DE744365C

DE744365C - Boden fuer den Austausch zwischen Fluessigkeiten und Daempfen oder Gasen

Info

Publication number: DE744365C
Application number: DEI70482D
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Wirth
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1941-09-17
Filing date: 1941-09-17
Publication date: 1944-01-14
Also published as: FR885548A; NL63375C

Description

Für · Austauschvorgänge zwischen Flüssigkeiten und Dämpfen¹ oder Gasen verwendet man vorzugsweise Kolonnen, mit Glockenoder Siebboden. Die Flüssigkeit strömt über die Böden, während die Dämpfe oder Gase durch -die Flüssigkeit hindurchgeleitet werden·. Die Glockenboden haben den Vorteil, daß sie sowohl bei kleinen· als auch bei großen Belastungen einen gleichmäßigen Flüssigkeitsstanid und deshalb in weiten Belastungsgrenzen ziemlich gleichbleibende Wirkungsgrade aufweisen. Die erreichbaren Wirkungsgrade sind jedoch verhältnismäßig niedrig, jedenfalls wesentlich niedriger als die mit Siebboden erreichbaren'. Diese bessere Wirkung der Siebböden ist aiber an einen verhältnismäßig engen Belastungsbereich gebunden. Bei !niedriger Dampfgeschwindigkeit arbeitet 'der Siebboden schlecht, da durch die

ao Bodenöffnungen stellenweise Flüssigkeit nach unten auf den nächsten Boden läuft und an diesen Stellen des Bodens kein Dampf durchtritt. Zur Vermeidung dieses Übelstandes kann man die Durchtrittsöffniungen möglichst

as klein wählen, muß aiber dann hohe Druckverluste in Kauf nehmen, und eine wesentliche Bei as tungs erhöhung ist nicht möglich. Die Belastungsgrenzen des Siebbodens sind also nach oben und unten stark eingeengt.

Die Nachteile der Böden beider Arten werden nun vermieden, wenn man schlitzförmige Durchtrittsöffnungen anwendet, die in der Richtung des Eintritts der Dämpfe bzw. Gase verengt und in der Richtung des Austritts erweitert sind, so daß die Schlitze düsenartig wirken. Ein derartig gestalteter Boden läßt sich in einfacher Weise aus prismatischen oder zylindrischen länglichen Körpern (Stäben oder Rohren) zusammensetzen, indem man sie in geringem Abstand parallel zueinander so anordnet, daß Schlitze mit düsenförmigen Ein- und Austrittsquerschnitten für die Gase bzw. Dämpfe entstehen. Einige Ausführungsformen eines solchen Bodens sind in den Albb. i, 2, 3 und 4 schematisch dargestellt.

Eine noch größere Erweiterung des Belastungsbereiches des Austauschbodens erreicht man, wenn man auf die Schlitze prismatische oder zylindrische längliche Körper lose auflegt; diese aufgelegten Körper, die

einen etwas größeren Durchmesser haben, als die Schlitzbreite beträgt (vgl. Abb. 5, 6 und7), wirken ähnlich wie Ventile, indem sie sich bei geringer Dampfbelastung wenig von ihrer Unterlage abheben und nur so geringe Querschnitte freigeben, daß keine Flüssigkeit durch den Boden hindurchtreten kann. Bei stärkerer Dampfbelastung heben sich die Ventilstäbe mehr von ihrer Unterlage ab. Es entstehen so auch bei großen Belastungen keine wesentlichen zusätzlichen Druckverluste; die großen Dampfmengen können leicht die schlitzförmigen Öffnungen durchströmen. Der Wirkungsgrad des Bodens bleibt von der möglichen Mindest- bis zur Höchstbelastung praktisch gleich.

Man kann auch nur einen Teil der Schlitze mit Ventilstäben ausrüsten. Die Schlitze ohne Ventilstäbe arbeiten dann in erster

»ο Linie bei kleinen Belastungen, während bei erhöhter Beaufschlagung mit Dämpfen oder Gasen auch die übrigen Schlitze mit zur Wirkung kommen.

