DE2161578A1

DE2161578A1 - Dampf-Flüssigkeits-Kontaktkolonne

Info

Publication number: DE2161578A1
Application number: DE19712161578
Authority: DE
Inventors: Don Burton Mount-Prospect; Uitti Kenneth Douglas Bensenville; 111. Carson (V.StA.). P
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Universal Oil Products Co
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-12-11
Publication date: 1972-07-06
Also published as: DE2161578B2; RO61961A; DE2161578C3; YU313571A; NL169823B; ZA718035B; FR2119425A5; AU3629071A; JPS5339391B1; BR7108469D0; ES398143A1; IT945425B; NL169823C; CA957610A; US3700216A; YU35842B; AU464760B2; NL7116779A; GB1369018A

Description

Dampf -Flüssigkeits --Kontaktkolonne

Die Erfindung betrifft eine Dampf-Flüssigkeits-Kontaktkolonne mit Eöden. Sie gibt bei einer derartigen Kolonne eine neuartige und verbesserte Ausbildung der Böden an. Mit diesen Böden wird ein Dampf-Flüssigkeits-Geriisch von qleichmäßiger Zusammensetzung und einer einheitlichen Flüssigkeitsgeschwindigkeit beim Fluß über den Boden quer durch die Kolonne erreicht. Der Dampf--Flüssigkeits-Kontaktboden gemäß der Erfindung t/eist eine flüssigkeitsüberströmte Leiteinrichtung zwischen dem Flüssigkeitszulaufabschnitt und dem durchlochten Dampf--Flüssigkeits-Kontaktabschnitt des Bodens auf.

Der Wirkungsgrad des Stoffübergangs zwischen zwei Phasen steht in direkter Beziehung zu dem Grad der Vermischung, die zwischen diesen Phasen erzielt wird. Beispielsweise wird in einer Fraktionierkolonne eine wirksame Trennung von Komponenten unterschiedlicher Siedepunkte durch innigen und wiederholten Xontakt zwischen einem aufsteigenden Dampf und einer

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BAD ORIGIMAL

abströmenden Flüssigkeit auf einer Reihe von übereinander in Abständen voneinander angeordneten quer verlaufenden Böden erzielt. Bei ungenügendem Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit ergibt sich eine schlechte Trennung. Der intensive Kontakt zwischen den Phasen ist notwendig, um jeweils Phasengleichgewicht herzustellen, ohne Zusammensetzungsgradient quer zum Flüssigkeitsfluß.

Bei zunehmendem Durchmesser einer Fraktionierkolonne wird es mehr und mehr schwierig, einen gleichmäßigen Kontakt über den ganzen Kolonnenquerschnitt herbeizuführen. Beim Fluß über den Boden liegt in der Mitte eine viel höhere Flüssigkeitsgeschwindigkeit vor, als in den, Umfangsbereichen. Dies gilt besonders für Fraktionierkolonnen großen Durchmessers, die bei niedrigem Druck arbeiten, bei denen nur ein sehr geringes Druckgefälle je Boden zur Dampf-Flüssigkeits-Vermischung und Querverteilung zur Verfügung steht, z.B. in Kolonnen zur Äthylbenzol-Styrol-Trennung. Bei einer Reihe derzeit gebräuchlicher Kolonnen großen Durchmessers muß wegen des Abstandes zwischen den Flüssigkeitszulauf- und Flüssigkeitsablaufstellen eines Bodens ein hoher Flüssigkeitsstand am Flüssigkeitszulaufabschnitt eines gegebenen Bodens vorliegen, um den erforderlichen Fluß quer über den Boden zu dem. Flüssigkeitsablauf herbeizuführen. Dieser hohe Flüssigkeitsstand am einen Ende des Bodens führt zu schlechten Berührungsverhältnissen zwischen Dampf und Flüssigkeit auf dem Boden, da die aufsteigenden Dämpfe naturgemäß den Weg geringsten Widerstandes nehmen und daher dazu neigen, die Bereiche hohen Flüssigkeitsstandes zu umgehen. Weiterhin umgeht in diesen Bereichen hohen Flüssigkeitsstandes die angesammelte Flüssigkeit häufig den gesamten Boden, indem sie durch die Dampföffnungen zum darunter liegenden Boden hindurchläuft.

