DE1442825C - Kolonne mit perforierten Zwischenbo den zum In Kontakt Bringen eines Gases mit Flüssigkeiten - Google Patents
Kolonne mit perforierten Zwischenbo den zum In Kontakt Bringen eines Gases mit FlüssigkeitenInfo
- Publication number
- DE1442825C DE1442825C DE1442825C DE 1442825 C DE1442825 C DE 1442825C DE 1442825 C DE1442825 C DE 1442825C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- column
- liquid
- pressure
- intermediate floor
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 82
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 35
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000011068 load Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide Substances O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 210000003027 Ear, Inner Anatomy 0.000 description 1
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 description 1
- 206010016807 Fluid retention Diseases 0.000 description 1
- 230000001174 ascending Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 229910052813 nitrogen oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolonne mit perforierten Zwischenböden zum Inkontaktbringen eines
Gases mit Flüssigkeiten, wobei jedem Zwischenboden Auffangvorrichtungen für die in Betrieb der
Kolonne oberhalb jedes Zwischenbodens stehenden Flüssigkeiten angeordnet sind und jeder Zwischenboden
mit dem nächsttieferen über einen Ablauf verbunden ist, dessen Überlauf oberhalb des zugehörigen
oberen Zwischenbodens liegt.
Kolonnen dieser Art werden in Richtung von unten nach oben von in ihren unteren Bereich eingeführten
Gasen durchströmt und von oben nach unten von einer Flüssigkeit durchflossen, welche von
dem Scheitel der Kolonne an abwärts fließt und sich aufeinanderfolgend unter der Wirkung der Schwerkraft
auf die in Abständen übereinanderliegenden, über die ganze oder einen Teil der Höhe der Kolonne
verteilten Zwischenböden ergießt, wobei die Flüssigkeit von einem Zwischenboden zu dem nach
unten folgenden entweder — im Falle der Ausbildung der Zwischenböden als Überlaufzwischenböden —
über einen Überlauf oder — im Falle von keinen Überlauf aufweisenden Zwischenböden — in geregelter
Weise durch deren Perforationen hindurch abwärts fließt.
Die Erfindung betrifft insbesondere Kolonnen, deren Zwischenböden von zahlreichen kreisförmigen
Löchern, Schlitzen von beliebiger Form u. dgl. durchbohrt sind, welche eine Verteilung des aufsteigenden
Gases auf eine Mehrzahl von fadenförmigen Strömen bewirken, dadurch die Größe der Fläche, über welche
die Gase mit der die Böden bedeckenden Flüssigkeit in Kontakt kommen, vervielfachen und damit zur.
Erhöhung der Wirksamkeit des Stoff- und/oder Wärmeaustausches zwischen den beiden Vorhändenen
Phasen beitragen.
Durch die Oberflächenspannung des sich ständig erneuernden, jede der Perforationen verschließenden
Flüssigkeitsfilms und den Druck, welcher durch das durch die Perforationen aufsteigende Gas ausgeübt
wird, wird die den Zwischenboden auf eine gewisse Höhe abdeckende Flüssigkeit, die durch das Gas
mehr oder weniger emulgicrt ist, daran gehindert, durch die Perforationen hindurch nach dem in Richtung
nach unten folgenden Zwischenboden zu fließen. Auf jedemder Zwischenböden einer im Betrieb befindlichen
Kolonne ist demzufolge ständig eine Flüssigkeitsschicht von gewisser Höhe vorhanden,
und es stellt sich während der Verweildauer der Flüssigkeit auf einem gegebenen Zwischenboden,
bevor die Flüssigkeit über den Ablauf nach dem darunter befindlichen Zwischenboden (im Fall von
Zwischenböden mit Ablauf) oder durch die Perforationen hindurch (im Falle von Zwischenböden
ohne Ablauf) ausfließt, im Niveau jedes Zwischenbodens ein physikalisches und physikalisch-chemisches
Gleichgewicht zwischen der Gasphase und der Flüssigkeitsphase, durch welche / insbesondere die
Flüssigkeit eine gewisse Zusammensetzung erhält, ein.
Bei vielen der perforierten Zwischenboden, insbesondere
7.. B. jenen, die mit Abläufen ausgerüstet sind, wie sie in den modernen Herstellungsanlagen
für Salpetersäure verwendet werden, ergibt sich der Nachteil, daß die Flüssigkeit auf dun Zwischenboden
nicht mehr zurückgehalten wird, sobald die Menge an Gas, welches in die Kolonne eingeleitet wird, bis
auf einen unterhalb eines Minimalwertes liegenden Wert verringert wird, welcher häufig etwa L5% des
normalen Gasmengedurchlaufs, für welchen die Kolonne ausgelegt ist, entspricht. Dann ergießt sich die
Flüssigkeit von jedem Zwischenboden durch diese Perforationen hindurch und fließt aufeinanderfolgend
durch alle Zwischenböden hindurch, um schließlich zum Boden der Kolonne zu gelangen, wo die von
den verschiedenen Böden stammenden Flüssigkeitsmengen von deshalb unterschiedlicher Zusammensetzung
und/oder Temperatur zu einer Flüssigkeit von der mittleren Zusammensetzung und/oder Temperatur
dieser sämtlichen Einzelmengen gemischt werden.
