DE68915242T2

DE68915242T2 - Verfahren zum Vermischen von Dämpfen in einer Gegenstrom-Kolonne.

Info

Publication number: DE68915242T2
Application number: DE68915242T
Authority: DE
Inventors: Stuart Fraser; Richard Geoffrey Heddle; Derek William Reay
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1988-10-08
Filing date: 1989-09-21
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2009-09-22
Also published as: US5145612A; GB8823671D0; EP0364117A3; DE68915242D1; EP0364117B1; EP0364117A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Apparatur und ein Verfahren zum Vermischen von Dampf in einer Gegenstrom-Säule.
Gegenstrom-Säulen können zur Durchführung von Trennungen von Mischungen aus Flüssigkeit und Dampf in ihre einzelnen Komponenten eingesetzt werden, beispielsweise bei der Destillation.
Solche Säulen stellen Mittel zur Einstellung eines Gleichgewichts zwischen dem aufsteigenden Dampf und der absteigenden Flüssigkeit bereit.
Der Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit kann in diskreten Schritten wie in konventionellen Boden-Kolonnen oder in Betten geeigneter statistischer oder strukturierter Packungsmaterialien stattfinden.
In gepackten Säulen findet die Berührung Dampf-Flüssigkeit in einem kontinuierlichen Bett des Packungsmaterials statt.
Solche Säulen können in eine Anzahl von Austauschzonen unterteilt sein, deren Räume Vorrichtungen zum Verteilen sowohl der Flüssigkeit als auch des Dampfes auf die benachbarten Packungszonen enthalten.
Der Wirkungsgrad solcher eine Anzahl Austausch-Abschnitte umfassenden Säulen hängt von der Flüssigkeit und dem Dampf ab, die gleichmäßig über die Oberfläche des Austausch-Abschnitts verteilt werden.
In manchen herkömmlichen Säulen werden Boden-Vorrichtungen zum Verteilen der Flüssigkeit und des Dampfes eingesetzt. Diese umfassen eine Anzahl Durchführungen, die in der Basis der Vorrichtung angeordnet sind, durch die sowohl die Flüssigkeit als auch der Dampf im Gegenstrom hindurchströmen.
In anderen bekannten Vorrichtungen, die in GB-A-2 062 489 offenbart sind, hat der Verteilerboden eine Anzahl von Dampfhälsen zum Durchgang des Dampfes und eine Anzahl getrennter Rohre, die zwischen den Dampfhälsen verteilt sind, zum Abfließen der Flüssigkeit.
Es besteht das Bedürfnis nach einem verbesserten Vermischen der Dämpfe in Gegenstrom-Säulen, die einen oder mehrere senkrechte Dampfhälse zum Durchgang des Dampfes verwenden.
In einem System mit mehreren Dampfhälsen kann beispielsweise der Dampf aus jedem Dampfhals einen unterschiedlichen Konzentrations-Gradienten haben. Wenngleich Dampf aus benachbarten Dampfhälsen sich in begrenztem Maße vermischt, ist dies bei Dampf aus benachbarten Gruppen von Dampfhälsen nicht der Fall.
Wir haben nunmehr gefunden, daß durch den Einbau einer Mischvorrichtung in den senkrechten Dampfhals eine vollständigere Vermischung der Masse des das gepackte Bett unterhalb des Bodens verlassenden Dampfes erzielt werden kann.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Sammeln und Verteilen von Flüssigkeit und Dampf in einer in eine Anzahl von Austauschzonen unterteilten Gegenstrom-Säule verfügbar gemacht, die einen Verteiler-Boden umfaßt, der einen oder mehrere, in der Basis des Bodens angeordnete Dampfhälse für den Durchgang von Dampf, wobei jeder Dampfhals ein Deckel-Mittel und darin angeordnete mischungsübertragende Mittel hat, und eine Anzahl Rohre zum Abfließen der Flüssigkeit umfaßt, die in der Basis des Bodens verstreut um die Dampfhälse herum angeordnet sind.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bietet dem Austausch-Bett oberhalb des Verteiler-Bodens ein gleichmäßigeres Profil der Dampf-Konzentration dar.
Der Gesamt-Querschnitt der Dampfhälse liegt typischerweise im Bereich von 2 bis 50 % des Querschnitts des Verteiler-Bodens, je nach dem Betriebsdruck der Säule.
Der jedem Dampfhals angepaßte Deckel kann die Form eines umgekehrten Kegels oder vorzugsweise einer ebenen Platte annehmen, die am oberen Ende des Dampfhalses mit einer Anzahl von Stegen befestigt ist. Der Deckel verhindert, daß Flüssigkeit aus dem darüberliegenden Bett durch den Dampfhals nach unten absteigt.
Erforderlichenfalls kann der Deckel so angeordnet werden, daß er Mittel zur seitlichen Verteilung des Dampfes in einheitlicher Weise bereitstellt. Beispielsweise können Lamellen angebracht werden, um sicherzustellen, daß der Dampf gleichmäßig um die Peripherie des Dampfhalses herum verteilt wird.
Eine geeignete Vermischung des Dampfes kann durch Einbau einer statischen Mischvorrichtung wie von Wirbelblechen in jedem Dampfhals erzielt werden. Dies stellt eine gründliche Durchmischung des Dampfes sicher, während dieser durch den Dampfhals nach oben steigt.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für Gegenstrom-Säulen, die bei hohen Drücken, beispielsweise 20 bis 30 bar, oder unter Vakuum betrieben werden.
Für den Betrieb bei hohen Drücken wird ein einzelner Dampfhals bevorzugt. Dieser ist vorzugsweise im Zentrum des Verteiler-Bodens angeordnet.
Für den Betrieb unter Vakuum kann eine Anzahl von Dampfhälsen notwendig sein, um die Anforderungen des Druckabfalls und möglicher räumlicher Begrenzungen zu erfüllen. In dieser Situation werden die Dampfhälse normalerweise in konventioneller Art in gleichen Abständen angeordnet.
Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet für den Einsatz bei der Trennung leichter Kohlenwasserstoffe.
Die Vorrichtung ist für einen Betrieb unter Belastungen geeignet, die normalerweise mit Verfahren dieser Art verbunden sind.
Der Durchgang von Flüssigkeit durch den Verteiler-Boden kann mit Hilfe herkömmlicher Ablaufrohre erfolgen, die in der Basis des Bodens angeordnet sind, oder durch Rohre, die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels herausragen.
Somit wird gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Hindurchführen von Dampf mittels eines Verteiler-Bodens in einer Gegenstrom-Säule, die in eine Anzahl von Austauschzonen unterteilt ist, verfügbar gemacht, das das Hindurchleiten des von der Austauschzone unterhalb des Bodens aufgenommenen Dampfes durch einen oder mehrere Dampfhälse umfaßt, die in der Basis des Bodens angeordnet sind, wobei jeder Dampfhals mit einem Deckel-Mittel ausgerüstet ist und darin eingebaut mischungsübertragende Mittel aufweist, und ermöglichen, daß der Dampf in die Austauschzone oberhalb des Bodens geführt wird.
Die Erfindung wird nunmehr mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt eine diagrammartige Ansicht eines Teils einer Gegenstrom-Säule im Längsschnitt.
Figur 2 zeigt eine ebene Querschnitt-Ansicht längs der Geraden X-Y in der Figur 1.
Figur 1 zeigt die Säule 1 mit Austauschzonen 2 und 3, die beispielsweise Raschig-Ringe als Packungsmaterial enthalten. Die Austauschzonen sind durch den Bereich 4 getrennt, der den Verteiler-Boden 5 enthält. Dieser besteht im vorliegenden Falle aus einem einzelnen Dampfhals 6, der im Zentrum des Bodens angeordnet ist und eine Wirbelblech-Mischvorrichtung 7 eingebaut enthält, und aus Flüssigkeits-Ablaufrohren 8, die in der Basis des Bodens angebracht sind. Der Dampfhals ragt über den Flüssigkeitsspiegel 9 in dem Boden hinaus und ist an seinem oberen Ende mit einer Kappe in Form einer ebenen Platte 10 versehen.
Figur 2 zeigt die Anordnung sowohl des Dampfhalses 6 als auch der Flüssigkeits-Ablaufrohre 8 in der Basis des Verteiler-Bodens.

