DE2734988A1 - Kolonne fuer waerme- und stoffaustauschvorgaenge zwischen gas oder dampf und fluessigkeit - Google Patents
Kolonne fuer waerme- und stoffaustauschvorgaenge zwischen gas oder dampf und fluessigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kolonne zur Durchführung von Wärme- und Stoffaustauschvorgangen zwischen Gas und Flüssigkeit und insbesondere Rektifikations-, Absorptions- , Wasch-
und senkrechte Kontaktkolonnen, in denen sich die Flüssigkeit von oben nach unten bewegt und mit dem Gas in Kontakt steht,
das in der Kolonne hochsteigt.
Die Erfindung kann für die Durchführung von Gasrektifikationes-, Absorptions-, und Waschvorgängen in Kolonnen von
hoher Einheitsleistung mit einem Durchmesser von 10 bis 12 m am zweckmäßigsten eingesetzt werden, bei denen ein wirksamer
Kontakt zwischen großen Gas- bzw. Dampf- und Flüssigkeitsmengen gewährleistet werden muß, wobei feste Teilchen oder Polymerisationsprodukte in der FlUssigkeitsphase vorliegen.
Bekannt ist eine Kolonne zur Durchführung von Wärme-
und Stoffaustauschvorgängen zwischen Gas und Flüssigkeit
80982/. /0549
(UdSSR-Urheberschein Nr. 194 764), die im Körper übereinander
angeordnete Kontaktböden in Form waagerechter Platten mit Gasdurchlaßöffnungen hat, die durch senkrechte Zwischenwände
in einzelne Sektionen in Form regelmäßiger Vielecke getrennt sind. Im Mittelpunkt Jeder Sektion sind die Einlauföffnungen
von Abflußrohren ausgeführt,während die Auslauföffnungen
der Abflußrohre sich über den Mittelpunkten der jeweiligen untenliegenden Sektionen in einem gewissen Abstand
von ihrer Ebene befinden. Unter den Auslauföffnungen
der Abflußrohre sind waagerechte Prallscheiben mit einem Spiel zwischen diesen und den Enden der Abflußrohre angeordnet,
die die schirmförmige Verteilung der von den oberen Sektionen überlaufenden Flüssigkeit und deren Leiten zu den
Bandgebieten der jeweiligen unteren Sektionen der untenliegenden Böden gewährleisten. Diese Säule zeichnet sich
durch eine einfache Konstruktion, einen geringen Metallbedarf und einen niedrigen hydraulischen Widerstand aus. Beim
Betrieb der Kolonne fließt die Flüssigkeit aus den Abflußrohren zum Bandgebiet der jeweiligen unteren Sektion des
untenliegenden Bodens ab und bewegt sich vom Umfang zum Zentrum über die Oberfläche der Kontaktbahn dieser Bodensektion·
Gas steigt die Kolonne hinauf. Unter der Bedingung einer Druckluftzumischung entsteht eine doppelte Phasenkontaktzone.
Sie eine Phasenkontaktzone entsteht unmittelbar
auf der Kontakt bahn der Sektion infolge des Durchblasens des durch Schlitze in die Flüssigkeit hindurchgehenden Gases.
Die zweite Phasenkontaktzone wird durch den schirmförmigen
Abfluß der Flüssigkeit auf die untenliegende Bodensektion 809824/0549
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gebildet, wobei die herabfallende Flüssigkeit mit dem
hinaufsteigenden Gas in Kontakt steht. In jeder Sektion fließt also die Flüssigkeit aus dem über dem Mittelpunkt
der Sektion befindlichen Abflußrohr ab und bewegt sich vom Zentrum zum Umfang» wobei sie mit Gas in Kontakt steht· Ferner
bewegt sie sich vom Umfang zum Zentrum über die Kontaktbahn
bzw., der Sektion, wobei sie mit Gas in der Durchblas-^"Barbotageschicht
in Kontakt steht, fließt in das Abflußrohr im Mittel« punkt der Sektion und daraus auf die jeweilige Sektion des
untenliegenden Bodens ab usw.
Bei der obenbeschriebenen Kolonne wird die Steigerung der Stoffaustauschwirksamkeit der Kontaktstufe durch die zusätzliche Phasenkontakt ζ one gewährleistet. In der Kolonne erfolgt
eine longitudal-transversale Unterteilung der Gas- und Flüssigkeitsströme aufgrund von einfachen Einzelementen Sektionen
-, was die Möglichkeit bietet, die Flüssigkeitsbelastung der Abflußrandgebiete in den einzelnen Sektionen
bei hohen spezifischen Querschnittsbelastungen der Kolonne su vermindern. Gleichzeitig gestattet aer einfache Aufbau
der einzelnen Sektionen es, den Metallbedarf der Kontattoüden
beträchtlich herabzusetzen. Einen Nachteil dieser Kolonnne bilden zu niedrige zulässige Gasdurchsätze,
die durch das Flüssigkeitsmitreißen durch Gas unter Durchblas· betriebsbedingungen der Sektionen des Kontaktbodens eingeschränkt
sind, ungleichmäßige Verteilung der Gas- und Flüesigkeitaströme im Querschnitt der einzelnen Bodensektionen,
die für Durchblaskontakteinrichtungen kennzeichnend ist,
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"8" 273498Ö
und Bctrielisir.ntabilitiit bei der Änderur>s der Gasbelastungen
in weiten Grenzen.
Bekannt ist auch eine Kolonne (japanische Patentschrift Hr. 2 227, 1964) mit unteieinander angeordneten waagerechten
Böden (Kittel-Böden) mit Gasdurchlaßschlitzen, wobei die Schlitze in den einen Böden, die in der Höhe der Kolonne
in jedem zweiten Boden angeordnet sind, hinsichtlich der Achse der Kolonne tangential gerichtete Achsen aufweisen,
so daß sich auf dem Boden ein rotierender Flüssigkeitsstrom um die senkrechte Bodenachse herum bildet, der sich durch
Zentrifugalkräfte vom Zentrum zum Umfang des Bodens bewegt, während die Schlitze auf den anderen Böden derart ausgeführt
sind, daß eine radiale Bewegung der Flüssigkeit vom Umfang des Bodens zu dessen Zentrum gewährleistet wird. Die
Flüssigkeit bewegt sich auf den benachbarten Böden abwechselnd vom Zentrum zum Umfang und vom Umfang zum Zentrum,
wobei die Böden abwechselnd entsprechend mit Zentralabflußrohren und Umfangsabflußtaschen mit Flüssig keitsverachlußen
zum Flüssigkeitsabfluß von den oberen auf die unteren Böden ausgerüstet sind.