Diese "Erscheinung, die sich jedesmal wiederholt, wenn die Kolonne aus irgendeinem Grund stillgesetzt
wird, führt zu einer Reihe von Unzulänglichkeiten, insbesondere der Notwendigkeit, am unteren Ende
der Kolonne· einen Raum vorzusehen, dessen Fassungsvermögen ausreicht, um die Gesamtmenge
der im Zeitpunkt des Stillsetzens der Kolonne auf der Gesamtheit der Zwischenböden verteilten Flüssigkeit
aufzunehmen, bzw. der Notwendigkeit, zwecks Wiederinbetriebnahme der Kolonne die Gesamtmenge
der am Boden der Kolonne'gemischten Flüssigkeit wieder auf den höchstliegenden Zwischenboden
zu verbringen, um diese von neuem durch aufeinanderfolgendes Überlaufen oder Hindurchlaufen
durch Perforationen auf die unteren Zwischenböden zu verteilen, sowie der, daß, nachdem sämtliche
Zwischenböden von neuem mit Flüssigkeit versorgt worden sind, die Gleichgewichte wieder hergestellt
werden müssen, die im Niveau jedes der Zwischenböden vor dem Stillsetzen der Kolonne bestanden.
Alle diese Arbeitsvorgänge sind mühevoll und mit Verlusten an Zeit und Material verbunden, die um so
wesentlicher sind, je öfter solche Stillstände eintreten. Ferner geht jeder neuen Wiederherstellung des
Gleichgewichtszustandes eine Periode fluktuierenden Arbeitens der Kolonne vorher, wobei das unkorrekte
Hindurchfließen der Stoffe, welche die Kolonne während dieses Zeitabschnitts passieren, die Arbeitsweise
der Apparaturen, deren Betrieb mit dem der Kolonne gekoppelt ist, beeinträchtigen können. Das bedeutet
im Ergebnis eine Verringerung des Wirkungsgrades der Gesamtapparatur und der Ausbeute der
Anlage überhaupt.
Bei einer bekannten Bodenkolonne der eingangs genannten Art sind als Auffangsvorrichtungen Rinnen
dicht unterhalb der eigentlichen Zwischenböden vorgesehen. Hier kann sich zwar ein geringer Teil der
im Betrieb der Kolonne oberhalb jedes Zwischenbodens stehenden Flüssigkeiten sammeln, wenn der
Druck der Gasströmung nachläßt. Es handelt sich dabei jedoch nur um einen sehr geringen Teil der
normalerweise auf einem Zwischenboden stehenden Flüssigkeit. Außerdem sind keine Vorrichtungen vorhanden,
mit denen sich die Flüssigkeit bei Wiederinbetriebnahme der Kolonne auf die Zwischenböden
zurückführen läßt (USA.-Patentschrift 2 884 236).
Bei einer anderen bekannten Bodenkolonne (britische Patentschrift 722 662), bei der allerdings keine
perforierten Zwischenböden vorhanden sind, wird im Betrieb der Kolonne ein Teil der Flüssigkeit über
einen Überlauf durch ein Ablaufrohr dem nächsttieferen Zwischenboden zugeführt, während ein Teil
einer außen neben jedem Zwischenboden angeordneten Pumpvorrichtung zufließt und von dort zur Er-
zeugung eines Sprühnebels unter Druck in den Be- innerhalb des Zurückhaltekastens sowie über eine
reich oberhalb des betreffenden Zwischenbodens daran angeschlossene Leitung mittels einer Schaltzurückgeführt wird. Es sind jedoch keine Speicher- vorrichtung, die in Abhängigkeit von dem Gasdruck
behälter für eine kürzere oder längere Betriebsunter- . in der Kolonne gesteuert wird, eine Niederdruckgasbrechung
vorgesehen. 5 leitung angeschlossen, so daß die in jedem Zurück-.
