DE870241C

DE870241C - Rectifying bottom

Info

Publication number: DE870241C
Application number: DEM9896A
Authority: DE
Inventors: Emil Dr-Ing Kirschbaum
Original assignee: Dr-Ing E H Adolf Messer; Dr-Ing Habil Emil Kirschbaum; E H ADOLF MESSER DR ING; HABIL EMIL KIRSCHBAUM DR ING
Current assignee: Dr-Ing E H Adolf Messer; Dr-Ing Habil Emil Kirschbaum; E H ADOLF MESSER DR ING; HABIL EMIL KIRSCHBAUM DR ING
Priority date: 1951-06-16
Filing date: 1951-06-16
Publication date: 1953-03-12

Description

Rektifizierboden Um Flüssigkeiten einerseits und Gase oder Dämpfe anderseits miteinander zum Zweck des Austausches in Berührung zu bringen, werden unter anderem in der Technik sog. Siebböden oder Glockenböden verwendet. Auf ihnen wird die Flüssigkeit gestaut und das Gas oder der Dampf so durch sie geleitet, daß sich ein möglichst guter Austausch von Wärme und Stoff oder von einem der beiden ergibt.Rectifying bottom About liquids on the one hand and gases or vapors on the other Bringing each other into contact for the purpose of exchange are among other things So-called sieve trays or bubble-cap trays are used in technology. The liquid will be on them dammed and the gas or steam passed through them so that a possible good exchange of heat and matter or of either of the two.

Weitaus am meisten werden die Glockenböden angewendet, weij der Siebboden auch bei nicht verschmutzenden Medien den Nachteil hat, daß die Flüssigkeit bei mittleren und kleineren Belastungen durch die Löcher des Siebbodens hindurchfällt. The bubble-cap trays are used by far the most, as is the sieve tray even with non-polluting media has the disadvantage that the liquid at medium and small loads through the holes in the sieve bottom.

Dies hat ein Nachlassen der Wirkung zur Folge.This results in a decrease in the effect.

Im Fall der Rektifikation nimmt der Wirkungsgrad und damit das sog. Verstärkungsverhältnis stark ab, wenn Flüssigkeit durch den Boden hindurchregnet und auf den darunterliegenden Boden gelangt.In the case of rectification, the efficiency and thus the so-called Boost ratio drops sharply when liquid rains through the soil and gets to the ground below.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, welche den genannten Nachteil vermeidet. Ihre Wirkungsweise ist abgeleitet aus der Erscheinung, daß bei mittlerer Belastung eines Siebbodens, wenn dieser vollkommen eben aufgestellt ist, Flüssigkeit in der Nähe des Zulaufrohres durch die Bodenlöcher hindurchfällt, während auf der gegenüberliegenden Seite des Bodens in der Nähe des Flüssigkeitsablaufs von unten nach. oben Dampf durch die Bohrungen dringt wie im normalen Betrieb umd über diesen Bohrungen Schaum oder eine Sprudelschicht er7'ugt. Zwischen den beiden genannten Feldern, durch welche einerseits Flüssigkeit nach unten regnet und anderseits Dampf nach oben strömt, liegt ein Stück des Siebbodens, durch dessen Bohrungen weder Dampf noch Flüssigkeit strömt. The invention is a device which the said Avoids disadvantage. Their mode of action is derived from the phenomenon that at average load on a sieve bottom when it is set up completely flat, Liquid in the vicinity of the inlet pipe falls through the bottom holes while on the opposite side of the floor near the liquid drain from bottom to. above steam penetrates through the holes as in normal operation and Foam or a layer of fizzy water is produced over these holes. Between the two mentioned Fields through which on the one hand liquid down rains and on the other hand steam flows upwards, a piece of the sieve bottom lies through whose bores neither steam nor liquid flows.

In Bild 182 des Buches von Professor Dr.-Ing.In picture 182 of the book by Professor Dr.-Ing.