Claims

1. Vorrichtung zum Sammeln und Verteilen von Flüssigkeit und Dampf in einer in eine Anzahl von Austauschzonen (2) unterteilten Gegenstrom-Säule (1), die einen Verteiler-Boden (5) umfaßt, der einen oder mehrere, in der Basis des Bodens angeordnete Dampfhälse (6) für den Durchgang von Dampf, wobei jeder Dampfhals ein Deckel-Mittel (10) hat, und eine Anzahl Rohre (8) zum Abfließen der Flüssigkeit umfaßt, die in der Basis des Bodens verstreut um die Dampfhälse herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dampfhals darin angeordnete mischungsübertragende Mittel (7) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Deckel-Mittel (10) eine ebene Platte ist, die am oberen Ende jedes Dampfhalses mit einer Anzahl von Stegen befestigt ist.

3. Vorrichtung nach jedem der beiden vorhergehenden Ansprüche, worin das mischungsübertragende Mittel (7) eine statische Mischvorrichtung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die statische Mischvorrichtung in jedem Dampfhals angebrachte Wirbelbleche umfaßt.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Dampfhälse Eins beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin der Dampfhals im Zentrum des Bodens angeordnet ist.

7. Verfahren zum Hindurchführen von Dampf mittels eines Verteiler-Bodens in einer Gegenstrom-Säule, die in eine Anzahl von Austauschzonen unterteilt ist, worin der von der Austauschzone unterhalb des Bodens aufgenommene Dampf durch einen oder mehrere Dampfhälse, die in der Basis des Bodens angeordnet sind, hindurchgeführt wird, wobei jeder Dampfhals mit einem Deckel-Mittel ausgerüstet ist, und worin ermöglicht wird, daß der Dampf in die Austauschzone oberhalb des Bodens geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dampfhals darin angeordnete mischungsübertragende Mittel aufweist.