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Austauschboden mit Flüssigkeitsführung zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen
Bei den Austauschböden üblicher Bauart;. bei denen die Flüssigkeit im breiten Strom
über den Boden geführt wird, ergibt sich der Übelstand, daß im Betrieb häufig nur
ein Tqil des Bodens vom aufsteigenden Dlampf durchsetzt wird und die übler den Bo!den
hinströmende Flüssigkeit besonders über diejenigen Stellen fließt, dn denen ihre
Bewegung nicht durch die aufsteigenden Dlampfblasen gehindert wird. Dies führt ,dazu,
daß ein mericlicher Teil der Flüssigkeit den Boden überquert, ohne überhaupt mit
dein alDfsbeigenden Dampf in Austausch zu treten. Dies gilt sowohl für Böden, bei
denen keine beslondere Flüssigkeitsführung vorgesehen ist,. also z. B. die Flüssigkeit
von innen nach außen und umgekehrt fließt, wie auch für solche, bei denen eine gewisse
Flüssigkeitsführung vorgesehen, der Flüs.sigkeitsweg jedoch so breit ist, daß trotzdem
ein Ausweichen zwischen Dlampf und Flüssigkeit stattfinden kann.
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Wie Versuche zeigten, vergrößert sich zwar derjenige Teil des Bodens,
durch den Dampf hindurchtritt (d.h. er arbeitet) etwa proportional mit der den Boden
insgesamt durchsetzenden Dampfmenge, so daß schließlich, wenn diese genügend erhöht
wurde, ein eini germaßen vollständiges und gleichinäßiges Arbeiten des Bodens erreicht
werden konnte.
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In der Praxis der Rektifikation wird jedoch verlangt, daß der Boden
auch bei in weiten Grenzen veränderlicher Dampfinenge einen gleichlmäßilgen und
guten Wirkungsgrad ergibt. Wird der Querschnitt des Bodens und der DampfaustrittsöfEnungen
so gewählt, daß erst bei der größten vorkommenden Belastung der Boden vollständig
arbeitet, so treten bei kleiner Belastung die beschriebenen Übelstände auf; werden
umgekehrt jedoch diese Querschnitte so klein gemacht, daß schon bei den niedrigsten
Belastungen der Boden vollständig arbeitet, so ergibt sich bei den hohen Belastungen
ein unzulässig hoher Druckabfall im Boden, der einen großen Bodenabstand
und
damit eine große Höhe der Rektifikationssäule bedingt. Letzteres ist besonders bei
der Zerlegung tiefsiedender Gemische, wie z. B. der flüssigen Luft, weizen der damit
verknüpften Eälteverluste ein großer Nachteil.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es zu bewirken, daß auch bei
niedriger Belastu,ngt also bei nur teilweise arbeitendem Boden eine innige Berührung
zwischen Dampf und der gesamten Flüssigkeit gewährleistet wird.
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Dies wird dadurch erreicht, daß die Flüssig keit in einzelnen Rinnen
über den Boden geleitet wird, so daß ein Ausweichen zwischen Dampf und Flüssigkeit
nicht mehr möglich ist. Dabei sind die Dampfdurchtrittsöffnungen so angeordnet,
daß sie der Flüssigkeitsströmung einen möglichst kleinen Widerstand entgegensetzen.
Dler Bo denquerschnitt kann dann verhältnismäßig reich bemessen wer den, so daß
auch bei einer Überlastung des Bodens noch kein unzulässig hoher Druckabfall im
Boden entsteht. Zugleich wird durch den schmalen Flüssigkeitsweg auch die Geschwindigkeit,
mit der die Flüssigkeit über die Dampfdurchtrittsöffnungen hinfließt, erhöht, so
daß die Dampfblasen rascher fortgespült werden und so die Bildung großer Blasen,
deren Stoffaustausch mit der umgebenden Flüssigkeit schlechter ist, vermieden werden.
