DE102005044224A1

DE102005044224A1 - Material exchange column with reverse-flow plate type exchange plate(s), useful e.g. for distillation or scrubbing, includes multiple liquid flow direction changing partitions to improve effectiveness

Info

Publication number: DE102005044224A1
Application number: DE200510044224
Authority: DE
Inventors: Hans-Jörg Dr. Zander
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

A material exchange column with at least one exchange plate of reverse-flow plate type, having a base surface (2) and a first partition (5A) for changing the flow direction of a liquid flowing over the base surface by at least 90[deg] (preferably ca. 180[deg]), includes a second partition (5B) for changing the liquid flow direction as for the first partition.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoffaustauschkolonne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a mass transfer column according to the preamble of claim 1

In Stoffaustauschkolonnen wird aufsteigendes Gas in direkten Kontakt mit im Gegenstrom herabfließender Flüssigkeit gebracht, um beispielsweise Destillations- oder Waschprozesse durchzuführen. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Bodenkolonnen, die eine Vielzahl von übereinander angeordneten Austauschböden aufweisen, die jeweils eine im Betrieb horizontal ausgerichtete Grundfläche aufweisen. Dies ist zum Beispiel aus K. Hoppe, M. Mittelstraß, Grundlagen der Dimensionierung von Kolonnenböden, Technische Fortschrittsberichte Band 61, 1967 bekannt.In Mass transfer columns will put ascending gas into direct contact with flowing down in countercurrent liquid brought to carry out, for example, distillation or washing processes. The The present invention relates to tray columns comprising a plurality from one another arranged exchange floors each having a horizontally aligned in operation Floor space exhibit. This is for example from K. Hoppe, M. Mittelstraß, Grundlagen Dimensioning of Column Trays, Technical Progress Reports Volume 61, 1967 known.

Flüssigkeit fließt aus einem Zulaufschacht von oben her auf diese Grundfläche, strömt in im Wesentlichen horizontaler Richtung über die Grundfläche und tritt über einen Ablaufschacht nach unten wieder aus. Die Standhöhe der Flüssigkeit wird durch ein vor dem Ablaufschacht angeordnetes Ablaufwehr bestimmt. Über Öffnungen in der Grundfläche des Austauschbodens tritt Gas in die horizontal fließende Flüssigkeit ein und durchströmt diese in Blasenform. Hierdurch wird der gewünschte direkte Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit erzeugt.liquid flows From an inlet shaft from above on this base, flows in the Essentially horizontal direction over the base and occurs over down a downcomer. The level of the liquid is determined by a drain arranged in front of the drain. About openings in the base area of the exchange tray gas enters the horizontally flowing liquid and flows through these in bubble form. This will create the desired direct contact between Gas and liquid generated.

In bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise bei Rückwaschböden, steht nur sehr wenig Flüssigkeit zur Verfügung. Es ist bekannt, in den entsprechenden Kolonnen oder Kolonnenabschnitten Reverse-Flow-Böden einzusetzen, in denen Zulauf und Ablauf auf der gleichen Seite liegen und die in der Mitte eine vertikale, einseitig offene Trennwand aufweisen, die eine Strömungsumlenkung der Flüssigkeit um etwa 180° erzwingt. Die Trennwand bildet im Zusammenwirken mit der Kolonnenwand ein "Mittel zur Änderung der Strömungsrichtung von über die Grundfläche strömender Flüssigkeit".In certain applications, for example, in backwashing floors, stands only very little liquid to disposal. It is known to use reverse flow trays in the corresponding columns or column sections, in which inlet and outlet lie on the same side and the in the middle have a vertical, one-sided open partition, the one flow deflection the liquid forced by about 180 °. The partition, in cooperation with the column wall, forms a "means of change the flow direction from above the base area flowing Liquid".

Diese Strömungsumkehr erhöht gegenüber normalen, einflutigen Böden die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und verbessert die Strömungsführung und damit die Wirksamkeit des Bodens. Allerdings wird – insbesondere bei großen Kolonnendurchmessern – die gleichmäßige Flüssigkeitsüberströmung immer schwieriger.These flow reversal elevated compared to normal, flooded soils the flow velocity the liquid and improves the flow guidance and thus the effectiveness of the soil. However - especially with large column diameters - the uniform liquid overflow always more difficult.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit einer Stoffaustauschkolonne mit mindestens einem Reverse-Flow-Boden weiter zu erhöhen.Of the The invention is therefore based on the object, the effectiveness of a Mass transfer column with at least one reverse-flow soil on to increase.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf dem Austauschboden mindestens ein weiteres zweites Mittel zur Änderung der Strömungsrichtung von über die Grundfläche strömender Flüssigkeit um mindestens 90°, insbesondere um etwa 180° vorgesehen ist, das eine weitere Strömungsumlenkung an einer zweiten Stelle auf der Grundfläche des Austauschbodens bewirkt.These Task is solved by that on the exchange floor at least one other second means to change the flow direction from above the base area flowing liquid by at least 90 °, in particular provided by about 180 ° that is another flow diversion effected at a second location on the base of the exchange tray.

