DE909690C - Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung der auf Fuellkoerpersaeulen aufgegebenen Fluessigkeit - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung der auf Fuellkoerpersaeulen aufgegebenen Fluessigkeit

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DE909690C
DE909690C DEG2130D DEG0002130D DE909690C DE 909690 C DE909690 C DE 909690C DE G2130 D DEG2130 D DE G2130D DE G0002130 D DEG0002130 D DE G0002130D DE 909690 C DE909690 C DE 909690C
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DEG2130D
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Dipl-Ing Walter Fischer
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Gesellschaft fuer Teerverwertung mbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/30Loose or shaped packing elements, e.g. Raschig rings or Berl saddles, for pouring into the apparatus for mass or heat transfer

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung der auf Füllkörpersäulen aufgegebenen Flüssigkeit Die Erfindung l)ezieht sich auf ein Verfahren zur Verteilung der auf Füllkörpersäulen aufgegebenen Flüssigkeit und auf Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Füllkörpersäulen, z. B Fraktionierkolonneni, Absorptionstürme usw., dienen dazu, Dämpfe oder Gase im Gegenstrom mit einer Flüssigkeit, die in feinverteilter Form vorliegt, in Berührung zu bringen. Die Wirkung solcher Säulen ist um so besser, je gleichmäßiger dieVerteilung der Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt der Säule erfolgt.
  • Um durch eine besondere Art der Aufgabe der Flüssigkeit diese Gleichmäßigkeit der Verteilung zu erreichen. ist vorgeschlagen worden, I(olonnenaufsätze u. dgl. als Flüssigkeitsverteiler zu benutzen, die als gelochte Bleche, Wannen und Tassen mit Überläufen, Trichter mit Rillen usw. ausgebildet waren. Da ihre Wirkung jedoch stark von der Menge der aufgegebenen Flüssigkeit abhängt und ihre Form der Säule und den Medien empirisch angepaßt werden muß, so stellen die bekannten Flüssigkeitsverteiler, soweit sie überhaupt die beabsichtigte Wirkung ausüben, nur eine noch sehr unvollkommene Lösung des vorliegenden Problems dar.
  • Es ist weiter vorgeschlagen worden, die Flüssigkeit mittels eines umlaufenden Tellers mit verschieden großen Sektoren aufzuteilen, derart, daß sich an die Sektoren des Tellers verschieden lange mit umlaufende Ablaufrinnen anschließen und die Aufteilung der Flüssigkeit auf die Sektoren dem Ab- stand der Ablaufenden der Rinnen von der Drehachse entsprechen soll (Patent I40 998). In grundsätzlich ähnlicher Weise ist vorgeschlagen. worden, die Flüssigkeit durch konzentrisch angeordnete umlaufende Rohre verschiedenen Durchmessers abzuschleudern, wobei die Flüssigkeit den einzelnen Rohren in dem Verhältnis der Durchmesser der Schleuderränder der Rohre zugeführt werden soll (Patent 24I 009).
  • Die beiden letztgenannten Vorrichtungen geben also die Flüssigkeit in Kreisringen auf, deren Durchmesser der auf sie entfallenden Teilmenge proportional ist. Diese Vorrichtungen können jedoch die Flüssigkeit nicht gleichmäßig über den Querschnitt der Füllkörpersäule verteilen, da die unterhalb der Kreisringe liegenden Teilflächen proportional dem Quadrat der Durchmesser sind.
  • Davon abgesehen, bringen diese Vorschläge den überstand mit sich, daß die Vorrichtungen sehr verwickelt und vielteilig sind. Die drehbaren Teile, ihre Lagerung und Abdichtung führen zu baulichen und betrieblichen Schwierigkeiten, insbesondere dann, wenn die Säulen unter Druck oder Unterdruck arbeiten, wenn die zu destillierenden Flüssigkeiten Korrosionen verursachen oder höhere Temperaturen auftreten. Weiter ist ihre Wirkung erheblich von der Menge der aufzugebenden Flüssigkeit, ihrem spezifischen Gewicht und ihrer Zähigkeit abhängig, da nur bei ganz bestimmten Drehzahlen die Kontinuität der zu- und abgeführten Flüssigkeitsmengen gewällrleistet ist (vgl. Patent I40 99S, Zeile 66 ff.). Die Durchmesser der durch Abschleudern entstehenden Flüssigkeitsringe sind ebenfalls abhängig von der Masse der Flüssigkeit und der Umlaufgeschwindigkeit.