Bei Benutzung von Glockenboden (britische Pa- haltekasten befindliche Gasblase schnell entweichen
tentschrift 775 567) bleibt bei Betriebsunterbrechun- und die über dem betreffenden Zwischenboden
gen stets ein Teil der oberhalb jedes Zwischenbodens stehende Flüssigkeit statt dessen schnell in dem Zustehenden
Flüssigkeit dort stehen, wenn der Flüssig- rückhaltekasten aufgenommen werden kann. Auf
keitsstand bis zur Höhe des Überlaufs jedes Zwischen- io diese Weise wird für eine spätere Wiederinbetriebbodens
abgesunken ist. Hier ist zwar bei einer nähme der Kolonne der überwiegende Teil der für
Wiederinbetriebnahme der Kolonne eine verhältnis- jeden Zwischenboden erforderlichen Flüssigkeit in
mäßig große Flüssigkeitsmenge auf jedem Zwischen- unmittelbarer Nähe des jeweiligen Bodens gesammelt,
boden vorhanden. Die Glockenboden haben jedoch wobei es sich um eine Flüssigkeit handelt, die das
bekanntlich den Nachteil, daß sie sich im Vergleich 15 chemisch-physikalische Gleichgewicht aufweist, das
zu perforierten Zwischenboden nur sehr schwierig dem Bereich des betreffenden Zwischenbodens innervollständig
entleeren lassen und ihr Aufbau und ihre halb des Verfahrens zugeordnet ist. ■
Handhabung umständlicher ist als bei perforierten Die Rückführung der aufgefangenen Flüssigkeit
Zwischenböden. Flüssigkeitsbehälter wie bei Glocken- erfolgt bei Erreichen eines Mindestbetriebsdrucks
boden bilden daher keine Lösung des Problems bei 20 bei Arbeitsbeginn der Kolonne oder bei Wiederperforierten
Zwischenboden, wie nämlich die Flüssig- erreichen dieses Mindestbetriebsdrucks nach einer
keit oberhalb der Zwischenboden bei Betriebsunter- kurzfristigen Betriebsunterbrechung oder nach einer
brechungen zurückgehalten werden kann. Störung durch die genannte Schaltvorrichtung, mittels
Auch wenn man, wie es bei einer bekannten^ Kon- deren nun eine Überdruckgasleitung an die zu der
taktkolonne vorgesehen ist, an jedem Zwischenboden 25 Öffnung des Zurückhaltekastens führende Verbinmehrere
Ablaufrohre vorsieht, deren unteres Ende dungsleitung angeschlossen wird. Durch den auf die
jeweils verschlossen ist und statt dessen öffnungen Flüssigkeit in dem Zurückhaltekasten ausgeübten
im Abstand oberhalb des unteren Endes der Ablauf- Überdruck wird die Flüssigkeit aus dem Kasten verrohre
angeordnet sind, läßt sich hier nur eine äußerst drängt und auf den betreffenden Zwischenboden zugeringe
Wassermenge speichern. Diese kann außer- 30 rückgeführt.
dem bei Wiederinbetriebnahme der Kolonne nicht Diese Anordnung reduziert die· Anlaufzeiten einer
auf die Zwischenboden zurückgeführt werden. Kolonne bei Wiederinbetriebnahme oder bei kurz-
Aufgabe der Erfindung ist daher eine derart ver- fristigen Betriebsunterbrechungen in erheblichem
besserte Ausbildung der Zwischenboden in Kolonnen Maß, ohne daß hierfür ein unverhältnismäßig hoher
der eingangs genannten Art, daß Betriebsstörungen 35 konstruktiver Aufwand oder Energieaufwand er-
oder -Unterbrechungen in möglichst zeit- und energie- forderlich ist.
sparender Weise überbrückt werden können. Zweckmäßig ist jeder Zurückhaltekasten unterhalb
Als Lösung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß des zugehörigen Zwischenbodens angeordnet, Es hat
die Aufnahmevorrichtungen als Zurückhaltekästen sich als vorteilhaft erwiesen, als Ventilschaltvorrich-
ausgebildet sind, die jeweils mindestens die über- 40 tung einen Drei-Wege-Hahn einzusetzen,
wiegende Menge der auf dem entsprechenden Es ist häufig notwendig, daß die Zurückförder-
Zwischenboden im normalen Betriebszustand stehen- drücke, die im Innern der Zurückhaltekästen
den Flüssigkeitsmenge aufnehmen können und je- herrschen, auf den Wert des absoluten Drucks, der
weils durch eine obere öffnung über eine Leitung in der Kolonne in der Höhe des betreffenden
mit einer Ventilschaltvorrichtung verbunden sind, die 45 Zwischenbodens herrscht, eingestellt werden, um den
in Abhängigkeit vom die Kolonne durchströmenden Druckverlust zu berücksichtigen, den das Gas bei
Gas gesteuert wird, so daß bei Druckabfall in der seinem Durchströmen durch die darunter befind-
Kolonne eine Niederdruckgasleitung, bei Erreichen liehen Zwischenboden erleidet. Da die Zurückhalte-
eines Mindestbetriebsdrucks bei Arbeitsbeginn da- kästen nacheinander an ein pneumatisches Hoch-
gegen eine Überdruckgasleitung angeschlossen ist. 50 druckleitungssystem angeschaltet sind, ist es not-
Nach dieser Lösung sind für die Aufnahme der wendig, in diesem Leitungssystem Druckverluste
im Betrieb der Kolonne oberhalb jedes Zwischen- herbeizuführen, um zu erreichen, daß der Druck in
bodens stehenden Flüssigkeit Auffangsvprrichtungen jedem Zurückhaltekasten gleich oder etwas höher als
in Form von Zurückhaltekästen ausgebildet, deren der Druck ist, der in dem betreffenden Kolonnen-Größe
im Hinblick auf das vorhandene Problem so 55 niveau herrscht.
