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Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit aus Dämpfen und Gasen
in Austauschsäulen mit übereinander angeordneten Glocken- und Tunnelböden Es ist
bekannt, daß die Wirkung von in Türmen übereinander angeordneten Austauschböden
dadurch verschlechtert wird, daß Flüssigkeit von den nach oben strömenden Dämpfen
und Gasen mitgerissen und von jedem Boden auf den darüberliegenden Boden fortgetragen
wird. Der Flüssigkeitsmasse auf letzterem werden dann die mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen
beigemischt. Dieses Mitreißen ist um so stärker, je größer die Dampfgeschwindigkeit
ist. Aus diesem Grunde nimmt die Wirkung der Austauschböden bei hohen Belastungen
stark ab, und es wird eine solche höchst zulässige Dampfgeschwindigkeit bei der
Berechnung eines Apparates eingesetzt, bei welcher der Wirkungsgrad der Rektifizierböden
noch einen brauchbaren Wert aufweist.
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Man hat versucht, das Mitreißen von Flüssigkeit im Dampf dadurch
zu vermeiden, daß man über jeden Rektifizierboden in waagerechter Richtung nebeneinander
in Abständen Blechstreifen anordnete. Bei Tunnelböden liegen sie parallel zur Längsachse
der Tunnel und über den Zwischenräumen zwischen den Tunneln, so daß der Dampf und
die Flüssigkeit, welche sich zwischen den Tunneln nach oben bewegen, unmittelbar
auf die Stoßbleche treffen. Es ist auch möglich, die parallel nebeneinanderliegenden
Stoßbleche nicht nur in einer Lage, sondern auch in zwei
Lagen übereinander
und gegeneinander versetzt über den Rektifizierböden einzubauen. Ferner ist auch
die Verwendung eines Abscheiderostes vorgeschlagen worden, welcher aus einem Paket
senkrechter in geringen Abständen nebeneinander angeordneter und gewellter Blechstreifen
besteht. Indessen hat die Erfahrung gelehrt, und es sind Versuchsergebnisse bekanntgeworden,
daß diese Vorrichtungen keine genügende Flüssigkeitsabscheidung bewirken und bei
entsprechend hohen Leistungen nahezu wirkungslos sind.
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Der Grund für diese Tatsache ist die auch in Austauschsäulen mit Glasmänteln
beobachtete Erschei nung, daß zwischen den Blechstreifen Flüssigkeit mit nach oben
gerissen wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Prellplatte, welche alle Dampfzuströmöffnungen
unterhalb der Wirkungsfläche eines Rektifizierbodens zusammenhängend in einem gewissen
Ab stande von letzterem überdeckt und mit welcher durch entsprechende Dampfführung
sowie durch Ausnutzung aller Kräfte für die Ausscheidung der Flüssigkeit aus dem
Dampf ein Flüssigkeitsmitreißen verhindert wird. Nach Bild I ist diese Platte a
beim Glockenboden so angeordnet, daß sie im wesentlichen die Bodenfläche zwischen
den Zu- und Ablaufwehren b und c von unten abschirmt.
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Die Platte a wirkt dann zunächst als Stoßkraftabscheider, indem die
vom Boden d hochgeworfenen Flüssigkeitströpfchen nicht bis zu dem nächst höheren
Boden e geschleudert werden, sondern auf die Platte a treffen, sich dort zu großen
Tropfen und Flüssigkeitsmassen vereinigen und auf den Boden d zurückfallen.
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Der gestrichelt gezeichnete Linienzug kennzeichnet den Dampfweg. Der
vom Boden d aufsteigende Dampf muß die Platte a umströmen und wird an den Stellen
f (s. Bild I) um I80° umgelenkt. Dabei findet eine Fliehkraftabscheidung statt,
bei der noch etwa im Dampf vorhandene Flüssigkeitsteilchen an den Mantel geschleudert
werden und dort nach unten laufen. Nach der Umlenkung bewegt sich der Dampf in waagerechter
Richtung zwischen Bodenplatte e und Prellplatte a. Hierbei findet eine Schwerkraftabscheidung
von im Dampf etwa fortgetragenen Flüssigkeitsteilchen statt. Infolge der Schwerkraft
dieser Teilchen fallen sie in nach unten gekrümmten Bahnen auf die Wand a und laufen
von dieser ab. In der Mitte der Platte sind diese Bahnen am stärksten nach unten
gekrümmt, weil dort die Dampfgeschwindigkeit am kleinsten ist.
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Vor dem Einströmen in die Dampfhälse des Bodens e wird der Dampf nochmals
umgelenkt, wobei nochmals eine Flüssigkeits-Fliehkraftabscheidung wachgerufen wird.
Diese Vorgänge der Flüssigkeitsabscheidung sind durch Versuche und eingehende Beobachtungen
an einer Rektifiziersäule mit Mantelschüssen aus Glas als zutreffend erwiesen. Sie
sind kennzeichnend für den Gegenstand der Erfindung. Die Beobachtungen zeigen, daß
die Flüssigkeitsabscheidung besonders gut gelingt, wenn die beiden Enden g (Bild
I) der Platte nach unten umgebogen sind. Der Gesamtaufbau der Anordnung ergibt,
daß die Prellplatte a näher an die Bodenplatte e zu liegen kommt, von dem sie die
Flüssigkeit zurückhält, als. an die Bodenplatte i, von welcher Dampf und Flüssigkeit
aufsteigen. Es ist grundsätzlich auch möglich, den Dampf nur auf einer Seite der
Prellplatte um sie herumzuleiten, indem sie auf der gegenüberliegenden. Seite bis
an den Mantelschuß herangeführt wird.
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Bei großen Säulendurchmessern kann die gesamte Bodenfiäche in zwei
oder auch noch mehr als zwei Wirkungsflächen unterteilt werden. Unter Wirkungsfläche
ist der Teil der Bodenplatte verstanden, welcher mit Glocken oder Tunneln besetzt
ist oder Bohrungen aufweist. Jede Wirkungsfläche el und e2 in Bild 2 ist dann durch
je eine Prellplatte al und a2 abgeschirmt, wobei jeder Teil so wirkt, wie es an
Hand des Bildesr erläutert ist. Zwischen den Teilen el und e2 (Bild 2) bleibt ein
kleiner Teil des Bodens unausgenutzt. Wenn aber nur eine Prellplatte wie bei der
Ausführung nach Bild I angewendet wird, liegen über den Umkehrstellen f des Dampfes
die Zu- und Ablaufbecher, so daß sich hierbei keine unausgenutzte Stelle des Bodens
ergibt.
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Die Vorrichtung der Erfindung kommt für alle Bauarten von Austauschböden,
z. B. für Glockenböden, Tunnelböden oder Siebböden, in Anwendung.
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Der Erfolg der Anwendung von Prellplatten nach der Erfindung besteht
in der Herbeiführung eines hohen Wirkungsgrades auch bei hohen Dampfgeschwindigkeiten.
Austauschsäulen mit dieser Vorrichtung können deshalb wesentlich höher belastet
werden als ohne letztere. Dies zeigt Bild 3, in welchem auf der waagerechten Bildachse
die im freien Säulenquerschnitt herrschende Dampfgeschwindigkeit und auf der senkrechten
Achse das als Maß für die Bodenwirkung allgemein benutzte Verstärkungsverhältuis
aufgetragen ist. Die Versuchslinie a wurde an einer Rektifiziersäule mit Glockenböden
ohne Prellplatten und mit einem senkrechten Bodenabstand von 200 mm bei der Trennung
eines Zweistoffgemisches mit einem spezifischen Gewicht des Dampfes von 1,3 kgim3
erhalten. Steigt die Dampfgeschwindigkeit über o,6 mls, dann nimmt die Wirkung sehr
stark ab, um sich bei 1,5 m/s dem Werte Null zu nähern. Die Linie b gilt für die
Ausführung mit Prellplatten nach der Erfindung und für sonst gleiche Bedingungen.
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Danach hat auch bei einer Dampfgeschwindigkeit von I,5 mls das Verstärkungsverhältnis
noch einen hohen Wert und die Bodenwirkung ist noch gut. Zur Unterbringung einer
bestimmten Leistung in einem nach der Erfindung gebauten Apparat ist deshalb ein
wesentlich kleinerer Säulenquerschnitt und auch eine kleinere Bodenzahl erforderlich
als ohne Anwendung des Erfindungsgegenstandes. Letztere bewirkt also eine erhebliche
Einsparung an Baustoff und Raum für die Aufstellung. Die - - Vorrichtung gemäß der
Erfindung kommt vornehmlich für Glocken- und Tunnelböden in- -Anwendung.