  • Es ist also nötig, solche Verteilungsvorrichtungen jeweils der Menge der aufgegebenen Flüssigkeit, dem aufgegebenen Medium und der Form der Säule empirisch anzupassen. Die bekanntgewordenen Verfahren und Vorrichtungen stellen, soweit überhaupt die beabsichtigte Wirkung erzielt wird, nur eine sehr unvollkommene Lösung des vorliegenden Problems dar.
  • Eingehende Versuche über die Verteilung der Flüssigkeit in Füllkörpersäulen technischer Größe in Abhängigkeit von der Art des Aufbringens der zu verteilenden Flüssigkeit ergaben, daß bei der Aufgabe in einem Strahl die Verteilung über die ganze Säule etwa kegelförmig bzw. glockenförmig von der Aufgabestelle ausgeht, so daß auf der Basismitte dieses Kegels die spezifische Berieselungsmenge (Regenhöbe) ½ (das ist das Verhältnis von der tatsächlich anfallenden zu der bei vollkommen gleichmäßiger Verteilung theoretisch auftreffenden Flüssigkeitsmenge) je nach Durchsatz 3 bis 6 beträgt, und daß die Regenhöhe zum Rand der Basis hin verhältnismäßig auf o abfällt, d. h. von b = 1 ab unter der theoretisch gleichb1 mäßigen Verteilung liegt.
  • Erfolgt die Aufgabe in mehreren oder vielen einzelnen Strahlen, so überdecken sich die Verteilungskegel mehr oder weniger. Eine gleichmäßige Beaufschlagung des gesamten Querschnittes der Säule wird aber nur dann erzielt, wenn die Aufgabestellen so angeordnet werden, daß sie jeweils über dem Schwerpunkt der zugeordneten Teililäcbe liegen und gleichzeitig die Teilflächen durch richtig bemessene Abstände der Aufgabestellen der über die in der Zeiteinheit zugeführten Flüssigkeitsmenge proportional werden.
  • Es wurde nun gefunden, daß diese Bedingungen durch eine äußerst einfache feststehende Vorrichtung erfüllt werden können, da erfindungsgemäß die Aufgabe der auf eine Füllkörpersäule aufgegebenden Flüssigkeit in einem konzentrischen Ring oder mehreren erfolgen soll, dessen Schwerelinie bzw. deren mittlere Schwerelinie einen gegenüber dem Kreis des lichten Durchmessers bzw. dem einbeschriebenen Kreis der Säule nach der Formel bemessenen Kreis darstellt. Unter Schwerelinie wird dabei die Massenschwerelinie der aufgegebenen Flüssigkeit verstanden. Bei Säulen mit polygonalem Querschnitt bleiben die außerhalb des einbeschriebenen Kreises liegenden Ecken außer Betracht.
  • Zweckmäßig wird dieses Verfahren durchgeführt mittels einer Vorrichtung, deren Flüssigkeitszuführung als kegel- bzw. kugelförmiger Teller mit dem gleichen Durchmesser ausgebildet ist.
  • Mit Vorteil kann die Flüssigkeitszuführung als Tellerring mit beiderseitigem Ablauf ausgebildet werden, bei dem die Durchmesser der Innenkante und der Außenkante des Tellerringes in einem ganz bestimmten Verhältnis zum Säulendurchmesser und zu der über die Außen- und Innenkante übertretenden Flüssigkeit stehen, derart, daß der Durchmesser der Innenkante und daß der Durchmesser der Außenkante wobei D den Säulendurchmesser und k das Verhältnis der über die Außenkante des Ringes zu der über die Innenkante übertretenden Flüssigkeitsmenge bezeichnet.
  • Beispiele I, Für D = 1000 mm und Ae = I wird aus den angegebenen Formeln di = 500 mm und da = 866 mm. Errechnet man hieraus die beströmten Flächen, so erkennt man, daß die senkrecht unter dem Tellerring liegende Fläche doppelt so groß ist wie jede der sie begrenzenden Flächen, d. h. die äußere Ringfläche und die innere Kreisfläche. Da die gleichen Mengen (k = I !) über die Innen-und Außenkante des Tellerringes fließen und die Kanten gleichmäßig nach innen und außen verteilen, treffen gleiche Flüssigkeitsmengen auf gleiche Flächen. Die mittlere Massenschwerelini e stellt also einen Kreis dar, der den Säulenquerschnitt halbiert, sein Durchmesser ist 2. Für D = I000 mm und k = 2 wird hingegen dt = 408 mm und da = 8I6 mm. Errechnet man wieder die beströmten Flächen, so ergibt sich, daß die Tellerringfläche ebenso groß ist wie die Summe aus der äußeren Ringfläche und der inneren Kreisfläche und ferner die äußere Ringfläche doppelt so groß wie die innere Kreisfläche. Strömt also über die Außenkante des Tellerringes doppelt soviel Flüssigkeit wie über seine Innenkante (k = 2 !), so werden wiederum gleichen Flächen gleiche Flüssigkeitsmengen zugeordnet, und die mittlere Massenschwerelinie ergibt sich genau wie unter I.