Diese Kolonne zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Gas steigt die Kolonne hinauf« strömt durch die
Schlitze in den Böden und erteilt der Flüssigkeit auf den Böden
eine Drehbewegung um die Bodenachse oder eine Radialbewegung vorn Umfang zum Zentrum. Die Flüssigkeit läuft von
oben in die Kolonne ein und führt abwechselnd auf jedem
Boden eine Üadialringbewegung vom Zentrum zum Umfang und
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eine Radialbewegung vom Umfang zum Zentrum aus, wobei sie
mit Gas in Kontakt steht. Durch die Drehbewegung von Flüssigkeit und Gas auf dem Boden wild die Bildung eines Höhengradienten der Flüssigkeitsschicht ausgeschlossen und die
gleichmäßige Flüssigkeits- und Gasverteilung über die Kontaktfläche des Bodens sowie die Erhöhung der Stoffaustauschwirksamkeit des Kontaktbodens (Murphrey-Wirksamkeit) begünstigt. Im anderen Fall, beim radialen Bewegungssinn von
Flüssigkeit und Gas vom Umfang zum Zentrum des Bodens, wird die Bildung des Höhengradienten der Flüssigkeitsschicht
ebenfalls verhindert, was auch zur gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeits- und Gasströme über die Kontaktfläche des
Bodens und zur Steigerung der Stoffaustauschwirksamkeit zwischen den Phasen beiträgt. Gleichzeitig weisen die Böden
mit Flüssigkeitsrotation im Vergleich zu den Böden mit Zentral abfluß eine viel größere Umfangserstreckung des Umfangsringabflusses auf und lassen infolge der Phasentrennung im Zentrifugalkraftfeld viel höhere Flüssigkeits- sowie Gasbelastungen zu.
Unter den Bedingungen eines auf dem Boden rotierenden zweiphasigen Stromes wird außerdem die Intensivierung des
Stoffaustausches zwischen den Phasen aufgrund der wiederholten Wechselwirkung zwischen den sich kreuzenden Gas-
und Flüssigkeitsvolumina gewährleistet.
Einen Nachteil dieser Kolonne bildet eine instabile und wenig effektive Arbeit bei beträchtlicher Änderung der
Gas- und Flüssigkeitsbelastungen sowie infolge der Wellen-
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bildung, die zur ungleichmäßigen Verteilung der.Gas- und
Flüssigkeitsströme über den Querschnitt des Bodens führt. Diese Kachteile verstärken sich besonders mit der Vergrößerung
des Bodendurchmessers, wenn die Flüssigkeitsbelastungen des Umfange- und insbesondere des Zentralringflusses wesentlich
zunehmen. Derartige Großkolonnen sind daher wegen der Überlastung der Abflüsse praktisch arbeitsunfähig, weil
der Abflußumfang des Bodens mit der Zunahme seines Durchmessers sich bekanntlich proportional zum Durchmesser in der
ersten Potenz vergrößert, während die Flüssigkeitsbelastung proportional zum Durchmesser in der zweiten Potenz zunimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolonne für Wärme- und Stoffaustauschvorgange zwischen Gas oder
Dampf und Flüssigkeit zu schaffen, bei der die Kontaktböden eine Unterteilung der Gas- und Flüssigkeitsströme gewährleisten
und dabei die Ausnutzung eines regelmäßig rotierendem
sweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes ermöglichen, so daß man effektive und hochproduktive Großkolonnen erhält.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Kolonne für Wärme- und Stoffaustauschvorgange zwischen
Gas oder Dampf und Flüssigkeit, mit im Körper übereinander angeordneten Kontaktböden in Form waagerechter Platten, die in
einzelne Sektionen mit darin ausgeführten Gas- bzw. Dampfdurchlaßschlitzen
unterteilt sind, und mit Abflußrohren, die zum Flüasigkeitsüberlauf von den Sektionen
der höherliegenden Böden auf diejenigen der tieferliegen-
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den Böden dienen, erfindungsgemäß die Sektionen eines jeden
Bodens einzelne Abschnitte des Bodens, die über der ganzen
restlichen Bodenebene angehoben sind, bilden, während die Schlitze jeder Sektion mit bogenartigen Schilden versehen
sind, die tangential relativ zum Mittelpunkt der Sektion und in einer Richtung derart gerichtet sind, daß eine Drehbewegung
des zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes in Gegenrichtungen in don benachbarten Sektionen gewährleistet wird, und die Sektionen
der höherliegenden Böden im Grundriß derart angeordnet sind, daß sich ihre Mittelpunkte über den Sektionszwischenräumen
der tieferliegenden Böden, die Einlauföffnungen der Abflußrohre
in den Sektionszwischenräumen der höherliegenden Böden und die Auslauföffnungen über den ungeteilt ausgeführten
zentralen Abschnitten der tieferliegenden Sektionen befinden. Bei der erfindungsgemäßen Kolonne wird im Vergleich zu dem
Durchblas- bzw. Barbotagebetriebszustand der bisherigen unterteilten Kontaktböden eine Gasgeschwindigkeitszunahme um ein
1,5- bis 2,5-faches ohne Tropfenaustrag aufgrund der Benutzung
der regelmäßigen Rotation des zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes
mit Radialringbewegung der Flüssigkeit vom Zentrum zum Umfang in den einzelnen Sektionen erreicht. Durch die gegensinnige
Rotation der Ströme in den benachbarten Sektionen findet außerdem die Phasentrennung in den Sektionszwischenräumen
nach ihrem Kontakt statt. In die Abflußrohre läuft eine abgeklärte Flüssigkeit ohne Schaum ein, wodurch die zulässige FlUssigkeitsgeschwindigkeit
in den Abflußrohren auf 0,5 bis 0,7 m/s
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zunimmt. Im Gegensatz dazu läuft bei Durchblasböden in die
Abflußeinrichtungen Schaum ein, wobei die zulässige Flüssigkeitsgeschwindigkeit in den Abflußrohren gleich 0,1 bis 0,2 m/s
beträgt. Unter der Bedingung einer regelmäßigen Rotation des zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes mit Radialringbewegung der
Flüssigkeit vom Zentrum zum Umfang wird bei hohen Gasgeschwindigkeiten die Intensivierung des Stoffaustausches zwischen den
Phasen durch vielmaliges Zusainnenprallen der sich kreuzenden Gas-
und Flüssigkeitsstrahlen gewährleistet, während die Flüssigkeitsbewegung vom Zentrum zum Umfang in die Sektionszwischenräume
durch erzeugte Fliehkräfte gesichert wird. Bei hohen Flüssigkeltsmengenstromdichten erfolgt keine Überlastung der Abflüsse,
wie es bei den Durchblasbetriebszuständen der Böden der Fall
ist.
Die erfindungsgemäße Konstruktion der Kolonne mit unterteilten Böden gewährleistet also eine Vergrößerung der Gas-
und Flüssigkeitsbelastungen, eine Erhöhung der Stoffaustauschwirksamkeit zwischen den Phasen und die Herstellung von Kolonnen hoher Einheitsleistung.
Jede Sektion kann im Grundriß kreisförmig sein, wodurch der Aufbau einer strikt regelmäßigen Drehung des zweiphasigen
Gasflüssigkeitsstromes in jeder Sektion gewährleistet und ein Tropfenaustrag unter Betriebsbedingungen bei hohen Gasgeschwindigkeiten verhindert wird.