K i r s c h b a u m »Destillier- und Rektifiziertechnik«, Springer-Verlag, 1950, ist auf S. 253 das geschilderte betriebliche Verhalten wiedergegeben.K i r s c h b a u m »Distilling and Rectifying Technology«, Springer-Verlag, 1950, the described operational behavior is reproduced on p. 253.

Wenn der Siebboden schräg liegt mit z. B. Neigung gegen den Ablaufbecher, dann ist es auch möglich, daß die Schanmfläche sich beim Zulaufwehr einstellt. Wie dieses Verhalten erfindungsgemäß zur Herbeiführung einer gleichmäßigen Bodnwirkung bei verschiedenen Belastungen ausgenutzt werden kann, geht aus. Bild 2 2 hervor Unter -der Siebbodenplatte a ist eine Fangschale b an geordnet, welche Vertiefungen c aufweist, über denen mit geringem Zwischenraum Röhrchen d sich befinden, die mit der Siebbodenplatte verbunden sind. Die Höhe hR dieser Röhrchen muß kleiner sein als die Höhe hF der klaren Flüssigkeitsschicht, die sich auf dem Boden befindet, wenn sich der ge schilderte Zustand einstellt, bei welchem drei Felder auf dem Siebboden sich ausbilden. Sie sind im Bild 2 angegeben. Durch die Löcher am rechten Teil des Siebbodens beim Flüssigkeitszulauf fällt Flüssigkeit durch den Boden. Es schließt sich nach links ein Bodenfeld an, durch dessen Löcher weder Flüssigkeit noch Dampf durchströmt. An das Ablaufwehr angrenzend befindet sich das Feld des Bodens, dessen Siebbodenlöcher von Dampf durchströmt sind. Es, ist in Bild 2. also der Zustand schwacher Belastung dargestellt. Der Raum, welcher durch gestrichelte Linien gekennzeichnet ist, wird von klarer Flüssigkeit ausgefüllt, und der Raum, der schräg schraffiert ist, wird von Schaum ausgefüllt oder bei nicht schäumenden Gemischen von einer Flüssigkeitssprudelschicht, die von Dampf durchdrungen wird. Ist hR kleiner alls hF, dann fällt die Flüssigkeit durch den rechten Teil des Siebbodens in die Auffangschale. Sie fließt am Boden der Schale nach. links undi steigt infolge des' Dampf überdrucks durch die Rohre 6 in der Nähe des Ablaufwehres nach oben, wie es die Pfeile in Bild 2 angeben. Das gekennzeichnete Verhalten ist an, einer Kolonne mit 550 mm Durchmesser beobachtet worden, die mit Schaugläser ausgestattet ist. Bild I zeigt einen Boden der Erfindung in Ansicht von unten, und Bild 3, zeigt diesen Boden im Querschnitt.If the sieve bottom is inclined with z. B. inclination towards the drain cup, then it is also possible that the Schanmfläche adjusts itself at the inflow weir. As this behavior according to the invention to bring about a uniform soil effect can be exploited at different loads goes out. Fig. 2 2 Under -the sieve bottom plate a is a collecting tray b arranged on which wells c, over which there are tubes d with a small gap, which are with the sieve bottom plate are connected. The height hR of these tubes must be smaller as the height hF of the clear liquid layer that is on the bottom, when the ge described state occurs, in which three fields on the sieve bottom train yourself. They are given in Figure 2. Through the holes on the right part of the At the sieve bottom at the liquid inlet, liquid falls through the bottom. It closes to the left is a floor field, through whose holes neither liquid nor vapor flows through. Adjacent to the weir is the field of the ground, its Sieve bottom holes are traversed by steam. In picture 2 it is the state low load shown. The space, which is indicated by dashed lines is filled with clear liquid, and the space that hatches at an angle is filled with foam or, in the case of non-foaming mixtures, with a liquid bubble layer, which is penetrated by steam. If hR is less than hF, then the liquid falls through the right part of the sieve bottom into the collecting tray. It flows on the ground according to the shell. left undi rises as a result of the excess steam pressure through the pipes 6 in the vicinity of the drainage weir, as indicated by the arrows in Figure 2. That behavior is observed on a column with a diameter of 550 mm equipped with sight glasses. Picture I shows a floor of the invention in view from below, and Figure 3, shows this floor in cross section.

