DE69615141T2

DE69615141T2 - Verbesserter Flüssigkeitsverteiler für Füllkörperkolonnen

Info

Publication number: DE69615141T2
Application number: DE69615141T
Authority: DE
Inventors: John Fredric Billingham; Michael James Lockett; Damain Uzoma Ogbonna
Original assignee: Praxair Technology Inc
Current assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: US5752538A; CN1159361A; CN1091632C; JPH09173805A; KR970042252A; JP3299464B2; KR100315956B1; ES2160202T3; CA2192727C; BR9605975A; EP0782877A1; DE69615141D1; EP0782877B1; CA2192727A1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Fluidverteiler für Stoffübergangskolonnen und genauer auf Flüssigkeitsverteiler für eine Gas/Flüssigkeits-Kontaktkolonne mit mindestens einem Leitblech, was das Flüssigkeitsvermischen verbessert.

Hintergrund der Erfindung

Stoffübergangskolonnen wie z.B. Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonnen werden zum Beispiel in Destillations-, Absorptions- und Strippverfahren verwendet. Im allgemeinen enthält eine Kolonne eine oder mehrere Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzonen, die Packungsmaterial aufweisen können, um einen effizienten Kontakt zwischen dem nach oben strömenden Gas und der nach unten strömenden Flüssigkeit zu bewirken.
Eine effiziente Flüssigkeitsverteilung in einem gepackten Bett erfordert die Zuführung einer gleichförmigen Zusammensetzung und eines gleichförmigen Strömungsprofils über die gesamte Packungsoberfläche. Typischerweise wird eine Kollektor/Verteileranordnung zur Bewerkstelligung einer solchen Flüssigkeitsverteilung verwendet. Wird dies nicht erreicht, verursacht die Verteileranordnung im wesentlichen eine schlechte Flüssigkeitsverteilung und die Packung wird nicht optimal funktionieren. Eine solche schlechte Flüssigkeitsverteilung führt zu der Erfordernis einer größeren Höhe des gepackten Betts, die zur Bewirkung einer gegebenen Menge an Stoffübergang notwendig ist.
Dort, wo die Packung so angeordnet ist, dass mehr als eine Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone bzw. -bett vorliegt, wird die Flüssigkeit typischerweise zwischen der Packung eines Betts und der eines anderen Betts rückverteilt. Eine effektive Rückverteilung wird erreicht durch: 1) Vermischen der Flüssigkeit zu glatten Zusammensetzungsprofilen, die sich in dem oberen Bett entwickelt haben können und 2) Bereitstellen einer guten Anfangsverteilung für das untere Bett. Eine Kollektor/Verteilerkombination wird normalerweise für die Rückverteilung in einer gepackten Kolonne benutzt. Ein Kollektor ist eine Vorrichtung, die Flüssigkeit von der oberen Packung und von möglichen Einsatzstellen einfängt und die Flüssigkeit zu einer geringen Anzahl an Fallrohren führt. Diese Fallrohre richten die Flüssigkeit auf den Verteiler. Der Verteiler enthält eine Mehrzahl von Öffnungen, durch welche die Flüssigkeitsströme auf die Packung fallen. Jedoch vergrößert die Verwendung eines Kollektors die Kolonnenhöhe und daher die Kapitalkosten.
Es existieren verschiedene Typen von Flüssigkeitsverteilern für gepackte Kolonnen. Von diesen Typen kann der Wannenverteiler als ein Flüssigkeitskollektor verwendet werden. Die Gründe hierfür sind: 1) die Gassteigrohre, durch die der nach oben strömende Dampf verläuft, sind von "Hüten" abgedeckt, welche die auf die Oberseite der Rohre herabfallende Flüssigkeit ablenken; und 2) der Verteilerboden ist abdichtend mit dem Inneren der Kolonnenummantelung abgeschlossen. Der Nutzeffekt besteht darin, dass die gesamte Flüssigkeit in dem von der Wanne zurückgehaltenen Flüssigkeitspool angesammelt wird und nicht zu der darunter befindlichen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone herabfallen kann. Somit tritt etwas Vermischen von Flüssigkeit auf, bevor sie aus dem Verteiler austritt. Im Falle der Einleitung eines flüssigen Einsatzes in eine Kolonne kann der Einsatz direkt auf den Verteiler gespritzt werden.
