallkanten allmählich übergehende Ablauf fläche solcher Neigung angeordnet ist, daß die Flüssigkeit gleichmäßig ohne Wirbelbildung und ohne Ablösung herabgleitet.
2. Flüssigkeitsablauf nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Ablauffläche für die Flüssigkeit (4) und der gegenüberliegenden Begrenzungswand (6) vom tiefsten Punkt der Ablauffläche aus zunimmt.