EP1928567A1 - Device and method for distribution of two mutually immiscible liquids - Google Patents

Device and method for distribution of two mutually immiscible liquids

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Publication number
EP1928567A1
EP1928567A1 EP06793633A EP06793633A EP1928567A1 EP 1928567 A1 EP1928567 A1 EP 1928567A1 EP 06793633 A EP06793633 A EP 06793633A EP 06793633 A EP06793633 A EP 06793633A EP 1928567 A1 EP1928567 A1 EP 1928567A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
distribution
distribution channel
liquids
overflow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06793633A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Meier
Jörg LEISTNER
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of EP1928567A1 publication Critical patent/EP1928567A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/008—Liquid distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/26—Fractionating columns in which vapour and liquid flow past each other, or in which the fluid is sprayed into the vapour, or in which a two-phase mixture is passed in one direction
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    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0363—For producing proportionate flow
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    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
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    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85938—Non-valved flow dividers

Definitions

  • the invention relates to a device for distributing two immiscible liquids for mass transfer and heat exchange columns, comprising at least one distribution channel or a distribution channel arrangement, wherein the
  • Collection device via at least one inlet with one or more
  • Liquids is fed in different phases and wherein the distribution channel has overflow and / or drain openings for distribution of the liquids.
  • the invention further relates to a process for the distribution of two immiscible liquids on a solid bed or on structured internals of a column.
  • liquid distributions on solid beds or structured internals are an important task within a variety of process engineering processes.
  • liquid distributions are used in separation columns (bottom, body and packing columns).
  • the separation result in packed columns (packing of random packed beds or structured packing internals) for the thermal separation of mixtures is essentially determined by a homogeneous liquid distribution.
  • devices of the type mentioned are usually used. Such devices usually comprise distribution channels, from which the liquid can flow through openings distributed over the entire cross section. The openings may be arranged on the underside, on the side plates of the distribution channels or on the sides of drainpipes mounted in the distribution channels.
  • a homogeneous discharge behavior is achieved by influencing the flow rate of the liquid on the one hand on the design of the size and number of outflow openings and on the other hand on the choice of Kochstau cramp the liquid.
  • the flow rate of the liquid is proportional to the root of the damming height of the liquid.
  • multi-stage distributor designs are known. These are essentially suitable for the homogeneous distribution of a liquid phase or a liquid having certain physical properties. If the distribution of several liquids or liquids in different phases to be made, it often leads to a temporally and / or locally insufficient distribution quality. Such an uneven liquid distribution (Maldistribution) causes, for example in separation columns, a reduction in the separation efficiency.
  • a device of the type mentioned is known for example from US 6,189,566 B1.
  • a packed column liquid distributor is described which is particularly suitable for distributing a liquid medium consisting of a mixture of different materials which tends to exhibit inhomogeneities, for example as a result of segregation or polymerization.
  • Special internals are intended to intensively mix the two immiscible phases of the liquid within the manifold assembly.
  • baffles in the distribution channels, which are provided with relatively small opening passages. This results in a narrowing of the flow cross-section in the region of the internals and to an acceleration of the flow, which is intended to ensure an intensive mixing of the phases.
  • Phases separate waste and / or overflow openings are provided, whose
  • Cross-section and / or storage height depending on the physical properties of the liquids are arranged or are chosen so that a homogeneous distribution of the liquids is achieved according to predetermined phase proportions.
  • the invention is based on the finding that a homogenization of two immiscible phases is generally unstable, so that a temporary separation, especially in Strömungstotzonen can hardly be prevented, so that it seems generally more favorable to deploy the phases separately from the manifold assembly, and Although such a way that a uniform and homogeneous flow is accomplished according to predetermined phase proportions.
  • a method for distributing two immiscible liquids on a solid bed or on a structured column by means of at least one distribution channel or a distribution channel arrangement is provided, wherein the distribution channel of a preferably above installation position in collecting container with the liquids via at least one common Feed is fed, and wherein the different phases are initially distributed inhomogeneous.
  • the method is characterized in that within the distribution channel or within the distribution channel arrangement, a phase separation is carried out and that the individual phases are discharged separately.
  • the distribution channel in at least two according to the principle of divided communicating tubes interconnecting flow paths, each outlet flow and / or overflow openings are assigned.
  • the longitudinal division of the flow paths minimizes flow resistance.
  • the various flow paths are connected to each other in the manner of the communicating tubes, so that a phase separation according to different specific gravity of the liquid can be established. This is supported by the most laminar flow possible within the distribution channel.
  • the segregated liquids can then be removed separately via the drainage and / or overflow openings for each flow path.
  • About the size, geometry and height of the overflow openings can be measured.
  • the drain and / or overflow openings are sized and arranged so that the chandelierden phase components are approximately equal.
  • the distribution channel is provided with two channel divisions, which form an inner and outer communicating with each other flow paths.
  • the distribution channel is formed as an upwardly open channel in the installation position, which is divided in the longitudinal direction in at least two flow paths, wherein at least one intermediate wall is provided as a channel partition, on its the channel bottom facing side, leaving an overflow gap or only partially to the channel bottom is connected or which is provided at its the groove bottom facing the end with overflow openings.