  • Mit Vorteil kann die Flüssigkeitsaufgabe für den Teller bzw. Tellerring als Zulaufftasse bzw.
  • Zulaufring mit schlitzförmigen Ausläufen ausgebildet sein.
  • Wird die Schüttung des Turmes in bekannter Weise so gewählt, daß eine ungleichmäßige Ablenkung vermieden wird, was z. B. durch Schütten von Füllkörpern mit gleichen Abmessungen in den drei Raumrichtungen, z.B. Ringen, deren Höhe gleich dem Durchmesser ist teils von den Wänden aus, teils vom Zentrum aus, erfolgen kann, und die Berieselung in der bisher üblichen Weise vorgenommen, so wird trotz der an sich nicht ablenkenden Füllung eine ungleichmäßige Verteilung infolge der Art der Aufgabe der Flüssigkeit erfolgen, während bei der Flüssigkeitsaufgabe nach der Erfindung die Flüssigkeitsverteilung über den Querschnitt und die Höhe des Turmes gleichmäßig ist.
  • Bild I zeigt z. B. eine solche durch Versuche bestimmte Verteilung in einer Füllkörpersäule von I000 mm q) und 6500 mm Höhe bei mittiger Aufgabe des Flüssigkeitsstrahles und einer Berieselung mit 300 und 6oo kg/h. Die dargestellte Flüssigkeitsverteilung wurde jeweils sowohl in einem Horizont unterhalb der Füllkörpersäule wie auch etwa in halber Höhe ermittelt.
  • Für außermittige Aufgabe des Strahls gilt die gleiche Darstellung mit entsprechender seitlicher Verschiebung.
  • Eine nahezu ideale Verteilung der Flüssigkeit in einer Füllkörpersäule wird nun erhalten, wenn die Flüssigkeit ringförmig konzentrisch so aufgegeben wird, daß der Durchmesser des Aufgaberinges d im Verhältnis zum lichten Durchmesser D der Säule bzw. des einbeschriebenen Kreises ungefähr beträgt.
  • Die Gleichmäßigkeit der Verteilung ist bei diesem Vorgehen im übrigen in weiten Grenzen unabhängig von der Menge der aufgegebenen Flüssigkeit.
  • Zur Durchführung der Flüssigkeitsaufgabe gemäß der Erfindung wird zweckmäßig ein kegelbis kugelförmig gekrümmter Teller vorgesehen, auf dessen Mitte die Flüssigkeit aufgebracht wird, die nach dem Rand mit dem Durchmesser abläuft.
  • Die Flüssigkeit trifft also in Form eines Ringes mit dem erfindungsgemäßen Durchmesser auf die Füllkörperbeschickung der Säule auf.
  • Die gleichmäßige Verteilung wird dadurch wesentlich unterstützt, daß auf dem Teller eine Zulauftasse mit Überlaufschlitzen angebracht wird.
  • Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß beim Einbau des Tellers geringe Verschiebungen aus der waagerechten Lage keinen nennenswerten Einfluß auf die Verteilung der Flüssigkeit auf den Rand haben, da eine gewisse Höhe des Flüssigl;eitsstandes in der Tasse die durch die hohen schmalen Schlitze fließende Menge annähernd gleich hält. Dabei ergibt jeder Schlitz der Tasse infolge der räumlichen Krümmung der Fläche des Ablaufringes nicht eine, sondern eine Vielzahl von Abtropfstellen am Rand des Ringes.
  • Bild 2 stellt z. B. entsprechend dem Bild I schauhildlich die Flüssigkeitsverteilung in einer Füllkörpersäule bei verschiedenen Durchsätzen mit Hilfe eines derartigen Verteilers dar.
  • Bild 3 gibt die schematische Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform wieder. Es ist a der Teller, b die Tasse mit den Schlitzen, c und e der Flüssigkeitszulauf in die Tasse. Am Rand f des Tellers a mit dem Durchmesser fließt die Flüssigkeit gleichmäßig verteilt auf die Füllkörpersäule g, die den lichten Durchmesser D hat.
  • In Bild 4 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, die insbesondere für Füllkörpersäulen größeren Durchmessers Verwendung finden kann.
  • Es ist der ringförmige Ablauf in zwei konzentrische, ringförmige Abläufe derart unterteilt, daß der Teller a die Form eines im Querschnitt dreieckigen bis kugelabschnittförmigen Ringes erhält, auf dem eine zylinderförmige Tasse b mit den beiderseitigen Schlitzen ci und ca aufgesetzt ist.
  • Die beste Wirkung mit einem derartigen Verteiler wird unabhängig vom Säulendurchmesser und der Berieselungsmenge erreicht bei einem inneren Durchmesser des Verteilerringes und einem äußeren Durchmesser D ist wieder der lichte Durchmesser der Säule g und k das Verhältnis der durch die äußere Schlitzreihe da bzw. über die Ablaufkante Ja übertretenden Flüssigkeitsmenge zu der durch die innere Schlitzreihe c1 auf den Rand Jt laufenden Menge.
  • Bei gleicher Schlitzgröße wird das Verhältnis eindeutig bestimmt durch die Zahl der inneren und äußeren Schlitze.
  • Die genannten Formeln sind aus den Versuchen abgeleitet und stützen sich auf die Tatsache, daß die von der bzw. den Ablaufkanten des Verteilers in die Füllkörpersäule eintretende Flüssigkeit sich senkrecht zur Ablaufkante gleichmäßig nach der Säulenmitte und dem Säulenrand hin weiterver- teilt. während die ringförmige Verteilung in der Säule durch den Verteiler selbst in der Hauptsache heeinflußt wird.
  • Je nach der Menge der zulaufenden Flüssigkeit und der Niöglichkeit wechselnde Nlengen im Betriebsgang aufgeben zu müssen, kömlen die Tassenschlitze auch eine sich nach oben verbreiternde Form erhalten, um bei größerenDurchsätzen das ungeregelte Überlaufen der Tasse zu vermeiden.
  • Das Vorgehen nach der Erfindung führt eine selbst bei hoher Flüssiglseitsaufgabe gleichmäßige Verteilung herbei. Wird z. B. ein Turm von 6 m Füllhöhe und 1 m lichtem Durchmesser mit Füllkörpern so gefüllt, daß eine gleichmäßige Verteilung der Füllkörper eintritt (regel lose Lagerung), wobei als Füllkörper verwendet wurdell Eisenblechringe, deren Höhe gleich dem Durchmesser ist (25/25), sowie Tonringe (35/35 und so/so) und Koks (20/40), so ergab sich sowohl bei einer Flüssigkeitsaufgabe von 300 kg/'h als auch bei einer Flüssigkeitsaufgabe von 600 kg/h eine gleichmäßige Verteilung über den gesamten Turm luerschnitt.
  • PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Verteilung der auf Füllkörpersäulen aufgegebenen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe in einem konzentrischen Ring oder mehreren erfolgt, dessen Schwerelinie bzw. deren mittlere Schwerelinie einen gegenüber dem Kreis des lichten Durchmessers bzw. dem einbeschriebenen Kreis der Säule (D) nach der Formel bemessenen Kreis darstellt.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigrheitszufüllrullg als kegel- bzw. kugelförmiger Teller mit einem Durchmesser von ausgebildet ist.
    3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszuführung als Tellerring, bei dem die Durchmesser der Innenkante und der Außenkante des Tellerringes in einem ganz bestimmten Verhältnis zum Säulendurchmesser und zu der über die Außen- und Innenkante ühertretenden Flüssigkeit stehen, derart, daß der Durchmesser der Innenkante und daß der Durchmesser der Außenkante wobei D den Säulendurchmesser und k das Verhältnis der über die Außenkante des Ringes zu der über die Innenkante übertretenden Flüssigkeitsmenge bezeichnet, mit beiderseitigem Ablauf ausgebildet ist.
    4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsaufgabe für den Teller bzw. Tellerring als Zulauftasse bzw. als Zulaufring mit schlitzförmigen Ausläufen ausgebildet ist.
    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. I4O gg8, 24I 009; britische Patentschrift Nr. 788 vom Jahre ISgo; USA.-Patentschrift Nr. g34 448; französische Patentschrift Nr. 750 oqg.
DEG2130D 1939-06-29 1939-06-29 Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung der auf Fuellkoerpersaeulen aufgegebenen Fluessigkeit Expired DE909690C (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE140998C (de) *
DE241009C (de) *
US934448A (en) * 1907-03-01 1909-09-21 Westinghouse Machine Co Gas-purifier.
FR750049A (fr) * 1932-04-25 1933-08-03 Kestner App Evaporateurs Dispositif pour le lavage des gaz

Patent Citations (4)

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