groß gewählt wird, daß entweder die gesamte, ober- Diesem Zweck dient eine weitere bevorzugte Aushalb
eines Zwischenbodens stehende Flüssigkeit führungsform der Erfindung, die darin besteht, daß
oder zumindest die überwiegende Menge davon in die Verbindungsleitung der Zurückhaltekästen jedem
jeweiligen Zurückhaltekasten Aufnahme findet. weils unmittelbar an eine Hochdruckgasleitung an-Dadurch
wird die Wiederinbetriebnahme der Ko- 60 geschlossen ist und daß zwischen zwei aufemanderlonne
nach einer Betriebsunterbrechung wesentlich folgenden Zurückhaltekästen in der Hochdruckgaserleichtert.
Ein sofortiger Wiederanlauf der Kolonne leitung Einrichtungen zur Druckminderung angeist
möglich. Das chemisch-physikalische Gleich- ordnet sind. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn in der
gewicht wird in kurzer Zeit wieder erreicht. Hochdruckgasleitung zwischen zwei - Ziiriickhalte-
Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Kolonne 65 kästen als Einrichtung zur Druckminderung eine
wird bei Druckabfall unterhalb eines Grenzwerts, Flüssigkeitsvorlage-angeordnet ist, deren Tauchrohr
bei dessen Unterschreitung die Flüssigkeit durch die mit dem unteren Zurückhaltekasten in Verbindung
Bodenperforation hindurchdringt, über eine öffnung steht, während die Verbindung mit dem oberen Zu-
rückhaltekasten über eine öffnung im Deckel der
Flüssigkeitsvorlage erfolgt. Statt einer Flüssigkeitsvorlage kann auch eine Stauscheibe, ein Labyrinth,
ein Füllkörper, eine Einschnürung, ein federbelasteter Kolben usw. vorgesehen sein. Falls keine Maßnahme
dieser Art getroffen wird, kann sich der Druck in den unteren Zurückhaltekästen als ungenügend erweisen,
um die Flüssigkeit zurückzufordern, während er in den höher liegenden Kästen das Strömen einer erheblichen
Gasmenge bewirken würde.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Entleerung
der Zwischenboden unter der Einwirkung des erhöhten Drucks, der noch oberhalb der auf dem
Zwischenboden befindlichen Flüssigkeit herrscht, so-
Zurückhaltekasten 8 liegt unterhalb der nichtperforierten
Zone des Zwischenbodens 1. Dieser Kasten ist während des normalen Betriebs der Kolonne praktisch
leer und enthält nur an seinem Boden die dünne Flüssigkeitsschicht, welche notwendig ist, um
durch die drei Rohrstutzen 9 den hydraulischen Abschluß zwischen dem Kasten 8 und dem Zwischenboden
1 herbeizuführen. Die in jedem dieser Rohrstutzen 9 befindliche Flüssigkeitssäule wird in diesem
ίο durch den als Rückförderdruck zu bezeichnenden
Druck gehalten, unter dessen Wirkung die Flüssigkeit in dem Zurückhaltekasten 8 steht. Dieser Druck
wird durch den Druck, der oberhalb der den Zwischenboden 1 bedeckenden Flüssigkeit herrscht,
daß der Druck, der im normalen Betriebszustand der Kolonne in jedem Zurückhaltekasten herrscht,
bei Betriebsunterbrechungen schneller als der in der Kolonne absinkt und bei Wiederaufnahme des Be-
wie gegebenenfalls der Schwerkraft, sehr schnell, 15 erhöht, um den Druck der Flüssigkeitssäule einer bei
z.B. innerhalb von 15 Sekunden vom Zeitpunkt der 10 gemessenen Höhe auszugleichen. Während des
Unterbrechung der Gaszufuhr oder Verringerung der normalen Betriebs kann es, um zu sichern, daß die
durch die Kolonne strömenden Gasmenge und der Zurückhaltekästen leer und zur Aufnahme der den
gleichzeitigen Verbindung des Zurückhaltekastens Zwischenboden im Zeitpunkt des Stillsetzens bemit
der Atmosphäre erfolgt. Es ist daher wesentlich, 20 deckenden Flüssigkeit bereit sind, von Vorteil sein,
in die Zurückhaltekästen eine geringe Menge an Gas (Bläschen für Bläschen) einzuleiten, um nicht Gefahr
zu laufen, welche ein unbeabsichtigter Druckabfall in dem Zurückhaltekasten oder ein vorübertricbs
schneller ansteigt als der in der Kolonne, wobei 25 gehender Überdruck in der Kolonne mit sich bringen
die Drücke bei Betriebsunterbrechungen schließlich würde.