Jede Sektion kann im Grundriß auch sektorförmig sein.
Dabei wird der Querschnitt der Kolonne am rationellsten ausgenutzt, weil sich die Kontaktflache der Bodensektionen
vergrößert, was unter sonst gleichen Bedingungen gestattet, den freien Querschnitt der Schlitze der Bodensektionen zu
vergrößern und die Gasdurchsätze bei der Verminderung der Lineargeschwindigkeiten von Gas in den Schlitzen zu erhöhen,
«as wiederum zur Verkleinerung des hydraulischen Gesamtwiderstandes von jedem Kontaktboden führt.
Es ist zweckmäßig, einen Scheidering mit Vertikalwänden,
der zur Isolierung des über der Sektion rotierenden Gasflüssigkeitsstroraes gegen die in den benachbarten Sektionen
rotierenden Ströme dient, über jeder Sektion in einem gewiesen Abstand von ihrer oberen Ebene und koaxial zum
Sektionsmittelpunkt anzuordnen, was die Möglichkeit bietet, einen regelmäßig rotierenden Strom auf jeder Sektion auszubilden und die Phasentrennung an den Innenwänden des
Scheideringes unter dem Einfluß der Fliehkräfte bei hohen Gasgeschwindigkeiten zu gewährleisten. Dabei findet eine
deutliche Phasentrennung statt. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte läuft die Flüssigkeit durch den Spalt zwischen dem Scheidering und der Sektionsebene in den Sektionszwiechenraum und die Abflußrohre ein, während das Gas, das
sich von der Flüssigkeit abgetrennt hatte, eine schraubenförmige Aufwärtβbewegung unter den oberen Boden ausführt.
Es ist zweckdienlich» vom Zentrum der Sektion divergierende senkrechte Prallplatten, die in Form einer archimedischen Spirale und in einer Richtung gekrümmt
sind, die mit dem Drehsinn des Gasflüssigkeitsstromes über der Sektion übereinstimmt, auf der oberen Seite jeder der
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Sektionen anzubringen. Dadurch werden zusätzliches Wirbeln von Güü und Flüssigkeit, Plüsüigkeiusdispergierung , Vergrößerung und vielmalige Erneuerung der Phasengrenzfläche
erreicht, was zur Intensivierung des Wärme- und Stoffaustau»-
sches zwischen den Phasen und zur Erhöhung der Wirksamkeit (Murphrey-Wirksamkeit) der Kontaktstufe führt. Durch die Wirkung der Prallplatten in Form einer archimedischen Spirale
wird außerdem die Wellenbildung des rotierenden Gasflüssigkeitsstromes verhindert, was zur gleichmäßigen Verteilung
der Phasenströme über den Querschnitt der Sektion beiträgt, wodurch die Erhöhung der Wärme- und Stoffaustauschwirksamkeit zwischen den Phasen ebenfalls herbeigeführt wird.
Durch die Ausführung der Prallplatten in Form einer archimedischen Spirale wird eine Konstanz der Frontbreite des radial
divergierenden rotierenden Flüssigkeitsstromes zwischen den benachbarten Frallplatten gewährleistet, was die gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeits- und Gasströme über den
Querschnitt der Sektionen der Kontakt boden begünstigt und zur Steigerung der Wärme- und Stoffaustauschwirksamkeit
zwischen den Phasen führt. Durch die Änderung der Abmessungen der Prallplatten (Parameter der archimedischen Spirale
und Höhe der Platte) kann die vorgegebene Wärme- und Stoffaustauschwiiksamkeit zwischen den Phasen in Abhängigkeit
▼on dem Gas- und Flüssigkeitslastverhältnis vorhergesagt werden. So wird, z.B., die Verweilzeit der Flüssigkeit in
Kontakt mit dem Dampf bei sehr kleinen Flüssigkeits durchs ätzen und hohen Dampfgeschwindigkeiten (unter Bedingungen
der Vakuumrektifikation) durch die Prallplatten in Fora einer
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archimedischer Spirale mit bestimmten Parametein länger,
und die Stoffaustauschwirksamkeit der Kontaktsektion (Murphrey-Wirksamkeit) kann im Vergleich zu der Variante
ohne Prallplatten um ein 1,3 bis l,5faches gesteigert werden· In einem anderen Fall, bei sehr großen Flüssigkeitsmengenstromdichten und kleinen Dampfgeschwindigkeiten
(unter Bedingungen der extraktiven Rektifikation), wenn die Bewegungsenergie des Dampfes für das Auf drillen der
Flüssigkeit nicht ausreicht, wird das zusätzliche Aufdrillen
der Flüssigkeit in der Horizontalebene durch die Prallplatten in Form einer archimedischen Spirale mit bestimmten Parametern
gewährleistet, was ebenfalls zu ihrer gleichmäßigen Verteilung über den Querschnitt der Kontaktfläche und zur Erhöhung der Wärme- und Stoffaustauschwirksamkeit zwischen
Dampf und Flüssigkeit beiträgt· Im Unterschied zu den bekannten unterteilten Durchblasböden bei den Kontakt einrichtungen mit regelmäßig rotierendem Strom, die mit prallplatten
in Form einer archimedischen Spirale versehen sind, findet der Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit in einer waagerechten Gasflüssigkeitsschicht über der Sektion des Kontaktbodens statt, und eine unerhebliche Verkantung der Sektionen
bei der Montage beeinflußt daher die Stoffaustauschwirksamkeit der Sektion gar nicht.
Es ist zweckmäßig, um das Auslaufende jedes der Abflußrohre herum zwei Jtdnge koaxial anzuordnen, die einen
Durchlauiflüssigkeitsverschluß bilden, wobei eich die untere
Kante des Innenringes unter der unteren Kante des AOiluß-
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rohres und unter der unteren Kante des Außenringes, und die obere Kante des Innenringes über der unteren Kante des
Abflußrohres und unter der oberen Kante des Außenringes befinden muß. Als Ergebnis wird die Bildung von Stagnierzonen in den Flüssigkeitsverschlüßen über dem Vollteil
jeder Sektion um das Abflußrohr herum ausgeschlossen· Es bietet sich die Möglichkeit, mit Gemischen mit vorhandener fester Phase sowie mit thermisch instabilen oder polymer is ierbaren Gemischen zu arbeiten· Dabei wird eine dem
Modell der idealen Verdrängung nahe Struktur der Phasenströme in den Sektionen und die gleichmäßige Verteilung des
divergierenden Flussigkeibsstromes vom Zentrum zum Umfang
gewährleistet, «ras die Vergrößerung der Triebkraft des Wärme- und Stoffaustauschvorganges zwischen den Phasen und die
Erhöhung der Wärmeaustauschwirksamkeit (Murphrey-Wirksamkeit) der Sektionen begünstigt. Nach der Einstellung der Förderung
▼on Gas und Flüssigkeit in die Kolonne fließt diese außerdem aus den Durchlaufflüssigkeiteverschlüssen und von der Kontaktfläche der Sektionen ab, was sich unter Anlauf-, Betriebs-, Stillstand- und Beparaturbedingungen der Kolonne
günstig auswirkt·
Es ist zweckdienlich, eine waagerechte Prallecheibe,
die die beim Aufprall auf den zentralen Vollteil der Sektion abprallende Flüssigkeit nach unten in den ringförmigen
FlüBsigkeitsverschluß richtet und deren Versprühen und Mitreißen zum höherliegenden Kontakt boden verhindert, an jeden
der Abflußrohre über deren Flüseigkeiteverechluß anzuord-
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Es 1st zweckmäßig, wenn die Sektionen mittels auf dem Umfang der Sektionen befindlicher, relativ zu der Ebene des
Kontaktbodens unter Bildung einer Hinterschneidung bzw. unter Freischliffbildung geneigter Stützbänder an den Kontaktböden
befestigt sind, was die Vergrößerung der Fläche und des Volumens des SektionsZwischenraumes ermöglicht, in dem die Phasentrennung
erfolgt und in dem sich die Einlauföffnungen der Abflußrohre mit erhöhtem Abflußumfang zur Gewährleistung eines
höheren Flussigkeitsdurchsatzes der Sektionen und des Kontaktbodens
unter gleichzeitiger Vergrößerung der Nutzkontaktfläche der Sektionen und des Bodens insgesamt befinden.