Wannenverteileranordnungen ohne einen Kollektor sind signifikant billiger als solche, die einen Kollektor verwenden, da zusammen mit den Kosten der Herstellung und Installierung des Kollektors die zu dessen Unterbringung erforderliche zusätzliche Kolonnenhöhe entfällt. Jedoch sind mit der Eliminierung eines Kollektors potenzielle Wirksamkeitsnachteile verbunden. Wie eben erwähnt besteht eine primäre Funktion eines Verteilers in der Bereitstellung einer Flüssigkeit von gleichförmiger Zusammensetzung. Weist die auf den Verteiler herabfallende Flüssigkeit ein Zusammensetzungsprofil auf, dann besteht ohne einen Kollektor keine Garantie für eine gleichförmige Vermischung auf der Verteilerwanne selbst. Auch bestehen Bedenken hinsichtlich der Verteilungsqualität aufgrund von Trägheitseffekten, die bei einer Flüssigkeit auftreten, die direkt auf Flüssigkeit auftrifft, die auf dem Verteiler zurückgehalten ist, und insbesondere mit einem externen flüssigen Einsatz, wie dies bei einer Einsatzstelle vorkommen kann. Dies kann Variationen des Durchflusses durch die Perforationen in den Verteilerboden bewirken und die Verteilungsqualität vermindern.
Beim Stand der Technik ist durch eine Vielzahl von Verteilerkonstruktionen versucht worden, diese potenziellen Nachteile zu kompensieren, wenn ein Verteiler ohne einen Kollektor verwendet wird. Zum Beispiel offenbart US-A-5 132 055 einen Verteiler mit Flüssigkeitsräumen umgebenden U-förmigen Abschnitten und einem umfänglichen Kanal, der mit den Flüssigkeitsräumen in Verbindung steht. Eine Ausführungsform dieser Patentschrift offenbart das Vorliegen von zwei in jedem Flüssigkeitsraum befestigten Platten. Auch sind andere Variationen dieser Ausführungsform offenbart. Jedoch sind sämtliche in dieser Patentschrift offenbarten Anordnungen spezifisch auf einen Verteiler mit Kanälen mit vertikalen Wänden bezogen, und die Platten sind in jedem einzelnen Kanal montiert. Jeder Kanal verläuft in der gleichen Richtung durch den Verteiler und unterstützt daher kein effektives Vermischen in jeder Richtung. Obgleich die Kanäle durch einen Umfangskanal verbunden sind, ist dies immer noch unzureichend, um ein gleichförmiges Vermischen über den gesamten Querschnitt des Verteilers zu bewerkstelligen.
US-A-5 240 652 offenbart die Verwendung eines Flüssigkeitskollektors und Flüssigkeitsverteilers, wobei der Verteiler eine Mulde unterhalb des Pegels der Dampfsteigrohre enthält. In einer Ausführungsform dieser Patentschrift ist eine Ablenkplatte zwischen der Mulde und dem Verteiler hinzugefügt. Jedoch erfordert in dieser Patentschrift das Vermischen der Flüssigkeit für eine geeignete Rückverteilung immer noch die Verwendung des Kollektors und würde daher wegen der erhöhten erforderlichen Kolonnenhöhe für die Unterbringung des Kollektors zusätzliche Kosten verursachen.
Eine weitere Patentschrift, US-A-5 158 713 zeigt eine Verteileranordnung zum Vermischen von Flüssigkeiten ohne den Bedarf nach einem Kollektor. In dieser besonderen Anordnung sind zwei oder mehr röhrenstrangartige Mulden über dem Flüssigkeitspegel in dem Verteiler angeordnet. Die Mulden sind mit einem geschlossenen Ende und mindestens einer Öffnung an dem anderen Ende aufgebaut. Entlang der Mulde strömende Flüssigkeit fließt durch die Öffnung zu der über dem Verteiler angesammelten Flüssigkeit. Die Patentschrift stellt kein Vermischen derjenigen Flüssigkeit bereit, die direkt auf den Verteiler durch die Räume zwischen den Mulden auftrifft. Weiterhin liegt keine Durchflussabschwächung von Tropfen vor, die direkt auf den Verteiler auftreffen. Die Vorrichtung ist komplex und kann eine zusätzliche Kolonnenhöhe erfordern, damit die Mulden oberhalb des Flüssigkeitspegels aufgehängt werden können, was sich daher auch als kostspielig erweisen kann.
Das Vermischen von Dampf in einer Kolonne ist das Thema von US-A-S 145 612. In dieser Patentschrift wird das Vermischen durch ein Begrenzen der Anzahl an Dampfsteigrohren in dem Verteiler und durch Hinzufügung eines Mischelements in dem Steigrohr bewerkstelligt. Die in der Patentschrift offenbarte Vorrichtung sorgt für ein gleichförmigeres Dampfkonzentrationsprofil für das Austauschbett über dem Verteilerboden, aber setzt sich nicht mit dem Problem eines ungeeigneten Vermischens für die Flüssigkeitsrückverteilung auseinander.