Ein Hindurchlaufen am Bodenzulauf ist für den Kolonnenwirkungsgrad besonders nachteilig, da die Flüssigkeit dann

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praktisch zwei Böden umgeht, nicht nur einen Boden. Sie umgeht zwei Böden, weil die Flüssigkeit bei einem Durchlaufen am Zulaufabschnitt in den Bereich des Flüssigkeitsablaufes des darunter liegenden Bodens fällt, so daß die Flüssigkeit also zum einen niemals in den wirksamen Bereich des oberen Bodens gelangt und zum anderen den unteren Boden sofort wieder verläßt, ohne den wirksamen Bereich des.unteren Bodens zu durchfließen.

Auf dem Fachgebiet sind zahlreiche Bemühungen darauf gerichtet worden, einige dieser Kontaktprobleme zu lösen, etwa durch Anwendung besonders ausgebildeter Böden oder Einbau gewisser Einrichtungen im Bereich des Flüssigkeitszulaufes des Bodens, um eine Blasenbildung, d.h. ein gleichmäßiges Dampf-Flüssigkeits-Gemisch, vor dem Zufluß der Flüssigkeit auf den Kontaktabschnitt des Bodens zu fördern.

Wenn eine Blasen- oder Schaumbildung am Bodenzulauf beginnt, besteht die Neigung zur Aufrechterhaltung eines schaumartigen Zustands beim Fluß quer über den Boden. Die Blasenoder Schaumbildung fördert einen wirksamen Dampf-Flüssigkeits-Kontakt über den gesamten Boden und führt ein Hindurchlaufen durch den Boden auf ein Geringstmaß zurück. Es besteht daher ein ausgeprägtes Interesse der Technik nach einer Einrichtung, die in der Lage ist, eine Blasen- und Schaumbildung bereits am Bodenzulauf herbeizuführen.

Eine Einrichtung zur Begünstigung der Blasen- oder Schaumbildung ist beispielsv.'eise in "Chemical Engineering Progress¹¹ , Band 65, Nr. 2, Seite 79, Februar 1969, beschrieben. Diese bekannte Einrichtung bedient sich einer undurchlässigen, einv/ärts geschrägten Wandung, die angrenzend an eine ausv/ärts geschrägte durchlässige Wandung angeordnet ist. Die Durchlässe machen etwa 14 % der Gesamtwandflache aus. Die Flüssigkeit fließt

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vom Flüssigkeitszulaufabschnitt herauf und über die undurchlässige Wandung auf die geneigte durchlässige Wandung, wo - da der Flüssigkeitsstand an dieser Stelle geringer ist als auf dem Boden - leicht Dampf durch die Durchlässe strömt und die Flüssigkeit aufschäumt oder mit Blasen durchsetzte Diese Einrichtung hat jedoch wegen ihrer abgeschrägten Ausbildung und kleinen Durchlaßfläche, d.h. 14 %, die Neigung, einen Fluß eines Teils der Flüssigkeit abwärts über die Schrägung und einen Durchfluß durch die erste Reihe oder das erste Segment der öffnungen in dem Dampf-Flüssigkeits-Kontaktbereich und damit ein Hindurchfließen auf den darunter liegenden Boden zu gestatten.

Ein weiteres auf diesem Gebiet auftretendes Problem ist die Herbeiführung einer gleichmäßigen Flüssigkeitsgeschwindigkeit beim Fluß quer über den Dampf-Flüssigkeits-Kontaktboden, d.h. daß die Flüssigkeit an jedem Punkt des Bodens mit der gleichen Geschwindigkeit über den Boden strömt. Eine gleichmäßige Flüssigkeitsgeschwindigkeit führt zu einem verbesserten Kolonnenwirkungsgrad. .

"Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolonne bzw. einen Kolonnenboden zu schaffen,, der nicht die vorstehend erläuterten und ähnliche Mängel bekannter Einrichtungen aufweist, eine gleichmäßige Dampf-Flüssigkeits-Verteilung über den Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt des Bodens gewährleistet und darüber hinaus eine gleichmäßige Flüssigkextsgeschwindigkeit über den gesamten Darapf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt des Bodens herbeiführt. Dabei soll weiterhin ein Flüssigkeitsdurchlauf von einem Boden su dem darunter liegenden Boden vor dem Inberührungtreten der Flüssigkeit mit dem,von dem unteren Boden aufströmenden Dampf beseitigt werden. Ferner soll die Einrichtung einfach ausgebildet und leicht herzustellen sein und einen Einbau auch in bereits vorhandene Kolonnen gestatten«

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Gegenstand der Erfindung ist hierzu eine Dampf-Flüssigkeits-Kontaktkolonne mit einer Mehrzahl von übereinander in Abständen voneinander angeordneten Böden zum Inberührungbringen eines aufwärts strömenden Dampfes und einer abwärts strömenden Flüssigkeit, wobei wenigstens einer dieser Böden einen im wesentlichen undurchlässigen Flussigkeitszulaufabschnitt, einen Flüssigkeitsablaufabschnitt, einen durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt im Flussi,gkeitsströmungsweg zwischen dem Zulauf- und dem Ablaufabschnitt und eine Ableiteinrichtung zum Herunterleiten von Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsablaufabschnitt eines Bodens zu dem Flüssigkeitszuläufabschnitt· eines darunter gelegenen Bodens aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden eine erste, einwärts schräg ansteigende, im wesentlichen undurchlässige Leitwand angebracht ist, deren zur Kolonnenmitte gerichteter Oberrand in einer Höhe oberhalb des Bodens endet, deren Unterrand angrenzend an den Flüssigkeitszulaufabschnitt verläuft und die den Flüssigkeitszulaufabschnitt von dem durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt trennt, und der Boden weiterhin eine zweite, sich etwa senkrecht aufwärts erstreckende, im wesentlichen undurchlässige Trennwand aufweist, deren Unterrand angrenzend an den durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt des Bodens verläuft, deren Oberrand in einer Höhe unterhalb der Höhe des Oberrandes der schräg ansteigenden Leitwand endet und die zusammen.mit diesem Oberrand der Leitwand einen quer durch die Kolonne reichenden und mit dem unteren Boden in kommunizierender Verbindung stehenden, im wesentlichen durchgehenden Dampfschlitz bildet,, so daß mindestens ein Teil des aufwärts strömenden Dampfes gegen die über die schräg ansteigende Leitwand fließende Flüssigkeit gerichtet wird und sich ein Dampf-Flüssicrkeits-Gemisch von gleichmäßiger Zusammensetzung und Strömungsgeschwindigkeit vor dem v/eiteren Inberührungbringen von Dampf und Flüssigkeit über dem durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt des Bodens ergibt.

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Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen gehen aus der nachstehenden Erläuterung der anliegenden Zeichnungen hervor.

Figur 1 ist ein Teilschnitt durch eine Dampf-Flüssigkeits-Kontaktkolonne für Einwegdurchfluß (single pass), etwa eine Kolonne für fraktionierte Destillation, die mit Kontaktböden nach den Regeln der Erfindung ausgestattet ist.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die Ausführungsform der Figur 1 längs Linie 2-2.

Figur 3 zeigt in vergrößertem Maßstab die Leit- und Durchströmeinrichtung mit einem durchgehenden Schlitz, die sich auf dem erfindungsgemäß ausgebildeten Boden befindet.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Fraktionierkolonne 1 mit einer Mehrzahl von durchlochten Kontaktplatten oder Böden 2a, 2b und 2c, welche in der Kolonne einer über dem anderen angeordnet sind, dargestellt. Die Böden sind durch herkömmliche nicht dargestellte Mittel in der Fraktionierkolonne 1 befestigt. Als Beispiel sind Siebboden dargestellt, es kann sich aber auch um Glockenboden oder Ventilböden handeln. Siebboden und Ventilboden v/erden bevorzugt. Jeder Boden 2a, 2b und 2c weist einen lochfreien Flüssigkeitszulaufabschnitt 3 auf, der einen Teil des Umfangsberoiches des Bodens bildet und auf den die Flüssigkeit vom oberen Boden läuft. Die dargestellte Ausbildunq des-Flüssigkeitszulaufabschnittes ist typisch für Einweg-Fraktionierböden; die im einzelnen gewählte Ausbildung und Gestalt dieses Zulaufabschnittes ist jedoch nicht erfindungsv/esentlich und stellt kein einschränkendes Merkmal dar.

Jeder Boden weist einen durchlochten Abschnitt 10

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mit darin befindlichen Durchlässen, etwa Löchern 4, auf. Der Abschnitt 10 erstreckt sich einwärts von dem lochfreien Zulaufabschnitt 3 bis zu einer Flüssigkeitsablauföffnung 11a, 11b bzw, lic. Der durchlochte Abschnitt 10 gestattet einen Dampfdurchtritt vom unteren Boden durch die Löcher 4 zum darüber befindlichen Boden.

Weiter weisen die Inneneinbauten der Kolonne eine Ableiteinrichtung 5 (downcomer) in Verbindung mit jedem Boden auf; diese befindet sich in einem iisstand von der Kolonnenwandung 12 in einer Lage etwa parallel zur Längsachse der Kolonne» Gewünschtenfalls kann diese Ableiteinrichtung auch gegen die Kolonnenwandung 12 geneigt sein. Weiterhin befindet sich die Ableiteinrichtung 5 im Abstand über dem lochfreien Zulaufabschnitt 3 und sie weist gleiche Abmessungen wie dieser Abschnitt auf. Um die Aufrechterhaltung vorbestimmter hydrostatischer Verhältnisse bzw. eines vorbestimmten Flüssigkeitsstandes auf den Böden 2a, 2b bzw. 2c zu unterstützen, kann die Ableiteinrichtung ein Wehr 6 aufweisen«. Diese herkömmliche Äbleiteinrichtung dient in üblicher Weise zum Herunterleiten von Flüssigkeit vom oberen Boden auf den darunter liegenden Boden und sie gewährleistet einen Fluß der Flüssigkeit längs der Kolonnenwandung auf den Flüssigkeitszulaufabschnitt 3 unterhalb des unteren Endes der Ableiteinrichtung 5 und von dort auf den Kontaktabschnitt des unteren Bodens, wie das durch die Fließrichtungspfeile in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist.

Jeder Boden ist mit einer einwärts schräg ansteigenden, im wesentlichen undurchlässigen Leitwand 7 versehen. Der Unterrand dieser Leitwand 7 verläuft angrenzend an den Flüssig-.keitszulaufabschnitt 3, so daß er den undurchlässigen Flüssigkeitszulaufabschnitt 3 von dem durchlochten Abschnitt 10 des Bodens trennt. Ein Teil der schräg ansteigenden Leitwand 7 kann über den Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt 10 des Bodens

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reichen. Die ansteigende Leitwand 7 ist vorzugsweise undurchlocht und damit undurchlässig, jedoch kann auch ein geringer Betrag der Fläche offen sein,, so daß etwas Flüssigkeit und/ oder Dampf hindurchgehen kann. Vorzugsweise wird die Gesamtmenge der Flüssigkeit, die durch die Flüssigkeitsöffnung 11a, 11b bzw. lic auf den betreffenden Boden läuft,, über die Leitwand 7 geleitet.

Anqrenzend an den Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt 10 befindet sich eine aufwärts reichende im wesentlichen undurchlässige Trennwand 8. Vorzugsweise erstreckt sich diese Trennwand quer über den gesamten Boden von einer Seite der Kolonne zur anderen Seite. Diese Trennwand 8 ist im wesentlichen senkrecht nach oben stehend angeordnet und sie endet in einer Höhe unterhalb der Höhe, wo sich der Oberrand der schräg ansteigenden Leitwand 7 befindet. Diese senkrechte Anordnung gewährleistet einen turbulenten Fluß im Bereich neben der Wand, so daß kein Flüssigkeitsdurchlauf durch Löcher im durchlochten Abschnitt unmittelbar neben der Wand 8 erfolgt. Weiterhin ver- ' hindert diese Trennwand jeglichen Flüssigkeitsdurchlauf unter der Leitwand 7 in den Dampfraum 13 des darunter liegenden Bodens. In der Zeichnung ist die bevorzugte Ausbildung und Anordnung bezüglich der schräg ansteigenden Leitwand 7 und der senkrechten Trennwand 8 dargestellt, wonach der Oberrand der Leitwand 7 direkt oberhalb der senkrechten Trennwand 8 endet.