Es ist zweckmäßig, wenn die Einlauföffnungen der Abflußrohre
im Grundriß ellipsenförmig sind. Dadurch wird der Abflußumfang der Abflußrohre vergrößert und die Steigerung des
Durchsatzes der Abflußrohre gewährleistet, was die Möglichkeit liefert, die Flüssigkeitsdurchsätze der Sektionen und des Kontaktbodens
insgesamt zu erhöhen, ohne daß die Nutzkontaktfläche der Bodensektionen verkleinert werden muß.
Durch die unterteilung der Kontaktböden der Kolonnen
unter Verwendung von Kontakteinrichtungen mit regelmäßig rotierendem
Gasflüssigkeitsstrom mit Prallplatten In Form einer archimedischen Spirale und einem System von DurchlaufflussIg-
kei tsver Schlüssen In den Sektionen werden also Im Vergleich
zu den unterteilten Durchblasböden eine Zunahme der Gas- und Flüssigkeitsmengenströme, eine Erhöhung der Trennungsdeutlichkeit
von thermisch instabilen oder polymeri-
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sierbaren Produkten durch die Intensivierung .des Warme-
und Stoffaustausches, eine Verkürzung der Verweilzeit der
■Flüssigkeit in der Kolonne und eine Verkleinerung des hydraulischen Widerstandes des Kontakteinrichtungen unter
vergleichbaren Bedingungen gewährleistet, was insgesamt die Herstellung der Stoffaustauschkolonnen von großer Einheitsleistung
mit hoher Stoffaustauschsvirksamkeit der Kontaktstufen (Murphrey-Wirksamkeit) ermöglicht.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs·
beispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Kolonne für wärme- und btoffaustauschvorgänge
zwischen Gas oder Dampf und Flüssigkeit mit Sektionen der Kontaktböden, die im Grundriß kreisförmig sind,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie H-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie IH-III in Fig. 2, in
vergrößertem Maßstab,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 4, in vergrößertem
Maßstab,
Fig. 6 einen Schnitt gemäß Linie VI-VI in Fig, 4, in vergrößertem Maßstab,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Kolonne für Wärme- und Stoffaustauschvorgänge
zwischen Gas oder Dampf und Flüssigkeit mit Sektionen der Kontakt boden, die im Grundriß sektorförmig sind,
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Fig. 8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIII in Fig. 7, Fig· 9 einen Schnitt gemäß Linie IX-IX in Fig. 8, in
vergrößertem Maßstab,
Fig. 10 einen Schnitt gemäß Linie X-X in Fig. 9« Die Kolonne für Wärme- und Stoffaustauschvorgänge zwischen Gas oder Dampf und Flüssigkeit enthält im Körper I
(Fig. 1, 2) untereinander argeordnete Kontaktboden, die
waagerechte Platten darstellen, die in einzelne Sektionen unterteilt sind, die einzelne Abschnitte des Kontaktbodens 2,
welche über seiner ganzen restlichen Ebene angehoben sind, darstellen. Die Sektionen 3 sind im Grundriß kreisförmig.
Die Sektionen 3 sind mittels auf dem Umfang der Sektionen 3 befindlicher, relativ zu der Ebene des Kontakt bodens 2 zur
Bildung einer Hinterschneidung geneigter Stutzbänder 4 (Fig.1) an den Kontakt boden 2 befestigt, was die Vergrößerung
der Fläche und des Volumens des Sektionszwischenraumes 5 des Kontaktbodens 2 ermöglicht, ohne dabei die Fläche der
Sektionen 3 zu verkleinern.
Der zentrale Abschnitt 6 (Fig. 3, 4) jeder Sektion 3
ist ungeteilt ausgeführt, der restliche Teil weist die Gasdnrchlaßschlitze 7 (Fig. 5, 6) mit bogenartigen Schilden 8
auf, die auf konzentrischen Kreisen um die Mittelpunkte der Sektionen 3 (Fig· 4-) herum angeordnet sind und die Strahlen des durch die Schlitze 7 (pig. 5) strömenden Gases tangential zu den Mittelpunkten der Sektionen 3 (Fig. 3) in
einer dichtung und unter einem gewissen Winkel zur Ebene
der Sektionen 3 derart richten, daß eine Drehbewegung des
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Gasflüssigkeitsstromes in jeder Sektion 3 gewährleistet
wird, wobei die bogenartigen Schilde 8 in den benachbarten Sektionen 3 so angeordnet sind, daß die Drehbewegung in
den benachbarten Sektionen 3 in Gegenrichtungen erfolgt,
wie Pfeile in Fig. 2 zeigen. Zur Gewährleistung dieser Bedingung ist es zweckmäßig, eine gerade Zahl der Sektionen
3 am Kontaktboden 2 vorzusehen.
Auf der zur Flüssigkeitsübernahme bestimmten Seite der Sektionen 3 sind die in Form von archimedischen Spiralen
gekrümmten senkrechten Prallplatten 9 (Fig. 4) angeordnet, die vom Mittelpunkt der Sektionen 3 ausgehen und
in einer Richtung gekrümmt sind, die der durch die bogenartigen Schilde 8 vorgegebenen Richtung der Gasstrahlen entspricht.