Aufgaben der Erfindung

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung einer gleichförmigen Rückverteilung von Flüssigkeit in einen Verteiler zwischen zwei Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzonen ohne die Verwendung eines Kollektors.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer gleichförmigen Rückverteilung von Flüssigkeit unter Verwendung eines kosteneffizienten, einfach aufgebauten Leitbleches, das über einem Verteiler aufgehängt ist.
Eine zusätzliche Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung einer derartigen gleichförmigen Rückverteilung von Flüssigkeit mittels Verwendung eines über dem Boden des Verteilers aufgehängten Leitblechs, das ein Konvergieren und Vermischen eines Flüssigkeitsstroms bewirkt, der durch einen offenen Raum in dem Leitblech fließt und unter dem Leitblech dispergiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung ist eine Verteileranordnung für eine Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Inkontaktbringen von Flüssigkeit und Dampf in einer Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne gemäß Anspruch 10.
Diese Erfindung weist ein Leitblech auf, das über einem Verteiler in einer Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne aufgehängt ist, in der ein Flüssigkeitsstrom bei seinem Durchfluss durch einen offenen Raum in dem Leitblech konvergiert und sich vermischt und dann zu dem Verteiler darunter dispergiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der offene Raum in dem Leitblech ein zentral angeordnetes kreisförmiges Loch, das für ein verbessertes Vermischen mit einer Mischvorrichtung ausgerüstet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und aus den beiliegenden Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung ist, die einen Verteiler mit zylindrischen Gassteigrohren verwendet, welche durch ein Leitblech mit einem zentral angeordneten kreisförmigen offenen Raum vorstehen;
Fig. 2 ein Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Mischer ist, der in dem zentral angeordneten kreisförmigen offenen Raum vorgesehen ist;
Fig. 3 eine obere Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1 ist;
Fig. 4 ein Diagramm einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung mit einem Wehr ist, das an einem Leitblech mit einem zentralen kreisförmigen offenen Raum befestigt ist;
Fig. 5 eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, in der zwei Leitbleche verwendet werden: Ein Leitblech mit umfänglich offenem Raum an dem Boden und ein Leitblech mit zentral offenem Raum an der Oberseite; und
Fig. 6 ebenfalls eine Ausführungsform mit zwei Leitblechen zeigt: Einem Leitblech mit zentral offenem Raum an dem Boden und einem Leitblech mit umfänglich offenem Raum an der Oberseite.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Diese Erfindung kann durch Positionieren eines Leitbleches zwischen einem Verteiler und einer Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone bewerkstelligt werden. Das Leitblech ist mit einer ausreichenden Höhe von dem Verteilerboden aufgehängt, um bei einer Expandierung des Flüssigkeitsstroms unter dem Leitblech Fließgeschwindigkeiten zu ermöglichen, die derart ausfallen, dass der zum Antrieb des Durchflusses erforderliche assoziierte Druck in Relation zu der auf dem Verteiler zurückgehaltenen Flüssigkeit klein ist. Dies fördert einen gleichförmigen Durchfluss über den Verteiler und verhindert somit ein Variieren der Durchflussrate der aus jeder Perforation in dem Verteilerboden austretenden Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem Abstand von dem offenen Raum in dem Leitblech.
Die maximale Höhe über dem Verteiler für die Anordnung des Leitblechs ist auf die maximale Höhe der stehenden Flüssigkeit über dem Verteiler begrenzt. Somit beträgt die Höhe des Leitblechs über dem Verteiler in Abhängigkeit von dem Kolonnenentwurf von etwa 2,54 cm bis etwa 38,1 cm (etwa 1 inch bis etwa 15 inch).
Das Leitblech erstreckt sich über den gesamten Querschnitt des Verteilers. Daher wird die gesamte Flüssigkeit, die von der Packung in die Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone darüber fällt, auf dem Leitblech aufgesammelt. Mindestens ein offener Raum in dem Leitblech ermöglicht es der Flüssigkeit zu konvergieren, hindurchzufließen, und anschließend bei ihrer Dispergierung auf den Verteiler darunter zu expandieren, wodurch sich eine Verbesserung des Vermischens und eine Abschwächung von Trägheitseffekten ergibt. Der offene Raum ist derart bemessen und angeordnet, dass auf jede Stelle auf dem Leitblech von der Packung darüber herabfallende Flüssigkeit in eine Richtung zu dem offenen Raum hin fließt. Mehr als eine Öffnung in dem Leitblech kann den offenen Raum aufweisen, aber die Öffnungen sollten in einem begrenzten Bereich angeordnet werden, um ein Konvergieren und Mischen der Flüssigkeit zu bewirken.
Die Flüssigkeit vermischt sich bei ihrem Durchfluss zu dem offenen Raum und wird im wesentlichen gleichförmig, wenn der Durchfluss zur Durchquerung des offenen Raums konvergiert. Da der offene Raum in dem Leitblech den einzigen Durchflussweg für die Flüssigkeit bereitstellt und da sich das Leitblech über den im wesentlichen gesamten Querschnitt des Verteilers erstreckt, trifft sich der gesamte Flüssigkeitsstrom von der Packung darüber und vermischt sich, wenn der Flüssigkeitsstrom konvergiert, um durch den offenen Raum zu fließen.
Typischerweise ist das Leitblech in der stehenden Flüssigkeit eingetaucht, die auf dem Verteiler zurückgehalten wird, aber wenn der Flüssigkeitspegel niedrig ist, kann das Leitblech vollständig oder teilweise auftauchen. Das Vorliegen eines offenen Raums in dem Leitblech zwecks Hindurchfließen von Flüssigkeit erhöht den Flüssigkeitsdruck auf dem Verteiler nicht signifikant.
Damit der Flüssigkeitsdruck auf demjenigen Pegel gehalten wird, der ohne ein Leitblech vorläge, ist die Querschnittsfläche des offenen Raums größer als die Gesamtfläche der Perforationen in dem Verteilerboden, jedoch beträchtlich geringer als die Kolonnenquerschnittsfläche. Das Verhältnis der Querschnittsfläche des offenen Raums in dem Leitblech zu der gesamten offenen Fläche der Perforationen in dem Verteilerboden beträgt vorzugsweise zwischen etwa 1,1 : 1 und etwa 10 : 1. Bevorzugter liegt das Verhältnis im Bereich von etwa 3 : 1 bis etwa 20 : 1. Eine Erhöhung des Verhältnisses verringert die Radialgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms über dem Verteiler, reduziert jedoch auch die Wirksamkeit des Vermischens. Ebenfalls bevorzugt ist, dass der offene Raum des Leitblechs über dem Kolonnenquerschnitt hochgradig lokalisiert ist, so dass Flüssigkeit von einem breiten Bereich zu dem offenen Raum konvergiert.
Die Erfindung würde ähnliche Wirksamkeitscharakteristika wie bei der Verwendung eines Kollektors in Kombination mit einem Verteiler bewerkstelligen. Ein Kollektor mit seinen Steig- und Fallrohren wird durch ein Leitblech ersetzt, das aus Metallblech mit darin ausgeschnittenen Ausschnitten angefertigt wird, um über die Dampfsteigrohre des Verteilers zu passen. Diese einfache Konstruktion für ein Leitblech würde keine gesteigerte Kolonnenhöhe wie im Falle eines Kollektors erfordern. Infolgedessen bietet die Erfindung ebenfalls den Vorzug von signifikant verringerten Kapitalkosten. Auch kann die Erfindung dort verwendet werden, wo ein Flüssigkeit enthaltender Einsatz in die Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne über dem Flüssigkeitspegel auf dem Verteiler eingespeist wird. Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile: 1) Verringerung der notwendigen Kolonnenhöhe, 2) einfache Installation, 3) verringerte Kapitalkosten, und 4) verbesserte Flüssigkeitsverteilung.