  • the flow division is achieved by means of such a channel division, wherein the function is conversely that of a weir in the conventional sense, the overflow is below the liquid level.
  • Stowage height with about the middle of the distribution channel arranged outlets, preferably in the form of tubes communicates, whereas the outer Flow paths is provided with second outer overflow openings, which are arranged in a second predetermined storage height.
  • the first and second damming levels can also be the same.
  • the second overflow openings are respectively provided on both outer sides of the distribution channel.
  • aprons are respectively provided on the outer sides of the distributor channel, which each form outlet gaps for the liquid emerging from the second overflow openings with the outer sides of the distributor channel.
  • Figure 1 is a schematic view of a distribution channel according to a first
  • FIG. 2 shows a plan view of the distribution channel shown in FIG. 1, FIG.
  • Distribution channels according to the invention and Figure 4) is a plan view of the distribution channel shown in Figure 3.
  • a liquid distribution device consists of an array of distribution channels, which are formed according to the illustrated distribution channel, the channels as possible the entire cross-section For example, cover a packed column.
  • the device according to the embodiment described below comprises in the simplest case ( Figure 1) a designated 1 distribution channel, which is formed as a extending into the plane of the drawing, in cross-section approximately U-shaped groove.
  • the distribution channel 1 is subdivided by means of a weir-like intermediate wall 2 into a first flow path 3a and into a second flow path 3b.
  • the intermediate wall 2 extends at a distance from the bottom 4 of the distribution channel 1, so that an overflow 5 is formed between the flow paths 3a, 3b.
  • spaced-apart openings in the intermediate wall 2 in the region of the bottom 4 of the distribution channel 1 may be provided.
  • the inlet 6 can take place via a frontally transversely disposed upstream inlet channel or in any other suitable manner. Due to the different specific density of the two phases of the liquid mixture, since the flow paths 3a, 3b are connected to each other according to the principle of communicating tubes, a different phase distribution will be established in both flow paths 3a and 3b, as indicated by way of example in FIG.
  • the specific heavier liquid 12a passes through the overflow gap 5 of the intermediate wall 2 and accumulates on the side facing away from the inlet 6 of the intermediate wall 2 in the flow path 3a over a remainder of the specific heavier liquid 12a.
  • the specific lighter liquid 12b remains in the flow path 3b.
  • the distribution channel 1 With 7 are approximately longitudinally centered the distribution channel 1 with spaced-apart drainage tubes, which are connected with only hintedly illustrated overflow openings 8a, b to the flow paths 3a, 3b.
  • 12a is the specific heavier liquid, designated 12b the specific lighter liquid.
  • the flow paths 3a, 3b may each be connected to different drain tubes 7, wherein the overflow openings may be arranged at different heights, depending on the physical properties of the liquids to be distributed and depending on the predetermined phase proportions, with which these should be distributed.
  • the first flow path 3a is connected via first overflow openings to the overflow tube 7
  • the second flow path 3b is connected via second overflow openings 8b at approximately the same height on the opposite side to the same overflow tube.
  • two intermediate walls 2 are provided, which divides the distribution channel 1 in an inner flow path 3a and in two outer flow paths 3b.
  • the outer flow paths 3b are each provided with second overflow openings 8b in the outer wall 9 of the distribution channel.
  • the inner flow path 3a is connected to the drainage tubes 7 via first overflow openings 8a.
  • the specifically heavier liquid 12a collects in the inner flow path 3a. This enters the drainpipes 7 via the overflow openings 8a, the specifically lighter liquid 12b remains in the outer flow paths 3b and exits via the overflow openings 8b.
  • the distribution of the exiting on the outer walls 9 of the distribution channel 1 further liquid are provided on the outside of the distribution channel 1 each aprons 10 in the form of sheets or the like, each forming an exit slit 1 1 for the liquid with the outer wall 9 of the distribution channel.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a device (1) and a method for the distribution of two mutually immiscible liquids for mass-transfer and heat-exchange columns, comprising at least one distributor channel (4) or a distributor channel arrangement, the distributor channel being fed from a collection device arranged above the same via at least one inlet (6) having one or more liquids in various phases (12a, 12b), and the distributor channel having overflow orifices and/or outlet orifices (8a, 8b) for distributing the liquids. The device according to the invention is distinguished in that the distributor channel (4) has at least one internal (2) for phase separation of the liquid and in that, for each of the phases to be separated, separate outlet and/or overflow orifices (8a, 8b) are provided, whose cross section and/or liquid head are arranged as a function of the physical properties of the liquid in such a manner that a homogeneous distribution of the liquids according to predetermined phase fractions is achieved.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Verteilung zweier nicht miteinander mischbarer FlüssigkeitenApparatus and method for distributing two immiscible liquids
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten für Stoff- und Wärmetauschkolonnen, umfassend wenigstens einen Verteilerkanal oder eine Verteilerkanalanordnung, wobei derThe invention relates to a device for distributing two immiscible liquids for mass transfer and heat exchange columns, comprising at least one distribution channel or a distribution channel arrangement, wherein the
Verteilerkanal aus einer vorzugsweise oberhalb desselben angeordnetenDistribution channel of a preferably arranged above the same
Sammeleinrichtung über wenigstens einen Zulauf mit einer oder mehrerenCollection device via at least one inlet with one or more
Flüssigkeiten in verschiedenen Phasen gespeist wird und wobei der Verteilerkanal Überlauf- und/oder Ablauföffnungen zur Verteilung der Flüssigkeiten aufweist.Liquids is fed in different phases and wherein the distribution channel has overflow and / or drain openings for distribution of the liquids.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verteilung zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten auf einer Festkörperschüttung oder auf strukturierten Einbauten einer Kolonne.The invention further relates to a process for the distribution of two immiscible liquids on a solid bed or on structured internals of a column.
