DE1442825C - Kolonne mit perforierten Zwischenbo den zum In Kontakt Bringen eines Gases mit Flüssigkeiten - Google Patents

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-

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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)

Patentansprüche:

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