Die schräg ansteigende Leitwand 7 und die senkrechte Trennwand 8 bilden zusammen einen im wesentlichen durchgehenden Dampfschlitz 9, der sich quer durch die Kolonne erstreckt und mit dem Dampfraum 13 des darunter befindlichen Bodens durch Öffnungen oder Löcher 4 in kommunizierender Verbindung steht. Wenn die Dämpfe durch die Löcher 4 aufwärts strömen, fließen sie heraus durch den Dampfschlitz 9 und treten dabei in innige Berührung mit der Flüssigkeit, die über die schräg ansteigende

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Leitwand 7 überfließt. Dar dabei eintretende Dampf-Flüssigkeits-Kontakt führt zu einer Schaumbildung an dieser Stelle und diese bereits su Beginn erfolgende Schaumbildung führt su besonders günstigen Bedingungen für eine "Schaumbildung auf dem durchlochten Kontaktabschnitt 10 des Bodens.. Weiter·» hin führt dieses Infaerühryngbringen nnä Durchmischen von .Dampf nnä Flüssigkeit au einer gleichmäßigen FXüssigkeitsgeschwindigkeit^ die auch bleibt „ wenn, .die Flüssigkeit dann über den durchlöehtsn Abschnitt 10 des Bodens fließt,, Die über den durchlöchteii Abschnitt 10 fließende Flüssigkeit hat also in etwa die gleiche Geschwindigkeit an den is der Figur 2 als Beispiel angedeuteten. Stellen a_r b nnä Co.Die Herbeiführung dieser gleichmäßigen Geschwindigkeit bereits zu Beginn in Verbindung mit der Gewährleistung eines Dampf~Flüssigkeits~Ge~ mischs iron gleichmäßiger Konsentration stellt sicher, daß eine sehr wirksame, den Idealgustand annähernde Fraktionierung ohne" Flüssigkoitsdurchlaiaf auf die darunter liegenden Böden ersieife v/irciο Die Beseitigung eines Fliissigkeltsduffchlstjfas ist. eben- falls besonders wichtig»- äs bei bekannten JlnorsRiingen häufig ein Großteil fies* Flüssigkeit,, di© durch einen gegebenes Boden hindurch lauf t, nielit nur diesen Boden umgeht, sondern auch den nächstniedoran Boden _t wie bereits gesagt wurde₀ Dies läßt sich gut anhand cl©2C Wi^m: I veranschaulichen, Wenn die schräg anstei= gends Leitwand 7 nnä die senkrechte Trennwand 8 nicht vorhanden wären, würde ein Teil der durch die Plüssiqkeitsöffnung 11a herablaufenden Flüssigkeit infolge Durchlaufs durch Löcher 4 den Boden 2b umgehen und in Nähe der Flüssigkeitsöffnung lic auf den darunter befindlichen Boden 2c fallen. Da der Fluß auf dem Boden 2c zur Flüssiqkeitsöffnung lic gerichtet ist, würde die durch den Boden 2b hindurchlaufende Flüssigkeit praktisch sofort aus dom wirksamen durchlochten Gebiet 10 des Bodens 2c wieder fortgetragen werden.' Demgemäß würde die Flüssigkeit nicht nur auf dem Boden 2b sondern auch auf dem Boden 2c an den aufsteigenden Dämpfen vorbeigehen.