Die Verteilung von Flüssigkeiten auf Festkörperschüttungen oder strukturierten Einbauten ist eine wichtige Aufgabe innerhalb einer Vielzahl von verfahrenstechnischen Prozessen. Neben der Verteilung der Flüssigkeiten in Festbettreaktoren (Rohrreaktoren, Rieselbettreaktoren ...) werden Flüssigkeits- Verteilungen in Trennkolonnen (Boden-, Fühlkörper- und Packungskolonnen) eingesetzt. Insbesondere das Trennergebnis in gepackten Kolonnen (Packung aus regellosen Füllkörperschüttungen oder strukturierten Packungseinbauten) zur thermischen Stofftrennung von Gemischen wird wesentlich durch eine homogene Flüssigkeitsverteilung bestimmt. Hierzu werden üblicherweise Vorrichtungen der eingangs genannten Art verwendet. Solche Vorrichtungen umfassen üblicherweise Verteilerrinnen, aus denen die Flüssigkeit durch über den gesamten Querschnitt verteilte Öffnungen abfließen kann. Die Öffnungen können auf der Unterseite, an den Seitenblechen der Verteilerrinnen oder an den Seiten von in den Verteilerrinnen angebrachten Ablaufröhrchen angeordnet sein. Ein homogenes Abfließverhalten wird durch Beeinflussung der Ablaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit einerseits über die Bemessung der Größe und Anzahl der Ausflussöffnungen und andererseits über die Wahl der Überstauhöhe der Flüssigkeit erreicht. Die Ablaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist proportional zur Wurzel der Stauhöhe der Flüssigkeit. Um eine ausreichende Verteilgüte der Flüssigkeit bei sehr großen zu berieselnden Flächen zu erzielen, sind mehrstufige Verteilerkonstruktionen bekannt. Diese sind im Wesentlichen für die homogene Verteilung einer flüssigen Phase bzw. einer Flüssigkeit mit bestimmten physikalischen Eigenschaften geeignet. Soll die Verteilung von mehreren Flüssigkeiten bzw. Flüssigkeiten in unterschiedlichen Phasen vorgenommen werden, kommt es häufig zu einer zeitlich und/oder örtlich unzureichenden Verteilgüte. Eine solche ungleiche Flüssigkeitsverteilung (Maldistribution) bewirkt beispielsweise in Trennkolonnen eine Verminderung der Trennleistung.The distribution of liquids on solid beds or structured internals is an important task within a variety of process engineering processes. In addition to the distribution of liquids in fixed bed reactors (tubular reactors, trickle bed reactors ...), liquid distributions are used in separation columns (bottom, body and packing columns). In particular, the separation result in packed columns (packing of random packed beds or structured packing internals) for the thermal separation of mixtures is essentially determined by a homogeneous liquid distribution. For this purpose, devices of the type mentioned are usually used. Such devices usually comprise distribution channels, from which the liquid can flow through openings distributed over the entire cross section. The openings may be arranged on the underside, on the side plates of the distribution channels or on the sides of drainpipes mounted in the distribution channels. A homogeneous discharge behavior is achieved by influencing the flow rate of the liquid on the one hand on the design of the size and number of outflow openings and on the other hand on the choice of Überstauhöhe the liquid. The flow rate of the liquid is proportional to the root of the damming height of the liquid. To one To achieve sufficient distribution quality of the liquid for very large areas to be sprayed, multi-stage distributor designs are known. These are essentially suitable for the homogeneous distribution of a liquid phase or a liquid having certain physical properties. If the distribution of several liquids or liquids in different phases to be made, it often leads to a temporally and / or locally insufficient distribution quality. Such an uneven liquid distribution (Maldistribution) causes, for example in separation columns, a reduction in the separation efficiency.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der US 6,189,566 B1 bekannt. Dort wird ein Flüssigkeitsverteiler für Packungskolonnen beschrieben, der besonders geeignet sein soll, ein flüssiges Medium zu verteilen, dass aus einer Mischung verschiedener Materialien besteht, die dazu neigt, Inhomogenitäten, beispielsweise als Ergebnis einer Segregation oder einer Polymerisation, aufzuweisen. Durch spezielle Einbauten sollen die beiden nicht miteinander mischbaren Phasen der Flüssigkeit innerhalb der Verteileranordnung intensiv vermischt werden. Hierzu wird vorgeschlagen, in die Verteilerrinnen Einbauten in Form von Umlenkblechen einzusetzen, die mit verhältnismäßig kleinen Öffnungsdurchtritten versehen sind. Hierdurch kommt es zu einer Verengung des Strömungsquerschnitts im Bereich der Einbauten und zu einer Beschleunigung der Strömung, die eine intensive Vermischung der Phasen gewährleisten soll. Diese Einbauten stellen Strömungswiderstände dar, die entsprechend Strömungsenergie zehren, was durch die Auslegung der Überstauhöhe der Verteilerrinnen berücksichtigt werden muss. Hierzu ist es erforderlich, die Bauhöhe der gesamten Verteilerrinnenanordnung bzw. der gesamten Verteilerkonstruktion entsprechend zu erhöhen. Darüber hinaus ist die Vermischung der Flüssigkeiten nicht stabil. Im Bereich von Strömungstotzonen kommt es partieller Entmischung der Flüssigkeiten, so dass eine homogene Verteilung der Flüssigkeiten mit der in der US 6,189,566 beschriebenen Konstruktion schlussendlich nicht gewährleistet ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern.A device of the type mentioned is known for example from US 6,189,566 B1. There, a packed column liquid distributor is described which is particularly suitable for distributing a liquid medium consisting of a mixture of different materials which tends to exhibit inhomogeneities, for example as a result of segregation or polymerization. Special internals are intended to intensively mix the two immiscible phases of the liquid within the manifold assembly. For this purpose, it is proposed to use internals in the form of baffles in the distribution channels, which are provided with relatively small opening passages. This results in a narrowing of the flow cross-section in the region of the internals and to an acceleration of the flow, which is intended to ensure an intensive mixing of the phases. These internals are flow resistances that consume corresponding flow energy, which must be taken into account by the design of the Überstauhöhe the distribution channels. For this purpose, it is necessary to increase the overall height of the entire Verteilerrinnenanordnung or the entire manifold construction accordingly. In addition, the mixing of the liquids is not stable. In the area of flow dead zones, partial segregation of the liquids occurs, so that a homogeneous distribution of the liquids with the construction described in US Pat. No. 6,189,566 is ultimately not ensured. The invention is therefore an object of the invention to improve a device and a method of the type mentioned above.