DE509927C

DE509927C - Gegenstromkolonne

Info

Publication number: DE509927C
Application number: DEB137452D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-05-13
Filing date: 1928-05-13
Publication date: 1930-10-14

Description

Gegenstromkolonne Die Destillation schwersiedender Flüssigkeiten erfordert Fraktionier- bzw. Destillierkolonnen, welche den Dämpfen einen möglicht geringen Widerstand bieten sollen, um mit einem möglichst geringen Überdruck im Destillierapparat auszukommen, da andernfalls die Siedetemperatur noch mehr gesteigert würde. Solche Kolonnen sind in großer Zahl bekannt, und es zählen hierzu zum Beispiel die Kolonnen, welche mit Füllkörpern wie Ringen, Spiralen, Prismen oder anderen Einbaukörpern, arbeiten. Meistens besitzen diese Kolonnen eine verhältnismäßig geringe fraktionierende Wirkung, was darauf zurückzuführen ist, daß eine gleichmãßige Verteilung der Flüssigkeit und Dämpfe über den ganzen Kolonnenquerschnitt bei diesen Füllkörpern nur unvollkommen eintritt.
Zur besseren Verteilung von Flüssigkeit und Dämpfen in Kolonnen dieser Art hat man unter anderem Düsenböden (britische Patentschrift 233 878) eingebaut, welche mit besonders geformten Löchern für Dämpfe und Flüssigkeit versehen sind und welche diese Verteilung tatsächlich bewirken. Trotzdem besitzen die so eingerichteten Kolonnen häufig nicht den Wirkungsgrad solcher Kolonnen, bei denen die Dämpfe auf jedem Boden durch eine Flüssigkeitsschicht hindurchgedrückt werden, wie es beispielsweise bei der häufig verwendeten Gloclçenkolonne der Fall ist. Diese Glockenkolonnen bieten aber den Dämpfen einen sehr großen Widerstand, der zum Teil auf die Höhe der zu durchdringenden Flüssigkeitsschichten der einzelnen Böden, zumTeil auf die mehrmalige Umkehrung der Dampfrichtung in den Glokken, zum größten Teil aber darauf zurückzuführen ist, daß bei der Glockenkolonne nur ein kleiner Teil des Kolonneuquerschnittes ausgenutzt wird.
Daß eine Kolonne mit Füllkörpern trotz bester Verteilung von Flüssigkeit und Dämpfen oft nicht die gute Wirkung einer Glokkenkolonne besitzt, hängt jedenfalls mit der Oberflächenspannung der herabrieselnden Flüssigkeit zusammen, welche den Austritt von Dampf aus der Flüssigkeit sowie die Aufnahme der aus den Dämpfen in Form von Neben oder feinsten Tröpfchen kondensierenden Flüssigkeit erschwert.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolonnenapparat, der ähnlich wie bei der Glockenkolonne ein Durchströmen des Dampfes durch eine Flüssigkeitsschicht erzielt, dabei jedoch einen viel geringeren Widerstand den Dämpfen darbietet. Ferner besitzt der Apparat den Vorteil der Düsenkolonne, die Dämpfe und die Flüssigkeit auf den ganzen Kolonneuquerschnitt gleichmäßig zu verteilen. Erreicht werden diese Verhältnisse in der Kolonne durch den Einbau besonders geformter Zwischenböden gemäß der beiliegenden Zeichnung (Fig. 2 und 3), wobei Fig. 2 einen Querschnitt durch den Boden und Fig. 3 eine Ansicht des Bodens von oben darstellt.
Wie aus dieser Zeichnung hervorgeht, besitzen die Böden düsenförmige Löcher, welche auf den ganzen Boden gleichmäßig g verteilt sind. Diese Löcher sind wie bei dem bekannten Düsenboden für die Dämpfe nach oben für die Flüssigkeit nach unten verjüngt.
Während bei dem Düsenboden nacb der britischen Patentschrift 233 878 der obere Rand der Dampfdüsen erhöht ist, schneiden die für den Durchlauf der Flüssigkeit bestimmen Löcher mit der oberen Plattenebene ab, so daß sich auf dem Boden keine Flüssigkeit ansammeln kann. Die Flfissigkeitslöcher bei der vorliegenden Konstruktion besitzen jedoch erhöhte Ränder, welche 3 bis 10 mm höher sind als die oberen Ränder der Dampf düsen. Die Flüssigkeit kann daher durch diese Löcher erst dann abfließen, wenn sie auf dem Boden bis zu der oben angegebenen Höhe angestaut ist. Dagegen liegen die Austrittsöffnungen der Dampfdüsen um 3 bis 10 mm tiefer als der Flüssigkeitsspiegel, so daß die Flüssigkeit, solange keine Dämpfe durch die Kolonne hindurchströmen, durch diese Dampflöcher abfließen wird.
Treten jedoch durch die Dampflöcher die Dämpfe mit hinreichender Geschwingdig, keit hindurch, so wird die Flüssigkeit am Durchtritt durch diese Löcher verhindert, d. h. sie wird auf dem Boden angestaut, bis sie über die Ränder der Flüssigkeitslöcher abfließen kann. Der durch die Dampfdüsen strömende Dampf reißt nun die Teile der Flüssigkeit, welche über die Oberkante der Dampflöcher herabfließen wollen, mit sich und schleudert sie in feiner Verteilung empor, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dadurch wird eine außerordentliche intensive Durchmischung von Dampf und Flüssigkeit auf jedem Boden erzielt. Für die günstige Wirkung der Kolonne ist ausschlaggebend, I. daß durch das Hindurchtreten des Dampfes durch die Flüssigkeitsschicht eine immer wieder neue Flüssigkeitsoberfläche gebildet wird, so daß nicht, wie es bei der Düsenkolonne und bei Kolonnen mit Ring-oder ähnlichen Füllungen der Fall ist, gesättigte Dämpfe neben einer Flüssigkeit mit verhältnismäßig ruhender Oberfläche vorbeistreichen; 2. daß die Flüssigkeitsschicht, durch welche die Dämpfe hindurchtreten, sehr niedrig gehalten werden kann, ohne daß eine Beeinträchtigung der Wirkung eintritt, so daß die Kolonne mit verhältnismäßig geringem Widerstand arbeitet. Die Strömungsgeschwindigkeit des Datnpfes innerhalb der Dampfdüsen kann in weiten Grenzen veränderlich sein, und es genügen, um die volle.
Wirkung der Kolonne zu erzielen, Geschwindigkeiten von etwa 0,5 m/sek. aufwärts.
Für die richtige Arbeitsweise der Kolonne ist erforderlich, daß die Flüssigkeit alle Dampfdüsen bedeckt, wozu die Böden genau waagerecht liegen müssen. Um bei größeren Böden geringe Abweichuilgen von der waagerechten Lage unschädlich zu machen, ist die Oberseite des Bodens durch besondere Stege oder Rippen, welche höher als die Überlaufränder der Flüssigkeitslöcher sind, in getrennte Abteilungen unterteilt. Diese Rippen sind in den Zeichnungen (Fig. 2 und 3) ebenfalls dargestellt.
Die Kolonne arbeitet also ohne anderen Einbau als die eben beschriebenen Platten, was zur Folge hat, daß die Kolonnenhöhe sehr niedrig bemessen werden kann, ohne daß eine Beeintriichtigung der Wirkung stattfindet.
PATENTANSPRÜCI3 : E : I. Gegenstromkolonne zur Destillation oder Kondensation von Flüssigkeiten und zum Waschen von Gasen mit waagerecht liegenden Zwischenböden, welche für die aufwärts steigenden Dämpfe und die abwärts fließende Flüssigkeit getrennte, düsenartig ausgebildete Oeffnungen besitzen, die so bemessen sind, daß die in ihnen herrschende Strömungsgeschwindigkeit einen Durchtritt in umgekehrter Richtung verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Boden die tiberlauföffnungen für die Flüssigkeit höher liegen als die Austrittsöffnungen der Dampfdüsen.

Claims

2. Gegenstromkolonne in Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Zwischenböden in getrennte Felder eingeteilt ist durch Stege, welche höher sind als die Flüssigkeitsschicht.