Eine für Luftzerlegungsverfahren geeignete Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Eine Innenfläche 17 einer Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonnenwand beherbergt einen Verteiler und ein zwischen zwei Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzonen 1 angeordnetes Leitblech 11. Der Verteiler besteht aus einem perforierten Boden 3 und aus Dampfsteigrohren 16, an deren Oberseite "Hüte" 5 vorgesehen sind. Ein Leitblech 11 ist mit einem Abstand 12 über dem Verteilerboden 3 angeordnet und im wesentlichen um den Umfang 15 herum und zu Gassteigrohren 16 abgedichtet, die sich durch das Leitblech hindurch erstrecken. Ein offener Raum in der Form eines kreisförmigen Loches 13 ist in dem Zentrum des Leitblechs 11 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einigen Gassteigrohrentwürfen ein zentrales Loch nicht möglich sein kann. In solchen Fällen sollte das Loch so nahe wie praktisch möglich zu dem Zentrum hin angeordnet werden.
Flüssigkeit fließt von der darüber liegenden Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone 1 zu dem Pegel der auf dem Verteiler 3 zurückgehaltenen Flüssigkeit über dem Leitblech 11. Die ganze Flüssigkeit über dem Leitblech 11 fließt in der Pfeilrichtung zu dem Loch 13. Wenn der Flüssigkeitsstrom konvergiert und durch das Loch 13 fließt, wird er gut vermischt und breitet sich bei Erreichen des darunter liegenden Verteilerbodens 3 aus. Das Loch 13 ist groß genug, dass es nicht in signifikantem Ausmaß zu dem Flüssigkeitsdruck auf dem Verteiler beiträgt. Die Flüssigkeit baut sich auf dem Verteilerboden auf einen Pegel auf, bei dem die Rate an durch die Perforationen ausströmender Flüssigkeit gleich zu der Rate der von der darüber liegenden Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone 1 herabfallenden Flüssigkeit ist.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die eine Mischvorrichtung 9 in einem zentral angeordneten offenen Raum beinhaltet. Die Mischvorrichtung 9 sollte so angeordnet werden, dass der Durchfluss durch die Perforationen in dem Verteilerboden direkt darunter nicht gestört wird und dass die Vorrichtung keinen signifikanten Druck zum Antreiben eines Flüssigkeitsstroms durch sie erfordert. Diese Mischvorrichtung kann ein Modul von strukturierter Packung oder bevorzugter eine kommerziell vertriebene Mischvorrichtung wie z.B. ein statischer Mischer sein. Koch Engineering Company, Inc. ist ein Lieferant von geeigneten statischen Mischern ohne bewegliche Teile, die eine Reihe fester Elemente aufweisen, welche der Länge nach in einem Rohr angeordnet sind. Durch diese Elemente ausgebildete sich kreuzende Kammern teilen Flüssigkeitsströme auf, schichten sie um und rekombinieren sie, bis ein homogener Strom vorliegt.
Die bevorzugte Ausführungsform der Fig. 2 kann auch mit einem Flüssigkeitseinsatz oder einem Flüssigkeit enthaltenden Einsatz verwendet werden (d.h. der Einsatz kann ein Gemisch aus Gas und Flüssigkeit sein, wobei mindestens ein Teil Flüssigkeit ist). Die Leitblechanordnung der Erfindung stellt ein geeignetes Vermischen des Flüssigkeit enthaltenden Einsatzes mit der Flüssigkeit bereit, die von der darüber liegenden Packung austritt, und ebenfalls zerstreut sie Trägheitskräfte, die mit einer punktweisen Einsatzquelle verbunden sind, wodurch die Verteilungsqualität aufrechterhalten wird.
Fig. 3 zeigt die Aufsicht von Abschnitt A-A der Fig. 1. Diese Ansicht stellt das Leitblech 11, die "Hüte" 5, eine Mehrzahl von kreisförmigen Steigrohren 16 und einen offenen Raum 13 in dem Zentrum dar. Obgleich in Fig. 2 nur zwei durch Hüte 5 abgedeckte kreisförmige Steigrohre 16 gezeigt sind, sind hier zu Demonstrationszwecken mehrere Dampfsteigrohre dargestellt. Der offene Raum ist kreisförmig dargestellt, jedoch kann in der Praxis die Form des offenen Raums zur Maximierung der Vermischungseffizienz variiert werden. Beispielsweise kann ein rechteckiger Schlitz verwendet werden.
Wie in der Ausführungsform der Fig. 4 dargestellt kann ein Leitblech 611 ein Wehr 688 mit einer im wesentlichen festen Wand aufweisen. Das Wehr bildet einen Durchlass 622, der einen offenen Raum 613 in dem Leitblech 611 umgibt, durch den die Flüssigkeit von der Packung fließen muss, nachdem sie über die Oberseite des Wehrs 688 geströmt ist. Mit einem Wehr liegt der Flüssigkeitspegel bei einem höheren Pegel vor, als dies normalerweise bei der Abwesenheit des Wehrs entweder während Abschaltbedingungen oder über den gesamten Betriebsbereich der Fall wäre. Ein derartiges Wehr kann die mit der Flüssigkeit assoziierte potenzielle Energie zum Vermischen nutzen. Indem dieses Wehr über dem zentralen Raum des Leitblechs montiert ist, kann es derart entworfen werden, dass nur eine leichte Variation der Menge an zurückgehaltener Flüssigkeit bei einer Änderung von einem maximalem zu einem minimalem Durchfluss vorliegt. Das Wehr kann in seiner Wand Öffnungen aufweisen, damit Flüssigkeit seitlich eindringen kann und das Vermischen fördert.
Fig. 5 und 6 sind Ausführungsformen der Erfindung, in denen mehr als ein Leitblech verwendet wird. Die Anordnung der Fig. 5 mit einem oberen Leitblech mit einem zentral offenen Raum und einem unteren Leitblech mit einem umfänglich offenen Raum arbeitet bei Strömen mit hohen und Zwischenpegeln effizient, jedoch schlecht bei Strömen mit geringen Pegeln, wo das Leitblech nicht untergetaucht ist.
In Fig. 6 ergibt ein oberes Leitblech mit einer Umfangsöffnung und ein unteres Leitblech mit einem zentralen Loch eine gute Vermischung bei sämtlichen Strömen.
Die Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 wurde bei einer maximalen Flüssigkeitstiefe von 22,7 cm (9 inch) und einer minimalen Flüssigkeitstiefe von 5,1 cm (2 inch) getestet.
Tests wurden mit einem Verteiler mit den folgenden Charakteristika durchgeführt:
Verteilerdurchmesser = 1,04 m (41 inch)
Leitblechabstand = 5,1 cm (2 inch)
Lochanordnung = zentriert und kreisförmig
Lochdurchmesser = 10,2 cm (4 inch)
Offenes Raumverhältnis* = 5
Mischvorrichtung = statische Mischvorrichtung
* Offenes Raumverhältnis = Verhältnis der Querschnittsfläche des offenen Raumes oder Loches in dem Leitblech zu der gesamten Querschnittsfläche des offenen Raumes oder der Perforationen in dem Verteilerboden.
Das getestete Leitblech wurde aus einer Aluminiumplatte hergestellt und mit Klebeband abgedichtet. In der Praxis kann entweder eine Schweißung oder Dichtungsmasse zur Abdichtung des Leitbleches verwendet werden.
Diese Anordnung wurde unter Verwendung von Punktquellenfarbspurentests überprüft, wobei Farbe in die Flüssigkeit über dem Verteiler injiziert wurde. Die Flüssigkeit an der Unterseite des Verteilers wurde bei ihrem Ausfließen durch die Perforationen in den Verteilerboden hinsichtlich einer Verfärbung beobachtet. Das Ergebnis bestand im wesentlichen in einem gleichförmigen Vermischen unabhängig von der Stelle, wo die Punktquelle über dem Verteiler angeordnet wurde. Dieses Ergebnis wurde kontrastiert durch dasjenige Ergebnis, das ohne Verwendung eines Leitbleches erhalten wurde. In dem letzteren Fall zeigten weniger als 1/4 der Verteilerausgusspunkte eine beobachtbare Verfärbung für jeden Punktquellenfarbspurentest. Selbst ohne ein Mischelement wurde in den Tests eine markante Verbesserung unter Verwendung des Verteilers zusammen mit dem Leitblech der Erfindung mit einem zentral offenen Raum beobachtet.
Bessere Ergebnisse sind erzielt worden, wenn das Leitblech leckdicht um die Gassteigrohre abgedichtet wird und der Umfang des Leitblechs eine zentrale. Öffnung aufweist. Allerdings ist es für einen Betrieb der Erfindung nicht unbedingt notwendig, über eine leckdichte Abdichtung zu verfügen. Es können einige kleine Abzugslöcher in dem Verteiler zur Freisetzung des mitgerissenen Dampfs erforderlich sein.
Spezifische Merkmale der Erfindung sind in einer oder mehreren der Zeichnungen nur der Einfachheit halber dargestellt, da jedes Merkmal mit anderen Merkmalen gemäß der Erfindung kombiniert werden kann. Für den Fachmann ergeben sich alternative Ausführungsformen, die beabsichtigtermaßen in dem Rahmen der Ansprüche eingeschlossen sind.

Claims

1. Verteileranordnung für eine Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne mit mindestens zwei vertikal in Abstand angeordneten Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitten, die einen unteren Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitt und einen oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitt umfassen, wobei die Verteileranordnung versehen ist mit:

(a) einem Verteiler, der dafür ausgelegt ist, zwischen den Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitten angeordnet zu werden und der einen Boden (3) mit Perforationen zum Verteilen von Flüssigkeit zu dem oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitt sowie Dampfsteigrohre (16, 416) zum Verteilen von Dampf zu dem oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitt aufweist; und

(b) einem Leitblech (11, 411, 611), das aus Metallblech gefertigt ist, in welches Ausschnitte geschnitten wurden, die über die Dampfsteigrohre passen und sich um diese erstrecken, wobei das Leitblech oberhalb des Verteilerbodens (3) aufgehängt ist und sich über den gesamten Querschnitt des Verteilers mit Ausnahme eines im wesentlichen zentral innerhalb des Leitblechs angeordneten offenen Raumes erstreckt, der von einer einzelnen Öffnung (13, 418, 613) oder einer Mehrzahl von Öffnungen, die in einem begrenzten Bereich angeordnet sind, gebildet ist, wobei der offene Raum bewirkt, dass die gesamte Flüssigkeit von dem oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitt zusammenläuft und sich mischt, wenn der Flüssigkeitsstrom beim Durchtritt durch den offenen Raum konvergiert, bevor die Flüssigkeit auf den Verteiler dispergiert wird, wobei sich die Dampfsteigrohre durch die Öffnungen in dem Leitblech erstrecken und rundherum abgedichtet sind.

2. Verteileranordnung nach Anspruch 1, wobei der offene Raum von einer einzelnen Öffnung (13, 418, 613) gebildet ist.

3. Verteileranordnung nach Anspruch 2, ferner versehen mit einer Mischvorrichtung (9), die in dem offenen Raum (13, 418, 613) angeordnet ist.

4. Verteileranordnung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Querschnittsfläche des offenen Raumes (13, 418, 613) in dem Leitblech zu der Querschnittsfläche der Perforationen in dem Verteiler im Bereich von etwa 1, 1 : 1 bis etwa 150 : 1 liegt.