Der Scheidering 10 (Fig. 3, 4) mit Vertikalwänden, der zur Isolierung des über der Sektion 3 rotierenden Gasfliissigkeitsstromes gegen die in den benachbarten Sektionen
rotierenden Ströme und zur Phasentrennung nach dem Kontakt dient, ist über jeder Sektion 3 in einem gewissen Abstand
von ihrer oberen, zur Flüssigkeitsübernahme bestimmten Ebene und koaxial zur Achse der Sektion 3 angeordnet. Der
Scheidering 10 ist mittels Konsolen II mit der Sektion 3 verbunden. Die Scheideringe 10 der benachbarten Sektionen
liegen aneinander an, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Im Grundriß sind die Sektionen 3 der in Höhenrichtung
benachbarten Kontaktböden 2 derart relativ zueinander so verschoben, daß sich die Mittelpunkte der Sektionen 3 der
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höherliegendeη Kontaktboden 2 in wesentlichen über den Sektion?-
Zwischenräumen der tieferliegendeη Kontaktböden 2 befinden (die
Sektionen 3 des tieferliegenden Kontaktbodens 2 sind gestrichelt e inge ze ichnet) .
Zum überlauf der Flüssigkeit von dem höherliegenden Kontaktboden
2 auf den tieferliegenden dienen die Abflußrohre 12 (Fig. 1, 2). Die Einlauföffnungen 13 der Abflußrohre 12 sind
in den Sektionszwischenräumen 5 der höherliegendeη Kontaktbödon
2 und die Auslauföffnungen 14 (Fig. 1) über den ungeteilten
zentralen Abschnitten 6 (Flg. 3) der jeweiligen tieferliegenden Sektion 3 mit einem gewissen Spiel angebracht.
Die Einlauföffnungen 13 (Fig. 2) sind im Grundriß ellipsenförmig,
was die Steigerung dos Flussigkeitsdurchsatzes der Abflußrohre
12 sichert, und werden durch die Neigung dea Oberteils vom Abflußrohr 12 an der Verbindungsstelle mit der Platte des
Kontaktbodens 2 oder durch den Obergang des zylinderförmigen
Querschnitte der Abflußrohre 12 in einen elliptischen gebildet.
Um das Auslaufende jedes der Abflußrohre 12 herum sind
zwei Hinge - ein Innenring 15 (Fig. 3) und ein Außenring
16 - koaxial montiert, die mit einem Spiel über dem zentralen
ungeteilten Abschnitt 6 angeordnet sind einen Durchlauf flussigkeitsverschlue bilden. Die untere Kante 17 dos
Innenringes 15 befindet sich unter der unteren Kante des Abflußrohres 12 und unter der unteren Kante 18 des Außenringes 16. Die obere Kante 19 des Innenringes 15 liegt über
der unteren Kante des Abflußrohres 12 und unter der oberen
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Stäbe 21 miteinander, der Innenring 15 durch Stäbe 22 mit dem Vollteil 6 der Sektion 3 starr verbunden.
An jedem der Abflußrohre 12 ist über den Ringen 15 und
eine waagerechte Prallscheibe 23t die den Tropfenaustrag der
Flüssigkeit verhindert, angeordnet, die den Flüssigkeitsverschluß bilden. In der Mitte der Kolonne ist das Vollrohr 24
(Fig. 1) zum Befestigen von Stützkonstruktionen und Großkontaktböden 2 zwecks Gewährleistung ihrer Starrheit angeordnet.
Die Sektionen 3, die im Grundriß kreisförmig sind, gewährleisten die Erzeugung einer strikt regelmäßigen Drehung
des zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes in jeder Sektion 3 und verhindern einen Tropfenaustrag unter Betriebsbedingungen mit
hohen Gasgeschwindigkeiten. Zur rationellsten Ausnutzung des Querschnitts der Kolonne können die Sektionen im Grundriß sektorförmig sein, wie die Sektionen 25 (Fig. 7, 8) des Kontaktbodens 26. Die Sektionen 25 sind an den Kontaktböden 26 ebenfalls
mittels der auf dem Umfang der Sektionen 25 befindlichen, relativ zu der Ebene des Kontaktbodens 26 unter Bildung einer Hinters chneidung geneigten Stützbänder 27 (Fig. 7) befestigt. Im
Grundriß sind die Sektionen 25 der in der Höhe benachbarten Kontaktböden 26 derart verschoben, daß sich die Hittelpunkte der Sektionen 25 der höherliegenden Kontaktböden 26 im
wesentlichen über den Sektionszwischenräumen der tieferliegenden Kontaktböden 26 befinden.
über jeder Sektion 25 ist ein Scheidering 28 angeordnet
(in Fig. 3 sind die Sektionen 25 und die Scheideringe
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28 des untenliegenden Kontaktbodens 26 gestrichelt eingezeichnet). Der Überlauf der Flüssigkeit von den höherliegenden Sektionen 25 auf die tieferliegenden erfolgt durch
die Abflußrohre 29» deren Einlauföffnungen 30 in den Sektionszwischenräumen 31 und deren Auslauföffnungen 32 (Fig. 7)
über den ungeteilten zentralen Abschnitten 33 (Fig. 9) angebracht sind. Der restliche Teil jeder Sektion 25 weist
Schlitze mit bogenartigen Schilden 34 (Fig. 9, 10) auf,
die den Schlitzen 7 (Fig. 5t 6) mit den bogenartigen Schilden 8 ähnlich sind, welche auf konzentrischen Kreisen um
den ungeteilten zentralen Abschnitt 33 herum angeordnet
sind (Fig. 9, 10) und eine Drehbewegung des Gasflüssigkeitsstromes auf der Sektion 25 gewährleisten* An den Sektionen
25 sind den Prallplatten 9 (Fig. 4) ähnliche Prallplatten befestigt. Im Vergleich zu den scheibenförmigen Sektionen 3
(Fig. 1, 2) bietet die sektorförmige Ausführung der Sektionen 25 die Möglichkeit, den freien Querschnitt der Gasdurchlaßschlitze zu vergrößern und den Gasdurchsatz unter
Verminderung der Lineargeschwindigkeit des Gases in den Schlitzen zu erhöhen.
Zur Flüssigkeitsförderung ist eine Verteilungsanlage
in beliebiger bekannter Ausführungsform (nicht dargestellt),
dit mit den oberen Abflußrohren 12 (#ig. 1) oder 29 (Fig. 7) in Verbindung steht, im Kolonnenkopf montiert, wodurch die Flüssigkeit dem Mittelpunkt Jeder Sektion 3 bzw.
25 des oberen Kontaktbodens zugeführt wird.
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- 2'f -
Die Wirkungsweise der Kolonne für Wärme- und Stoffaustauschvorgänge
zwischen Gas oder Dampf und Flüssigkeit ist wie folgt.
Das Gas strömt unter die Kontaktböden 2 (Fig. 1) oder 26
(Fig. 7) ein, wobei es die Kolonne hinaufsteigt, strömt weiter durch die Schlitze 7 (Fig. 5) mit den bogenartigen Schilden 8,
wodurch sich ein regelmäßig rotierender Gasstrom über Jeder Sektion 3 (Fig. 1) oder 25 (Fig. 7) bildet. Dieser Strom reißt
die in die Mitten der Sektionen 3 (Fig. 1) oder 25 (Fig. 7) einlaufende Flüssigkeit mit, gibt ihr einen Teil Bewegungsenergie
ab, wodurch sich ein regelmäßig rotierender zweiphasiger GasflUssigkeitsstrom auf der Kontaktfläche der Sektionen 3
(Fig. 1) oder 25 (Fig. 7) bildet. Dabei führt die Flüssigkeit eine komplizierte Radialringbewegung in der Horizontalebene vom
Zentrum der Sektion 3 (Fig. 1) oder 25 (Fig. 7) zum Umfang und das Gas eine schraubenförmige Aufwärtsbewegung aus (die Bewegungsrichtung
der Gasströme ist in Fig. 3 und Fig. 9 durch Pfeile und gestrichelte Linien, die der Flüssigkeitsströme durch
ausgezogene Linien gezeigt).
