WO2019053197A1 - Berieselungssystem - Google Patents

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WO2019053197A1
WO2019053197A1 PCT/EP2018/074900 EP2018074900W WO2019053197A1 WO 2019053197 A1 WO2019053197 A1 WO 2019053197A1 EP 2018074900 W EP2018074900 W EP 2018074900W WO 2019053197 A1 WO2019053197 A1 WO 2019053197A1
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WO
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chamber
fluid
distributor arm
outlet
wall
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PCT/EP2018/074900
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French (fr)
Inventor
Sayyed Ahmad FANI YAZDI
Axel Schulze
Original Assignee
HUGO PETERSEN GmbH
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Priority to AU2018332058A priority patent/AU2018332058B2/en
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Priority to PE2020000337A priority patent/PE20201273A1/es
Priority to EP18773127.8A priority patent/EP3681613A1/de
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    • 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
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • B01D53/185—Liquid distributors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • B01D53/504—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound characterised by a specific device

Definitions

  • the invention relates to a device for
  • the liquid may contain dissolved and / or dispersed gas or gas compositions.
  • the liquid may additionally or alternatively at least one further dissolved and / or dispersed
  • Liquid and / or contain at least one dissolved and / or dispersed solid Liquid and / or contain at least one dissolved and / or dispersed solid.
  • such a fluid is sulfuric acid.
  • Sulfuric acid plants are one
  • An object of the invention is to develop a device for distributing the liquid on the packed body, the resulting by simple means
  • At least one distributor arm having a first chamber and one of the first chamber in
  • Perforated plate 4 is arranged, and wherein the second chamber has an outlet wall, wherein in the outlet wall at least one outlet slot, preferably a plurality
  • Device comprises a guide surface on which impinges in operation from the outlet slots escaping fluid and is poured out of the distributor.
  • the distributor arm has a lid which delimits the first chamber upwards, and a bottom which delimits the first chamber downwards and which at the same time is the lid of the second chamber, which raises it upwards limited.
  • Fluids in the first chamber and the outlet slots in the one outlet wall of the second chamber has a completely closed to the outside distributor arm. Furthermore, to the first chamber and the second chamber
  • the first chamber is bounded on the side opposite the side wall by a side wall extending from the lid of the first chamber to the bottom of the first chamber, the second chamber being on the opposite side of the side wall of the
  • Outlet slits are located, and wherein the side wall of the first chamber from the direction of its extension, starting from the lid as seen after the bottom in the guide surface
  • the invention provides a structurally simple construction that allows, for example, essentially alone from planar sheets by bending or bending and attaching a straight
  • Distributor arm is designed in the manner of a tube, which in particular has a circular cross-section.
  • the distributor arm in order to promote a uniform distribution of the fluid flowing into the first chamber as a liquid film on the bottom of the first chamber, the distributor arm in an advantageous embodiment of the invention in
  • Part of the bottom of the first chamber is.
  • the uniform distribution of the fluid in the chambers of the Verteilerarms can be promoted in an advantageous development of the invention characterized in that the Verteilerarm has at least one gas outlet, wherein in particular in the cover of the first chamber at least one vent tube is positioned. Additionally or alternatively, the Verteilerarm has at least one gas outlet, wherein in particular in the cover of the first chamber at least one vent tube is positioned.
  • Distribution arm in the invention comprise at least one venting device located inside the distributor arm, wherein in particular in the bottom of the first chamber at least one vent tube between the first chamber and the second chamber is positioned.
  • a stable supply of the fluid, for example, into a packed body in the form of a liquid film and not as a drop is thereby reliably
  • the second chamber only one exit wall through which fluid can leave the second chamber during operation of the device.
  • the dimensioning of the size of the openings in the perforated plate and the outlet slots is independent of the volume flow of the fluid and is measured according to the occurring during operation maximum particle size in liquid flow. In the context of the invention, these risks of blockages can be reduced by the fact that in an advantageous embodiment of the device the diameter of the openings of the perforated plate is at least 4 mm and / or that the dimensions of the outlet slots are larger than those of the openings in the perforated plate. This will be discussed in more detail below.
  • the device with at least one
  • Emptying opening is positioned, which in particular is dimensioned larger than the openings of the perforated plate.
  • the invention can be used for the following preferred fields of use: for distribution of sulfuric acid in drying tower for distribution of sulfuric acid in absorption towers for dispersing aqueous H 2 O 2 solutions in
  • the invention is suitable for distributing any liquid media, in particular to random packings.
  • the invention offers the advantage that the
  • Robots especially for welding. Openings or holes in the sheets can be punched both mechanically and manually.
  • the invention also provides a distributor arm and a perforated plate for a sprinkler system as described above. Particularly suitable is such a
  • Embodiments can be combined with each other. Show it:
  • Figure 1 is a sprinkler system 10
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • Figure 3 is a schematic side view of a
  • Figure 4 is a schematic representation of another
  • Figure 5 is a schematic side view of a
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a distribution arm in another
  • Figure 7 is a schematic perspective view
  • Figure 8 is a schematic perspective view
  • Figure 9A is a schematic perspective views of a distributor arm in a variation of
  • FIG. 9B shows a schematic perspective view of a distributor arm in a further variation of the invention.
  • Figure 10 is a schematic representation of variations of
  • Figure 11 is a schematic representation of variations of
  • FIG. 12 shows a schematic and functional representation of the fluid flow in a distributor arm of FIG. 12
  • FIG. 13A shows a schematic and functional representation of the fluid flow in a distributor arm of a sprinkler system according to a further embodiment of the invention in a partially broken perspective view
  • FIG. 13B shows a schematic and functional representation of the fluid flow in a distributor arm of a sprinkling system according to the embodiment of the invention shown in FIG. 13A
  • FIG. 14 shows a known device for fluid distribution
  • FIG. 15 shows a known device for fluid distribution
  • FIG. 16 shows a known device for fluid distribution
  • FIG. 17 shows a known device for fluid distribution
  • Figure 20 is a schematic representation of another
  • FIG. 1 shows a sprinkling system 10 or falling film fluid distributor according to the invention.
  • Sprinkler system 10 in the example shown comprises eight devices 1.
  • the sprinkler system 10 further comprises a supply device 100 which is shown in FIG.
  • Devices 1 arranged pipe 120 includes, which is connected to a feed line 150.
  • Irrigation system 10 can be placed in an advantageous manner as shown in Figure 1 simply on the upper edge of the wall (lining) 8 of the system component containing the packed bed 7, which is to be wetted. There is no further attachment necessary.
  • the invention allows a clear
  • the packed bed 7 may be arranged, which in
  • a sieve is attached in a unit containing a packed bed, for example
  • Liquids applied via openings of relatively thin tubes on the packed bed Such openings can be clogged by the fragments of the packing.
  • the sprinkling system 10 according to FIG. 1 according to the invention is particularly suitable for packed packings and comprises at least one device 1 for distributing a fluid jet to a width B having at least one
  • Device 2 for supplying the fluid, at least one distributor arm 3 with a first chamber 31 and one of the first chamber in the flow direction S of the fluid
  • Outlet slot 5 preferably a plurality of outlet slots 5, are present, and wherein the device 1 a
  • Guide surface 6 includes, on which in operation from the
  • the acid amount corresponds to the hole area, for the invention in particular to the entire cross-sectional area of the
  • the size of openings can be determined independently of the amount of acid. This is because of how the second chamber 32 of the device 1 interacts with the first chamber 31.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a
  • the distributor arm 3 has a feed device 2 for the fluid to be distributed. Furthermore, according to a first embodiment, the distributor arm has a cover 36 which delimits the first chamber 31 at the top (compare FIGS.
  • the first chamber is bounded below by a bottom 40.
  • the bottom 40 of the first chamber 31 is at the same time the lid of the second
  • Chamber 32 First and second chambers together are bounded on one side by a side wall 35 which extends from the lid 36 of the first chamber 31 to the bottom 33 of the second chamber 32. On the side wall 35th
  • the first chamber 31 is bounded by a side wall 37 which extends from the lid 36 of the first chamber 31 to the bottom 40 of the first chamber
  • the second chamber 32 is on the
  • Outlet slots 5 are located.
  • the side wall 37 of the first chamber 31 is seen from the direction of its extension starting at the lid 36 seen after the bottom 40 in the
  • the distributor arm 3 is designed in the manner of a tube which, for example, has a circular cross-section. While The embodiment described above can also be produced automatically by bending sheets in a simple manner, can be explained in the following round
  • Variant of the Verteilerarms by drawing a bottom 400 in a tube and attaching the guide surface 600 are also made in a simple manner. This further
  • Embodiment of the invention is shown in Figures 4, 5, 13A and 13B.
  • Region 340 corresponding to the exit wall 34 are. Due to the curved, in particular round shape, in this embodiment the distance D au s between the region 340 with the outlet slots 5 and the guide surface 600 is a function of the distance x from the
  • the bottom 40 of the first chamber 31 comprises
  • the perforated plate 4 is the
  • the bottom 40 points in the direction of flow S (see also FIGS. 9B, 13A, 19, 20 and 21) of the fluid flowing through the device 2, as seen in the region 42 opposite to the device 2 in FIG
  • the device 1 can thus have a stop plate under the inlet 2.
  • a stop plate can be an integral part of the bottom 40 of the first chamber 31 in the form of the region 2 opposite the device 2 for supplying the fluid.
  • the at least one perforated plate 4 may be an integral part of the bottom 40 of the first
  • the inflowing fluid is distributed in the operation of the device 1 in the first chamber 31 to the outside.
  • the openings 45 in the perforated plate 4 serve to distribute the liquid over the entire length of the device 1. It is in the operation of the device 1 in the first
  • Liquid film F2 generated.
  • the second chamber 32 has according to the invention only one such exit wall 34 through which leave the second chamber 32 during operation of the device 1 fluid can. Openings to the outside has the distributor arm 3 according to the invention alone with the device 2 for
  • Distributor 3 to the outside completely closed, in particular, so to speak, in the manner of a box or pipe, constructed and while in his
  • Embodiment is illustrated.
  • the outwardly so substantially closed shape of the Verteilerarms 3 according to the invention also show the
  • Triangular surface is open.
  • the outlet slots 5 are in the outlet wall 34 of the second chamber 32 with the
  • outlet slots 5 each have the shape of an isosceles triangle and are in the
  • FIG. 10 shows further variants of forms of the outlet slots 5 according to the invention
  • outlet slots 5 are dimensioned significantly larger than the openings of the perforated plate. 4
  • Outlet slots 5 according to the invention can not be solved by themselves from the packing filling dissolving fragments
  • the openings are dimensioned sufficiently large.
  • the holes in the perforated plate 4 are selected approximately 150% larger in diameter than the largest particles in the system circuit of the system in which the device 1 is installed.
  • the holes in the perforated plate 4 are selected approximately 150% larger in diameter than the largest particles in the system circuit of the system in which the device 1 is installed.
  • the diameter of the openings 45 of the perforated plate 4 amount to at least 4 mm.
  • the dimensions of the outlet slots 5 are preferably larger than those of the openings in the perforated plate 4
  • Perforated plate 4 can be completely or partially replaced by a wire mesh.
  • a wire mesh is made of one or more wires
  • Permeability function of the perforated plate 4 maintained but constructive design varies when constructive or
  • FIG. 2A another embodiment of the invention is shown in FIG. 2A in a plane perpendicular to FIG. 2A
  • Device 1 shown schematically in an in the longitudinal direction 12 partially broken illustration. It can be seen the inlet 2, the first chamber 31, the perforated plate 4, the second chamber 32 and the outlet slots 5.
  • the openings 45 of the perforated plate 4 between the first and second chamber a rectangular profile.
  • a plurality of openings 45 are aligned with their outer sides side by side to form a plurality of rows, wherein the in
  • both the shape of the openings 45 and the relative arrangement of the openings 45 to each other can be varied.
  • the shape, size and relative arrangement of the openings to each other, for example, on the flow behavior and the required throughput of distributed over the device 1 fluid can be tuned.
  • an arrangement with elongated is shown in Figures 2, 4, 9B and 13A
  • Openings 45 which a rounded, in particular
  • FIG. 2 also shows an arrangement of the openings 45 in the perforated plate 4 in rows next to one another and, as it were, one above the other, offset relative to one another.
  • FIG. 11 shows further shapes for the openings 45
  • a drain opening 320 is positioned as shown in FIGS. 2A, 20 and 21.
  • the emptying opening 320 may in particular be arranged centrally in the bottom of the second chamber 32 of the distributor arm 3.
  • the emptying opening is preferably arranged in the region of the transition of the outlet wall 34 into the bottom 33 of the second chamber 32. Also the
  • Discharge opening 320 is larger than the dimensioned Openings of the perforated plate 4. It allows an im
  • the free passage area for gas is within the scope of the invention preferably about 65 to 80% of the total area.
  • FIG. 15 shows a known device for the
  • FIG. 16 shows a known fluid distribution device from US 5906773 A.
  • FIG. 17 shows a known device for distributing fluid from US Pat. No. 5,439,620 A.
  • the speed of the fluid supply into and through the device 2 for the supply of fluid in the range between 0.5 m / s and 3 m / s and is preferably 2 m / s.
  • the dimensioning of the Verteilerarms is preferably so adjusted, that at a speed of fluid supply into and through which preferably 2 m / s, the velocity in the flow in the film Fl in the first chamber 31 in the range between 0.25 m / s and 3 m / s and preferably 1 m / s is.
  • the speed at which the fluid passes through the openings 45 of the perforated plate 4 is in the range between 0.2 m / s and 1 m / s and is preferably 0.5 m / s.
  • the exit velocity of the fluid from the outlet slots 5 is in the range between 0.05 m / s and 0.4 m / s and is preferably 0.2 m / s
  • the guide surface 6 is shown in FIG. 18 in relation to a packed bed 7. In the context of the invention, it is also possible, the guide surface 6 with a
  • Angle (alpha) between such a projection 65 and the rest of the guide surface 6 can be selected depending on the operating conditions tailored to the specific application. For example, the approach 65 so on the
  • Guide surface mounted so that it is substantially perpendicular, in particular parallel to the side walls of the chambers 31 and 32 (see, for example, Figure 3) extends. This allows the inflow of the fluid or be adjusted in the packed body in the application of the device.
  • FIGS. 20 and 21 show further embodiments of the invention in which the distributor arm
  • the device 1 comprises the device 2 for supplying the fluid into the first chamber 31 and the outlet slots 5 in the one
  • Vent pipes 311 one outwards completely
  • vent tubes 311 are seated in the example shown on the remote from the means 2 for supplying the fluid ends of the
  • Vent tubes 311 ensures that the fluid is distributed in the operation of the device 1 in the entire distribution arm 3 and no gas in the chamber 31 stops.
  • the length of the tube 311 measured starting from the cover 36 (in the illustration, ie, "upwards") during operation with a possible slight outflow of the fluid from the vent tube 311, one can ensure a certain admission pressure in the distributor arm 3 the fluid is supplied under pressure through the device 2.
  • a further variant of the invention provides a vent lying inside the distributor arm 3. An example of this is shown in FIG. In this case, two vent pipes 321 are positioned between the first chamber 31 and the second chamber 32 in the bottom 40 of the first chamber. These sit in the example shown on the of the of the
  • the inventive device 1 is also called
  • the device according to the invention as a falling-film distributor, enables uniform irrigation along the distributor arm through its liquid chamber, which comprises the first and second chambers includes, with the lowest speed of the exiting liquid - for example in the
  • Constipation risk because the smallest dimension is at least 50% larger than the mesh size.
  • the passage area for gas is preferably about 65 to 80% of the total area of the device 1.
  • the irrigation in the case of manifolds is not uniform but locally through holes along the tubes on both sides thereof.
  • Liquid inlet velocity is about 1 m / sec or more by internal pressure, and a small amount of small drops is formed. Due to the small hole diameter there is a high risk of clogging.
  • the liquid inlet velocity is low due to the small column of liquid in the groove and the formation of small drops is avoided. Due to the low
  • the free passage area for gas here is also only about 45 to 60% of the total area.
  • irrigation is more than 50% over the top of the packing.
  • Liquid inlet velocity is about 1 to 2 m / sec due to the internal pressure.
  • a large amount of small drops is formed by the deflection, which requires a low gas velocity.

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Abstract

Um eine Möglichkeit zur Verteilung einer Flüssigkeit auf einer Füllkörperpackung zu entwickeln, die mit einfachen Mitteln die entstehende Tropfenbildung minimiert, stellt die Erfindung Berieselungssystem (10) zur Verfügung umfassend zumindest eine Vorrichtung 1 zur Verteilung eines Fluidstrahls auf eine Breite B mit zumindest einer Einrichtung (2) zur Zuführung des Fluids, zumindest einem Verteilerarm (3) mit zumindest einer ersten Kammer (31) und zumindest einer der ersten Kammer in Strömungsrichtung S des Fluids nachgeordneten zweiten Kammer (32), wobei zwischen der ersten und der zweiten Kammer eine Lochplatte (4) angeordnet ist, und wobei die zweite Kammer (32) eine Austrittswand (34) aufweist, wobei in der Austrittswand (34) zumindest ein, bevorzugt mehrere, Austrittsschlitze (5) vorhanden sind, und wobei die Vorrichtung (1) eine Führungsfläche (6) umfasst, auf welche im Betrieb aus den Austrittsschlitzen (5) austretendes Fluid auftrifft und aus dem Verteilerarm (3) ausgegossen wird.

Description

BerieselungsSystem
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Verteilung der Flüssigkeit über eine Packung in einem Gas- Flüssigkeit-Kontakt-Apparat als „Fallfilmverteiler" so, dass kein Vordruck beim Austritt der Flüssigkeit aus dem Verteiler vorhanden ist, was wiederum der Tropfenbildung der Flüssigkeit sehr stark minimiert bzw. total eliminiert.
In der industriellen Fluidverteilung auf
Füllkörperpackungen wird die Flüssigkeit durch eine
Vorrichtung auf den Füllkörpern einer Füllkörperschüttung verteilt. Die Flüssigkeit kann dabei gelöstes und/oder dispergiertes Gas beziehungsweise Gaszusammensetzungen enthalten. Die Flüssigkeit kann zusätzlich oder alternativ zumindest eine weitere gelöste und/oder dispergierte
Flüssigkeit und/oder zumindest einen gelösten und/oder dispergierten Feststoff enthalten. Für derartige
Flüssigkeiten beziehungsweise Stoffsysteme wird im
Folgenden auch der Begriff „Fluid" gebraucht.
Beispielsweise handelt es sich bei einem derartigen Fluid um Schwefelsäure. Schwefelsäureanlagen sind ein
Haupteinsatzgebiet für diese Erfindung.
Diese Vorrichtungen zur Verteilung des Fluids haben einen Flüssigkeitsvordruck vor dem Austritt der Flüssigkeit aus der Vorrichtung, der die Säuregeschwindigkeit erhöht, was eine Tropfenbildung hervorruft und den nachgeschalteten Filter durch die eingetragenen Tropfen belastet, welche durch den Tropfenabriss entstehen. In eine Schwefelsäure- Kontaktanlage können die mitgerissenen feinen Tropfen die nachgeschalteten Filtersysteme überlasten und erhebliche Korrosionen hervorrufen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verteilung der Flüssigkeit auf der Füllkörperpackung zu entwickeln, die mit einfachen Mitteln die entstehende
Tropfenbildung minimiert bzw. möglichst weitgehend
eliminiert . Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher Weise gemäß der Erfindung gelöst mit einem Berieselungssystem
insbesondere für Füllkörperpackungen, umfassend zumindest eine Vorrichtung zur Verteilung eines Fluidstrahls auf eine jeweilige Breite mit zumindest einer Einrichtung zur
Zuführung des Fluids, zumindest einem Verteilerarm mit einer ersten Kammer und einer der ersten Kammer in
Strömungsrichtung des Fluids nachgeordnete zweiten Kammer, wobei zwischen der ersten und der zweiten Kammer eine
Lochplatte 4 angeordnet ist, und wobei die zweite Kammer eine Austrittswand aufweist, wobei in der Austrittswand zumindest ein Austrittsschlitz, bevorzugt mehrere
Austrittsschlitze, vorhanden sind, und wobei die
Vorrichtung eine Führungsfläche umfasst, auf welche im Betrieb aus den Austrittsschlitzen austretendes Fluid auftrifft und aus dem Verteilerarm ausgegossen wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Verteilerarm einen Deckel auf, welcher der die erste Kammer nach oben begrenzt, und einen Boden, welche die erste Kammer nach unten begrenzt und welcher gleichzeitig der Deckel der zweiten Kammer ist, welcher diese nach oben begrenzt. Damit wird eine im Wesentlichen und entsprechend der Funktion als Verteilerarm für ein Fluid gestaltete geschlossene Bauweise des Verteilerarms gemäß der Erfindung ermöglicht. So weist die Vorrichtung in einer vorteilhaften Weiterbildung bis auf die Einrichtung zur Zuführung des
Fluids in die erste Kammer und die Austrittsschlitze in der einen Austrittswand der zweiten Kammer einen nach außen komplett geschlossenen Verteilerarm auf. Des Weiteren können dazu die erste Kammer und die zweite Kammer
gemeinsam auf einer Seite durch eine Seitenwand begrenzt werden, die sich vom Deckel der ersten Kammer bis zu einem Boden der zweiten Kammer erstreckt.
Insbesondere wird die erste Kammer auf der der Seitenwand gegenüberliegenden Seite von einer Seitenwand begrenzt, welche sich vom Deckel der ersten Kammer bis zum Boden der ersten Kammer erstreckt, wobei die zweite Kammer auf der der Seitenwand gegenüberliegenden Seite von der
Austrittswand begrenzt wird, in welcher sich die
Austrittsschlitze befinden, und wobei die Seitenwand der ersten Kammer aus Richtung ihrer Erstreckung beginnend beim Deckel gesehen nach dem Boden in die Führungsfläche
übergeht. Damit bietet die Erfindung eine konstruktiv einfache Konstruktion, die es erlaubt, beispielsweise im Wesentlichen allein aus planaren Blechen durch Knicken beziehungsweise Biegen und Anbringen einer geraden
Schweißnaht einen Verteilerarm für die Vorrichtung zu fertigen. Eine weitere Möglichkeit für eine einfache
Fertigung schafft die Erfindung damit, dass der
Verteilerarm nach Art eines Rohres ausgebildet ist, welches insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Um eine gleichmäßige Verteilung des in die erste Kammer einströmenden Fluids als Flüssigkeitsfilm auf dem Boden der ersten Kammer zu unterstützen, weist der Verteilerarm in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in
Strömungsrichtung des durch die Einrichtung beziehungsweise den Zulauf einströmenden Fluids gesehen einen der
Einrichtung gegenüberliegenden Bereich auf, welcher keine Löcher aufweist und insbesondere als Stoppblech für das im Betrieb einströmende Fluid unter dem Zulauf ausgebildet ist, wobei der Bereich insbesondere ein integraler
Bestandteil des Bodens der ersten Kammer ist.
Die gleichmäßige Verteilung des Fluids in den Kammern des Verteilerarms kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch gefördert werden, dass der Verteilerarm zumindest einen Gasauslass aufweist, wobei insbesondere im Deckel der ersten Kammer zumindest ein Entlüftungsrohr positioniert ist. Zusätzlich oder alternativ kann der
Verteilerarm im Rahmen der Erfindung zumindest eine innen im Verteilerarm liegende Entlüftungseinrichtung umfassen, wobei insbesondere im Boden der ersten Kammer zumindest ein Entlüftungsrohr zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer positioniert ist.
Eine stabile Zuführung des Fluids beispielsweise in eine Füllkörperpackung in Form eines Flüssigkeitsfilms und nicht als Tropfen wird in zuverlässiger Weise dadurch
unterstützt, dass in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die zweite Kammer nur eine Austrittswand aufweist, durch die im Betrieb der Vorrichtung Fluid die zweite Kammer verlassen kann.
Weitere Risiken bekannter Berieselungssysteme sind
Verstopfungen durch Keramik-Partikel, das heißt
Absplitterungen von Füllkörpern. Derartige Systeme werden dimensioniert über Durchmesser von Bohrungen in den
Verteilerarmen beziehungsweise Durchmesser von
Verteilerrohren in Abhängigkeit des Säurevolumenstroms. Dies gilt nicht für ein Berieslungssystem gemäß der
Erfindung. Die Dimensionierung der Größe der Öffnungen in der Lochplatte sowie der Austrittsschlitze ist dabei unabhängig vom Volumenstrom des Fluids und wird bemessen nach der im Betrieb auftretenden maximalen Partikelgröße in Flüssigkeitsstrom. Diese Risiken durch Verstopfungen können im Rahmen der Erfindung dadurch vermindert werden, dass in einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Durchmesser der Öffnungen der Lochplatte mindestens 4 mm beträgt und/oder dass die Abmessungen der Austrittsschlitze größer sind als die der Öffnungen in der Lochplatte. Darauf wird weiter unten genauer eingegangen.
Zudem kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung die Vorrichtung auch mit zumindest einer
Entleerungsöffnung versehen werden. Dazu ist insbesondere vorgesehen, dass am Boden der zweiten Kammer eine
Entleerungsöffnung positioniert ist, welche insbesondere größer dimensioniert ist als die Öffnungen des Lochblechs. Insbesondere kann die Erfindung für folgende bevorzugte Einsatzgebiete genutzt werden: zur Verteilung der Schwefelsäure in Trockenturm zur Verteilung der Schwefelsäure in Absorptionstürme zur Verteilen wässriger H202-Lösungen in
Chemiesorptionstürmen
Zur Verteilung des Wassers bzw. Prozesswassers im
Quenchturm
• Zur Verteilung der Lauge/Säure in Chemiesorptionstürme
Grundsätzlich ist die Erfindung dafür geeignet, beliebige flüssige Medien, insbesondere auf Füllkörperpackungen, zu verteilen. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die
Vorrichtung zur Verteilung eines Fluidstrahls auf einer Füllkörperpackung einen Film aus dem Fluid, insbesondere der Flüssigkeit bildet, und die Bildung von Tropfen im Wesentlichen vollständig verhindert wird. Dies erreicht die Erfindung mit einer konstruktiv äußerst einfachen
Konstruktion, die es erlaubt, die Vorrichtung
beispielsweise im Wesentlichen allein aus planaren Blechen durch Knicken beziehungsweise Biegen und Anbringen einer geraden Schweißnaht zu fertigen. Damit wird eine
maschinelle Fertigung, insbesondere unter Einsatz von
Robotern, gerade für das Schweißen, ermöglicht. Öffnungen beziehungsweise Löcher in den Blechen können sowohl maschinell als auch manuell gestanzt werden.
Die Erfindung stellt außerdem einen Verteilerarm und eine Lochplatte für ein oben beschriebenes Berieselungssystem zur Verfügung. Besonders geeignet ist ein derartiges
Berieselungssystem zur Fluidverteilung auf eine
Füllkörperpackung, insbesondere bei der
Schwefelsäuresynthese . Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen auf den beigefügten Zeichnungen näher dargestellt. Gleiche und ähnliche Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei die Merkmale der verschiedenen
Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Es zeigen:
Figur 1 ein Berieselungssystem 10 beziehungsweise
Fallfilmfluidverteiler gemäß der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform eines Verteilerarms 3 für das Berieselungssystem 10 beziehungsweise den
Fallfilmfluidverteiler in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Darstellung,
Figur 3 eine schematische seitliche Darstellung eines
Verteilerarms für das Berieselungssystem beziehungsweise den Fallfilmfluidverteiler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform eines Verteilerarms in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen
Darstellung,
Figur 5 eine schematische seitliche Darstellung eines
Verteilerarms der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt, Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung eines Verteilerarms in einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung,
Figur 7 eine schematische perspektivische Darstellung
eines Verteilerarms in einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung, Figur 8 eine schematische perspektivische Darstellung
eines Verteilerarms in einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung mit seitlicher Fluidzufuhr, Figur 9A eine schematische perspektivische Darstellungen eines Verteilerarms in einer Variation der
Erfindung,
Figur 9B eine schematische perspektivische Darstellungen eines Verteilerarms in einer weiteren Variation der Erfindung,
Figur 10 eine schematische Darstellung von Variationen der
Austrittsschlitzformen,
Figur 11 eine schematische Darstellung von Variationen der
Bohrungen in der Lochplatte,
Figur 12 eine schematische und funktionelle Darstellung der Fluidströmung in einem Verteilerarm eines
Berieselungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt, Figur 13A eine schematische und funktionelle Darstellung der Fluidströmung in einem Verteilerarm eines Berieselungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Darstellung,
Figur 13B eine schematische und funktionelle Darstellung der Fluidströmung in einem Verteilerarm eines Berieselungssystems gemäß der in Figur 13A gezeigten Ausführungsform der Erfindung im
Querschnitt .
Figur 14 eine bekannte Vorrichtung zur Fluidverteilung aus
DE 10 2007 035639 B3,
Figur 15 eine bekannte Vorrichtung zur Fluidverteilung aus
US 20040182013 AI,
Figur 16 eine bekannte Vorrichtung zur Fluidverteilung aus
US 5906773 A,
Figur 17 eine bekannte Vorrichtung zur Fluidverteilung aus
US 5439620 A,
Figuren 18 und 19 schematische Darstellungen
erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit bevorzugten Betriebsparametern, Figur 20 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform eines Verteilerarms in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen
Darstellung mit Entlüftung nach außen,
Figur eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform eines Verteilerarms in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen
Darstellung mit innerem Druckausgleich.
Figur 1 zeigt ein Berieselungssystem 10 beziehungsweise Fallfilmfluidverteiler gemäß der Erfindung. Das
Berieselungssystem 10 umfasst im gezeigten Beispiel acht Vorrichtungen 1. Das Berieselungssystem 10 umfasst des Weiteren eine Zufuhreinrichtung 100, die im gezeigten
Beispiel eine quer zur Längserstreckung 12 der
Vorrichtungen 1 angeordnete Rohrleitung 120 umfasst, welche mit einer Zuleitung 150 verbunden ist. Das
Berieselungssystem 10 kann in vorteilhafter Weise wie in Figur 1 dargestellt einfach auf den oberen Rand der Wandung (Ausmauerung) 8 der Anlagenkomponente aufgelegt werden, welche die Füllkörperschüttung 7 enthält, die benetzt werden soll. Es ist keine weitere Befestigung notwendig. Damit ermöglicht die Erfindung eine deutliche
Kostenreduktion im Vergleich zu Anordnungen, die separate Befestigungs- beziehungsweise Montagemittel benötigen.
In einer Anlage, in welcher ein erfindungsgemäßes
Berieselungssystem eingesetzt wird, könnte in der
Darstellung in Figur 1 unterhalb des Berieslungssystems 10 die Füllkörperschüttung 7 angeordnet sein, welche im
Betrieb von unten nach oben insbesondere von einem
gasförmigen Fluid durchströmt wird (vergleiche Figur 18). In dessen Strömungsrichtung dem Berieselungssystem folgend könnte oberhalb dessen das Dach der Anlage positioniert sein, in welchem Filter, insbesondere Kerzenfilter, zur Abscheidung von Flüssigkeit oder anderen Medien angebracht sind. Selbst bei einem Filterausfall ist die
Korrosionsgefahr für nachfolgende Anlagenteile mit Hilfe der Erfindung deutlich gering, da keine Tropfen des mit dem Berieselungssystem 10 über die Vorrichtung (en) 1
zugeführten Fluids vorhanden sind, welche von einem Gas mitgerissen werden können.
Häufig ist in einem eine Füllkörperschüttung beinhaltenden Anlagenteil ein Sieb angebracht, um beispielsweise
Bruchstücke von beschädigten Füllkörpern zurückzuhalten. Gerade bei keramischen Füllkörperschüttungen fallen jedoch so kleine Partikel als Bruchstücke an, dass diese die Öffnungen von herkömmlichen Befeuchtungsvorrichtungen (Fluidverteilervorrichtungen) verstopfen können. Häufig werden bei bekannten Befeuchtungsvorrichtungen
Flüssigkeiten über Öffnungen relativ dünner Rohre auf die Füllkörperschüttung aufgebracht. Solche Öffnungen können durch die Bruchstücke der Füllkörper verstopft werden.
Das Berieselungssystem 10 nach Figur 1 gemäß der Erfindung ist insbesondere für Füllkörperpackungen geeignet und umfasst zumindest eine Vorrichtung 1 zur Verteilung eines Fluidstrahls auf eine Breite B mit zumindest einer
Einrichtung 2 zur Zuführung des Fluids, zumindest einem Verteilerarm 3 mit einer ersten Kammer 31 und einer der ersten Kammer in Strömungsrichtung S des Fluids
nachgeordnete zweiten Kammer 32, wobei zwischen der ersten und der zweiten Kammer eine Lochplatte 4 angeordnet ist, und wobei die zweite Kammer 31 eine Austrittswand 34 aufweist, wobei in der Austrittswand 34 zumindest ein
Austrittsschlitz 5, bevorzugt mehrere Austrittsschlitze 5, vorhanden sind, und wobei die Vorrichtung 1 eine
Führungsfläche 6 umfasst, auf welche im Betrieb aus den
Austrittsschlitzen 5 austretendes Fluid auftrifft und aus dem Verteilerarm 3 ausgegossen wird. Vorrichtungen 1 mit den oben genannten Merkmalen sind in den weiteren Figuren in Ausführungsformen näher dargestellt. Der
Übersichtlichkeit halber ist dabei nur einer von mehreren Austrittsschlitzen mit dem Bezugszeichen 5 versehen.
Beispielsweise korrespondiert bei der Schwefelsäuresynthese die Säuremenge mit der Lochfläche, für die Erfindung insbesondere mit der gesamten Querschnittsfläche der
Austrittsschlitze 5. Bei vorgegebener Menge an Säure pro durchströmter Querschnittsfläche der Füllkörperpackung und gegebener Anzahl an Rohren sowie an Löchern ergibt sich der Durchmesser der Löcher in den Rohren, aus welcher die
Flüssigkeitstropfen dann auf die Füllkörperpackung fallen, aus der Säuremenge. Eine Verstopfung führt dann zu einer äußerst unsicheren Betriebsweise, da die gleichmäßige
Befeuchtung nicht mehr gewährleistet werden kann. Im Gegensatz dazu kann mit Hilfe der Erfindung die Größe von Öffnungen unabhängig von der Säuremenge bestimmt werden. Dies liegt daran, wie die zweite Kammer 32 der Vorrichtung 1 mit der ersten Kammer 31 zusammenwirkt.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform eines Verteilerarms 3 für das
Berieselungssystem 10 beziehungsweise den Fallfilmfluidverteiler in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Darstellung.
Der Verteilerarm 3 hat eine Zuführeinrichtung 2 für das zu verteilende Fluid. Des Weiteren weist der Verteilerarm nach einer ersten Ausführungsform einen Deckel 36 auf, der die erste Kammer 31 nach oben begrenzt (vergleiche die
Figuren 2, 2A, 3, 6, 7, 8, 9B, 12 und 18 bis 21, siehe insbesondere Figur 3) . Die erste Kammer wird nach unten durch einen Boden 40 begrenzt. Der Boden 40 der ersten Kammer 31 ist gleichzeitig der Deckel der zweiten
Kammer 32. Erste und zweite Kammer gemeinsam werden auf einer Seite durch eine Seitenwand 35 begrenzt, die sich vom Deckel 36 der ersten Kammer 31 bis zum Boden 33 der zweiten Kammer 32 erstreckt. Auf der der Seitenwand 35
gegenüberliegenden Seite wird die erste Kammer 31 von einer Seitenwand 37 begrenzt, welche sich vom Deckel 36 der ersten Kammer 31 bis zum Boden 40 der ersten Kammer
erstreckt. Die zweite Kammer 32 wird auf der der
Seitenwand 35 gegenüberliegenden Seite von der
Austrittswand 34 begrenzt, in welcher sich die
Austrittsschlitze 5 befinden. Die Seitenwand 37 der ersten Kammer 31 geht aus Richtung ihrer Erstreckung beginnend beim Deckel 36 gesehen nach dem Boden 40 in die
Führungsfläche 6 über. Zwischen der Führungsfläche 6 und der Austrittswand 34 der zweiten Kammer 32 besteht ein Abstand Daus ·
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Verteilerarm 3 nach Art eines Rohres ausgebildet, das beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt hat. Während die oben beschriebene Ausführungsform in einfacher Weise durch Biegen von Blechen auch automatisiert hergestellt werden kann, kann die im Folgenden erläuterte runde
Variante des Verteilerarms durch Einziehen eines Bodens 400 in ein Rohr und Anbringen der Führungsfläche 600 ebenfalls in einfacher Weise hergestellt werden. Diese weitere
Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 4, 5, 13A und 13B gezeigt.
Die Funktionen des Deckels 36, der Seitenwand 35, des
Bodens 33, der Austrittswand 34 und der Seitenwand 37 werden von den oben, seitlich und unten liegenden Bereichen der Rohrwandung übernommen. In den Figuren eingezeichnet sind beispielhaft die Bereiche 350 für die Seitenwand, die den Austrittsschlitzen 5 gegenüberliegt, welche im
Bereich 340 entsprechend der Austrittswand 34 liegen. Durch die gebogene, insbesondere runde Formgebung ist bei dieser Ausführungsform der Abstand Daus zwischen dem Bereich 340 mit den Austrittsschlitzen 5 und der Führungsfläche 600 eine Funktion der Entfernung x von der
Befestigungsstelle 610, an welcher sich die
Führungsfläche 600 aus dem Rohr des Verteilerarms 3 heraus zu erstrecken beginnt (vergleiche Figur 5) . Durch die Einrichtung 2 zur Zuführung des Fluids tritt dieses in die erste Kammer 31 ein (vergleiche auch
Figur 3) . Der Boden 40 der ersten Kammer 31 umfasst
zumindest eine Lochplatte 4. Die Lochplatte 4 ist der
Bereich des Bodens 40, in welchem Löcher beziehungsweise Öffnungen 45 angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber ist dabei nur eine von mehreren Öffnungen mit dem
Bezugszeichen 45 versehen.
Der Boden 40 weist in Strömungsrichtung S (vergleiche auch Figuren 9B, 13A, 19, 20 und 21) des durch die Einrichtung 2 einströmenden Fluids gesehen in dem der Einrichtung 2 gegenüberliegenden Bereich 42 im gezeigten
Ausführungsbeispiel keine Löcher auf. Anders ausgedrückt kann so die Vorrichtung 1 ein Stoppblech unter dem Zulauf 2 aufweisen. Ein derartiges Stoppblech kann in Form des der Einrichtung 2 zur Zuführung des Fluids gegenüberliegenden Bereiches 42 ein integraler Bestandteil des Bodens 40 der ersten Kammer 31 sein. Auch die zumindest eine Lochplatte 4 kann integraler Bestandteil des Bodens 40 der ersten
Kammer 31 sein. Da der Boden 40 in dem Bereich 42 keine
Löcher aufweist, verteilt sich im Betrieb der Vorrichtung 1 das einströmende Fluid in der ersten Kammer 31 nach außen hin . Die Öffnungen 45 in der Lochplatte 4 dienen der Verteilung der Flüssigkeit über die gesamte Länge der Vorrichtung 1. Es wird im Betrieb der Vorrichtung 1 in der ersten
Kammer 31 vor dem Fluidzulauf in die zweite Kammer 32 ein gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm Fl erzeugt (vergleiche
Figuren 12, 13B und 18) . Daraus fällt das Fluid in die zweite Kammer 32. Es tritt dabei insbesondere in einem Bereich in die zweite Kammer 32 ein, welcher dem Bereich, in dem Austrittsschlitze 5 in der Außenwand der zweiten Kammer 32 angeordnet sind, gegenüberliegt. Auch in der zweiten Kammer 32 vor dem Fluidablauf durch die
Austrittsschlitze 5 hin zur Führungsfläche 6, 600 wird im Betriebszustand der Vorrichtung 1 ein gleichmäßiger
Flüssigkeitsfilm F2 erzeugt.
Durch die Austrittschlitze 5 in einer der beiden seitlichen Außenwände der zweiten Kammer 32 wird die betreffende Wand zur Austrittswand 34. Die zweite Kammer 32 weist gemäß der Erfindung nur eine derartige Austrittswand 34 auf, durch die im Betrieb der Vorrichtung 1 Fluid die zweite Kammer 32 verlassen kann. Öffnungen nach außen hat der Verteilerarm 3 gemäß der Erfindung alleine mit der Einrichtung 2 zur
Zuführung des Fluids in die erste Kammer 31 und mit den Austrittsschlitzen 5 in der einen Austrittswand 34 der zweiten Kammer 32. Bis auf die Einrichtung 2 zur Zuführung des Fluids in die erste Kammer 31 und die Austrittsschlitze 5 in der einen Austrittswand 34 der zweiten Kammer 32 ist der
Verteilerarm 3 gemäß der Erfindung nach außen komplett geschlossen, insbesondere sozusagen nach Art eines Kastens beziehungsweise Rohres, aufgebaut und dabei in seiner
Längsrichtung 12 gesehen innen in zumindest zwei
Kammern 31, 32 unterteilt, welche über Öffnungen 45
miteinander verbunden sind (siehe auch Figur 3, Figur 5) . Die außen geschlossene Form des Verteilerarms 3 nach Art eines Kastens ist beispielsweise in den Figuren 2, 2A, 3, 6 bis 8, 9B, 12 sowie 18 bis 21 gezeigt. Die außen
geschlossene Form des Verteilerarms 3 nach Art eines Rohres ist beispielsweise in den Figuren 4, 5, 13A und 13B
gezeigt. Beide Varianten können auch miteinander kombiniert werden, was an der in Figur 9A dargestellten
Ausführungsform illustriert ist. Die nach außen also im Wesentlichen geschlossene Form des Verteilerarms 3 gemäß der Erfindung zeigen auch die
Außenansichten der Figuren 6, 7, 8 und 9A. In der
Seitenwand 35 des Verteilerarms 3, welche Bezug auf dessen Längsrichtung 12 der Seite mit der Austrittswand 34 gegenüberliegt, hat der Verteilerarm 3 keine Öffnung.
Die Austrittsschlitze 5 in der in Figur 2 gezeigten
Ausführungsform haben jeweils in ihrem Umriss im
Wesentlichen die Form des Buchstabens Y, wobei dessen oberer Bereich zwischen den beiden Schenkeln als
Dreiecksfläche offen ist. Die Austrittsschlitze 5 sind in der Austrittswand 34 der zweiten Kammer 32 mit dem
senkrechten Ende, sozusagen dem Fuß des Y, nach unten positioniert. Nach einer weiteren Variante der Erfindung haben die Austrittsschlitze 5 gemäß der in Figur 2A dargestellten Ausführungsform jeweils die Form eines gleichschenkeligen Dreiecks und sind in der
Austrittswand 34 der zweiten Kammer 32 mit der Spitze nach unten positioniert. In Figur 10 sind weitere Varianten von Formen der Austrittsschlitze 5 gemäß der Erfindung
schematisch dargestellt. Die Austrittsschlitze 5 sind deutlich größer bemessen als die Öffnungen des Lochbleches 4.
Die Öffnungen im Lochblech 4 beziehungsweise die
Austrittsschlitze 5 gemäß der Erfindung können nicht durch sich aus der Füllkörperpackung lösende Bruchstücke
verstopft werden, da zum einen gerade im Betrieb der Vorrichtung 1 diese Partikel aufgrund der Konstruktion nicht bis zu diesen Öffnungen gelangen dürften. Zum anderen werden die Öffnungen ausreichend groß dimensioniert.
Beispielsweise werden die Löcher in der Lochplatte 4 ca. 150% größer im Durchmesser gewählt als der größte Partikel im Systemkreislauf der Anlage, in welche die Vorrichtung 1 eingebaut ist. Insbesondere kann bei typischen
Füllkörperschüttungen der Durchmesser der Öffnungen 45 der Lochplatte 4 mindestens 4 mm betragen.
Die Abmessungen der Austrittsschlitze 5 sind vorzugsweise größer als die der Öffnungen in der Lochplatte 4. Die
Lochplatte 4 kann vollständig beziehungsweise teilweise durch ein Draht-Mesh ersetzt werden. Als Draht-Mesh wird dabei ein aus einem oder mehreren Drähten gefertigtes
Material verstanden, das Öffnungen nach der Art von Maschen in einem Gitter oder Geflecht aufweist. So wird die
Durchlässigkeitsfunktion der Lochplatte 4 beibehalten aber konstruktive Bauweise variiert, wenn konstruktive bzw.
verfahrenstechnische sowie finanzielle Aspekte des Apparats dadurch optimiert werden können.
In Figur 2A ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung anhand einer in einer Ebene senkrecht durch die
Vorrichtung 1 in einer in der Längsrichtung 12 teilweise aufgebrochener Illustration schematisch dargestellt. Man erkennt den Zulauf 2, die erste Kammer 31, das Lochblech 4, die zweite Kammer 32 und deren Austrittsschlitze 5. Im gezeigten Beispiel haben die Öffnungen 45 des Lochbleches 4 zwischen erster und zweiter Kammer ein Rechteckprofil. In der gezeigten Ausführungsform sind mehrere Öffnungen 45 sind mit ihren Außenseiten fluchtend nebeneinander unter Ausbildung mehrerer Reihen angeordnet, wobei die in
benachbarten Reihen sozusagen übereinander angeordneten Öffnungen ebenfalls in ihren Außenseiten miteinander fluchten.
Diese Gestaltung ist nicht zwingend. Im Rahmen der
Erfindung können sowohl die Form der Öffnungen 45 als auch die relative Anordnung der Öffnungen 45 zueinander variiert werden. Damit können Form, Größe und relative Anordnung der Öffnungen zueinander beispielsweise auf das Fließverhalten und den geforderten Durchsatz des über die Vorrichtung 1 verteilten Fluids abgestimmt werden. Als weiteres Beispiel für die Ausbildung einer Lochplatte 4 ist in den Figuren 2, 4, 9B und 13A eine Anordnung gezeigt mit länglichen
Öffnungen 45, welche eine gerundete, insbesondere
kreisförmige Kontur an ihren Schmalseiten aufweisen. In Figur 2 ist zudem eine Anordnung der Öffnungen 45 in der Lochplatte 4 im in Reihen nebeneinander fluchtend und sozusagen übereinander versetzt zueinander dargestellt. In Figur 11 sind weitere Formen für die Öffnungen 45
schematisch dargestellt.
Am Boden der zweiten Kammer ist eine Entleerungsöffnung 320 positioniert, wie in den Figur 2A, 20 und 21 dargestellt. Die Entleerungsöffnung 320 kann insbesondere mittig im Boden der zweiten Kammer 32 des Verteilerarms 3 angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Entleerungsöffnung im Bereich des Übergangs der Austrittswand 34 in den Boden 33 der zweiten Kammer 32 angeordnet. Auch die
Entleerungsöffnung 320 ist größer dimensioniert als die Öffnungen des Lochblechs 4. Sie ermöglicht ein im
Wesentlichen vollständiges Entleeren der Vorrichtung 1, was beispielsweise dann wichtig sein kann, wenn eine Anlage mit einem erfindungsgemäßen Berieselungssystem für Umbau- oder Wartungsarbeiten außer Betrieb genommen wird.
Bei dem in Figur 14 dargestellten bekannten
Berieselungssystem erfolgt eine gleichmäßige Berieselung entlang des Verteilerarms durch dessen eine
Flüssigkeitskammer mit geringer Geschwindigkeit der
austretenden Flüssigkeit. Die Bildung kleiner Tropfen wird dadurch vermieden. Die freie Durchtrittsfläche für Gas liegt im Rahmen der Erfindung vorzugsweise bei etwa 65 bis 80 % der Gesamtfläche. Allerdings besteht hier der große Nachteil, dass aufgrund der geringen Lochdurchmesser und Spalte gerade bei kleinen Berieselungsrraten ein erhöhtes Verstopfungsrisiko besteht.
In Figur 15 ist eine bekannte Vorrichtung zur
Fluidverteilung aus US 20040182013 AI wiedergegeben. In
Figur 16 ist eine bekannte Vorrichtung zur Fluidverteilung aus US 5906773 A wiedergegeben. In Figur 17 ist eine bekannte Vorrichtung zur Fluidverteilung aus US 5439620 A wiedergegeben .
In den Figuren 18 und 19 sind für erfindungsgemäße
Ausführungsformen bevorzugte Betriebsparameter angegeben. So liegt die Geschwindigkeit der Fluidzufuhr in und durch die Einrichtung 2 für die Zuführung des Fluids im Bereich zwischen 0,5 m/s und 3 m/s und beträgt bevorzugt 2 m/s. Die Dimensionierung des Verteilerarms ist dabei vorzugsweise so eingestellt, dass bei einer Geschwindigkeit der Fluidzufuhr in und durch die mit bevorzugt 2 m/s die Geschwindigkeit in der Strömung im Film Fl in der ersten Kammer 31 im Bereich zwischen 0,25 m/s und 3 m/s liegt und bevorzugt 1 m/s beträgt. Die Geschwindigkeit, mit welcher das Fluid durch die Öffnungen 45 der Lochplatte 4 tritt, liegt im Bereich zwischen 0,2 m/s und 1 m/s und beträgt bevorzugt 0,5 m/s.
Die Dimensionierung des Verteilerarms ist dabei des
Weiteren vorzugsweise so eingestellt, dass bei den oben beschriebenen Werten die Geschwindigkeit in der Strömung im Film F2 in der zweiten Kammer 32 in einer Richtung im
Wesentlichen parallel zum Boden 33 auf die Austrittswand 34 zu im Bereich zwischen 0,2 m/s und 1 m/s liegt und
bevorzugt 0,5 m/s beträgt. Die Austrittsgeschwindigkeit des Fluids aus den Austrittsschlitzen 5 liegt im Bereich zwischen 0,05 m/s und 0,4 m/s und beträgt bevorzugt 0,2 m/s
Die Führungsfläche 6 ist in Figur 18 in Relation zu einer Füllkörperschüttung 7 dargestellt. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Führungsfläche 6 mit einem
Ansatz 65 wie in Figur 18 gezeigt, auszuführen. Der
Winkel (alpha) zwischen einem solchen Ansatz 65 und der übrigen Führungsfläche 6 kann je nach Betriebsbedingungen auf den speziellen Anwendungsfall abgestimmt gewählt werden. Beispielsweise kann der Ansatz 65 so an der
Führungsfläche angebracht sein, dass er im Wesentlichen senkrecht, insbesondre parallel zu den Seitenwänden der Kammern 31 und 32 (vergleiche beispielsweise Figur 3) verläuft. So kann das Einströmen des Fluids auf beziehungsweise in die Füllkörperpackung bei der Anwendung der Vorrichtung eingestellt werden.
In den Figuren 20 und 21 sind weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, bei welchen der Verteilerarm
zumindest einen Gasauslass aufweist.
Dazu sind in der in Figur 20 dargestellten Variante im Deckel 36 der ersten Kammer 31 zwei Entlüftungsrohre 311 positioniert. In diesem Fall weist die Vorrichtung 1 bis auf die Einrichtung 2 zur Zuführung des Fluids in die erste Kammer 31 und die Austrittsschlitze 5 in der einen
Austrittswand 34 der zweiten Kammer 32 und die
Entlüftungsrohre 311 einen nach außen komplett
geschlossenen Verteilerarm 3 auf. Die Entlüftungsrohre 311 sitzen im gezeigten Beispiel an den von der Einrichtung 2 zum Zuführen des Fluids entfernten Enden des
Verteilerarms 3. Durch diese außen am Verteilerarm 3 stehenden
Entlüftungsrohre 311 ist gewährleistet, dass sich das Fluid im Betrieb der Vorrichtung 1 in den gesamten Verteilerarm 3 verteilt und kein Gas in der Kammer 31 stehen bleibt. Noch dazu kann man durch Variation der Länge des Rohrs 311 gemessen ausgehend vom Deckel 36 (in der Abbildung also „nach oben") während des Betriebs bei einem eventuell leichten Ausfluss des Fluids aus dem Entlüftungsrohr 311 einen bestimmten Vordruck im Verteilerarm 3 sicherstellen. Dazu kann das Fluid unter Druck durch die Einrichtung 2 zugeführt werden. Eine weitere Variante der Erfindung stellt eine innen im Verteilerarm 3 liegende Entlüftung bereit. Ein Beispiel dazu ist in Figur 21 dargestellt. Dabei sind im Boden 40 der ersten Kammer zwei Entlüftungsrohre 321 zwischen der ersten Kammer 31 und der zweiten Kammer 32 positioniert. Diese sitzen im gezeigten Beispiel an den von der
Einrichtung 2 zum Zuführen des Fluids entfernten Enden des Verteilerarms 3. Im Betrieb kann durch eine solche inneren Druckausgleich mittels den innen im Verteilerarm 3
liegenden Rohren 321 zwischen erster Kammer 31 und zweiter Kammer 32 ein Druckausgleich in den oberen Kammer und unteren Kammer in der Gasphase sichergestellt werden, was wiederum einen leichten Überdruck in der Fluidphase
bedeutet. Dieser verursacht einen gleichmäßigen
Fluidaustritt in die untere Kammer 32. Darüber hinaus wird bei einer Überströmung des Druckausgleichrohrs 321 durch den Flüssigkeitsfilm Fl in der ersten Kammer 31 das überflüssige Fluid in den unteren Kammer 32 abgefangen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 wird auch als
Fallfilmverteiler („fall film distributor" , „FFD")
bezeichnet. Im Unterschied zu bekannten Rinnensystemen („trough System"), Ablenkplattensystemen („deflection plate System") und Rohrverteilern („pipe distributor" ) ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung als Fallfilmverteiler eine gleichmäßige Berieselung entlang des Verteilerarms durch dessen Flüssigkeitskammer, welche die erste und zweite Kammer umfasst, mit der geringsten Geschwindigkeit der austretenden Flüssigkeit - beispielsweise bei der
Schwefelsäuresynthese der Säureeinlassgeschwindigkeit - aller heute bekannten Systeme aufgrund der allein
schwerkraftbetriebenen Funktionsweise. Die Bildung kleiner Tropfen wird dadurch vermieden. Zudem besteht kein
Verstopfungsrisiko, da die kleinste Abmessung mindestens 50% größer ist als die Siebweite. Die freie
Durchtrittsfläche für Gas liegt im Rahmen der Erfindung vorzugsweise bei etwa 65 bis 80 % der Gesamtfläche der Vorrichtung 1. Demgegenüber erfolgt die Berieselung bei Rohrverteilern nicht gleichmäßig, sondern lokal durch Löcher entlang der Rohre auf deren beider Seiten. Die
Flüssigkeitseinlassgeschwindigkeit beträgt etwa 1 m/sec oder mehr durch internen Druck, und es wird ein geringer Anteil kleiner Tropfen gebildet. Aufgrund der geringen Lochdurchmesser besteht ein hohes Verstopfungsrisiko.
Bei Rinnensystemen erfolgt die Berieselung entlang
gleichmäßig verteilter Rohre über die Packungsoberfläche. Die Flüssigkeitseinlassgeschwindigkeit ist gering aufgrund der kleinen Flüssigkeitssäule in der Rinne, und die Bildung kleiner Tropfen wird vermieden. Aufgrund des geringen
Rinnendurchmessers besteht aber ein erhöhtes
Verstopfungsrisiko. Die freie Durchtrittsfläche für Gas liegt hier zudem nur bei etwa 45 bis 60 % der Gesamtfläche.
Bei Ablenkplattensystemen erfolgt die Berieselung zu mehr als 50 % über den obersten Bereich der Packung. Die
Flüssigkeitseinlassgeschwindigkeit leibt bei etwa 1 bis 2 m/sec aufgrund des internen Drucks. Hier wird eine große Menge kleiner Tropfen durch die Ablenkung gebildet, was eine geringe Gasgeschwindigkeit erforderlich macht.
Aufgrund der reduzierten Lochdurchmesser besteht ein erhöhtes Verstopfungsrisiko bei geringen Berieselungsraten. Die freie Durchtrittsfläche für Gas liegt hier zudem nur bei etwa 55 % der Gesamtfläche.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzeln
dargestellten Beispiele auch miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden.
Bezugs zeichenliste
10 Berieselungssystem
100 Zuführeinrichtung
120 Rohrleitung
150 Zuleitung
1 Vorrichtung zur Verteilung eines Fluidstrahls 12 Längserstreckung der Vorrichtung
2 Einrichtung zur Zuführung des Fluids
3 Verteilerarm
31 erste Kammer
311 Entlüftungsrohr der ersten Kammer
32 zweite Kammer
321 Entlüftungsrohr der zweiten Kammer
33 Boden der zweiten Kammer
34; 340 Austrittswand der zweiten Kammer
35; 350 Seitenwand der Vorrichtung, die der Seite mit der
Austrittswand 34; 340 gegenüberliegt
36 Decke der ersten Kammer
37 Seitenwand der ersten Kammer
320 Entleerungsöffnung
4 Lochplatte
40 Boden der ersten Kammer
42 der Einrichtung 2 in Strömungsrichtung S
gegenüberliegender Bereich des Bodens 40 der ersten Kammer; Stoppblech
45 Öffnungen, Löcher der Lochplatte
5 Austrittsschlitz
6; 600 Führungsfläche
610 Befestigungsstelle der Führungsfläche 600
65 Ansatz 7 Füllkörperschüttung, Füllkörperpackung
8 oberer Rand der Wandung beziehungsweise Ausmauerung einer Anlage,
B Breite des Fluidstrahls , der im Betrieb der
Vorrichtung 1 den jeweiligen Verteilerarm verlässt
Daus Abstand zwischen Austrittswand 34 und
Führungsfläche 6; 600
Fl Flüssigkeitsfilm in erster Kammer
F2 Flüssigkeitsfilm in zweiter Kamer
S Strömungsrichtung des Fluids
x Entfernung von der Befestigungsstelle 610 für die
Führungsfläche 600
Winkel zwischen Ansatz 65 und Führungsfläche 6

Claims

Berieselungssystem (10), insbesondere für
Füllkörperpackungen, umfassend zumindest eine
Vorrichtung 1 zur Verteilung eines Fluidstrahls auf eine Breite B mit
zumindest einer Einrichtung (2) zur Zuführung des Fluids ,
zumindest einem Verteilerarm (3) mit zumindest einer ersten Kammer (31) und zumindest einer der ersten Kammer in Strömungsrichtung S des Fluids
nachgeordneten zweiten Kammer (32),
wobei zwischen der ersten und der zweiten Kammer eine
Lochplatte (4) angeordnet ist,
und wobei die zweite Kammer (32) eine
Austrittswand (34) aufweist,
wobei in der Austrittswand (34) zumindest ein, bevorzugt mehrere, Austrittsschlitze (5) vorhanden sind,
und wobei die Vorrichtung 1 eine Führungsfläche (6) umfasst, auf welche im Betrieb aus den
Austrittsschlitzen (5) austretendes Fluid auftrifft und aus dem Verteilerarm (3) ausgegossen wird.
Vorrichtung (1) für ein Berieselungssystem (10) gemäß Anspruch 1,
wobei der Verteilerarm (3) einen Deckel (36) aufweist, welcher der die erste Kammer (31) nach oben begrenzt, und
einen Boden (40), welche die erste Kammer (31) nach unten begrenzt und welcher gleichzeitig der Deckel der zweiten Kammer (32) ist, welcher diese oben begrenzt.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 2,
wobei die erste Kammer (31 und die zweite
Kammer (32) gemeinsam auf einer Seite durch eine Seitenwand (35) begrenzt werden, die sich vom
Deckel (36) der ersten Kammer (31) bis zu einem
Boden (33) der zweiten Kammer (32) erstreckt.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
wobei die erste Kammer (31) auf der der
Seitenwand (35) gegenüberliegenden Seite von einer Seitenwand (37) begrenzt wird, welche sich vom
Deckel (36) der ersten Kammer (31) bis zum Boden (40) der ersten Kammer erstreckt,
und wobei die zweite Kammer (32) auf der der Seitenwand (35) gegenüberliegenden Seite von der Austrittswand (34) begrenzt wird, in welcher sich die Austrittsschlitze (5) befinden,
wobei die Seitenwand (37) der ersten Kammer (31) aus Richtung ihrer Erstreckung beginnend beim
Deckel (36) gesehen nach dem Boden (40) in die
Führungsfläche (6) übergeht.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung bis auf die Einrichtung (2) zur Zuführung des Fluids in die erste Kammer (31) und die Austrittsschlitze (5) in der einen Austrittswand (34) der zweiten Kammer (32) einen nach außen komplett geschlossenen Verteilerarm (3) aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verteilerarm (3) nach Art eines Rohres ausgebildet ist, welches insbesondere einen
kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verteilerarm in Strömungsrichtung S des durch die Einrichtung (2) einströmenden Fluids gesehen einen der Einrichtung (2) gegenüberliegenden Bereich (42) aufweist, welcher keine Löcher (4) aufweist und insbesondere als Stoppblech für das im Betrieb
einströmende Fluid unter dem Zulauf (2) ausgebildet ist, wobei der Bereich (42) insbesondere ein
integraler Bestandteil des Bodens (40) der ersten Kammer (31) ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Kammer (32) nur eine
Austrittswand (34) aufweist, durch die im Betrieb der Vorrichtung (1) Fluid die zweite Kammer (32) verlassen kann .
9. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser der Öffnungen (45) der
Lochplatte (4) mindestens 4 mm beträgt und/oder dass die Abmessungen der Austrittsschlitze (59 größer sind als die der Öffnungen (45) in der Lochplatte (4) .
10. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Boden (33) der zweiten Kammer (32) eine
Entleerungsöffnung (320) positioniert ist, welche insbesondere größer dimensioniert ist als die
Öffnungen (45) des Lochblechs (4) .
11 Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verteilerarm (3) zumindest einen Gasauslass aufweist, wobei insbesondere im Deckel (36) der ersten Kammer (31) zumindest ein Entlüftungsrohr (311) positioniert ist.
12 Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verteilerarm (3) zumindest eine innen im Verteilerarm (3) liegende Entlüftungseinrichtung umfasst, wobei insbesondere im Boden (40) der ersten Kammer (31) zumindest ein Entlüftungsrohr (321) zwischen der ersten Kammer (31) und der zweiten Kammer (32) positioniert ist. 13. Verteilerarm (3) für ein Berieselungssystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
14. Lochplatte (4) für ein Berieselungssystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
15. Verwendung eines Berieselungssystems (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Fluidverteilung auf eine Füllkörperpackung, insbesondere bei der
Schwefelsäuresynthese .
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