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Bei der Zerlegung tiefsiedender Gemische muß weiter zur Vermeidung
von Kälteverlusten die äußere Oberfläche der Säule bei gegebener Leistung so klein
als möglich gehalten werden. Dies bedeutet aber, daß jegliche nicht von der Flüssigkeit
berührten Teile des Bodens zu vermeiden sind, so daß tatsächlich der gesamte Säulenquerschnitt
für den Austausch zur Verfügung steht. Da bei der Zerlegung dieser Gemische auch
häufig mit erhöhtem Druck gearbeitet werden muß, muß der Säuleuquerschnitt kreisförmig
sein, so daß sich die Aufgabe ergibt, einen verhähnismäßig laugen Flüssigkeitsweg,
ohne daß tote Ecken oder Winkel entstehen, in einer Kreisfläche unterzubringen.
Diese hier dargestellten Bedingungen werden in der Weise erfüllt, daß die Flüssigkeit
entweder zunächst in einem oder mehreren äußeren ringförmigen Wegen den Boden in
einer bestimmten Richtung durchströmt und anschließend über den Innenteil desselben
Bodens in entgegengesetztem Sinne oder zunächst über den Innenteil und dann über
den Außenteil des Bodens fließt.
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In Abb. I ist ein derartiger Boden mit ringförmigen Dampfdurchtrittsöffnungen
in der Aufsicht dargestellt. Einen Quers;chnitt eines Teiles dieses Bodens zeigt
Abb. 2 in dreimal so großem Maßstab. Der Zulauf der Flüssigkeit erfolgt durch zwei
nicht gezeichnete Rohre, die in bekannter Weise in die beiden Becher a eintauchen.
Von hier fließt die Flüssigkeit in den Rinnen 1 und geführt durch das Leitblech
b und c in der angegebenen Weise über den Boden. D!er Dampf strömt dabei in bekannter
Weise durch den ringförmigen Schlitze nach oben und wird durch die ebenfalls ringförmigen
Hauben g gezwungen, den Weg durch die Flüssigkeit zu nehmen. Teile solcher ringförmigen
Glocken sind nun in der in Abt. 2 gezeichneten Weise zu einem Boden zusammengesetzt,
so daß die Flüssigkeit gezwungen ist, längs der gezeichneten Rinnen über den Boden
hinzufließen. Wie leicht einzusehen, besitzen alle diese Rinnen dieselbe Länge,
so daß jeder Teilstrom der Flüssigkeit vom gleichen Gasstrom durchsetzt und damit
eine sehr gleichmäßige Rektifikationswirkung erreicht wird. Des weiteren besitzen
die am zweckmäßigsten durch Drücken hergestellten Flüssigkeitsrinnen und Dampf hauben
auch bei geringer Blechdicke hohe Festigkeit, so daß der Materialaufwand und die
für die Kühlung (bzw. Elarärmung) erforderliche Kälte verhältnismäßig gering ist.
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Zur Abstützung und Verbindung der einzelnen Rinnen dient z. B. eine
sternförmige Haltevorrichtung A1, die aus passend ausgefrästen Blechen i zusammengesetzt
ist. Im Berubigungsraum k trennt sich die Flüssigkeit vom Schaum und fließt durch
die Überlaufrohre J-dem nächst tieferen Boden zu. Dieser ist gegenüber dem gezeichneten
um 600 verdreht zu denken. Zur besseren Heranführung der Flüssigkeit an die Dampfdurchtrittsofflnungen
kann die Mitte der Flüssigkeitsrinne bei 1 eingezogen werden. Ferner können zur
Erreichung einer strömungstechnisch günstigeren Form die Dampfdurchtrittshauben
oberhalb der Austrittsöffnungen bei In etwas gewölbt werden. Die Führungsbleche
können dabei gleichzeitig dazu dienen, die einzelnen Böden im richtigen Abstand
voneinander zu fixieren.