Dieses weitere Mittel kann beispielsweise eine zweite Trennwand aufweisen, die nicht unmittelbar mit der ersten Trennwand verbunden ist. Die zweite Trennwand kann zum Beispiel parallel und versetzt zur der ersten Trennwand angeordnet sein. Auf diese Weise wird eine zweite Strömungsumlenkung beziehungsweise Strömungsumkehr erreicht. Dadurch wird die Flüssigkeitsverteilung über die Grundfläche des Bodens gleichmäßiger, die flüssigkeitsseitige Rückvermischung wird verringert und schlecht durchströmte Toträume werden vermieden. Die Wirksamkeit des Bodens wird weiter erhöht.This further means may, for example, have a second partition, which is not directly connected to the first partition. The second For example, the partition can be parallel and offset from the first one Partition be arranged. In this way, a second flow deflection or flow reversal reached. As a result, the liquid distribution over the base of the Soil more even, the liquid side backmixing is reduced and poorly traversed dead spaces are avoided. The effectiveness of the soil is further increased.

Hierdurch kann bei manchen Prozessen sogar die Flüssigkeitsmenge reduziert werden. Zum Beispiel kann bei Rückwaschvorgängen eine geringere Menge an Rückwaschwasser eingesetzt werden. Entsprechend geringer ist der Aufwand zur Bereitstellung und Entsorgung des Rückwaschwassers.hereby In some processes, even the amount of liquid can be reduced. For example, in backwashing operations, a less amount of backwash water be used. Correspondingly lower is the effort to provide and disposal of the backwash water.

Bei der Erfindung kann auf dem Austauschboden jede beliebige Anzahl von Strömungsumlenkungen größer als 1 vorgesehen sein, im einfachsten Fall zwei. Im Allgemeinen verändert jede Strömungsumlenkung die Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit in der Ebene der Grundfläche des Bodens um 180° (Strömungsumkehr), grundsätzlich sind jedoch auch Strömungsumlenkungen um kleinere Winkel denkbar.at The invention can be any number on the exchange floor of flow deflections greater than 1 be provided, in the simplest case two. In general, each one changes flow deflection the main flow direction the liquid in the plane of the base the floor by 180 ° (flow reversal), in principle but are also flow deflections conceivable for smaller angles.

Insbesondere bei Strömungsumlenkungen um etwa 180° ist es günstig, wenn der Austauschboden eine ungerade Anzahl Mittel zur Änderung der Strömungsrichtung von über die Grundfläche strömender Flüssigkeit um mindestens 90° aufweist. Im einfachsten Fall wären dies drei solcher Mittel. Hierdurch kann der Vorteil des bekannten Reverse-Flow-Bodens erhalten werden und Zu- und Ablauf können auf derselben Seite angeordnet werden.Especially at flow redirections is about 180 ° it cheap, if the exchange floor an odd number means of change the flow direction from above the base area flowing liquid at least 90 °. In the simplest case would be these are three such remedies. As a result, the advantage of the known Reverse flow soil can be obtained and inlet and outlet can open up same side.

Die erfindungsgemäße Stoffaustauschkolonne weist vorzugsweise eine Mehrzahl von identisch oder spiegelbildlich aufgebauten Reverse-Flow-Böden übereinander auf. Diese können die gesamte Kolonnenhöhe ausfüllen oder auch nur einen oder mehrere Abschnitte der Kolonne. Andere Kolonnenabschnitte können mit anderen Bodentypen oder anderen Stoffaustauschelementen wie Füllkörpern oder geordneter Packung ausgestattet sein.The inventive mass transfer column preferably has a plurality of identical or mirror images built-up reverse-flow trays on top of each other on. these can the entire column height fill out or only one or more sections of the column. Other Column sections can with other types of soil or other mass transfer elements such as Packings or ordered Pack be equipped.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention and further details of the invention are described below with reference to one of the Drawings schematically illustrated embodiment explained in more detail. Hereby show:

1 eine Stoffaustauschkolonne mit klassischem Reverse-Flow-Boden im Querschnitt und 1 a mass transfer column with classic reverse-flow bottom in cross-section and

2 eine erfindungsgemäße Stoffaustauschkolonne im Querschnitt. 2 a mass transfer column according to the invention in cross section.

1 zeigt die kreisförmige Kolonnenwand 1 im Querschnitt und die Grundfläche 2 eines Austauschbodens in Draufsicht. Über einen Zulaufschacht 3 und ein Einlaufwehr 4 strömt während des Betriebs der Kolonne von oben kommende Flüssigkeit auf den ersten Strömungsweg 2A der Grundfläche 2, der mittels einer vertikalen Trennwand 5 von einem zweiten Strömungsweg 2B der Grundfläche 2 getrennt ist. Die Trennwand 5 wirkt zusammen mit der Kolonnenwand 1 als Mittel zur Änderung der Strömungsrichtung von über die Grundfläche strömender Flüssigkeit um etwa 180°. 1 shows the circular column wall 1 in cross-section and the base area 2 a replacement floor in plan view. About a feed shaft 3 and an enema weir 4 flows during operation of the column from above coming liquid on the first flow path 2A the base area 2 that by means of a vertical partition 5 from a second flow path 2 B the base area 2 is disconnected. The partition 5 works together with the column wall 1 as a means for changing the flow direction of liquid flowing over the base surface by about 180 °.

Wie durch den Pfeil 10 angedeutet, wird die über die Grundfläche 2 strömende Flüssigkeit am Ende der Trennwand um etwa 180° umgelenkt und fließt in umgekehrter Strömungsrichtung über den zweiten Strömungsweg 2B zu einem Ablaufwehr 6. Über diese Ablaufwehr fällt die Flüssigkeit schließlich nach unten in einen Ablaufschacht 7, der gleichzeitig den Zulaufschacht für den darunter liegenden Boden bildet. Dieser ist dann spiegelbildlich zu dem in der Zeichnung dargestellten aufgebaut.As by the arrow 10 implied, which is about the base area 2 flowing liquid deflected at the end of the partition by about 180 ° and flows in the reverse flow direction over the second flow path 2 B to a drainage 6 , Finally, the liquid falls down into a downcomer via this drain weir 7 , which simultaneously forms the inlet shaft for the underlying soil. This is then mirror image constructed to that shown in the drawing.

Die erfindungsgemäße Stoffaustauschkolonne ist in 2 in derselben Querschnittsansicht schematisch dargestellt. Die einander entsprechenden Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie in 1 versehen. Gemäß der Erfindung weist der in 2 sichtbare Reverse-Flow-Boden mehr als ein Mittel zur Änderung der Strömungsrichtung von über die Grundfläche strömender Flüssigkeit um etwa 180° auf. Insgesamt drei einseitig offene Trennwände 5A, 5B, 5C, die parallel und versetzt zueinander angeordnet sind, bilden im Zusammenwirken mit der Kolonnenwand 1 drei solcher Mittel. Hierdurch wird die Strömungsrichtung der Flüssigkeit an drei Stellen umgekehrt (Pfeile 10, 11, 12) und es ergeben sich insgesamt vier Strömungswege 2A, 2B, 2C, 2D auf der Grundfläche 1 des Austauschbodens, über welche die Flüssigkeit in Mäanderform fließt. Einlaufwehr 4 und Ablaufwehr 7 stoßen hier nicht unmittelbar aneinander. Dazwischen befindet sich vielmehr eine höhere Seitenwand 8, die eine Flüssigkeitsströmung zwischen den Strömungswegen 2B und 2D und dem Zulaufschacht 3 beziehungsweise dem Ablaufschacht 7 verhindert.The mass transfer column according to the invention is in 2 shown schematically in the same cross-sectional view. The corresponding components are denoted by the same reference numerals as in 1 Mistake. According to the invention, the in 2 visible reverse flow soil more than a means for changing the flow direction of liquid flowing over the base surface by about 180 °. A total of three single-sided partitions 5A . 5B . 5C , which are arranged parallel and offset from each other, form in cooperation with the column wall 1 three such means. As a result, the flow direction of the liquid is reversed at three points (arrows 10 . 11 . 12 ) and there are a total of four flow paths 2A . 2 B . 2C . 2D on the ground 1 the exchange floor over which the liquid flows in meandering form. inlet weir 4 and drainage 7 do not collide directly here. In between there is rather a higher side wall 8th that creates a fluid flow between the flow paths 2 B and 2D and the inlet shaft 3 or the downcomer 7 prevented.

Selbstverständlich ist die Erfindung auch mit zwei Trennwänden realisierbar. In diesem Fall läge der Ablaufschacht dem Zulaufschacht gegenüber, ebenso wie bei jeder anderen geraden Zahl von Umlenkungen.Of course it is the invention can also be realized with two partitions. In this Case would be the Downcomer facing the inlet shaft, just like any other even number of diversions.

Das Einlaufwehr 4 kann in einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels weggelassen werden.The inlet weir 4 may be omitted in a modification of the embodiment.

Claims

Mass transfer column with at least one exchange tray, which is designed as a reverse-flow tray and a base ( 2 ) and a first resource ( 5A ) for changing the flow direction of fluid flowing over the base surface by at least 90 °, in particular by approximately 180 °, characterized by a second means ( 5B ) for changing the flow direction of liquid flowing over the base surface by at least 90 °, in particular by about 180 °.

Mass transfer column according to claim 1, characterized in that the exchange tray an odd number, in particular three means ( 5A . 5B . 5C ) for changing the flow direction of liquid flowing over the base surface by at least 90 °.