ORIGINAL INSPECTHJ

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Die den .Dampfschlitz 9 bildende öffnung verläuft parallel sur Oberfläche des jeweiligen Bodens, d.h. der Oberrand der schräg ansteigenden Leitwand 7 verlauft ebenfalls parallel gum Boden«, Die im Einself all angewendete lichte Höhe des Dampfschiitzes 9 ist für optimale Verhältnisse hau-* fig abhängig von der im Einselfall durchgeführten Pxt. des Inbarührungbringens von Dampf und Flüssigkeit und den im Einsslfa.ll vorliegenden Komponenten» Vorzugsweise sollte der Dampf schlitz jedoch etwa 15 % bis etwa 75% der Fläche ausmachen _f die \^ron dem Onterr£r;ö. der senkrechten Trennwand 8 und äsm Oberrand der schräg ansteigenden Leitwand 7 umgrenzt-wird« -

Dia Figur 3 seigt in schaubi1dlicher Darstellung -die wesentlichen Teile dar vorgesehenen Einrichtung und insbesondere die Anordnung äsr schräg ansteigenden Leitwand 7 in Bsaug auf die senkrechte Trennwand 8 sur Bildung des dtxchgslieMen Dampf sehlitses S₀ Es können _? je "nach Kolonnengröße, . - Stß-tzen 14 vorgesehen sein» die mix dan Zweck haben, Mitteibou-sielie aar schräg ansteigenden Leitwand 7 abzustützen und daiiiiν: sichersustellen^ daß dis Schiitsöffnung über die gecAmts 'Kolormenbreite eine gleichmäßige" lichte Höhe aufweist« Es ϊΛ?γ;^γ _: de gefunden_i7 daß dsr Winkel zwischen der schräg ansteigende« Leitwand 7 und dem betreffenden Boden _f hier also dem Bodea 2b „ vorzugsweise etwa 10° bis eti^a 45 beträgt«,

Ein besonders wichtiger technischer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß sie leicht und bequem in bereits vorhandene Kolonnen eingebaut werden kann« Die Teile 7, 8 und 14 können getrennt von den Böden hergestellt und zusammengebaut werden. Die vorgefertigte Einrichtung kann dann leicht auf bereits vorhandenen Fraktionierböden, bei denen eine schlechte Dampf-Flüssigkeitsverteilung und ungleichmäßige Flüssigkeitsgeschwindigkeiten auf dem Boden vorliegen, angebracht werden. Dabei ist es auch nicht zwingend erforderlich,

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ORSGiNAL INSPECTED

daß die bereits vorhandene Kolonne die gleiche innere Ausgestaltung hat, wie die in der Zeichnung dargestellte Kolonne. Es ist ohne Schwierigkeit eine Anpassung an den Einzelfall
möglich. So ist beispielsweise in der Zeichnung eine Kolonne mit Querfluß (crossflow column) dargestellt _p die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber in analoger Weise auch bei Böden mit aufgespaltetem Fluß (split-flow) oder anderen Bodenausbildungen Anwendung finden (hinsichtlich einer Erörterung von Vorteilen verschiedener Strömungsbilder vgl. Abschnitt 18 in Perry/ Chemical Engineer's Handbook, 4. Auflage).

Die anliegenden Zeichnungen sind schematisch und
bedeuten keine Einschränkung hinsichtlich der Ausbildung des Kontaktbodens. .

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist besonders brauchbar und vorteilhaft bei Destillationskolonnen, die bei unteratmosphärischen Drücken arbeiten und ein sehr geringes
Druckgefälle je theoretischem Boden erfordern, da die erläuterte Einrichtung ein Dampf-Flüssigkeits-Gemisch von gleichmäßiger Zusammensetzung und eine gleichmäßige Flüssigkeitsgeschwindigkeit auf jedem Boden sicherstellt. Dies ist besonders wichtig,wenn in der Destillationskolonne ein Einsatzmaterial verarbeitet wird, das einen thermisch unbeständigen Bestandteil umfaßt. Beispielsweise bei der Trennung von /"thylbenzol und Styrol sind ein niedriger Gesamtdruck und einhergehend damit eine geringe Druckdifferenz je Boden notwendig, um einen niedrigen Druck und demgemäß eine niedrige Temperatur im Sumpf der Kolonne aufrechtzuerhalten. Eine niedrige Temperatur ist erforderlich, um eine Styrolpolymerisation im Wiedererhitzer zu verhindern. Weiterhin gewährleistet die erfindungsgemäße
Einrichtung ein gleichmäßiges Dampf-Flüssigkeits-Gemisch ohne Einschleppung von Flüssigkeit in den aufwärts strömenden Dampf,

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so daß die Flüssigkeit niemals den Boden, auf den sie aufgegeben wird, umgeht.

Die erzielten Vorteile werden anhand des nachstehenden Beispiels v/eiter veranschaulicht, die Erfindung .ist aber nicht auf diese besondere Durchführungsform beschränkt.

Beispiel

Die nachstehend aufgeführten Werte wurden erhalten unter großtechnischen Betriebsbedingungen; es wurde ein Kthylbenzol-Styrol-Gemisch, das 41 Mol~% !"",thylbenzol und 59 Mol-% Styrol mit Spuren anderer Aromaten enthielt, in einer Fraktionierkolonne mit doppeltem Durchgang (double-pass) von 6,1 m (20 foot) Durchmesser, die 85 Böden mit einem Abstand zwischen den Böden von 0,61 m (24 inch) enthielt, fraktioniert. Jeder

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Boden wies 3,7 m (40 feet ), das sind 12,7 %, freie Fläche in Form von Ventilen (Koch Flexitray Valves), eingebaut in öffnungen von 3,8 cm (1,5 inch) Durchmesser, auf. Die Kolonne wurde bei einem Kopfdruck von 35 mm Hg abs. und einer Kopftemperatur von 52°C (125°F) und bei einem Bodendruck von 250 mm Hg abs. und einer Bodentemperatur von 107°C (225°F) gehalten. Die Frischbeschickungszuführung zur Kolonne betrug 18,1 m /h, wobei 8,1 m /h als Produkt überkopf abgezogen und 10,0 m /h als Bodenproduktstrom abgenommen v/urden. "Der Rückfluß betrug 6 9,5 m /h, ents
von 3,76 (Mol).

6 9,5 m /h, entsprechend einem Rückfluß/Beschickungs-Verhältnis

Die Kolonne wurde zunächst ohne die erfindungsgemäß vorgesehene Einrichtung betrieben. Die dabei erhaltenen Ergebnisse waren unbefriedigend.

Dann wurde die Einrichtung gemäß der Erfindung, wie sie in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellt ist, eingebaut. Hierzu

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wurden' zunächst die Ventile und Ventilkäfige der ersten Ventilreihe parallel zu dem lochfreien Flüssigkeitszulaufabschnitt eines jeden Bodens entfernt und dann wurde die beschriebene Einrichtung der Figuren 1, 2 und 3 über der sich ergebenden Reihe von freien Löchern mit 3,8 cm (1,5 inch) Durchmesser angebracht. So wie in der Zeichnung dargestellt erstreckte sich die Einrichtung durch den vollen Querschnitt der Kolonne. Entsprechend der Ausbildung gemäß den Figuren und insbesondere der Figur 3 hatte die senkrechte Trennwand 8 eine Höhe von 1,27 cm (0,5 inch), die schräg ansteigende Leitwand 7 war 6,03 cm (2 und 3/8 inch) breit und die Wände 7 und 8 waren so zueinander angeordnet, daß der Oberrand der Leitwand 7 direkt oberhalb der Trennwand 8 lag und sich ein ' durchgehender Dampfschlitz von 1,27 cm (0,5inch) Höhe ergab. Der Winkel betrug etwa 17,5°. Kommunizierende Verbindung mit den darunter liegenden Böden war hergestellt durch die unter der Leitwand 7 liegenden Löcher, die durch die Entfernung der ersten Ventilreihe des jeweiligen Bodens freigemacht worden waren.

Nachstehend sind die gemittelten Ergebnisse aufgeführt, die vor und nach Einbau der Einrichtung gemäß der p;rfindung erhalten wurden. Der angegebene Bodenwirkungsgrad stellt einen Gesamtkolonnenwirkungsgrad dar, bestimmt durch die angewendeten Betriebsbedingungen und den Murphee-Wirkungsgrad.

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Vor Einbau (herkömmlich)	Nach Einbau (Erfindung)
6 94	2 98
99,8-99,9 0,1- 0,2	99,99 0,01
40-50 %	30-90 %

Zusammensetzung des Überkopfprodukts, Mo1-%

Styrol

Äthylbenzol

Zusammensetzung des Bodenprodukts , Mol-%

Styrol

Äthylbenzol

Bodenwirkungsgrad

Die vorstehenden Ergebnisse belegen eindeutig die durch die Erfindung erzielte einschneidende Verbesserung und die hinsichtlich der .Absolutwerte ausgezeichnete Trennleistung, Durch Erhöhung des Gesamtv/irkungsgrades der Kolonne um einen Faktor von zwei oder mehr, einzig durch Einbau der erfindungsgemäßen Einrichtung, d.h. bei Konstanthaltung sämtlicher übrigen Betriebsbedingungen, wird die Zahl der theoretischen Böden mehr als verdoppelt und der Druckabfall je theoretischem Boden auf die Hälfte verringert. Dies bedeutet einen einschneidend verbesserten Betrieb der Destillationskolonne durch den Einbau einer einfach ausgebildeten, billig herzustellenden und leicht zu installierenden Einrichtung.

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Claims

Patentansprüche

1. Dampf-Flüssigkeits-Kontaktkolonne mit einer

Mehrzahl von übereinander in Abständen voneinander angeordneten Böden zum Inberührungbringen eines aufwärts strömenden Dampfes und einer abwärts strömenden Flüssigkeit, wobei wenigstens einer dieser Böden einen im wesentlichen undurchlässigen Flüssigkeitszulaufabschnitt, einen Flüssigkeitsablaufabschnitt, einen durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt im Flüssigkeitsströipungsweg zwischen dem Zulauf- und dem Ablauf abschnitt und eine Ableiteinrichtung zum Herunterleiten von Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsablaufabschnitt eines Bodens zu dem Flüssigkeitszulaufabschnitt eines darunter gelegenen Bodens aufweist, d a -_ durch gekennzeichnet, daß an dem Boden (2a, 2b, 2c) eine erste, einwärts schräg ansteigende, im wesentlichen undurchlässige Leitwand (7) angebracht ist, deren zur Kolonnenmitte gerichteter Oberrand in einer Höhe oberhalb des Bodens endet, deren Unterrand angrenzend an den Flüssigkeitszulaufabschnitt (3) verläuft und die den Flüssigkeitszulaufabschnitt (3) von dem durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt (10) trennt, und der Boden (2a, 2b, 2c) weiterhin eine zweite, sich etwa senkrecht aufwärts erstreckende, im wesentlichen undurchlässige Trennwand (8) aufweist, deren Unterrand angrenzend an den durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt (10) des Bodens verläuft, deren Oberrand in einer Höhe unterhalb der Höhe des Oberrandes der schräg ansteigenden Leitwand (7) endet und die zusammen mit diesem Oberrand der Leitwand (7) einen quer durch die Kolonne (1) reichenden und mit dem unteren Boden in kommunizierender Verbindung stehenden, im wesentlichen durchgehenden Dampfschlitz (9) bildet, so daß mindestens ein Teil des aufwärts strömenden Dampfes gegen die über die schräg ansteigende Leitwand (7) fließende Flüssigkeit gerichtet wird und sich ein Dampf-Flüssigkeits-Gemisch von gleich-

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mäßiger Zusammensetzung und Strömungsgeschwindigkeit vor dem weiteren Inberührungbringen von Dampf und Flüssigkeit über dem durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt (10) des Bodens ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (8) direkt unterhalb des Oberrandes der schräg ansteigenden Leitwand (7) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg ansteigende Leitwand (7) mit dem Boden (2a, 2b, 2c) einen Winkel von etwa 10° bis etwa 45° bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des DampfSchlitzes (9) etwa 15 % bis etwa 7 5 % der Gesamtfläche ausmacht, die von dem Unterrand der Trennwand (8) und dem Oberrand der schräg ansteigenden Leitwand (7) begrenzt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlochte Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt (10) des Bodens (2a, 2b, 2c) mindestens teilv/eise in Form eines Siebbodens ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlochte Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitt (10) des Bodens (2a, 2b, 2c) mindestens teilweise als Ventilboden ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schräg ansteigende Leitwand (7) über einen Teil des durchlochten Dampf-Flüssigkeits-Kontaktabschnitts (10) des Bodens (2a, 2b, 2c) erstreckt.

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S. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberrand der Trennwand (8) parallel zu dem Boden (2a, 2b, 2c) verläuft.

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