DE714908C

DE714908C - Kolonne fuer Wasch- und Destillationszwecke mit mindestens zwei Boeden

Info

Publication number: DE714908C
Application number: DEB189745D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Fritz Brandt
Original assignee: Bamag Meguin AG
Current assignee: Bamag Meguin AG
Priority date: 1940-02-06
Filing date: 1940-02-06
Publication date: 1941-12-10
Also published as: FR869507A

Description

Die Trennung von Flüssigkeitsgemischen durch Destillation oder das Waschen von Gasen vermittels Waschflüssigkeiten wird meistens in Kolonnenapparaten mit kreisförmigem Querschnitt durchgeführt. Für die Leistungfähigkeit solcher Kolonnen ist die innige Berührung zwischen den an dem Vorgang beteiligten Stoffen ausschlaggebend. Um diese sicherzustellen, verwendet man unter anderem sogenannte Glocken- oder Hauben boden, bei denen die Flüssigkeit in dünner Schicht über einen horizontal angeordneten mit Glocken besetzten Boden läuft und der gasförmige Stoff in möglichst feiner Verteilung durch Schlitze in den Glockenmänteln mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird.

Unter sonst gleichen Vorbedingungen hängt •die Feinheit der Zerteilung des gasförmigen Stoffes in der Flüssigkeitsschicht von der Gesamtfläche ab, die man in Form von kleinen Glockenschlitzen auf dem Boden unterbringen kann.

Um die "bei der Verwendung von runden Glocken auf einem kreisförmigen Bodenquerschnitt sich ergebenden toten Räume zwischen den Glocken zu vermeiden, hat man bereits den Drehsinn der in Reihen auf den Böden angeordneten Glocken abwechselnd links-■ und rechtsläufig· gestaltet. Auf diese Weise erreicht man, daß innerhalb der Bahnen der Flüssigkeit eine kräftige Bewegung erfolgte. Auch sind bereits Bodenbauarbeiten bekanntgeworden aus. gleichlangen Rinnen als Flüssigkeitsbett mit über die Gasdurchtrittszwischenräume zwischen den einzelnen parallel liegenden Rinnen gestülpten Hauben Diese Bodenart schließt ebenfalls die beschriebenen toten Räume praktisch aus, allerdings nutzt diese Bodenbauart nur etwa ²/₃ des kreisförmigen Kolonnenquerschnitt-s aus, d. h. es kann nur etwa. ²/₃ soviel Schlitzfläclie in den Hauben untergebracht werden, wie dem vollen Kolonnenquerschnitt entsprechen würde. Dies bedeutet ,aber, daß unter sonst gleichen Bedingungen durch eine derart gebaute Kolonne nur etwa ²/₃ soviel Stoffe durchgesetzt werden können, wie dem voll ausgenutzten Kolonnenquerschnitt entsprechen würde.

Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile bei einer Kolonne für Wasch- und Destillationszwecke mit mindestens zwei Böden, die aus geraden nach oben offe: das Flüssigkeitsbett bildenden und Jhit kleinen Zwischenabständen als Durchtritt'.für den gasförmigen Stoff angeordneten Rinnen mit trapezförmigem oder ähnlichem Querschnitt bestehen, über die ähnliche, nach ίο unten zu offene, seitlich mit Zungen und Schlitzen versehene Hauben zur Umlenkung des gasförmigen Stoffes in das Flüssigkeitsbett angeordnet sind, dadurch vermieden, daß am Umfang jedes Bodens eine kreisrunde mehrfach unterteilte Sammelrinne· angeordnet ist, deren eine Hälfte mit Flüssigkeitsüberläufen versehen ist, die die Flüssigkeit in die Sammelrinne des nächstfolgenden Bodens leiten, und deren andere Hälfte die Flüssigkeit vom oberen Boden aufnimmt, und daß die Böden abwechselnd um 90 ° gegeneinander versetzt sind, so daß die Flüssigkeit von Boden zu Boden abwechselnd lange und kurze Kanäle durchläuft.

Bei einem derartigen Boden ist die Länge der mittleren Rinnen und Hauben verschieden von der Länge der Randrinnen. Die Menge der in der Zeiteinheit durch die Rinnenquerschnitte fließenden Flüssigkeit ist bei Verwendung gleichartiger Rinnen über dem ganzen Bodenquerschnitt für die Mittelrinnen ebenso groß wie für die Randrinnen. Durch die den Rinnen zugeordneten Hauben fließt jedoch eine Gas- bzw. Dampf menge, die etwa proportional deren Länge ist. Es fließt also im Verhältnis zum durchtretenden gasförmigen Stoff durch die mittlere Rinne zuwenig und durch die Rundrinnen zuviel Flüssigkeit.