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verteilerkanal oder die Verteilerkanalanordnung wenigstens einen Einbau zurThe device according to the invention is characterized in that the distribution channel or the distribution channel arrangement at least one installation for
Phasentrennung der Flüssigkeit aufweist und dass für jede der zu trennendenHas phase separation of the liquid and that for each of the separated
Phasen gesonderte Ab- und/oder Überlauföffnungen vorgesehen sind, derenPhases separate waste and / or overflow openings are provided, whose
Querschnitt und/oder Stauhöhe in Abhängigkeit der physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeiten so angeordnet sind bzw. so gewählt sind, dass eine homogene Verteilung der Flüssigkeiten nach vorgegebenen Phasenanteilen erzielt wird.Cross-section and / or storage height depending on the physical properties of the liquids are arranged or are chosen so that a homogeneous distribution of the liquids is achieved according to predetermined phase proportions.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Homogenisierung zweier nicht miteinander mischbarer Phasen in der Regel instabil ist, so dass eine zeitweise Entmischung insbesondere in Strömungstotzonen kaum verhindert werden kann, so dass es insgesamt günstiger erscheint, die Phasen getrennt aus der Verteileranordnung auszubringen, und zwar derart, dass ein gleichmäßiges und homogenes Abfließen nach vorgegebenen Phasenanteilen bewerkstelligt wird.The invention is based on the finding that a homogenization of two immiscible phases is generally unstable, so that a temporary separation, especially in Strömungstotzonen can hardly be prevented, so that it seems generally more favorable to deploy the phases separately from the manifold assembly, and Although such a way that a uniform and homogeneous flow is accomplished according to predetermined phase proportions.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ist daher auch ein Verfahren zur Verteilung zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten auf einer Festkörperschüttung oder auf strukturierten Kolonne mittels mindestens eines Verteilerkanals oder einer Verteilerkanalanordnung vorgesehen, wobei der Verteilerkanal aus einem in Einbaulage vorzugsweise oberhalb angeordneten Sammelbehälter mit den Flüssigkeiten über wenigstens einen gemeinsamen Zulauf gespeist wird, und wobei die verschiedenen Phasen zunächst inhomogen verteilt sind. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb des Verteilerkanals oder innerhalb der Verteilerkanalanordnung eine Phasentrennung vorgenommen wird und dass die einzelnen Phasen getrennt abgeführt werden.To achieve the above object, therefore, a method for distributing two immiscible liquids on a solid bed or on a structured column by means of at least one distribution channel or a distribution channel arrangement is provided, wherein the distribution channel of a preferably above installation position in collecting container with the liquids via at least one common Feed is fed, and wherein the different phases are initially distributed inhomogeneous. The method is characterized in that within the distribution channel or within the distribution channel arrangement, a phase separation is carried out and that the individual phases are discharged separately.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn als Einbauten wenigstens eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Kanaltrennung vorgesehen ist, die den Verteilerkanal in wenigstens zwei nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren miteinander verbindende Strömungswege unterteilt, wobei jedem Strömungsweg Ab- und/oder Überlauföffnungen zugeordnet sind. Durch die Längsteilung der Strömungswege werden Strömungswiderstände minimiert. Die verschiedenen Strömungswege sind nach Art der kommunizierenden Röhren miteinander verbunden, so dass sich eine Phasentrennung nach unterschiedlichem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit einstellen kann. Dies wird durch eine möglichst laminare Strömungsführung innerhalb der Verteilerkanals unterstützt. Die entmischten Flüssigkeiten können dann getrennt über die jedem Strömungsweg Ab- und/oder Überlauföffnungen abgeführt werden. Über die Größe, Geometrie und Bauhöhe der Überlauföffnungen lassen sich die auszubringenden Phasenanteile bemessen. Vorzugsweise sind die Ab- und/oder Überlauföffnungen so bemessen und angeordnet, dass die auszubringenden Phasenanteile etwa gleich sind.In the device according to the invention, it is expedient if at least one channel extending in the flow direction is provided as internals, the distribution channel in at least two according to the principle of divided communicating tubes interconnecting flow paths, each outlet flow and / or overflow openings are assigned. The longitudinal division of the flow paths minimizes flow resistance. The various flow paths are connected to each other in the manner of the communicating tubes, so that a phase separation according to different specific gravity of the liquid can be established. This is supported by the most laminar flow possible within the distribution channel. The segregated liquids can then be removed separately via the drainage and / or overflow openings for each flow path. About the size, geometry and height of the overflow openings can be measured auszubringenden phase proportions. Preferably, the drain and / or overflow openings are sized and arranged so that the auszubringenden phase components are approximately equal.