einander gleich werden können und während der Be- ; Im Zeitpunkt des Stillsetzens der Kolonne (Fig.3)
tricbspcrioden sehr wenig voneinander verschieden wird der Zurückhaltekasten 8 automatisch mit der
sind. Die zugefiihrte Gasmenge und der Druck, die Atmosphäre (oder einem Gehäuse, in welchem ein
notwendig sind, um das Zurückfördern der Flüssig- 30 Druck herrscht, der niedriger ist als der in der Kokeit
zu bewirken, können unmittelbar durch den lonne herrschende) über eine öffnung 18 im Zurückhaltekasten,·
eine Verbindungsleitung 17 und das pneumatische Leitungssystem für Niederdruck 11 verbunden,
welches durch einen Dreiwegehahn 12 ge-35 steuert wird, der in Abhängigkeit von dem Kompressor
arbeitet, durch welchen die nicht dargestellte Kolonne versorgt wird. Hierdurch werden die Voraussetzungen
dafür geschaffen, daß die Flüssigkeit von dem Zwischenboden 1 so schnell als notwendig
einen perforierten Zwischenboden mit Überlauf, mit 40 durch die Rohrstutzen 9 unter der Wirkung des
welchem eine Absorptionskolonne ausgerüstet ist, Druckunterschieds, der derart zwischen dem Zwischenboden
1 und dem Kasten 8 erzeugt worden ist, unterstützt durch die Wirkung der Schwerkraft, abfließt
und in den Kästen 8 strömt.
Sobald die normale Gasversorgung wieder hergestellt ist, durch welche die Kolonne wieder in den
Normalbelrieb verbracht werden kann, unterbricht der Hahn 12 automatisch die Verbindung zwischen
dem Kasten 8 und der Atmosphäre über das Nieder-50 druckleitungssystem 11 und öffnet gleichzeitig das in
den Kasten 8 mündende Hochdruckleitungssystem 13. Die in dem Kasten 8 gespeicherte Flüssigkeit steigt
demzufolge durch die Rohrstutzen 9 auf und verteilt sich auf dem Zwischenboden 1, auf welchem sie
55 genau wie vor dem Stillstand durch den unterhalb des Zwischenbodens herrschenden Druck gehalten
und durch das die Perforationen durchströmende Gas emulgiert wird. Das in die Zurückhaltekästen eintretende
Gas ist grundsätzlich das gleiche wie das die schnitt der Kolonne 3 ein. Ihm wird Flüssigkeit durch 60 Kolonne durchströmende; diese Bedingung ist jedoch
eine Leitung 4 zugeführt, die von dem darüber be- keine zwangsläufige.
findlichcn Zwischenboden 5 kommt und in einen Von dem Augenblick an, in welchem das Gleich-
Napf 5 mündet, welcher~ einen hydraulischen Ab- gewicht zwischen dem Druck in dem Kasten 8 und
Schluß bildet, der den Eintritt des Gases in die Lei- dem durch die in den Rohrstutzen 9 befindliche Fliistimg
4 verhindert. Sobald die Flüssigkeit auf dem 65 sigkeit ausgeübten Druck wiederhergestellt worden
Zwischenboden 1 das Niveau 6 erreicht, fließt sie in ist, befindet sich das Gesamtsystem wieder in dem
den Überlauf 7 und von dort auf den unmittelbar Ausgangszustand seiner Wirkungsweise, der schcmadarunler
folgenden Zwischenboden (Fig. 4). Der tisch in Fig. 1 dargestellt ist. Die reversible Arbeits-
Kompressor, über den normalerweise die eigentliche Kolonne mit Gas versorgt wird, oder durch entsprechende
Regelung jeder anderen, dem gleichen Zweck dienenden Gasquelle eingestellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbcispielcn mit Bezug auf die Zeichnungen
näher erläutert.
Fig. 1 ist ein vertikaler diametraler Schnitt durch
wobei die dargestellten Flüssigkeitsniveaus die sind, welche beim normalen Arbeiten der Kolonne zu
beobachten sind;
F i g. 2 ist eine Aufsicht auf den Zwischenboden gemäß Fig. 1 in Richtung der Pfeile A-A' der
Fig.l gesehen;
F i g. 3 zeigt den gleichen Zwischenboden mit dem zugeordneten Zurückhalfekasten während einer Stillstandsperiode
des Betriebs der Kolonne;
Fig. 4 veranschaulicht zwei aufeinanderfolgende
Zwischenboden und eine in das pneumatische Leitungssystem für hohen Druck eingeschaltete, zwischen
zwei Zuriickhallekästen angeordnete Flüssigkeitsvorlagc.
Der in F i g. 1 dargestellte Zwischenboden 1, dessen mittlerer, von zahlreichen Löchern durchbohrter Bereich
von zwei -seitlichen Schirmen 2 begrenzt ist, nimmt praktisch den. gesamten horizontalen Quer-
weise des Zurückhaltekastens 8 wird dadurch erleichtert, daß in das pneumatische Hochdruckleitungssystern
13 die Flüssigkeitsvorlage 14 (Fig. 4) eingeschaltet ist. Das Tauchrohr 15 einer zwei Zurückhaltekästcn
8 miteinander verbindenden Flüssigkeitsvorlage steht mit dem unteren Kasten und das nicht
eintauchende Rohr 13 der Vorlage mit dem oberen Zurückhaltekasten in Verbindung.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung
ist nur als Beispiel anzusehen, auf welches die Erfindung keinesfalls beschränkt ist. Vielmehr
können insbesondere die Konstruktion und Anordnung der für den Betrieb des Zurückhaltekastens erforderlichen
Elemente geändert werden, ohne daß dadurch von dem wesentlichen, vorstehend erläuterten
Merkmal der Erfindung abgewichen wird. So ist es beispielsweise möglich, den Behälter zum Zurückhalten
der Flüssigkeit einschließlich der Flüssigkeitsvorlage und des pneumatischen Leitungssystems sowohl
außerhalb wie innerhalb des Mantels der Kolonne, und zwar oberhalb oder unterhalb der Ebene
des Zwischenboden, vorzusehen. Ferner können auch unterhalb jedes Zwischenbodens mehrere kleine
Zurückhaltekästen, deren Form dem zur Verfügung stehenden Platz angepaßt ist, vorgesehen werden,
vorausgesetzt, daß deren Gesamtfassungsvermögen in einem gegebenen Niveau ausreicht, um entweder den
gesamten Inhalt des, Zwischenbodens oder wenigstens eine Flüssigkeitsmenge, die ausreicht, um die Kolonne
schnell wieder unter guten Arbeitsbedingungen in Betrieb zu setzen, aufzunehmen. Diese Kästen
können, während ^ic mit dem nichtperforierten Bereich
des Zwischenbodens über Tauchrohrstutzen und mit der Atmosphäre über ein pneumatisches Leitungssystem
verbunden sind, ebenfalls selbst miteinander verbunden oder voneinander unabhängig sein.
Das pneumatische Leitungssystem kann auch mehrere nach oben führende Rohre umfassen. Mehrere
Kästen eines Bodens können in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Zurückhalten von Flüssigkeit ist auf alle Apparaturen
.wie Türme und Kolonnen anwendbar, welche Zwischenboden
!aufweisen, die der Ausbreitung eines flüssigen Beschickungsgutes und dem Zweck dienen,
dieses in möglichst innigen Kontakt mit einem Gas zu bringen, beispielsweise um das Gas durch die
Flüssigkeit zu waschen oder Gas und Flüssigkeit ineinander zu absorbieren, wobei diese Absorption gegebenenfalls
auch von einer chemischen Reaktion zwischen den beiden Phasen begleitet sein kann, oder
schließlich um einen Wärmeaustausch zwischen dem Gas und der Flüssigkeit herbeizuführen, d. h. allgemein
gesagt, um zwischen den beiden Phasen einen Sloff- und/oder Wärmeaustausch zu bewirken. Die
Vorrichtung ist ferner auch geeignet zur Anwendung bei Rektifikationskolonne!! mit perforierten Zwischenboden,
Kolonnen für die Durchführung von Trennvorgängen durch Mitnahme, Desorptionskolonnen,
Kondensatoren, Verdampfern, allgemein gesagt allen Kolonnen für die Duieinführung von Stoff- und/oder
Wiiimeauslaiiselivotpingcn. Die Vorrichtung ist auch
anwendbar auf pcrloiierte Böden, die dem Zweck
dienen, eine Flüssigkeit oberhalb einer Füllung zu verteilen.
So ist die Vorrichtung zum Zurückhalten von Flüssigkeit auch bei Kolonnen mit Zwischenboden,
wie sie beispielsweise für die fraktionierte Destilla-, tion von flüssigen Mischungen zwecks Trennung ihrer
Bestandteile verwendet werden, anwendbar. Sie ist tatsächlich brauchbar in allen bekannten Fällen, in
welchen die Verwendung von Kolonnen mit perforierten Zwischenboden in Betracht kommt, welche .
sich wegen ihrer Konstruktion in dem Zeitpunkt, in welchem der auf in Zwischenboden wirkende Gasdruck
auf unterhalb eines gewissen Wertes abfällt, ίο schnell entleeren wurden. . v
Nachstehend wird ein Beispiel für die Anwendung der Zurückhaltevorrichtung für Flüssigkeit in industriellem
Maßstab, nämlich deren Anwendung auf eine Absorptionskolonne mit perforierten Zwischenboden
und Überläufen der für die Herstellung von Salpetersäure verwendeten Art, bei welcher die zu
absorbierenden und zu oxydierenden Stickoxyde von unten nach oben im Gegenstrom zu der von Zwischenboden
zu Zwischenboden abwärts fließenden Flüssigkeit strömen, beschrieben. Der Durchmesser jedes
Zwischenbodens der Kolonne beträgt 4,20 m, und jedem Zwischenboden ist eine, im Innern der Kolonne
unterhalb des Zwischenbodens in der Nähe des Überlaufs angeordnete Zurückhallevorrichtung
für das auf ihm vorhandene Volumen an emulgierter Säure, d. h. von einem Fassungsvermögen von
0,8 cbm, zugeordnet. Diese Zurückhaltevorrichtung nimmt einen Oberfiächenbereich von 0,815 m2, d. h.