Dies kann gemäß der Erfindung dadurch ausgeglichen werden, daß der unter dem beschriebenen Boden angeordnete vollkommen gleichartige Boden gegenüber diesem um 90 ° versetzt angeordnet wird. Durch die gegenläufige Fließrichtung der Flüssigkeit auf den beiden Bodenhälften gelangt derart die aus den kurzen Randrinnen des oberen Bodens anfallende Flüssigkeit durch die senkrechten Abläufe in die langen Rinnen des unteren Bodens und die Flüssigkeit aus den langen Mittelrinnen des Oberbodens in die kurzen Randrinnen des Unterbodens. Damit ist aber bei gleichzeitig vollkommener Ausnutzung des Bodensquerschnittes ein gleichmäßiger Stoff- oder Wärmeaustausch für die gesamte über zwei nacheinander angeordnete Böden fließende Flüssigkeit mit dem in Gasphase befindlichen Stoff sichergestellt. Jedes Flüssigkeitsteilchen hat, über mindestens zwei Böden betrachtet, dieselbe Weglänge zurückzulegen. Es wechselt von der Bodenmitte auf dem ersten Boden nach dem Bodenrand auf dem zweiten Boden und überfließt diesen außerdem in senkrechter Richtung zur seitherigen Fließrichtung auf dem ersten Boden. Auf dem dritten Boden gelangt es auf die andere Bodenfläche und überfließt diese in entgegengesetzter Richtung wie auf dem ersten Boden. Es wird derart eine bisher bei keiner Kolonne erreichte Innigkeit der Berührung zwischen sämtlichen am Prozeß teilnehmenden kleinsten Teilchen herbeigeführt. Besonders wichtig ist dies bei Kolonnen mit großem Durchmesser.

Durch die beschriebene außerordentlich innige Berührung der einzelnen an dem Prozeß teilnehmenden Teilchen wird ein so günstiger Stoff- bzw. Wärmeaustausch erreicht, daß es möglich ist, mit bedeutend geringerer Bodenzahl wie bisher einen Prozeß durchzuführen und das Phasengleichgewiclu zwischen den teilnehmenden Stoffen schneller und auf den einzelnen Böden schärfer zu erreichen. Dies sowie die vollständige Querschnittausnutzung des Kolonnenquerschnittes zusammen mit der einfachen, jederzeit mit Einzelheiten leicht auswechselbaren Bauart ergibt eine 'sehr bedeutende Überlegenheit dieser Kolonnenbodenbauart gegenüber den bisher bekannten.

Bei großem Kolonnendurchmesser und in solchen Fällen, in denen sehr viel Flüssigkeit durch die Rinnen fließen muß, kann es vorteilhaft sein, das durch die Schlitze in den seitlichen Wandungen der Umlenkhauben in das Flüssigkeitsbett einströmende Gas in einen Anstellwinkel kleiner als 90° zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit in diese einströmen zu lassen. Derart wird erreicht, daß das Gas injektorartig beschleunigend auf den Flüssigkeitsstrom einwirkt.

Will man durch die Mittelrinnen, mit Rücksicht auf den erhöhten Gasdurchtritt, mehr Flüssigkeit fördern als durch die Randrinnen, so ist dies dadurch möglich, daß man den Anstellwinkel der Gasdurchtrittsschlitze zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit von den Mittelrinnen des Bodens nach den Randrinnen desselben zunehmen läßt, denn je spitzer der Anstellwinkel, desto größer ist die injektorartige Förderwirkung auf- die Flüssigkeit. Durch diese Maßnahmtist es möglich, über jeden einzelnen Teilabschnitt eines jeden Bodens das Verhältnis von Flüssigkeit zu gasförmigem Stoff konstant zu halten.

Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt, und zwar veranschaulicht

Abb. ι eine Ansicht von zwei übereinander im Kolonnenmantel angeordneten Bödeni

Abb. 2 einen Querschnitt durch eine Rinnt? nebst Haube,

Abb. 3 einen Schnitt nach Linie A-B der Abb. 2.

Innerhalb des Kolonnenmantels ι sind die Böden 2 übereinander angeordnet. Der Boden 2 ist am äußeren Umfang mit einer Sammelrinne 3 versehen, die in mehrere Abschnitte durch Trennwände ii unterteilt ist.

ίο In die Sammelrinne 3 werden die parallel verlaufenden Rinnen 4 in Länge der jeweiligen Sehnen zwischen der Innenwand der Sammelrinne mit kleinen Zwischenabständen von Rinne zu Rinne für den Gas durchtritt über den ganzen Kolonnenquerschnitt gelegt. Über den Zwischenraum zwischen je zwei Rinnen werden die Hauben 5 derart gestülpt, daß zwischen Rinne und Haube ein kleiner Abstand für den Gasdurchtritt bestehen bleibt. Durch diesen wird der Gasstrom in den Rinnenboden hinein umgelenkt. Die Haubens haben an den Seitenflächen Zungen. 6 und Schlitze 7, durch die das Gas oder die Dämpfe in zahlreiche feine Teilströme zerlegt werden, um als solche= durch die In der Rinne fließende Flüssigkeit durchzuperlen. An den schmalen Enden sind die Hauben geschlossen.

Die Waschflüssigkeit oder die zu destillierende Flüssigkeit tritt an diametral gegenüberliegenden Abschnitten, wie in Abb. 1 durch Weglinien gekennzeichnet, bei 8 und 9 • in die Verteilerrinne ein und durchfließt in feinen Teilströmen in gegenläufiger Richtung auf beiden Bodenhälften die einzelnen Rinnen in der gezeichneten Richtung und tritt in das gegenüberliegende Viertel der Sammelrinne ein und fließt durch Überläufe, die den Flüssigkeitsstand in den Rinnen regeln, auf den darunterliegenden gleichartigen Boden ab. Der darunterliegende Boden 2 ist gegenüber dem oberen Boden um 90 ° versetzt angeordnet, wodurch sich»ergibt, daß die Flüssigkeit, die beim oberen Boden durch die langen Rinnen geflossen ist, beim unteren Boden durch die versetzt angeordneten kurzen Rinnen fließen muß. Auf diese Weise wird erreicht, daß" jedes Flüssigkeitsteilchen- über zwei Böden die gleiche Weglänge zurücklegen muß.

Wie aus Abb. 3 ersichtlich, können an Stelle senkrecht zur Seitenwandfläche der Haube S verlaufender Schlitze 7 in dieser Wandfläche auch schräg in einem Winkel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit verlaufende Schlitze y_a angeordnet sein.

Durch diese Anordnung eines Anstellwinkels, der kleiner ist als 90 °, wirkt das durchtretende Gas injektorartig beschleuni-■ gend auf den Flüssigkeitsstrom ein.

Die Größe des Anstellwinkels der Gasdurchtrittsschlitze y_a zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit kann von den Mittelrinnen nach den Randrinnen des Bodens hin zunehmen. ⁶S

Weiterhin ist es möglich, auch eine Beschleunigung des Flüssigkeitsstromes durch Anordnung von Gasdurchtrittsschlitzen 10 im Boden der Rinnen 4 zu bewirken, deren Anstellwinkel zur Strömungsrichtung der Flüs- sigkeit ebenfalls kleiner als 90 ° ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Kolonne für Wasch- und Destilla- ^7S tionszwecke mit mindestens zwei Böden, die aus geraden nach oben offenen das Flüssigkeitsbett bildenden und mit kleinen Zwischenabständen als Durchtritt für den gasförmigen Stoff angeordneten Rinnen mit trapezförmigem oder ähnlichem Querschnitt bestehen, über die ähnliche nach unten zu offene, seitlich mit Zungen und Schlitzen versehene Hauben zur Umlenkung des gasförmigen Stoffes in das Flüs- 8,·; sigkeitsbett angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang jedes Bodecns (2) eine kreisrunde, mehrfach unterteilte Sammelrinne (3) angeordnet ist, deren eine Hälfte mit Flüssigkeitsüberlaufen versehen ist, die die Flüssigkeit in die Sammelrinne des nächstfolgenden Bodens leiten, und deren andere Hälfte die Flüssigkeit vom oberen Boden aufnimmt, und daß die Böden abwechselnd um 90° gegeneinander versetzt sind, so daß die Flüssigkeit von Boden zu Boden abwechselnd lange und kurze Kanäle durchläuft.

2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch 3.00 gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der durch die Rinnen (4) strömenden Flüssigkeitsmenge das durch die Schlitze (~_a) in den seitlichen Wandungen der Umlenkhauben (5) in das Flüssigkeitsbett einströmende Gas in einem Anstellwinkel zur Strömungsrichtung austritt, der kleiner ist als 90 ° und dadurch, beschleunigend auf den Flüssigkeitsstrom einwirkt.

3. Kolonne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der -Gasdurchtrittsschlitze (7_a) zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit von den Mittelrinnen nach den Randrinnen des Bodens (2) zu zunimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen