-
Austauschboden für Rektifizierkolonnen Kolonnen für Rektifikationen,
Absorptionen und Waschprozesse werden vielfach mit Austauschböden ausgestattet,
um Reinigungs- und Reparaturarbeiten besser durchführen zu können. Die Austauschböden
müssen gegenüber dem Kolonnenmantel eine geeignete Abdichtung erhalten. Ungenügende
Abdichtung beeinträchtigt den Wirkungsgrad der Austauschböden erheb ich.
-
Teilweise verwendet man Dichtungen aus Asbest und anderen nichtmetallischen
Dichtungsstoffen, muß dann aber damit rechnen, daß diese Dichtungen angegriffen
oder herausgespült werden.
-
Bei metallischen Abdichtungen werden meist fest eingeschweißte Ringe
benutzt, auf welche die Böden aufgeschraubt werden. Teilweise wird auch mit dünnen
Blechprofilen gearbeitet, die am Kolonnenrand eingestemmt oder festgeschraubt werden.
Solche Abdichtungen sind teilweise recht kostspielig, auch geben dünne Bleche keine
befriedigende Korrosionsbeständigkeit. Die Dichtung läßt oft zu wünschen übrig.
-
Bei dynamischen Austauschböden spielt das keine Rolle, da die Kolonnen
mit solchen Böden mit großen Dampfmengen betrieben werden, so daß die Flüssigkeit
nicht entgegen dem Dampf durch den Boden hindurchtreten kann.
-
Dagegen liegt bei Kolonnen, deren Austauschböden mit Tauchelernenten
versehen sind, also z. B. Glockenböden oder Tunnelböden, häufig ein Interesse vor,
daß solche Kolonnen auch mit geringen Dampfmengen betrieben werden können, so daß
bei einem solchen Betriebszustand die Gefahr des Durchtropfens von Flüssigkeit besteht,
die noch nicht am Phasenaustausch auf dem Boden teilgenommen hat, so daß der Wirkungsgrad
erheblich herabgesetzt wird.
-
In der Abb. t ist ein bekannter Glockenaustauschboden auf der rechten
Seite dargestellt; Fig. 2 zeigt ein Druckdiagramm dazu.
-
Der Druckunterschied zwischen dem Druck unter dem Boden und dem Druck
oberhalb des Bodens bzw. oberhalb der Dichtung wird mit J p bezeichnet. Dieser Druckverlust
steigt von einem Mindestwert bei der Dampflast Null stetig an und erreicht in der
Regel bei einer Dampfgeschwindigkeit von etwa 0,3 bis 0.6 m/sec den Wert J P = Ph
also den aus der Flüssigkeitshöhe auf demGlockenboden resultierenden Druck.
-
Die Dampfgeschwindigkeit, bei welcher der Druckverlust der Flüssigkeitshöhe
auf dem Glockenboden die Waage hält, wurde mit Wx bezeichnet.
-
Bei Damp fgeschwindigkeiten, welche unter dem Wert Wx liegen, tropft
Flüssigkeit durch, und dies ist bei bekannten Abdichtungen in der Höhe der Bodenscheibe
praktisch unvermeidbar, weil der Überdruck unterhalb des Bodens geringer ist als
die auf der Bodenscheibe lastende Flüssigkeitshöhe.
-
Ebene Bodenscheiben haben im übrigen noch dazu die Neigung, sich
unter dem Einfluß von Druck und Wärme zu verziehen, was ihre Abdichtung noch weiter
erschwert. Man hat auch schon gespreizte Blechringe vorgeschlagen, die sich an die
Innenfläche des Kolonnenmanteis anlegen und so die Dichtung herbeiführen sollen.
Auch bei dieser Bauart liegt die Dichtungsstelle in Höhe des Rolonnenbodens. Zudem
besteht Gefahr, daß die Ringe sich nicht genügend satt an die meist nicht ganz kreisrunde
Innenfläche des Kolonnenmanteis anlegen.
-
Weitere Vorschläge beruhen auf dem Gedanken, die Dichtung durch ein
konisch gehaltenes, sich federnd gegen den Kolonnenmantel legendes Blech herbeizuführen.
Die Federung bedingt geringe Blechstärken, es hat sich aber gezeigt, daß dünne Bleche
stark korrosionsgefährdet sind und nach zu kurzer Betriebsdauer unbrauchbar werden.
Bei starken Temperaturunterschieden reicht überdies die Federkraft des dünnen Bleches
oft nicht mehr zum Ausgleich aus, so daß an der in Bodenhöhe liegenden Abdichtung
doch wieder Flüssigkeit durchtreten kann.
-
Nach der Erfindung wird nun der Rand des Bodens nach oben gebogen,
und die Dichtung wird oberhalb der Bodenebene durch einen gegen den Abdichtring
anliegenden Boden rand gebildet. Der Abdichtring weist einen rechteckigen oder ähnlichen
vollen Querschnitt auf. Schräg gestellte Schrauben pressen sowohl die Bodenkante
gegen den Abdichtring als auch diesen gegen den Kolonneninnenmantel an.
-
Die Dichtungsstelle kann bei dieser neuen Bauart mit Leichtigkeit
so hoch angeordnet sein, daß im gesamten Belastungsbereich die Flüssigkeit nicht
durchtropft. Aus der Druckverlustkurve nach Abb. 2 ist zu ersehen, daß bei verminderter
Flüssigkeitshöhe auch der praktisch noch vorkommende geringste Dampfdruck unterhalb
des Austauschbodens größer ist als der Druck der Flüssigkeitssäule oberhalb der
Abdicht-
stellen, daß also für die Flüssigkeit keine Niöglichkeit
zum Durchtritt gegen diesen Druck besteht.
-
Umgekehrt ist nicht zu befürchten, daß wesentliche Dampfmengen über
den äußeren Umfang der Bodenscheibe nach oben durchströmen. Die in der Praxis gemessene
Menge liegt in der Regel weit unter 0,5°/o.
-
Da diese geringe Menge noch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels austritt.
nimmt sie noch am Austausch teil, so daß der Bbden-Wirkungsgrad praktisch durch
diese geringe Menge nicht beeinträchtigt wird.
-
Die Aufbiegung des Boden randes nach oben sowie das feste Verschratibeii
des massiven Profllringes mit der Bodenscheibe ergibt eine Versteifung der gesamten
Bodenscheibe am Umfang, so daß auch mit verhältnismäß ig dünnen Wandstärken gearbeitet
werden kann, was besonders bei teuren Werkstoffen die Herstellungskosten herabzusetzen
erlaubt. Der Rand der Bodenscheibe ist infolge der Steifigkeit ohne weiteres zu
bearbeiten, so daß sich eine sehr wirksame Schneidendichtung zwischen dem aufgebogenen
Rand der Bodenscheibe und dem Abdichtring ergibt. Der Abdichtring selbst kann durch
einige gut gezielte Hammerschläge dem Kolonnenmantel angepaßt werden, auch wenn
dieser nicht kreisrund ausfällt.
-
Die besonders wirksame Abdichtung beeinträchtigt nicht das leichte
Ein- tmd Ausbauen der Böden, was im Hinblick auf die Vielzahl der in eine Kolonne
eingebauten Böden und die von Zeit zu Zeit erforderlichen Reparaturarbeiten besonders
schätzenswert ist.
-
Die Erfindung ist in erster Linie auf metallische Dichtungsringe
gerichtet. Es ist aber auch mõglich, in einer Reihe von Fällen Ringe aus geeigneten
Kunststoffen von gleicher Beständigkeit und Haltbarkeit zu benutzen.
-
Die neue- Bauart ist auf der linken Seite der Abb. 1 im Schnitt und
in Abb. 3 in teilweiser Draufsicht dargestellt.
-
Abb. 4 stellt einen abgeänderten Querschnitt für den Dichtungsring
dar.
-
Der Austauschboden 1 wird in bekannter und daher nicht dargestellter
Weise durchStützbolzen oder durch eine Trägerkonstruktion abgestützt. Am Rande ist
der Austauschboden bei 2 nach. oben abgekantet, an der Oberseite ist der abgekantete
Teil plan bearbeitet. Der äußere Durchmesser der Bodenscheibe 1 ist etwas kleiner
als der lichte Durchmesser des Kolonnenmantels 4, so daß die Bodenscheiben trotz
etwaiger Abweichungen- des Mantels- von der Kreisform noch leicht eingeführt werden
können.
-
Am äußeren Rande der Bodenscheibe wird bei 3 ein geteilter metallischer
Profilring 5 aufgelegt, wobei die untere Kante dieses Pröfilringes a'uf dem äußeren
Rand der Bodenscheibe aufliegt. Durch eine aus
Schraubenbolzen 6 mit Mutter und Klammern
7 bestehende Anpreßvorrichtung wird der Profilring 5 so angepreßt, daß er sowohl
gegenüber dem äußeren Mantel der Kolonne4 als auch gegenüber dem äußeren Rand der
Bodenscheibe abdichtet.
-
Anpreßvorrichtungen 6, 7 können in Abständen von etwa 300 bis 400
mm über den gesamten Umfang der Bodenscheibe angeordnet werden, so daß ein ausreichendes
Anpressen über den gesamten Umfang stattfindet.
-
Aus Abb. 3 ist bei 8 ersichtlich, daß der Profilrin r einen Spalt
aufweist. Man kann diesen Spalt noch überdecken. tn der Regel ist das aber aus den
angeführten Gründen nicht erforderlich.
-
Statt den Dichtungsring 5 mit einem quadratischen oder rechteckigen
Querschnitt zu versehen, kann man ihm nach Abb. 4 auch Dreiecksquerschnitt geben.
Es können stattdessen auch handelsübliche Vierkantstäbe von etwa 10 mm Kanten länge
benutzt werden, so daß die Abdichtung mit sehr einfachen Mitteln durchzuführen ist.
-
Wesentlich ist, daß die Dichtung oberhalb der Bodenscheibe, aber
noch unterhalb des durch die Glocken gegebenen Flüssigkeitsspieges 9 liegt. Die
Höhe der Aufbiegung des Boden randes richtet sich nach der durchgesetzten Dampfmenge
bzw. dem Druckverlust und kann den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden.
-
P.\TENTANSPR(JCHE 1. Austauschboden für Rektifizierkolonnen mit einem
Abdichtring, des gegen den Innenmantel der Kolonne - gedrückt wird, - dadurch gekennzeichnet,
daß der Bodenrand (3) nach oben gebogen ist und die Dichtung oberhalb der Bodenebene
(1) durch den gegen den Abdichtring (5) anliegenden Bodenrand (3) gebildet wird.