Der rotierende zweiphasige Strom wird von den krummlinigen, in Form von archimedischen Spiralen gebogenen Prallplatten
9 (Flg. 4) oder 35 (Fig. 10) zurückgeworfen, wodurch ein zusätzliches Verwirbeln des Gasstromes, eine Dispergierung der
Flüssigkeit, ein kreuzweises Zusammenprallen von elementaren Gas- und Flüssigkeitsvolumina und eine vielmalige Erneuerung und
Vergrößerung der Phasengrenzfläche stattfinden, was zur Intensivierung des Stoffaustausches in den Phasen und zur Erhöhung der
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Stoffaustauschwirksamkeit der Kontaktstufe (Murphrey-Y»'irksamkeit) führt. Der Scheidering 10 (Fig. 4) oder 28 (Fig.10)
trägt zur Ausbildung des regelmäßig rotierenden zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes in jeder einzelnen Sektion 3 (Fig. 1)
oder 25 (Fig. 7) bei, begünstigt die Gas- und Flüssigkeitstrennung nach dem Eontakt. Dabei prallt die Flüssigkeit
von den Innenwänden des Scheideringes 10 (Fig· 4) oder 28 (Fig. 10) ab, fließt herab und läuft in den Sektionszwischenraum 5 (Fig· 1) ein, woher sie durch die Abflußrohre 12
in die Mitte der Sektionen 3 der untenliegenden Kontaktböden abfließt oder ähnlicherweise in den Sektionszwischenraum
31 (Fig. 1) und durch die Abflußrohre 29 in die Mitte der
Sektionen 25 des untenliegenden Kontaktbodens 26 gelangt·
Das Gas führt eine schraubenförmige Aufwärtsbewegung unter die Sektionen 3 (Fig. 1) oder 25 (Pig· 7) des höherliegenden Kontaktbodens aus, usw. Dadurch, daß die Krümmungsrichtung der in Form von archimedischen Spiralen ausgebildeten
Prallplatten 9 (Fig. 4) oder 35 (Fig. 10) mit der Bichtung
des vom Zentrum zum Umfang divergierenden, regelmäßig rotieren
den zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes übereinstimmt, bewegt sich die Flüssigkeit ohne Längsmischung, vas zur Zunahme der Konzentrationsgradienten in der Flüsslgkeitsphase
und zur Erhöhung der Triebkraft des Stoffaustauschvorganges beiträgt, was als Folge zur Steigerung der Stoffaustauschwirksamkeit des Kontakbodens (Murphrey-Wirksamkeit) führt.
Die Konstanz der Bewegungsfrontbreite des divergierenden Fltissigkeitsstromes zwischen den benachbarten Prallplatten
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(Fig. 1O oder 35 (Fig. 10) begünstigt die gleichmäßige
Querverteilung des divergierenden Flüssigkeitsstromes über die Kontaktfläche der Sektionen 3 (Fig. 4) oder 25 (^ig. 10)
und somit die gleichmäßige Verteilung des Gasstromes« v/as bekanntlich zur Erhöhung der Stoffaustauschwirksamkeit zwischen
den Phasen führt. Daneben verhindern die Prallplatten 9 (Fig. 4) oder 35 (Fig. 10) die Wellenbildung des rotierenden
Gasflüssigkeitsstrom&s auf der Kontaktfläche der Sektionen 3
(Fig. 4·) oder 25 (Fig. 10), was ebenfalls zur gleichmäßigen
Verteilung der Phasenströme beiträgt und die Stoffaustauschwirksamkeit der Kontaktboden erhöht, zumal durch die Wellenbildung
mit der Vergrößerung der Abmessungen der Sektionen 3 (Fig. 4·) oder 25 (Fig. 10) die gleichmäßige Verteilung
der Phasenströme über den Querschnitt der Kontaktfläche stark gestört wird·
Durch die ungleichsinnigen Rotationen der Zweiphasenströme in den benachbarten Sektionen 3 (Fig. 1) oder 25 (Fig. 7)
findet ein tangentialer Zusammenfluß der benachbarten rotierenden Ströme und eine deutliche Phasentrennung ohne »Tropfenaustrag
beim Abfluß der Flüssigkeit in den Sektionszwischenraum 5 (Fig. 1) bzw. 31 (Fig. 7) statt.
Die erfindungsgemäße Konstruktion der Kontakteinrichtungen mit regelmäßig rotierendem Strom in den Sektionen
des Kontaktbodens der Kollonne arbeitet effektiv bei kleinen spezifischen Flüssigkeitsdurchsätzen und hohen Dampfgeschwindigkeiten
(unter Bedingungen der Vakuumrektifikation) auf-
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grund der günstigen wirkurg der Prallplatten 9 (.feig· Ό
und 35 (Fig. 10), die unter gegebenen hydrodynamischen Verhältnissen zur Volumenzunahrae der Jxetentionsflüasigkeit
auf der üLontaktfläche und loxglich zur Verlängerung der
durchschnittlichen Verweilzeit der Flüssigkeit in Kontakt mit dem Dampf beitragen, was die Steigerung der Wärme- und
Stoffaustauschwirksamkeit zwischen den Phasen begünstigt«
Ahnlich effektiv arbeitet die erfindungsgemäße Konstruktion der Kolonne auch bei großen spezifischen Flüssigkeitsmengenstromdichten und kleinen Dampfgeschwindigkeiten (unter Bedingungen der extraktiven Rektifikation) aufgrund der günstigen
Wirkung der Prallplatten 9 (Fig. 4) oder 35 (Fig. 10) mit bestimmten Parametern, die unter gegebenen hydrodynamischen
Verhältnissen zum Aufdrillen des divergierenden Flüssigkeitsstromes vom Zentrum zum Umfang und zur Bildung eines
regelmäßig drehenden zweiphasigen Stromes auf der Kontaktfläche beitragen, weil die Bewegungsenergie der durch die
Schlitze 7 (Fig. 5) mit den bogenartigen Schilden 8 austretenden Dampf strahlen unter diesen Bedingungen zum intensiven Aufdrillen der Flüssigkeit nicht ausreicht. Durch die
gleichmäßige Verteilung des regelmäßig rotierenden zweiphasigen Gasflüssigkeitsstromes über die Kontaktfläche wird eine
hohe Wärme- und Stoffaustauschwirksamkeit zwischen den Phasen
gewährleistet.
Durch das vergrößerte Volumen des Sektionszwischenraumes 5 (Fig. 1) oder 31 (Fig. 7) wird die Phasentrennung
nach dem Kontakt gesichert. Der Flüssigkeitsdurchaatz der
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Abflußrohre 12 (Fig. 1) oder 29 (Fig. 7) wird, höher, weil
eine entlüftete Flüssigkeit ohne Gas durch die elliptischen Einlauf öffnung en in die Abflußrohre 12 (*'ig. 1) und 29
(Fig. 7) einläuft . Die zulässige Flüssigkeitsgeschwindigkeit nimmt in den Abflußrohren 12 (Fig. 1) und 29 (Fig. 7)
auf 0,5 bis 0,7 m/s zu.
Beim Flüssigkeitsabfluß durch den Durchlauf flüssigkeit sverschluß füllt die Flüssigkeit das Volumen des Innenringes 15 (Fig. 3) und fließt teilweise durch den Spalt
zwischen der unteren Kante 17 des Innenringes 15 und dem
zentralen Vollteil 6 der Sektion 3» der restliche Teil der
Flüssigkeit strömt über die obere Kante 19 dee Innenringes I^ in den Baum zwischen den Ringen 15 und 16 über und wird
ferner der Kontaktfläche der Sektion 3 zugeführt. Ein Teil der Flüssigkeit kann außerdem über die obere Kante 20 des
Außenringes 16 auf die Kontaktfläche der Sektionen 3 überlaufen. Unter Betriebsbedingungen beim Flüssigkeitsaufluß
▼on dem Abflußrohr 12 wird also der Innenring 15 unter gewiesen lfaßverhältniesen der Binge 15 und 16 mit Flüssigkeit
gefüllt und das Abflußrohre 12 darin eingetaucht d.h. eine
Durchlaufflüssigkeitsverschluß gewährleistet· Dabei können
feste Teilchen und Polymerisationsprodukte frei durch die Spalte zwischen den Hingen 15 und 16 und dem zentralen Teil
6 durchgehen. Außerdem wird die Flüssigkeit mit einer gewissen Anfangsgeschwindigkeit der Kontaktfläche der Sektionen 3 sowie der Sektionen 25 (Fig. 7) zugeführt, was
die Bildung eines Höhengradienten der Flussigkeiteecnicht
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auf der Kontaktfläche verhindert und zur gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung beiträgt. Die Verweilzeit der Flüssigkeit
in dem Flüssigkeitsvorschluß wird verkürzt. Bei der Einstellung der Flüssigkeitsförderung in die Abflußrohre 12
(Fig. 7) fließt jedoch die Flüssigkeit vollständig von dem Vollteil 6 der Sektion 3 ab, während die Flüssigkeit
bei der Einstellung der Gaszufuhr vollständig von der Kontaktfläche der Sektionen 3 und aus dem Flüssigkeitsverschluß
gemeinsam mit festen Teilchen oder Polymerisationsprodukten
abfließt.
Die Ausnutzung des Sektionierprinzips des Kontaktbodens
mit regelmäßig rotierendem Strom auf jeder Einzelsektion gestattet es, die Gasgeschwindigkeit ohne Tropfenaustrag
um ein 1,5 bis 2,^faches zu steigern und die Stoffaustauschwirksamkeit
(.Murpherey -Wirksamkeit) der Kontakt boden
su erhöhen, was für Großkolonnen vorteilhaft ist.
Dadurch, daß die Flüssigkeit sich für den vom Zentrum
sum Umfang divergierenden, regelmäßig rotierenden zweiphasigen Strom auf der Kontaktfläche der Sektionen unter
dem Einfluß τοη Zentrifugalkräften bewegt und der Abflußumfang
der Flüssigkeit bei weitem größer ist als für die Kontaktböden
mit Diametralbewegung der Flüssigkeit, erfolgt dabei keine Überlastung der Abflüsse bei höchsten spezifische!
FlUssigkeitsmengenstromdichten in Größenordnungen von über
100 o?/B2h. Ss wird eine gleichmäßige Flüssigkeits- und Gasverteilung
über die Kontaktfläche gewährleistet. Die Längsmischung
der Flüssigkeit nimmt erheblich ab, und die Kon-
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zentrationsgradienten in den Phasen erhöhen sich» was letzten
Endes zur Steigerung der Stoffaustauschwirksamkeit (Murphrey-Wirksamkeit)
der Großkontaktboden führt. Alle erwähnten Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion der Kolonne zum
Wärme- und St off austausch zwischen Gas und Flüssigkeit tragen zur Leistungssteigerung, Erhöhung der Wirksamkeit und
Heinheits- und Qualitätsverbesserung der zu trennenden
Produkte und som,*it zur Senkung von deren Selbstkosten bei.
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7Λ
Leerseite
Claims (1)
- Patentansprüche1. Kolonne für Wärme- und Stoffaustauschvorgänge zwischen Gas oder Dampf und Flüssigkeit mit im Körper untereinander angeordneten Kontaktböden in Form waagerechter Platten, die in einzelne Sektionen mit darin ausgeführten Gas- bzw. Dampf durchlaßschlitzen unterteilt sind, und mit Abflußrohren, die zum FlüseigkeitsÜberlauf von den Sektionen der höherliegenden Böden auf diejenigen der tief erliegenden Böden dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektionen (3, 25) eines jeden Kontaktbodens (2 bzw. 26) einzelne Abschnitte des Kontakt· bodens (2 oder 26), die über seiner ganzen restlichen Ebene angehoben sind, bilden, wShrend die Schlitze (7) jeder Sektion (3 oder 25) mit bogenartigen Schilden (8) versehen sind, dieORIGINAL INSPECTEDtangential relativ zu dein Mittelpunkt der Sektion (3 oder 25) und in einer Richtung derart gerichtet sind, daß eine Drehbewegung des zweiphasigen GasflUssigkeitsstromes in Gegenrichtungen in den benachbarten Sektionen (3 oder 25) gewährleistet wird, und daß die Sektionen (3, 25) der höherliegenden Böden (2 bzw. 26) im Grundriß derart angeordnet sind, daß sich ihre Mittelpunkte im wesentlichen über den Sektionszwischenräumen (5, 31) der tieferliegenden Böden (2, 26), die EinlaufÖffnungen (13, 30) der Abflußrohre (12 bzw. 29) in den Sektionszwischenräumen (5, 31) der höherliegenden Böden (2 bzw. 26) und die AuslaufÖffnungen (14, 32) über den ungeteilt ausgeführten zentralen Abschnitten (6 bzw. 33) der tieferliegenden Sektionen (3, 25) befinden.2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch geken η - zeichnet , daß jede Sektion (3) im Grundriß kreisförmig ist.3. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß jede Sektion (25) im Grundriß sektorförmig ist.4. Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein Scheidering (10, 28) mit Vertikalwänden, der zur Isolierung des über der Sektion (3» 25) rotierenden GasflUssigkeitsstromes gegen die in den benachbarten Sektionen (3» 25) rotierenden Ströme und zur Fhasentrennung nach dam Kontakt dient, über jeder Sektion (3»25) in einem gewissen Abstand von ihrer oberen Ebene und koaxial zum Mittelpunkt der Sektion (3, 25) angeordnet ist.5· Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß vom Mittelpunkt der Sektion (3, 25) divergierende senkrechte Prallplatten (9, 35)» die in Form von archimedischen Spiralen und in eine Richtung gekrümmt sind, die mit dem Drehsinn des Gasflüssigkeitsstromes auf der Sektion (3, 25) übereinstimmt, auf der oberen Seite Jeder der Sektionen (3» 25) angebracht sind.6. Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß um das Auslaufende jedes der Abflußrohre (12) herum mit einem Spiel über dem ungeteilten zentralen Abschnitt (6) der tieferliegenden Sektion (3) zwei Ringe (15» 16) koaxial angeordnet sind, die einen Durchlauf fluss igkeitsver Schluß bilden, wobei sich die untere Kante (17) des Innenringes (15) unter der unteren Kante des Abflußrohres (12) und unter der unteren Kante (18) des Außenringes (16) und die obere Kante (19) des Innenringes (15) über der unteren Kante des Abflußrohres (12) und unter der oberen Kante (20) des Außenringes (16) befindet.7. Kolonne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine waagerechte Prallscheibe (23) an Jedem der Abflußrohre (12) über deren FlUssigkeitsverschluß angeordnet ist.8. Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Sektionen (3» 25) mittels auf dem Umfang der Sektionen (3, 25) befindlicher, relativ zu der Ebene des Kontaktbodens (2 bzw. 26) unter Bildung einer Hinterschneidung geneigter Stützbänder (4, 27) an den Kontaktböden (2 bzv/. 26) befestigt sind.9. Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die EinlaufÖffnungen (13» 30) der Abflußrohre (12 bzw. 29) im Grundriß ellipsenförmig sind.809824/0S49
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU762428176A SU704640A1 (ru) | 1976-12-10 | 1976-12-10 | Колонна дл тепло- и массообменных процессов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2734988A1 true DE2734988A1 (de) | 1978-06-15 |
| DE2734988C2 DE2734988C2 (de) | 1985-04-25 |
Family
ID=20685962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2734988A Expired DE2734988C2 (de) | 1976-12-10 | 1977-08-03 | Kolonne für Wärme- und Stoffaustausch zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas bzw. einem Dampf |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4151232A (de) |
| JP (1) | JPS5372779A (de) |
| DE (1) | DE2734988C2 (de) |
| FR (1) | FR2373313A1 (de) |
| SU (1) | SU704640A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107185277A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-22 | 黎明化工研究设计院有限责任公司 | 一种蒽醌法制过氧化氢氧化塔的气液分离装置 |
| CN116459547A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-07-21 | 云南全控机电有限公司 | 一种物料回流式连续精馏炉 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU81110A1 (fr) * | 1979-04-02 | 1980-12-16 | S Wajc | Perfectionnements aux installations de distillation |
| GB2053720A (en) * | 1979-06-08 | 1981-02-11 | Davy Int Oil & Chemi | Distillation tray |
| GB2053721B (en) * | 1979-07-09 | 1983-03-09 | Krasnodar Politekhn I | Gas-liquid contact tray |
| US4273618A (en) * | 1980-07-28 | 1981-06-16 | Injection Plastics & Manufacturing Co. | Baffle for alcohol stills |
| CA1211364A (en) * | 1982-04-15 | 1986-09-16 | Jeremy B. Bentham | Apparatus for contacting a liquid with a gas |
| FR2527937A1 (fr) * | 1982-06-08 | 1983-12-09 | Laguilharre Sa | Dispositif d'absorption d'un gaz tel que nh3, so2 ou la vapeur d'eau, par un liquide tel que l'eau |
| EP1666113A4 (de) * | 2003-07-26 | 2009-04-15 | Fusheng Xie | Schraubenförmige fraktioniersäule |
| CN103239885B (zh) * | 2013-04-27 | 2015-04-22 | 浙江工业大学 | 一种具有中间进料的且内置液体收集再分布器的超重力旋转填料床装置 |
| DE14858015T1 (de) * | 2013-11-01 | 2016-12-01 | Pavel Alekseevich Savin | Vorrichtung und Verfahren zum Wärme- und Massenaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit |
| CN116603254B (zh) * | 2023-07-20 | 2023-09-15 | 山东彩客东奥化学有限公司 | 一种精馏塔液体分布器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT277165B (de) * | 1966-07-23 | 1969-12-10 | Counter Current Operations Gmb | Austauschkolonne mit mehrflutigen Austauschböden |
| DE2554789C3 (de) * | 1975-12-05 | 1979-02-15 | Krasnodarskij Politechnitscheskij Institut, Krasnodar (Sowjetunion) | Kontaktboden für Kolonnenapparate zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen zwischen Gas und Flüssigkeit |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1651354A (en) * | 1925-05-09 | 1927-12-06 | Clive M Alexander | Baffle tower |
| US1708685A (en) * | 1927-04-08 | 1929-04-09 | Du Pont | Absorption apparatus |
| US2600710A (en) * | 1947-11-15 | 1952-06-17 | Henry N Wade | Bubble cap for washing gases and vapors |
| US2716024A (en) * | 1949-01-05 | 1955-08-23 | Celanese Corp | Apparatus for the treatment of oxygenated compounds |
| NL76126C (de) * | 1949-08-16 | |||
| US2752229A (en) * | 1953-02-04 | 1956-06-26 | Universal Oil Prod Co | Contacting tower |
| DE1016237B (de) * | 1955-08-24 | 1957-09-26 | Peter Grassman Dr | Austauschboden fuer die Rektifikation |
| BE579015A (de) * | 1958-05-31 | |||
| US3273872A (en) * | 1963-01-28 | 1966-09-20 | Us Stoneware Co | Distributor plate |
| US3357688A (en) * | 1964-04-09 | 1967-12-12 | Whirlpool Co | Rectifier for absorption refrigeration system |
| US3759498A (en) * | 1970-03-16 | 1973-09-18 | Union Carbide Corp | Liquid-gas contact tray |
-
1976
- 1976-12-10 SU SU762428176A patent/SU704640A1/ru active
-
1977
- 1977-06-10 US US05/805,463 patent/US4151232A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-07-12 JP JP8343877A patent/JPS5372779A/ja active Pending
- 1977-08-03 DE DE2734988A patent/DE2734988C2/de not_active Expired
- 1977-12-08 FR FR7737049A patent/FR2373313A1/fr active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT277165B (de) * | 1966-07-23 | 1969-12-10 | Counter Current Operations Gmb | Austauschkolonne mit mehrflutigen Austauschböden |
| DE2554789C3 (de) * | 1975-12-05 | 1979-02-15 | Krasnodarskij Politechnitscheskij Institut, Krasnodar (Sowjetunion) | Kontaktboden für Kolonnenapparate zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen zwischen Gas und Flüssigkeit |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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