5. Verteileranordnung nach Anspruch 1, ferner versehen mit einem zweiten Leitblech, wobei eines der Leitbleche oberhalb des anderen der Leitbleche aufgehängt ist und der offene Raum in einem der Leitbleche in einer Position angeordnet ist, die nicht zu dem offenen Raum in dem anderen der Leitbleche ausgerichtet ist.

6. Verteileranordnung nach Anspruch 1, ferner versehen mit einem Wehr (688), welches den offenen Raum (613) in dem Leitblech (611) umgibt und einen Durchlass (622) bildet, so dass Flüssigkeit über das Wehr und nach unten durch den von dem Wehr gebildeten Durchlass fließen muss, bevor sie sich an der Unterseite des Leitbleches ausbreitet, was zu einem verbesserten Mischen führt.

7. Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne mit mindestens zwei vertikal in Abstand angeordneten Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitten, die einen unteren Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitt und einen oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktabschnitt umfassen, versehen mit einer Flüssigkeitsverteileranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die zwischen den Flüssigkeits/Dampfkontaktabschnitten angeordnet ist.

8. Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne nach Anspruch 7, versehen mit einer Wand mit einer Innenfläche (17), wobei das Leitblech (11, 611) dichtend mit der Innenfläche (17) der Flüssigkeits/Dampf- Kontaktkolonne verbunden ist.

9. Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne nach Anspruch 7, wobei der offene Raum (418) in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech (411) und der Innenfläche (17) angeordnet ist, so dass Flüssigkeit zu dem Umfang des Leitblechs strömt, wo sie beim Passieren des offenen Raumes konvergiert und sich mischt.

10. Verfahren, um Flüssigkeit und Dampf im Gegenstrom in einer Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne in Kontakt zu bringen, die mindestens zwei Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzonen aufweist, wobei im Zuge des Verfahrens:

der gesamte Flüssigkeitsstrom von einer oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone auf einem Leitblech gesammelt wird, welches zwischen der oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone und einem Verteiler angeordnet ist, wobei der Verteiler einen Boden mit Perforationen zum Verteilen von Flüssigkeit auf eine untere Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone sowie Dampfsteigrohre zum Verteilen von Dampf zu der oberen Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone aufweist, wobei sich das Leitblech über den gesamten Querschnitt des Verteilers mit Ausnahme eines im wesentlichen zentral innerhalb des Leitblechs angeordneten offenen Raumes erstreckt, der von einer einzelnen Öffnung oder einer Mehrzahl von Öffnungen, die in einem begrenzten Bereich angeordnet sind, gebildet ist, wobei das Leitblech Öffnungen aufweist, durch welche sich die Dampfsteigrohre erstrecken und rundherum abgedichtet sind,

der gesamte gesammelte Flüssigkeitsstrom in dem offenen Raum konvergiert wird, so dass sich der gesamte Flüssigkeitsstrom trifft und mischt, wenn der Flüssigkeitsstrom konvergiert, um durch den offenen Raum zu fließen, was zu einem im wesentlichen gleichförmigen Mischen des Flüssigkeitsstromes führt; und

der im wesentlichen gleichförmig gemischte Flüssigkeitsstrom auf den darunter liegenden Verteiler dispergiert wird, während Dampf durch die Dampfsteigrohre zu der oberen Flüssigkeits/Dampf- Kontaktzone geleitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem das Verhältnis der Querschnittsfläche des offenen Raumes in dem Leitblech zu der Querschnittsfläche der Perforationen in dem Verteiler so gewählt ist, dass es im Bereich von etwa 1,1 : 1 bis etwa 150 : 1 liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem ferner der gesammelte Flüssigkeitsstrom durch eine in dem offenen Raum angeordnete Mischvorrichtung geleitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem ein Flüssigkeit enthaltender Einsatz in die Flüssigkeits/Dampf-Kontaktkolonne an einer Stelle zwischen dem Leitblech und der darüber liegenden Flüssigkeits/Dampf-Kontaktzone eingeleitet wird.