Weil die Steigröhrchen d zur Herbeiführung der geschilderten Wirkung kurz sein müssen, ist es notwendig, die Auffangschalen schmal auszuführen, damit der Druckverlust im Dampf beim Umströmen der Ränder e der Auffangschalen nicht unzulässig hoch wird, wenn diese breit wären. Die schmale Form dieser Auffangschale hätte aber den Nachteil, daß beim Stillsetzen des Apparates viel Flüssigkeit durch die Spalten zwischen den Auffangschalen nach unten fällt, wenn keine Vorkehrungsmaßnahme getroffen würde. Diese Maßnahme besteht erfindungsgemäß darin, daß die Schalen der einzelnen Böden gegeneinander versetzt sind, wie es Bild 31. zeigt. Diese Versetzung hat zur Folge, daß die Flüssigkeit, welche beim Stilllegen des Apparates durch die Spalte zwischen zwei Schalen hindurchfällt, durch den darunterliegenden Siebboden gelangt und dann in eine unter diesem befindliche Schale Rießt. Hat beispielsweise eine Rektifiziersäule 50 Siebböden und macht die Spaltfläche zwischen den Schalen 20% der Siebbodenfläche aus, dann würden ohne Versetzung der Schalen 20% der Flüssigkeit in die Destillierblase fallen, die unter dem untersten Siebboden der Säule sich befindet. Durch die Versetzung der Schalen fällt jedoch nur ein Fünfzigstel des genannten Wertes der Flüssigkeit in die Destillierblase, welche nur 0,4% des. Flüssigkeitsinhalts der Säule ausmacht. Because the riser tube d to bring about the effect described must be short, it is necessary to make the drip trays narrow so that the pressure loss in the steam when flowing around the edges of the drip trays is not inadmissible becomes high if they were wide. The narrow shape of this drip tray would have the disadvantage that a lot of liquid through the gaps when the apparatus is shut down falls down between the drip trays if no precautionary measure is taken would. According to the invention, this measure consists in the fact that the shells of the individual Floors are offset from one another, as shown in Figure 31. This transfer has to Consequence that the liquid, which when shutdown of the apparatus through the column falls through between two bowls, passes through the sieve bottom underneath and then pour into a bowl underneath it. For example, has a Rectifying column 50 sieve trays and makes the gap area between the dishes 20% of the sieve bottom surface, then without offsetting the dishes, 20% of the liquid would be fall into the still, which is located under the bottom sieve of the column is located. However, only one fiftieth of the falls by moving the shells mentioned value of the liquid in the still, which is only 0.4% of the liquid content of the pillar.

Es ist bekannt, daß Siebböden mit Auffangschalen ausgestattet werden, damit beim Stillegen der Säule die Flüssigkeit in die Auffangschale jedes Bodens hineinfällt. Durch irgendeine Vorrichtung wird dann beim Anfahren diese Flüssigkeit auf den jeweiligen Siebboden gedrückt. Diese Auf fang schalen sind'. aber allgemein nicht unterteilt, sondern sie sind so groß wie die Siebbodenfläche selbst. It is known that sieve trays are equipped with collecting trays, so that when the column is shut down, the liquid in the drip tray of each tray falls into it. This liquid is then released by some device during start-up pressed onto the respective sieve bottom. These trays are '. but in general not subdivided, they are as large as the sieve bottom surface itself.

Werden zum Emporheben der Flüssigkeit die genannten Röhrchen c angewendet, dann sind diese bisher stets länger ausgeführt worden als nach dem Gegenstand der Erfindung. In diesem Fall ist es auch nicht nötig, die Auffangschale in mehrere Einzelteile zu zerlegen, sondern es wird vielmehr eine einzige zusammenhängende Auffangplatte unter dem Siebboden angeordnet.If the named tubes c are used to lift up the liquid, then these have always been carried out longer than according to the subject of the Invention. In this case it is also not necessary to split the drip tray into several To disassemble individual parts, but rather it becomes a single cohesive one Collecting plate arranged under the sieve bottom.

Am Beispiel des Gemisches Äthanolwasser wurde die Richtigkeit des Gegenstandes der Erfindung nachgewiesen, indem das Verstärkungsverhältnis in Abhängigkeit von' der auf den freien Säulenquerschnitt bezogenen Dampfgeschwindigkeit' des Äthanol-Wasser-Gemisches nach bekannten Methoden gemessen worden ist. Die Versuchssäule hatte einen Durchmesser von 550 mm. Die Bodenlöcher wiesen bei einem Abstand von 4 mm. einen Durchmesser von 1,2 mm. auf. Die Röhrchen, welche in der Beschreibung mit d bezeichnet wurden, waren I2 mm lang, und die Schalen' hatten eine Breite von 7 cm. In Bild 4 ist das Ergebnis der Messungen dargestellt. Danach ist der Boden bei einer Bodenablaufkonzentration von 50 Molprozent bis zu einer Dampfgeschwindigkeit yon o,8; m/s be lastbar. Bei der genannten Belastung ergibt sich ein Verstärkungsverhältnis von s=0,87. Mit abnehmender Belastung bleibt die Wirkung ungefähr gleich. Nach bekannten Messungen würde die Bodenwirkung gemäß der Linie I bei dem' genannten Durchmesser auf den-Wert-Null abnehmen (s. dazu die Versuchsergebnisse des bereits angeführten Buches gemäß Bild 18.31 auf S. 215151). Mit dem Gegenstand der Erfindung nimmt aber die Wirkung des neuartigen Siebbodens mit abnehmender Belastung nicht ab, sondern sogar noch zu. Using the example of the mixture of ethanol water, the correctness of the Subject matter of the invention demonstrated by the amplification ratio as a function of 'the vapor velocity based on the free column cross-section' of the ethanol-water mixture has been measured by known methods. The test column had a diameter of 550 mm. The bottom holes pointed at a distance of 4 mm. a diameter of 1.2 mm. on. The tubes, which were designated with d in the description, were 12 mm long and the shells were 7 cm wide. In picture 4 it is Results of the measurements shown. After that, the floor is at a floor drain concentration from 50 mole percent to a steam velocity of 0.8; m / s loadable. at the mentioned load results in a gain ratio of s = 0.87. With decreasing Load, the effect remains about the same. According to known measurements, the Soil effect according to the line I at the 'mentioned diameter to the value zero (see the test results in the book already cited in accordance with the picture 18.31 on p. 215151). With the subject matter of the invention, however, the effect of the novel sieve bottom does not decrease with decreasing load, but even increases.

Selbst bei einer Dampfgeschwindigkeit von rund 0,07 m/s hat das Verstärkungsverhältnis noch einen Wert von 1,1. Mit der gleichen Versuchssäule wurde auch festgestellt, daß. bei nicht schäumenden oder wenig schäumenden Gemischen das gleiche Verhalten der Apparatur sich einstellt. Deshalb ist die vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung für die Zerlegung von verflüssigten. Gasgemischen, z. B. von flüssiger Luft.Even at a steam speed of around 0.07 m / s, the boost ratio has still a value of 1.1. With the same test column it was also determined that. with non-foaming or low-foaming mixtures the same behavior of the apparatus occurs. Therefore, the present invention is of particular importance for the decomposition of liquefied. Gas mixtures, e.g. B. of liquid air.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Sieve bottom with collecting tray, characterized in that that riser pipes are arranged between the sieve bottom and collecting tray, their height is smaller than the height of the clear liquid layer on the sieve bottom sets for medium and low loads.

2. Sieve tray according to claim 1, characterized in that the collecting tray is divided into several parts, with each part receiving its own riser pipe and that the collecting trays of the individual floors are offset from one another.