Falls für den Austausclrvorgang eine örtliehe Heizung oder Kühlung erforderlich ist, lassen sich die prismatischen oder zylindrischen Körper gleichzeitig als Heiz- bzw. als Kühlvorrichtung ausnutzen, beispielsweise derart, daß man sie hohl ausbildet und Heiz- bzw. Kühlmittel, z. B. Heißdampf oder Kühlsole, hindurchleitet.

In einer Kolonne mit üblichen Siebboden mit runden Bohrungen, die insgesamt 7°/₀ des Gesamtquerschnitts ausmachen, lief bei Gasgeschwindigkeiten von 0,30 m/s keine Flüssigkeit durch das Ablauf rohr der Kolonne ab. Die gesamte Flüssigkeitsmenge floß durch die Gasdurchtrittsöffnungen von einem Boden zum anderen. In einer Kolonne mit Böden nach der Erfindung, jedoch ebenfalls mit einem Gesamtquerschnitt der Gasdurchtrittsöffnungen von 7%, setzte dagegen das Ablaufen der Flüssigkeit dtirch das Ablaufrohr erst bei wesentlich geringeren Gasgeschwindigkeiten, etwa bei 0,20 m/s, aus. Wurde der gleiche Boden noch mit Ventilstäben der oben beschriebenen Art ausgerüstet, so konnte man die Gasgeschwindigkeit sogar bis auf etwa 0,05 m/s ermäßigen; erst dann lief die

Flüssigkeit nicht mehr durch das Ablaufrohr ab.

Man hat schon Kolonnenboden mit schlitzförmigen Durchtrittskanälen für den Dampf gebaut; diese Kanäle sind aber so ausgeführt, daß sie sich vom Dampfeintritt zum Dampfaustritt stetig verengen. Dies hat den Nachteil, daß die Strömungsenergie des Dampfes an der Austrittsstelle verwirbelt wird und eine Rückverwandlung von Strömungsenergie in Druck nicht erfolgt. Derartige Böden ver-Ursachen deshalb verhältnismäßig hoheDruckverluste. Man hat ferner versucht, Destillationskolonnen mit in horizontalen Lagen übereinander geschichteten Stäben auszurüsten. Die Flüssigkeit rieselt an den Stäben von Lage zu Lage herab, während die Dämpfe die Zwischenräume zwischen den Stäben von unten nach oben durchströmen. Derartige Stabfüllungen weisen jedoch ähnliche Mangel wie andere Füllkörper auf, nämlich eine nicht genügend gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf den Ouerschnitt der Kolonne und eine Verschiebung der Flüssigkeitsverteilung längs der Kolonne.

Claims

Patentansprüche:

1. Boden für den Austausch zwischen Flüssigkeiten und Dämpfen oder Gasen mit öffnungen für den Durchtritt der Dämpfe oder Gase durch den Boden in die auf dem Boden strömende Flüssigkeitsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen schlitzförmig gestaltet und in der Richtung des Eintritts der Dämpfe bzw. Gase verengt und in der Richtung des Austritts erweitert sind.

2. Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus prismatischen oder zylindrischen länglichen Körpern besteht, die in geringem Abstand parallel zueinander so angeordnet sind, daß Schlitze mit düsenförmigen Ein- und Austrittsquerschnitten für die Dämpfe bzw. Gase entstehen.

3. Boden nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schlitze prismatische oder zylindrische längliche Körper lose aufgelegt sind.

4. Boden nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die prismatischen oder zylindrischen Körper als Heizoder Kühlvorrichtung ausgebildet sind.

5. Boden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper zum Hindurchleiten von Heiz- oder Kühlmitteln hohl ausgebildet sind.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

deutsche Patentschriften .... Xr. 313 338, Ϊ22 566;

USA.-Patentschrift Nr. 2 061 830; "5

Die Chemische Fabrik 1937 S. 41 bis 45.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen