DE1098489B

DE1098489B - Bottom for mass transfer column

Info

Publication number: DE1098489B
Application number: DE1960P0024891
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hellmut Stock
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1960-04-23
Filing date: 1960-04-23
Publication date: 1961-02-02

Description

Boden für Stoffaustauschkolonne Es ist bekannt, für den Stoffaustausch zwischen einer gas- oder dampfförmigen und einer flüssigen Komponente Austauschböden zu verwenden, die eine intensive Durchmischung des Gases bzw. Dampfes und der Flüssigkeit dadurch ermöglichen, daß das Gas oder der Dampf durch kleine Öffnungen von Siebflächen oder Siebglochen geleitet wird und so in einer Vielzahl von Blasen eine feine Verteilung in der Flüssigkeit erfährt, wobei durch die sattelförmige oder gewölbte Profilierung der Siebflächen oder -glocken eine gewisse Steuerbarkeit der wirksamen Fläche erreicht wird, insofern als je nach der Druckbelastung eine kleinere oder größere Anzahl von Öffnungen von Gas oder Dampf durchsetzt wird.Bottom for mass transfer column It is known for mass transfer exchange trays between a gaseous or vaporous and a liquid component to use that an intensive mixing of the gas or vapor and the liquid thereby allow the gas or steam to pass through small openings in sieve surfaces or sieve holes and so a fine distribution in a multitude of bubbles experiences in the liquid, whereby due to the saddle-shaped or arched profiling of the sieve surfaces or bells a certain controllability of the effective area is achieved becomes, insofar as a smaller or larger number depending on the pressure load is penetrated by openings of gas or steam.

Hierbei ist jedoch der Größe und Anzahl der Öffnungen in den Siebglocken oder -flächen eine gewisse Grenze gesetzt und damit auch die obere Belastung auf einen Wert beschränkt, bei dessen Überschreiten die Gefahr besteht, daß das Gas durch den damit verbundenen Druckanstieg schlauchartig die Flüssigkeit durchdringt und diese schließlich vom Boden abhebt. However, this depends on the size and number of openings in the sieve bells or areas, a certain limit is set and thus also the upper load limited a value which, if exceeded, there is a risk that the gas penetrates the liquid like a hose due to the associated increase in pressure and it finally lifts off the ground.

Um vechselnde Belastungen zu ermöglichen, sind Austauschböden mit feder- oder gewichtsbelasteten Abschlußorganen bekanntgeworden. Bei diesen Ausführungen wird der jeweiligen Belastung entsprechend der Strömungsquerschnitt dadurch gesteuert, daß der bei steigender Gas- oder Dämpfebelastung zunehmende Druck das Abschlußorgan gegen die Feder- oder Gewichtsbelastung anhebt. In order to enable alternating loads, exchangeable floors are with spring-loaded or weight-loaded closing organs become known. With these versions the flow cross-section is controlled according to the respective load, that the pressure, which increases with increasing gas or vapor load, is the closing element lifts against the spring or weight load.

In der USA.-Patentschrift 2658737 finden federbelastete Ventile Verwendung. Der dabei erzielte Mischeffekt zwischen beiden Komponenten soll durch gezahnte Ränder oder eine über den Ventilen angeordnete Schlitzgloclie verbessert werden. In U.S. Pat. No. 2,658,737, spring-loaded valves are used. The resulting mixing effect between the two components should be achieved by toothed edges or a slit glass placed over the valves can be improved.

In der USA.-Patentschrift 2871003 steuert ein in einem Zylinder geführter Scheibenkolben mehrere in der Vertikalen angeordnete Lochreihen, so daß der Kolben in der höchsten Stellung bei maximaler Belastung sämtliche Löcher freigibt. In U.S. Pat. No. 2871003, a cylinder-guided one controls Disc piston several rows of holes arranged vertically, so that the piston clears all holes in the highest position at maximum load.