Bei einer bevorzugten Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verteilerkanal mit zwei Kanalteilungen versehen ist, die einen inneren und äußere miteinander kommunizierende Strömungswege bilden.In a preferred variant of the device according to the invention it is provided that the distribution channel is provided with two channel divisions, which form an inner and outer communicating with each other flow paths.
Bevorzugt ist der Verteilerkanal als in Einbaulage nach oben offene Rinne ausgebildet, die in Längsrichtung in wenigstens zwei Strömungswege geteilt ist, wobei als Kanalteilung wenigstens eine Zwischenwand vorgesehen ist, die auf ihrer dem Rinnenboden zugekehrten Seite unter Freilassung eines Überlaufspalts nicht oder nur teilweise an den Rinnenboden angeschlossen ist oder die an ihrem dem Rinnenboden zugekehrten Ende mit Überlaufdurchbrüchen versehen ist.Preferably, the distribution channel is formed as an upwardly open channel in the installation position, which is divided in the longitudinal direction in at least two flow paths, wherein at least one intermediate wall is provided as a channel partition, on its the channel bottom facing side, leaving an overflow gap or only partially to the channel bottom is connected or which is provided at its the groove bottom facing the end with overflow openings.
Die Strömungsteilung wird mittels einer derartigen Kanalteilung erzielt, wobei die Funktion umgekehrt der eines Wehres im herkömmlichen Sinne ist, der Überlauf erfolgt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels.The flow division is achieved by means of such a channel division, wherein the function is conversely that of a weir in the conventional sense, the overflow is below the liquid level.
Bei einer Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der innere Strömungsweg über erste Überlauföffnungen mit einer ersten vorgegebenenIn a variant of the device according to the invention, it is provided that the inner flow path via first overflow openings with a first predetermined
Stauhöhe mit etwa längsmittig des Verteilerkanals angeordneten Auslässen, vorzugsweise in Form von Röhren, kommuniziert, wohingegen die äußeren Strömungswege mit zweiten äußeren Überlauföffnungen versehen ist, die in einer zweiten vorgegebenen Stauhöhe angeordnet sind. Die erste und zweite Stauhöhe können auch gleich sein.Stowage height with about the middle of the distribution channel arranged outlets, preferably in the form of tubes communicates, whereas the outer Flow paths is provided with second outer overflow openings, which are arranged in a second predetermined storage height. The first and second damming levels can also be the same.
Es ist zweckmäßig, wenn die zweiten Überlauföffnungen jeweils an beiden äußeren Seiten des Verteilerkanals vorgesehen sind.It is expedient if the second overflow openings are respectively provided on both outer sides of the distribution channel.
Bei einer Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass an den äußeren Seiten des Verteilerkanals jeweils Schürzen vorgesehen sind, die jeweils mit den äußeren Seiten der Verteilerkanals Austrittsspalte für die aus den zweiten Überlauföffnungen austretende Flüssigkeit bilden.In a variant of the device according to the invention, it is provided that aprons are respectively provided on the outer sides of the distributor channel, which each form outlet gaps for the liquid emerging from the second overflow openings with the outer sides of the distributor channel.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 ) eine schematische Ansicht eines Verteilerkanals gemäß einem erstenFigure 1) is a schematic view of a distribution channel according to a first
Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt, Figur 2) ein Draufsicht auf den in Figur 1 dargestellten Verteilerkanal,2 shows a plan view of the distribution channel shown in FIG. 1, FIG.
Figur 3) einen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung desFigure 3) shows a cross section through an alternative embodiment of
Verteilerkanals gemäß der Erfindung und Figur 4) eine Draufsicht auf den in Figur 3 dargestellten Verteilerkanal.Distribution channels according to the invention and Figure 4) is a plan view of the distribution channel shown in Figure 3.
