DE2219255C3 - Siebboden für Stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

Aus der DT-PS 9 71 135 ist ein Siebboden für Stoffiustauschkolonnen bekannt, bei dem der auf dem Austauschbereich des Bodens befindlichen Flüssigkeit eine beschleunigung ihrer Kreuzstrombewegung erteilt werden soll. Zu diesem Zweck weist bei diesem bekannten Siebboden der Flüssigkeitszulauf ein Wehr und weitere, zu diesem parallel angeordnete Leitbleche in Form eines 90°-Krümmers auf, mit welchem wenigstens ein Teil des aufsteigenden Dampfes um 90° umgeleitet wird, um waagerecht über die Oberfläche der •uf dem Boden stehenden Flüssigkeit geblasen zu werden. Auf dem Wehr steht senkecht angeordnet eine durchlochte Platte, über welche die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitszulauf auf den Boden fließt.

Bei dem bekannten Boden finden keine Schaumbildung und keine Beruhigung und Vergleichmäßigung der Kreuzströmung der Flüssigkeit bzw. keine Vereinheitlichung ihres Geschwindigkeitsvektors über den gesamten Austauschboden statt. So führt das Überströmen der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitszulauf über die Scharfe Kante der senkrecht stehenden durchlochten Platte wegen des unregelmäßigen Überschwappens oder Überlaufens zu einer ungleichmäßigen Strömung der Flüssigkeit über den Boden. Eine besonders gute Vermischung des aufsteigenden Dampfes mit der Flüssigkeit findet nicht statt, vielmehr wird der Dampfstrom in waagerechter Richtung über die Oberfläche des Bodens geblasen. Da der Dampf hierbei die gleiche, verhältnismäßig große Geschwindigkeit hat, mit der er durch den Boden aufwärts strömt, wird die auf dem Boden befindliche Flüssigkeit hierdurch beschleunigt und ihre Verweilzeit auf dem Boden verkürzt, wodurch der Austauschwirkungsgrad beeinträchtigt wird. Die Mehrfach-Prallbleche des bekannten Bodens stellen ferner eine relativ komplizierte und verhältnismäßig teure Konstruktion dar, die nicht ohne weiteres nachträglich in bereits vorhandene Siebboden einbaubar ist.

Es ist auch bereits ein Siebboden für eine Stoffaustauschkolonne bekannt (DT-AS 14 44 389), bei dem eine Blasen- oder Schaumbildung begünstigt werden soll. Der bekannte Boden besteht aus einem undurchlässigen, in Strömungsrichtung der Flüssigkeit als schiefe Ebene ansteigenden Abschnitt der Bodenplatte, an welchen sich angrenzend ein als schiefe Ebene in Strömungsrichtung abfallend ausgebildeter, durchlässiger Abschnitt des Plattenbodens anschließt, wobei die Durchlässe etwa 14% der Gesamtbodenfläche ausmachen. Aus dem Flüssigkeitszulauf fließt die Flüssigkeit über den geneigten undurchlässigen Bodenplattenabschnitt auf den geneigten durchlässigen Bodenplattenabschnitt, wo infolge des geringeren Flüssigkeitsstandes an dieser Stelle eine Schaumbildung durch den durch die Durchlässe und die Flüssigkeit aufsteigenden Dampf erfolgt.

Die Strömungsverhähnisse bei diesem bekannten Boden bewirken jedoch, daß der Boden in seinem Austauschbereich, der den geneigten Bodenabschnitten benachbart ist, wegen eines Flüssigkeitsstaus zum Durchregnen neigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Siebboden für Stoffausiauschkolonnen im Bereich des Flüssigkeitszulaufes des Bodens eine starke Schaumbildung zu erzeugen, die über den gesamten Boden hin erhalten bleibt, wobei eine möglichst gleichmäßige Geschwindigkeit des Kreuzstromes der Flüssigkeit quer über den Boden unter Vermeidung ungleicher Verhältnisse zwischen dem Randbereich und dem Mittenbereich des Bodens angestrebt wird. Dabei soll vermieden werden. daß im Bereich der initiierten Schaumbildung ein Durchregnen der Flüssigkeit durch die Durchlässe fur den aufsteitenden Dampf auf den übernächst tiefer gelegenen Boden erfolgt, was den Austauschwirkungsgrad erheblich verschlechtern würde. Der neue Boden soll ferner einfach ausgebildet und leicht herzustellen sein und eine Konstruktion aufweisen, die auch bei Boden in bereits vorhandenen Kolonnen leicht nachträglich verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Siebboden gemäß dem Patentanspruch.

Es ergibt sich ein Siebboden, bei welchem durch die Anordnung der durchlochten Platte parallel zu dem Boden ein ständig gleichmäßiger Überlauf bewirkt wird, ohne daß dadurch die Geschwindigkeit des Kreuzstroms der Flüssigkeil über den Boden vergrößert werden müßte. Hierdurch wird der Flüssigkeitsstrom beruhigt und vergleichmäßigt. Dabei findet durch die konvexe Form des Randes der durchlochten Platte ein Ausgleich des Geschwindigkeitsvektors quer über den Boden derart statt, daß der im Bereich der Kolonnenwandung normalerweise geringere Flüssigkeitsfluß dort gefördert wird und demzufolge auch dort inaktive Bereiche bzw. ein Durchregnen der Flüssigkeit vermieden werden.