Die bekannten Ausführungen weisen eine Vielzahl von Bauelementen auf, sind aufwendig und bieten bei sehr hohen Gas- oder Dämpfegeschwindigkeiten keine Kompensation für den hierbei auftretenden Abfall des Wirkungsgrades der Kolonne; sie müssen daher mit großem Bodenabstand arbeiten, wenn sie für hohe Freiraumgeschwindigkeiten Verwendung finden sollen. The known designs have a large number of components on, are complex and offer very high gas or steam speeds no compensation for the resulting drop in the efficiency of the column; they must therefore work with a large ground clearance if they are for high free space speeds Should be used.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß bei geringen Belastungen keine Gewähr gegeben ist, daß alle Abschlußorgane gleichzeitig und gleichmäßig angehoben werden, so daß die Gefahr eines lokalen Kurzschlusses vorhanden ist. Another disadvantage is that at low loads there is no guarantee that all closing organs will be raised simultaneously and evenly so that there is a risk of a local short circuit.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß vom Zulauf- zum Ablaufende des Bodens reichende, eben aufliegende Siebplatten vor- gesehen sind, die an ihrem einen in Strömungsrichtung liegenden Rand drehbar gelagert sind und am übrigen Umfang oder an einem Teil desselben abwärts gerichtete Ränder mit Ausschnitten oder Einschnitten aufweisen, welche bei entsprechendem Belastungsanstieg durch Schwenken der Platten als Querschnittsvergrö-Rerung mehr oder weniger zur Wirkung kommen. These disadvantages are eliminated according to the invention in that from Inlet to the outlet end of the floor, have flat sieve plates seen are, which are rotatably mounted on their one edge lying in the flow direction and on the rest of the circumference or on a part of the same downwardly directed edges Have cutouts or incisions, which with a corresponding increase in load by swiveling the plates to enlarge the cross-section more or less Effect come.

Dadurch wird erreicht, daß der Boden bei Mindestbelastung, die etwa 20 bis 25 ovo der Vollast beträgt, als normaler Siebboden arbeitet, indem nur die Siebfläche in Funktion ist, während bei steigender Belastung die sich von der Auflage abhebenden Siebplatten zusätzliche Querschnitte an den abgewinkelten Rändern freigeben. Da der Druck auf die großen Siebflächen ein Vielfaches der bei der bekannten Anordnung auftretenden Kräfte ausübt, besteht nicht die Gefahr des ungleichen Anhebens der Siebflächen, die gegebenenfalls auch in einfacher Weise gekoppelt werden können. This ensures that the floor with a minimum load, which is about 20 to 25 ovo of full load is, as a normal sieve bottom works by only the Sieve area is in function, while with increasing load, the support Uncover additional cross-sections at the angled edges when the sieve plates are lifted off. Since the pressure on the large screen surfaces is a multiple of that with the known arrangement occurring forces, there is no risk of uneven lifting of the Sieve surfaces that can also be coupled in a simple manner if necessary.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist unter den beweglichen Siebplatten eine Abstreifervorrichtung für die vom darunterliegenden Boden aus mitgerissene Flüssigkeit angeordnet. Dieser Abstreifer ist aus zwei übereinander angeordneten wellenförmigen perforierten Tafeln oder Geflechten gebildet und hat die Aufgabe, die bei höherer Belastung - etwa oberhalb 1,2 m/s - von unten her mitgerissene Flüssigkeit zurückzuhalten und auf den darunter befindlichen Boden zurückzuleiten, wobei durch eine Anordnung der Wellungen quer zur Strömungsrichtung ein Flüssigkeitstransport von der Einlauf- zur Ablaufseite wirksam unterbunden wird. Vielmehr wird eine örtliche Flüssigkeitsumwälzung erzeugt, wodurch der an sich schlechtere Stoffaustausch über den abgewinkelten Rändern verbessert wird, so daß die Wirkungsgradkurve den gewünschten flachen Verlauf über den ganzen Belastungsbereich erhält. Dazu kommt, daß die bei hoher Belastung vorhandene Schräglage der Siebflächen den Vorteil hat, daß die starke Aufwärtsbewegung der gas-oder dampfförmigen Komponente über den geschlitzten Flächen abgebremst wird unter Bildung neuer Stoffaustauschflächen und daß die über den Siebflächen gebildete feine Schaumschicht nicht durch diese turbulente Strömung gestört wird. According to a further feature of the invention is among the movable Sieve plates a scraper device for those carried along by the floor below Arranged liquid. This scraper is made up of two arranged one above the other wavy perforated panels or braids and has the task of the liquid entrained from below at higher loads - approximately above 1.2 m / s hold back and redirect to the ground below, being through an arrangement of the corrugations transversely to the flow direction a liquid transport is effectively prevented from the inlet to the outlet side. Rather, it becomes a local Fluid circulation generated, whereby the in itself poorer mass transfer about the angled edges is improved, so that the efficiency curve is the desired maintains a flat course over the entire load area. In addition, the high load inclined position of the sieve surfaces advantage that has the strong upward movement of the gaseous or vaporous component over the slotted surfaces is slowed down with the formation of new mass transfer surfaces and that the fine foam layer formed over the sieve surfaces is not through them turbulent flow is disturbed.

Durch die Ausbildung des Abstreifers in der Form zweier übereinander angeordneter gewellter Siebflächen wird außerdem zwischen denselben eine zweite Austauschzone geschaffen, die den Stoffaustausch wirksam unterstützt. Je steiler bzw. tiefer die Wellungen ausgeführt werden, desto größer kann der von den Lochungen gebildete Strömungsquerschnitt gemacht werden, so daß ein nennenswerter Druckabfall durch den Abstreifer nicht einzutreten braucht. By designing the scraper in the form of two on top of each other arranged corrugated screen surfaces is also a second between them Exchange zone created that effectively supports the exchange of substances. The steeper or deeper the corrugations are made, the larger the perforations can be Formed flow cross-section are made, so that a significant pressure drop does not need to enter through the scraper.

Es ist mit dem Erfindungsgegenstand somit ein Austauschboden geschaffen, der bei großem Belastungsbereich und minimalem Druckverlust einen gleichbleibenden, hohen Wirkungsgrad gewährleistet. Bei gleichzeitiger Reduzierung des Bodenabstandes wird damit eine erhebliche Reduzierung der Kolonnenabmessungen erzielt. Der Druckverlust ist relativ niedrig und beträgt beispielsweise beim Betrieb mit Luft und Wasser 80 mm W.S. bei einer Luftgeschwindigkeit von 1,8 m/s, bezogen auf den freien Kolonneuquerschnitt, und einer Wasserbelastung von 30 m3/m2 h. Der Strömungswiderstand des leeren Bodens beträgt bei dieser Belastung nur 30 mm W.S. With the subject of the invention, an exchange floor is created, which with a large load range and minimal pressure loss a constant, high efficiency guaranteed. With simultaneous reduction of the ground clearance this results in a considerable reduction in the column dimensions. The pressure loss is relatively low and is, for example, when operating with air and water 80 mm W.S. at an air speed of 1.8 m / s, based on the free column cross section, and a water load of 30 m3 / m2 h. The flow resistance of the empty soil at this load is only 30 mm W.S.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 und 2 einen Querschnitt bzw. teilweisen Längsschnitt durch ein Bodenelement bei minimaler und maximaler Belastung, und Fig. 3 eine Draufsicht desselben. In the drawing, the invention is illustrated using an exemplary embodiment, namely, Fig. 1 and 2 show a cross section and partial longitudinal section through a floor element with minimum and maximum load, and FIG. 3 is a plan view same.

Zwei rechteckige Siebplatten 1 und 2 sind je an einem Längsrand abgewinkelt und mit Einschnitten 3 versehen und an ihrem anderen Längsrand drehbar in einem Einsatzrahmen 4 gehalten, wobei sie in Ruhe oder bei minimaler Belastung auf den Rändern einer Rinne 5 eben aufliegen (gestrichelte Lage), derart, daß die abgewinkelten Ränder in die Rinne eintauchen. Two rectangular sieve plates 1 and 2 are each angled at one longitudinal edge and provided with incisions 3 and rotatable in one at its other longitudinal edge Insert frame 4 held, with it at rest or with minimal load on the Edges of a channel 5 rest flat (dashed position), in such a way that the angled Dip the edges into the channel.

Federn 6, die an in der Drehung mit den Platten verbundenen Armen 7 angreifen, suchen die Platten in dieser Lage zu halten oder in diese Lage zurückzuführen.Springs 6 on arms connected in rotation to the plates 7 attack, try to keep the plates in this position or to return them to this position.

In dem Rahmen unter den Siebplatten ist ferner ein Abstreifer angeordnet, der von zwei übereinanderliegenden, wellen- oder sägezahnförmigen perforierten Flächen 8 und 9 gebildet oder begrenzt wird, deren Wellungen quer zur Längsausdehnung des Rahmens verlaufen. Im übrigen ist der Rahmen in der Querausdehnung so bemessen, daß er durch Behälteröffnungen von Mannlochgröße eingebracht werden kann. A scraper is also arranged in the frame under the sieve plates, that of two superimposed, wavy or sawtooth-shaped perforated surfaces 8 and 9 is formed or limited, the corrugations transverse to the longitudinal extent of the Frame. In addition, the transverse dimension of the frame is dimensioned in such a way that that it can be introduced through tank openings the size of manholes.