5,9% der Gesamtfläche des Zwischenbodens, ein, und ihre Tiefe beträgt 1 m. Die Zurückhaltekästen der
verschiedenen Zwischenboden sind nacheinander an das pneumatische Leitungssystem über Flüssigkeitsvorlagen geschaltet, deren Ausbildung dem Druck-
■„ verlust, der durch jeden der Zwischenboden hervorgerufen
wird, angepaßt sind.
Der absolute Druck unterhalb des ersten Zwischenbodens
beträgt 3,410 kg/cm2 und der Überdruck für den Zurückhaltekasten 0,120 kg/cm2, d. h. 3,5 °/o des
Drucks der Gase bei deren Eintritt in die Kolonne. Der absolute Druck in dem Behälter beträgt
3,530 kg/cm2. ■■'.''
Die Höhe des Tauchrohrs der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zurückhaltekästen angeordneten
Vorlage ist abhängig einmal von der Dichte der Flüssigkeit, welche sie enthält — im Falle des Ausführungsbeispiels
handelt es sich um eine Flüssigkeit von hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Konzentration
denen der bei durchlaufendem Betrieb auf dem Zwischenboden emulgieren Flüssigkeit identisehen
Eigenschaften—-,zum anderen von dem Druckabfall
zwischen diesen beiden Zurückhaltekästen, so daß .der Drückverlust des pneumatischen Leitungssystems
zwischen zwei Zwischenböden gleich dem Druckverlust ist, welchen die Gase in der Kolonne
bei Hindurchtreten durch den zugeordneten gefüllten Zwischenboden erleiden. Der Druckabfall zwischen
einem unteren und einem oberen Zurückhaltekasten beträgt beispielsweise 0,022 kg/cm2 und die Länge
des Tauchrohrs der zwischen diesen beiden Kästen angeordneten Vorlage, welche Salpetersäure von dem
spezifischen Gewicht entsprechend 1,38 kg/cm3 enthält, 0,156 m. Da der Druckabfall zwischen dem
zweiten und dritten Zurückhaltekastcn, die noch höher liegen, 0,0193 kg/cm'-' beträgt, ist die Länge des
zwischen diesen beiden Kästen angeordneten Tauchrohrs der Flüssigkeitsvorlagc, welche die gleiche
Säure (mit einer Dichte von 1,38 kg/dm:t) enthält, mit
0,14 m bemessen. Die Höhe der auf dem Zwischcn-
109 626/27
boden befindlichen Säure im Ruhestand (angenommen, daß die Flüssigkeit nicht emulgiert ist) beträgt
0,06 m und die Gesamtoberfläche des Zwischenbodens 13,85 m-\ Der Innendurchmesser des Rohrstutzens,
über welchen die Säure in die Zurückhaltekästen ausfließt, beträgt 0,09 m. Unter diesen Bedingungen
beträgt der Überdruck oder wirksame Druck im Innern der Kolonne 2,41 kg/cm2 und die Konzentration
der Salpetersäure 60%. Die Erfahrung zeigt, daß unter diesen Voraussetzungen die Gesamtmenge
der auf den Zwischenböden im normalen Dauerbetrieb festgehaltenen Flüssigkeit in etwa 15 Sekunden
nach Verbindung der Zurückhaltekästen mit der Atmosphäre in diese einfließt.
Aus dem vorstehenden Beispiel ist die Möglichkeit ersichtlich, beim Arbeiten im industriellen Maßstab
die Gesamtmenge einer durch ein Gas emulgierten, auf einem perforierten Boden, der mit einem Überlauf
versehen ist, befindlichen Flüssigkeit im Zeitpunkt der Unterbrechung der Gasströmung durch die
Kolonne zurückzuhalten. Die für diesen Zweck verwendete Vorrichtung weist keinen beweglichen Bauteil
auf, erfordert keine Unterhaltung und ist jeder mechanischen Beanspruchung entzogen, weil sie ausschließlich
unter dem Einfluß der Druckänderungen arbeitet. Der für die ordnungsgemäße Arbeitsweise
der Vorrichtung erforderliche Überdruck, der gleich dem Druckunterschied ist, der eine Folge des hydraulischen
Abschlusses zwischen dem Boden und dem Zurückhaltekasten ist, stellt nur einen kleinen Teil
der gesamten, für das Arbeiten der Kolonne aufzuwendenden Energie dar.