In den Zeichnungen ist der Einfachheit halber nur der Verteilerkanal und dessen Funktionsprinzip verdeutlicht.In the drawings, for the sake of simplicity, only the distribution channel and its operating principle is illustrated.
Die Zufuhr der Flüssigkeiten über einen Sammelbehälter sowie der genaue Verlauf des Verteilerkanals ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Die Erfindung ist so zu verstehen, dass eine Flüssigkeitsverteilervorrichtung aus einer Anordnung von Verteilerkanälen besteht, die entsprechend dem dargestellten Verteilerkanal ausgebildet sind, wobei die Kanäle möglichst den gesamten Querschnitt beispielsweise einer Packungskolonne abdecken. Diese Einzelheiten sind dem Fachmann bekannt und bedürfen deshalb keiner weiteren Erörterung.The supply of liquids via a collecting container and the exact course of the distribution channel is not shown in the drawings. The invention is to be understood that a liquid distribution device consists of an array of distribution channels, which are formed according to the illustrated distribution channel, the channels as possible the entire cross-section For example, cover a packed column. These details are known in the art and therefore need no further discussion.
Die Vorrichtung gemäß dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst im einfachsten Fall (Figur 1 ) einen mit 1 bezeichneten Verteilerkanal, der als eine sich in die Zeichnungsebene hinein erstreckende, im Querschnitt etwa U- förmige Rinne ausgebildet ist. Der Verteilerkanal 1 ist mittels einer wehrartigen Zwischenwand 2 in einen ersten Strömungsweg 3a und in einen zweiten Strömungsweg 3b unterteilt. Die Zwischenwand 2 erstreckt sich im Abstand vom Boden 4 des Verteilerkanals 1 , so dass zwischen den Strömungswegen 3a, 3b ein Überlauf 5 gebildet wird. Anstelle eines durchgehenden Überlaufspalts können auch vereinzelte, im Abstand voneinander angeordnete Durchbrüche in der Zwischenwand 2 im Bereich des Bodens 4 des Verteilerkanals 1 vorgesehen sein.The device according to the embodiment described below comprises in the simplest case (Figure 1) a designated 1 distribution channel, which is formed as a extending into the plane of the drawing, in cross-section approximately U-shaped groove. The distribution channel 1 is subdivided by means of a weir-like intermediate wall 2 into a first flow path 3a and into a second flow path 3b. The intermediate wall 2 extends at a distance from the bottom 4 of the distribution channel 1, so that an overflow 5 is formed between the flow paths 3a, 3b. Instead of a continuous overflow gap also isolated, spaced-apart openings in the intermediate wall 2 in the region of the bottom 4 of the distribution channel 1 may be provided.
Über einen mit 6 bezeichneten Zulauf, der nur schematisch in Form von Pfeilen dargestellt ist, werden zwei Flüssigkeiten in verschiedenen Phasen mit inhomogener Verteilung dem Strömungsweg 3b zugeführt. Der Zulauf 6 kann über eine vor Kopf quer verlaufende oberhalb angeordnete Zulaufrinne oder auf andere geeignete Art und Weise erfolgen. Aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Dichte der beiden Phasen des Flüssigkeitsgemischs wird sich, da die Strömungswege 3a, 3b nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren miteinander verbunden sind, in beiden Strömungswegen 3a und 3b jeweils eine unterschiedliche Phasenverteilung einstellen, wie dies andeutungsweise in Figur 1 dargestellt ist. Die spezifische schwerere Flüssigkeit 12 a geht durch den Überlaufspalt 5 der Zwischenwand 2 hindurch und staut sich auf der dem Zulauf 6 abgewandten Seite der Zwischenwand 2 in dem Strömungsweg 3a über einem Rest der spezifisch schwereren Flüssigkeit 12a. Die spezifisch leichtere Flüssigkeit 12b verbleibt in dem Strömungsweg 3b. Mit 7 sind etwa längsmittig des Verteilerkanals 1 mit Abstand zueinander angeordnete Ablaufröhrchen bezeichnet, die mit nur andeutungsweise dargestellten Überlauföffnungen 8a, b an die Strömungswege 3a, 3b angeschlossen sind. Mit 12a ist die spezifisch schwerere Flüssigkeit, mit 12b die spezifisch leichtere Flüssigkeit bezeichnet. Im Falle des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels können beispielsweise die Strömungswege 3a, 3b jeweils an unterschiedliche Ablaufröhrchen 7 angeschlossen sein, wobei die Überlauföffnungen in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein können, je nach den physikalischen Eigenschaften der zu verteilenden Flüssigkeiten sowie je nach den vorgegebenen Phasenanteilen, mit welchen diese verteilt werden sollen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Strömungsweg 3a über erste Überlauföffnungen an das Überlaufröhrchen 7 angeschlossen, der zweite Strömungsweg 3b ist über zweite Überlauföffnungen 8b in etwa gleicher Höhe auf der gegenüberliegenden Seite an dasselbe Überlaufröhrchen angeschlossen.About a designated 6 inlet, which is shown only schematically in the form of arrows, two liquids are supplied in different phases with inhomogeneous distribution to the flow path 3b. The inlet 6 can take place via a frontally transversely disposed upstream inlet channel or in any other suitable manner. Due to the different specific density of the two phases of the liquid mixture, since the flow paths 3a, 3b are connected to each other according to the principle of communicating tubes, a different phase distribution will be established in both flow paths 3a and 3b, as indicated by way of example in FIG. The specific heavier liquid 12a passes through the overflow gap 5 of the intermediate wall 2 and accumulates on the side facing away from the inlet 6 of the intermediate wall 2 in the flow path 3a over a remainder of the specific heavier liquid 12a. The specific lighter liquid 12b remains in the flow path 3b. With 7 are approximately longitudinally centered the distribution channel 1 with spaced-apart drainage tubes, which are connected with only hintedly illustrated overflow openings 8a, b to the flow paths 3a, 3b. With 12a is the specific heavier liquid, designated 12b the specific lighter liquid. In the case of the embodiment shown in Figure 1, for example, the flow paths 3a, 3b may each be connected to different drain tubes 7, wherein the overflow openings may be arranged at different heights, depending on the physical properties of the liquids to be distributed and depending on the predetermined phase proportions, with which these should be distributed. In the illustrated embodiment, the first flow path 3a is connected via first overflow openings to the overflow tube 7, the second flow path 3b is connected via second overflow openings 8b at approximately the same height on the opposite side to the same overflow tube.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Verteilerkanals 1 sind zwei Zwischenwände 2 vorgesehen, die den Verteilerkanal 1 in einen inneren Strömungsweg 3a und in zwei äußere Strömungswege 3b unterteilt. Die äußeren Strömungswege 3b sind jeweils mit zweiten Überlauföffnungen 8b in der Außenwand 9 des Verteilerkanals versehen. Der innere Strömungsweg 3a ist über erste Überlauföffnungen 8a an die Ablaufröhrchen 7 angeschlossen. Bei der in Figur 3 dargestellten Variante des Verteilerkanals 1 sammelt sich die spezifisch schwerere Flüssigkeit 12a in dem inneren Strömungsweg 3a. Diese tritt über die Überlauföffnungen 8a in die Ablaufröhrchen 7 ein, die spezifisch leichtere Flüssigkeit 12b verbleibt in den äußeren Strömungswegen 3b und tritt über die Überlauföffnungen 8b aus.In the embodiment of the distribution channel 1 shown in Figure 3, two intermediate walls 2 are provided, which divides the distribution channel 1 in an inner flow path 3a and in two outer flow paths 3b. The outer flow paths 3b are each provided with second overflow openings 8b in the outer wall 9 of the distribution channel. The inner flow path 3a is connected to the drainage tubes 7 via first overflow openings 8a. In the variant of the distribution channel 1 shown in FIG. 3, the specifically heavier liquid 12a collects in the inner flow path 3a. This enters the drainpipes 7 via the overflow openings 8a, the specifically lighter liquid 12b remains in the outer flow paths 3b and exits via the overflow openings 8b.
Die Verteilung der an den Außenwänden 9 des Verteilerkanals 1 austretenden Flüssigkeit weiterhin zu vergleichmäßigen sind außen an dem Verteilerkanal 1 jeweils Schürzen 10 in Form von Blechen oder dergleichen vorgesehen, die jeweils mit der Außenwand 9 des Verteilerkanals 1 einen Austrittsspalt 1 1 für die Flüssigkeit bilden. BezugszeichenhsteThe distribution of the exiting on the outer walls 9 of the distribution channel 1 further liquid are provided on the outside of the distribution channel 1 each aprons 10 in the form of sheets or the like, each forming an exit slit 1 1 for the liquid with the outer wall 9 of the distribution channel. Bezugszeichenhste
1 Verteilerkanal1 distribution channel
2 Zwischenwände2 partitions
3a,b Strömungswege3a, b flow paths
4 Boden4 floor
5 Überlaufspalt5 overflow gap
6 Zulauf6 inlet
7 Ablaufröhrchen7 drainage tubes
8,8a,8b Überlauföffnungen8,8a, 8b overflow openings
9 Außenwände des Verteilerkanals9 outer walls of the distribution channel
10 Schürzen10 aprons
1 1 Austrittsspalt1 1 exit slit
12a,b Flüssigkeit 12a, b liquid

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Vorrichtung zur Verteilung zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten für Stoff- und Wärmetauschkolonnen, umfassend wenigstens einen Verteilerkanal (1 ) oder eine Verteilerkanalanordnung, wobei der Verteilerkanal (1 ) aus einer1. A device for distributing two immiscible liquids for mass transfer and heat exchange columns, comprising at least one distribution channel (1) or a distribution channel arrangement, wherein the distribution channel (1) consists of a
Sammeleinrichtung über wenigstens einen Zulauf mit einer oder mehreren Flüssigkeiten in verschiedenen Phasen gespeist wird und wobei der Verteilerkanal (1 ) Überlauf- und/oder Ablauföffnungen zur Verteilung der Flüssigkeiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanal (1 ) oder die Verteilerkanalanordnung wenigstens einen Einbau zurCollection device is fed via at least one inlet with one or more liquids in different phases and wherein the distribution channel (1) overflow and / or drain openings for distribution of liquids, characterized in that the distribution channel (1) or the distribution channel arrangement at least one installation for
Phasentrennung der Flüssigkeiten aufweist und dass für jede der zu trennenden Phasen gesonderte Ab- und/oder Überlauföffnungen vorgesehen sind, deren Querschnitt und/oder Stauhöhe in Abhängigkeit der physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit so angeordnet sind, dass eine homogene Verteilung der Flüssigkeiten nach vorgegebenen Phasenanteilen erzielt wird.Separate phase separation of the liquids and that separate outflow and / or overflow openings are provided for each of the phases to be separated, the cross-section and / or storage height depending on the physical properties of the liquid are arranged so that a homogeneous distribution of the liquids is achieved according to predetermined phase proportions ,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Einbau wenigstens eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Kanalteilung vorgesehen ist, der den Verteilerkanal (1 ) in wenigstens zwei nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren miteinander verbundene Strömungswege (3a, b) unterteilt, wobei jedem Strömungsweg (3a, b) Ab- und/oder Überlauföffnungen zugeordnet sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that as an installation at least one extending in the flow direction channel division is provided, the distribution channel (1) divided into at least two interconnected by the principle of communicating tubes flow paths (3a, b), each Flow path (3a, b) are assigned to the outlet and / or overflow openings.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanal (1 ) mit zwei Kanalteilungen versehen ist, die innere und äußere miteinander kommunizierende Strömungswege (3a, 3b) bilden.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the distributor channel (1) is provided with two channel divisions, the inner and outer communicating with each other flow paths (3a, 3b) form.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanal (1 ) als in Einbaulage nach oben offene Rinne ausgebildet ist, die in Längsrichtung in wenigstens zwei Strömungswege (3a, 3b) geteilt ist, wobei als Kanalteilung wenigstens eine Zwischenwand (2) vorgesehen ist, die auf ihrer dem Rinnenboden (4) zugewandten Seite unter Freilassung eines Überlaufspaltes (5) nicht oder nur teilweise an den Rinnenboden (4) angeschlossen ist oder die an ihrem dem Rinnenboden (4) zugekehrten Ende mit Überlaufdurchbrüchen versehen ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distributor channel (1) is formed as in the installed position upwardly open channel, in the longitudinal direction in at least two flow paths (3a, 3b), wherein at least one intermediate wall (2) is provided as a channel partition, which is not connected to its channel bottom (4) facing side, leaving an overflow gap (5) or only partially to the channel bottom (4) or at their the gutter bottom (4) facing the end is provided with overflow openings.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Strömungsweg (3b) über erste Überlauföffnungen (8b) mit einer ersten vorgegebenen Stauhöhe mit etwa längsmittig des Verteilerkanals (1 ) angeordneten Auslässen, vorzugsweise in Form von Ablaufröhrchen (7) kommuniziert.5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the inner flow path (3b) via first overflow openings (8b) with a first predetermined damming height with about the center of the distribution channel (1) arranged outlets, preferably in the form of drain tubes (7 ) communicates.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Strömungswege (3a) mit zweiten äußeren Überlauföffnungen (8b) versehen sind, die in einer zweiten vorgegebenen Stauhöhe angeordnet sind.6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the outer flow paths (3a) with second outer overflow openings (8b) are provided which are arranged in a second predetermined storage height.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Überlauföffnungen (8b) jeweils an beiden äußeren Seiten des Verteilerkanals (1 ) vorgesehen sind.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the second overflow openings (8b) are respectively provided on both outer sides of the distribution channel (1).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den äußeren Seiten des Verteilerkanals (1 ) jeweils Schürzen (10) vorgesehen sind, die mit den äußeren Seiten des Verteilerkanals (1 ) jeweils Austrittsspalte (1 1 ) für die aus den zweiten Überlauföffnungen (8b) austretende Flüssigkeit bilden. 8. Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that on the outer sides of the distribution channel (1) each aprons (10) are provided, with the outer sides of the distribution channel (1) each outlet column (1 1) for the form liquid emerging from the second overflow openings (8b).
9. Verfahren zur Verteilung zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten auf einer Festkörperschüttung oder auf strukturierten Einbauten einer Kolonne mittels wenigstens eines Verteilerkanals oder einer Verteilerkanalanordnung, die aus einem in Einbaulage oberhalb angeordneten Sammelbehälter mit den Flüssigkeiten über wenigstens einen gemeinsamen Zulauf gespeist wird, wobei die verschiedenen Phasen zunächst inhomogen verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Verteilerkanals oder innerhalb der Verteilerkanalanordnung eine Phasentrennung vorgenommen wird und dass die einzelnen Phasen getrennt abgeführt werden.9. A method for distributing two immiscible liquids on a solid bed or structured internals of a column by means of at least one distribution channel or a distribution channel arrangement, which is fed from a mounting position above arranged collecting container with the liquids via at least one common inlet, wherein the different phases are initially distributed inhomogeneously, characterized in that within the distribution channel or within the distribution channel arrangement, a phase separation is carried out and that the individual phases are discharged separately.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeiten eine Verteilung nach vorgegebenen Phasenanteilen vorgenommen wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that, depending on the physical properties of the liquids, a distribution is carried out according to predetermined phase proportions.
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