Dabei tritt dennoch im Bereich unterhalb des konvexen Randes der Platte weder ein zu hoher Stand der Flüssigkeit über dem Boden auf, noch ein in bezug auf die Schaumbildung, d. h. die innige Vermischung von Dampf und Flüssigkeit, inaktiver Bereich. Denn einmel wird einem Flüssigkeitsstau an dieser Stelle durch Abflußmöglichkeit in den Bereich unterhalb der Platte bis zum Wehr hin vorgebeugt, zum anderen gerät der unterhalb der Platte durch die Durchbrechungen des Bodens nach oben strömende Dampf durch Anprall gegen die Platte und teilweise Umlenkung an dieser in den turbulenten Strömungszustand. Diese Turbulenz bewirkt eine so starke Schaumbildung, daß im Bereich von Wehr und durchlochter Platte kein Durchregnen des Bodens erfolgen kann und daß ferner die Schaumbildung über den gesamten Austauschbereich des Bodens hinweg erhalten bleibt. Unterstützt wird dieser Effekt durch eine Schaumbildung bereits über der durchlochten Platte infolge durch die öffnungen der Platte hindurchtretenden Restdampfes, die ebenfalls eine Fortsetzung der Schaumbildung über den gesamten Boden begünstigt.

Die aus dem Wehr und der durchlochten Platte be-

siehende Anordnung kann auch nachträglich auf Siebboden installiert werden.

Insgesamt ergibt sich ein Siebboden, der eine innige Vermischung und Berührung der Dampfphase mit der Flüssigkeitsphase gewährleistet.

Die Erfindung wird im folgenoen an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in

F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine Austauschkolonne mit Böden gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Austauschkolonne in der Ebene 2-2 der F i g. 1.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Fraktionierkolonne 1 mit übereinander angeordneten Siebboden. Jeder Boden weist eine Bodenplatte 2 mit einem lochfreien Flüssigkeitszulaufabschniit 3 auf. der einen Teil des Umfangbereiches des Bodens bildet. Jeder Boden weist ferner einen Austauschabschnitt 10 i.iit Löchern 4 auf, de sich vom Zulaufabschnitt über einen Teil des Kolonnenquerschnitts erstreckt.

Der Boden weist ferner ein Abflußleitblech 5 auf, welches mit der Kolonnenwand einen Abflußkanal 11 bildet. Der Abflußkanal 11 eines Bodens ist jeweils über dem Flüssigkeitszulaufabschnitt 3 des darunterliegenden Bodens angeordnet. Vor jedem Abflußkanal ti kann ein Abflußwehr 6 vorgesehen sein, um einen bestimmten Flüssigkeitsstand auf dem Boden zu gewährleisten.

Jeder Boden weist ferner ein senkrechtes Wehr 7 auf. das den lochfreien Flüssigkeitszulaufabschnitt 3 von dem durchlochten Austauschabschnitt 10 der Bodenplatte 2 trennt. Das Wehr 7 ist vorzugsweise lochfrei, kann aber auch einen begrenzten Betrag an offener Durchlaßfläche aufweisen, so daß etwas Flüssigkeit durch das Wehr 7 direkt auf die Bodenplatte 2 fließt. Die gesamte oder jedenfalls weit überwiegende Flüssigkeitsmenge wird somit gezwungen, über das Wehr 7 zu fließen. An dem Wehr 7 ist eine durchlochte Platte 8 mit Durchlässen 9 angebracht, die parallel zur Bodenplatte 2 angeordnet ist. Der von der Kante des Wehrs 7 entfernte Rand 12 (F i g. 2) der durchlochten Platte 8 ist bezüglich der Wehrkante konvex. Hierdurch wird ein Flüssigkeitsfluß in den Umfangsbereichen des Bodens bzw. der Bodenplatte 2 gefördert.

Wehr 7 und durchlochte Platte 8 können als vorgefertigte Bauteile getrennt hergestellt und an Böden einer bereits vorhandenen Kolonne angebracht werden.

Auf der Oberseite der durchlochten Platte 8 können auch Leitkörper zur Unterstützung einer gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit über den Boden angebracht sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Siebboden für Stoffaustauschkolonnen mit einem Flüssigkeitsabflußkanal und einem mit einem Wehr S versehenen Flüssigkeitszulauf, bei dem die Bodenplatte am Flüssigkeitszulauf zwischen der Kolonnenwandung und dem Wehr lochfrei ist und an der oberen Wehrkante eine durchlochte Platte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (7) senkrecht und die durchlochte Platte (8) parallel zur Bodenplatte (2) angeordnet sind und die durchlochte Platte durch einen bezüglich der Wehrkante konvexen Rand (12) begrenzt ist. IS