Der beschriebene Rahmen dient als Bauelement für Austauschböden, indem er einzeln oder zu mehreren nebeneinander in einer Kolonne angeordnet wird, der- art, daß der Zu- und Ablauf der Flüssigkeit an den Schmalseiten der Siebflächen stattfindet und die Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 10 über die Platten strömt, wobei die Zu- und Ableitung der Flüssigkeit von Boden zu Boden in bekannter Weise erfolgt. Hierbei füllen die Rahmen das dem Kolonnenquerschnitt entsprechende Quadrat oder Rechteck aus, und von den frei bleibenden vier Segmenten werden zwei abgedeckt und zwei für den Flüssigkeitszu- und -ablauf benutzt, wobei die Rahmenseiten selbst als Überlaufwehr dienen können. The frame described serves as a component for replacement floors, by placing it individually or in groups next to each other in a column, the- kind that the inflow and outflow of the liquid on the narrow sides of the sieve surfaces takes place and the liquid flows in the direction of arrows 10 over the plates, the inflow and outflow of the liquid from floor to floor in a known manner he follows. The frames fill the square corresponding to the cross-section of the column or rectangle, and two of the four remaining segments are covered and two used for the liquid inlet and outlet, the frame sides themselves can serve as an overflow weir.

Im Betrieb werden die Siebplatten von einer bestimmten Dampfbelastung an, die durch ihr Gewicht und die Bemessung der Federn gegeben ist, von ihrer Auflage mehr oder weniger abgehoben, so daß die Durchbrüche an den abgewinkelten Rändern als zusätzlicher Strömungsquerschnitt zur Wirkung kommen (ausgezogene Lage). Nicht dargestellte Anschläge können den Drehwinkel der Siebplatten auf einen bestimmten Wert begrenzen. Durch den doppelten Abstreifer wird die vom darunterliegenden Boden aus mitgerissene Flüssigkeit wirksam zurückgehalten, so daß hohe Freiraumgeschwindigkeiten für den Dampf zwischen den Rahmen möglich sind. In operation, the sieve plates are exposed to a certain vapor load which is given by their weight and the dimensioning of the springs, from their support more or less raised, so that the openings on the angled edges come into effect as an additional flow cross-section (extended position). not The stops shown can change the angle of rotation of the sieve plates to a specific one Limit value. The double scraper removes the from the floor below effectively retained from entrained liquid, so that high free space velocities for the steam between the frames are possible.

PATENTANSPRVCHE 1. Boden für Stoffaustauschkolonnen zwischen einer von einem Einlaufwehr zu einem Ablaufwehr über den Boden strömenden Flüssigkeit und einem durch Öffnungen im Boden aufsteigenden Dampf, bei dem feder- oder gewichtsbelastete Elemente unter steigender Gasbelastung einen größeren Durchtrittsquerschnitt freigeben, dadurch gekennzeichnet, daß vom Einlauf- zum Ablaufwehr reichende, eben aufliegende Siebplatten (1, 2) an einer in Strömungsrichtung liegenden Seite drehbar gelagert sind und an ihrem übrigen Umfang oder einem Teil desselben abwärts gerichtete Ränder mit Aus- oder Einschnitten (3) aufweisen. PATENT CLAIM 1. Tray for mass transfer columns between a Liquid flowing over the floor from an inlet weir to an outlet weir and a steam rising through openings in the floor, which is spring-loaded or weight-loaded Elements release a larger passage cross-section under increasing gas load, characterized in that reaching from the inlet to the outlet weir, lying flat Sieve plates (1, 2) rotatably mounted on a side lying in the direction of flow are and on their remaining circumference or part of the same downward edges with cutouts or incisions (3).

Claims

2. Floor according to claim 1, characterized in that under the sieve plates (1, 2) a wiper (8, 9) corrugated transversely to the direction of flow for the one below Soil is arranged from entrained liquid.

3. exchange floor according to claim 2, characterized in that the Stripper of two perforated corrugated sheets or arranged one above the other Wire mesh with knitted fabric inserts (8, 9) is formed.

4. Replacement floor according to claim 1 to 3, characterized in that that the sieve plates (1, 2) and the scraper (8, 9) in a common frame (4) are housed, the width of which is adapted to the manhole dimensions and the Narrow sides may serve as overflow weirs.