Claims (6)
1. Kolonne mit perforierten Zwischenboden zum Inkontaktbringen eines Gases mit Flüssigkeiten,
wobei jedem Zwischenboden Auffangsvorrichtungen für die im Betrieb der Kolonne oberhalb
jedes Zwischenbodens stehenden Flüssigkeiten angeordnet sind und jeder Zwischenboden
mit dem nächsttieferen über einen Ablauf verbunden ist, dessen Überlauf oberhalb des zugehörigen
oberen Zwischenbodens liegt, ;d a d u r c h gekennzeichnet,, daß die Auffangsvorrichtungen
als Zurückhaltekästen (8) ausgebildet sind, die jeweils mindestens die überwiegende Menge
der auf dem entsprechenden Zwischenboden im normalen Betriebszustand stehenden Flüssigkeitsmenge aufnehmen können und jeweils durch eine
obere öffnung (18) über eine Leitung mit einer
Ventilschaltvorrichtung (12) verbunden sind, die in Abhängigkeit von die Kolonne durchströmendem
Gas gesteuert wird, so daß bei Druckabfall in der Kolonne eine Niederdruckgasleitung (11),
bei Erreichen eines Mindestbetriebsdrucks, bei Arbeitsbeginn dagegen eine Überdruckgasleitung
(13) angeschlossen ist.
2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zurückhaltekasten (8) unterhalb
des Zwischenbodens angeordnet ist.
3. Kolonne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventilschaltvorrichtung
(12) ein Dreiwegehahn eingesetzt wird.
4. Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung
(17) der Zurückhaltekästen (8) jeweils unmittelbar an eine Hochdruckgasleitung (13) angeschlossen
ist und daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zurückhaltekästen in der Hochdruckgasleitung
Einrichtungen (14) zur Druckminderung angeordnet sind.
5. Kolonne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hochdruckgasleitung (13)
zwischen zwei Zurückhaltekästen (8) als Einrichtung zur Druckminderung eine Flüssigkeitsvorlage
(14) angeordnet ist, deren Tauchrohr (15) mit dem unteren Zurückhaltekasten in Verbindung
steht, während die Verbindung mit dem oberen Zurückhaltekasten über eine öffnung im
Deckel der Flüssigkeitsvorlage erfolgt.
6. Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurückhaltekästen
(8) außerhalb des Gehäuses der Kolonne angeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1960721U (de) | Austauschkolonne fuer zwei stroemungsmittel. | |
DE69725096T2 (de) | Druckausgleichs- und Spülvorrichtung in einem Behälter | |
DE2939223A1 (de) | Mehrstufige wasserstoff/wasser-isotopenaustauschersaeule | |
DE1642918C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren eines pulverförmigen Gutes | |
DE1113680B (de) | Vorrichtung zur Fluessigkeitsverteilung in nicht ortsfesten Fuellkoerperkolonnen | |
DE1442825C (de) | Kolonne mit perforierten Zwischenbo den zum In Kontakt Bringen eines Gases mit Flüssigkeiten | |
DE3236304C2 (de) | Absorber mit schwimmenden Füllkörpern | |
DE1442825B1 (de) | Kolonne mit perforierten Zwischenboeden zum In-Kontakt-Bringen eines Gases mit Fluessigkeiten | |
DE1519700A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Beruehrung zwischen Fluessigkeiten und Gasen | |
DE102013107357A1 (de) | Flüssigkeitswiederverteiler | |
CH640423A5 (de) | Stoffaustauschvorrichtung, insbesondere fuer die extraktion. | |
EP3551308B1 (de) | Kaskadenboden, rektifikationskolonne enthaltend den kaskadenboden, verfahren zum betreiben einer solchen rektifikationskolonne und ihre verwendung | |
DE624276C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Waschen oder Extrahieren von nicht oder nur teilweise mischbaren Fluessigkeiten im Gegenstrom | |
DE8802347U1 (de) | Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff | |
DE1519664C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch mehrstufige Entspannungsverdampfung und Mischkondensation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2611454A1 (de) | Abtreibkolonne | |
EP0221391B1 (de) | Fallstromverdampfer | |
DE742243C (de) | Siebboden fuer Destillier-, Rektifizier- und Waschkolonnen | |
DE256295C (de) | ||
DE696231C (de) | Absorptionsturm mit stufenweiser Unterteilung des Fuellmaterials | |
DE614170C (de) | Einrichtung zum Ableiten von in einem Abscheideraum angesammelter Leichtfluessigkeitdurch ein UEberlaufrohr in einen Leichtfluessigkeitsbehaelter | |
DE2939023C2 (de) | ||
DE381495C (de) | Luftverschluss, insbesondere fuer Waschbecken | |
DE3243070A1 (de) | Austreiber | |
DE1767854C3 (de) | Kolonne für die kontinuierliche Gegenstromkontaktierung zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen |