DE2322895A1 - DISTILLATION OR ABSORPTION COLUMN - Google Patents
DISTILLATION OR ABSORPTION COLUMNInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
- B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
- B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
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- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
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Description
D1PL.-INS. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipl.-ins. J. RICHTERD1PL.-INS. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipl.-ins. J. JUDGE
MÜNCHEN HAMBURGMUNICH HAMBURG
7c Mai 1973 Hydronyl Ltd» 8^CHEN 7c May 1973 Hydronyl Ltd » 8 ^ CHEN
Telefon (0811) 22 62 07/"52 6209 Telegramme: Inveniius Münche'nTelephone (0811) 22 62 07 / "52 6209 Telegrams: Inveniius Münche'n
Stoke^on-Trent, 2504 - I - 8272Stoke ^ on-Trent, 2504-I-8272
Staffordshire (England)Staffordshire (England)
PatentanmeldungPatent application
Destillations- oder AbsorptionskolonneDistillation or absorption column
Die Erfindung besieht sich auf Destillations oder Absorptionskolonnen zum kontinuierlichen Inberührungbringen von Gasen und flussigkeiten^ insbesondere auf absteigende leitungen oder Ableiter (downcomers)s, die in derartigen Kolonnen verwendet werdenο In der Beschreibung und in den Ansprüchen soll der Ausdruck "Gase" auch Dämpfe umfassen<,The invention relates to distillation or absorption columns for continuously bringing gases and liquids into contact, especially downcomers which are used in such columns ,
Bin Sachteil bei Destinations= oder Absorptionskolonnen mit horizontalen Platten oder Böden (nachstehend "Böden" genannt)9 die mit Ableitern verbunden sind» welche mit der Kolonnenwand in Berührung stehen, besteht darin, daß die durch den Ableiter herabfließende Flüssigkeit beim Überfließen des darunterliegenden Bodens ein Gerinne bildete Past alle derartigen Kolonnen sind zylindrisch, und infolge des Gerinnes bilden sich auf den Böden Bereiche; über die sich die Flüssigkeit kaum mehr bewegt ο Die Anwesenheit dieser StagnationsbereicheA material part of Destinations = or absorption columns with horizontal plates or trays (hereinafter referred to as "trays") 9 which are connected to downcomers which are in contact with the column wall, consists in the fact that the liquid flowing down through the downcomer flows into the floor below Flume formed past all such columns are cylindrical, and as a result of the flume areas form on the bottoms; over which the liquid hardly moves ο The presence of these stagnation areas
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OfilOlNAL INSPECTEDOfilOlNAL INSPECTED
vermindert den Wirkungsgrad des Bodens, da das Gas, das in diesen Stagnationsbereichen durch die Flüssigkeit hindurchgeht, nicht gründlich mit der durch die Kolonne abfließenden Flüssigkeit vermischt wird.reduces the efficiency of the soil, because the gas that in these stagnation areas by the Liquid passes through, not thoroughly mixed with the liquid flowing out through the column will.
Hauptzweck der Erfindung ist die Schaffung einer Destillations- oder Absorptionskolonne mit einem Ableiter oder Ablauf, der so ausgebildet ist, daß dieaer Nachteil beseitigt oder vermindert wird.The main purpose of the invention is to provide a distillation or absorption column with a A drain or drain designed to eliminate or reduce the disadvantage.
Die Erfindung betrifft somit eine Destillationsoder Absorptionskolonne zum kontinuierlichen mberührungbringen von Gasen und Flüssigkeiten9 wobei die Kolonne die Form eines vertikal angeordneten Zylinders mit horizontalen Böden und darin, angeordneten Ableitern hat; die Kolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ableiter die Form einer mit der Innenwand der Kolonne in Verbindung stehenden Platte hat* deren unterer Teil so angeordnet ist, daß die durch den Ableiter abfließende und den Bereich des darunterliegenden Bodens erreichende Flüssigkeit in ihrer Strömungsbewegung über diesen Boden derart gehemmt ist, daß sich hierbei keine Wirbel oder Stagnationsbereiche bilden.The invention thus relates to a distillation or absorption column for continuously bringing gases and liquids into contact 9 , the column being in the form of a vertically arranged cylinder with horizontal trays and traps arranged therein; The column is characterized in that at least one downcomer has the shape of a plate connected to the inner wall of the column * the lower part of which is arranged in such a way that the liquid flowing through the downcomer and reaching the area of the underlying tray flows over it Soil is inhibited in such a way that no vortices or stagnation areas are formed.
Eine Variante dieser Kolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ableiter die Form einer mit der Innenwand der Kolonne in Verbindung stehenden Platte hat, deren unterer Teil so angeordnet ist, daß die gesamte, durch den Ableiter abfließende und den Bereich des darunterliegenden Bodens erreichende Flüssigkeit in ihrer Strömungebewegung A variant of this column is characterized in that at least one downcomer has the shape of a plate connected to the inner wall of the column, the lower part of which is arranged so that all of the liquid flowing through the downcomer and reaching the area of the tray below is in their current movement
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über diesen Boden derart gehemmt ist, daß sich eine gemeinsame Verweilzeit ergibt.is inhibited over this floor in such a way that there is a common residence time.
Vorzugsweise ist in 3©dem Fall der untere Rand der Platte so geformt» daß die genannten Wirkungen erzielt werdenοIn 3 © de m the case, the lower edge of the plate is preferably shaped in such a way that the effects mentioned are achieved
Vorzugsweise hat der untere Rand der Platte (in der Draufsicht) die Form einer Kurve, deren Enden ungefähr in einem rechten Winkel auf die Innenwand des Zylinders auf treffen,, Zweckmäßig kann diese Kurve ein Kreissegment sein« Der untere Rand der Platte (in der Vorderansicht) kann die Form einer Kurve haben«Preferably, the lower edge of the plate (in plan view) has the shape of a curve, the ends of which are approximately at right angles to the inner wall of the Cylinder meet, this curve can be useful be a segment of a circle «The lower edge of the plate (in the front view) can be in the shape of a curve to have"
Die Stagnationsbereiche befinden eich bei den üblichen Ableitern gewöhnlich in der Nähe der Innen» wand der Kolonne j dagegen fließt bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ableiter die Flüssigkeit nicht nur direkt über den Boden» sondern auch frei an den Wänden der Kolonne entlang, wodurch Stagnations« zonen vermieden und der Wirkungsgrad der Kolonne erhöht werden <,The stagnation areas are usually found in the usual arresters in the vicinity of the interior » wall of the column j, on the other hand, the liquid does not flow in the trap designed according to the invention only directly above the bottom »but also freely along the walls of the column, causing stagnation« zones are avoided and the efficiency of the column is increased <,
Die Erfindung ist nachstehend in Form eines nicht einschränkenden Beispiels anhand der Zeichnung beschrieben j es zeigen: The invention is described below in the form of a non-limiting example with reference to the drawing.
Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kolonne;FIG. 1 shows a schematic view of a column designed according to the invention;
Figur 2 eine Draufsicht auf die Kolonne von Figur 1;FIG. 2 is a plan view of the column of FIG. 1;
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Figur 3 eine schematische Vorderansicht eines Teils einer weiteren, erfindungsgemäß ausgebildeten Kolonne;Figure 3 is a schematic front view of a part a further column designed according to the invention;
Figur 4 eine schematische Rückansicht der Kolonne von Figur 3;FIG. 4 is a schematic rear view of the column of FIG. 3;
Figur 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Kolonne mit dem Strömungsverlauf der Flüssigkeit über einen Boden?FIG. 5 shows a plan view of a column designed according to the invention with the flow profile the liquid over a floor?
Figur.6 eine schematische Vorderansicht eines leils einer weiteren Kolonne gemäß der Erfindung?Figure 6 is a schematic front view of a part another column according to the invention?
7 eine schematisohe Ansicht eines Seils einer weiteren Kolonne gemäß der Erfindung»7 is a schematic view of a rope of a further column according to the invention »
Figur 8 eine schematisohe Ansicht einer weiteren Kolonne gemäß der Erfindung; undFIG. 8 shows a schematic view of a further column according to the invention; and
Figur 9 eine Draufsicht auf eine Kolonne gemäß der Erfindung, bei der Ablenkbleche verwendet werdenοFIG. 9 shows a plan view of a column according to FIG Invention using baffles
In den Figuren 1 und 2 ist eine Destinations- oder Absorptionskolonne 1 in Form eines vertikal angeordneten Zylinders mit horizontalen Böden 2 und einem Ableiter 3 in Form einer Platte» die mit jedem Boden verbunden 1st» dargestellt· Jeder Ableiter oder überlauf 3 hat einen oberen Rand 4-* der, wie in Figur 2 dargestellt ist, mit der kreisförmigen Kolonne 1 eine Sehnenlinie bildet und als Wehr für den jeweiligen Boden dient. Der untere Hand 5 jedesIn Figures 1 and 2 is a destination or absorption column 1 in the form of a vertically arranged cylinder with horizontal trays 2 and an arrester 3 in the form of a plate »the one with each Floor connected 1st »shown · Each downcomer or overflow 3 has a top edge 4- * of how is shown in Figure 2, with the circular column 1 forms a chord line and as a weir for serves the respective soil. The lower hand 5 each
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Alileiters 3 let, wie es in Figur 2 dargestellt 1st, gekrümmt, und der Winkel 6, unter dem der untere Hand 5 des Ableiters 3 an die Innenwand der Kolonne anstößt, ist ungefähr ein rechter Winkel. Dieser Winkel 6 kann aber auch ein stumpfer Winkel sein» Der Ableiter 3 kann allmählich von seinem geraden oberen Hand 4 in seinen gekrümmten unteren Hand 5 übergehen«Alileiters 3 let, as shown in Figure 2, curved, and the angle 6 at which the lower hand 5 of the downcomer 3 to the inner wall of the column is about a right angle. This angle 6 can also be an obtuse angle » The arrester 3 can gradually move from its straight upper hand 4 into its curved lower hand 5 pass over "
Bs wurde gefunden g daß bei einer Ausbildung des unteren Bandes 5 des Ableiters in der beschriebenen Weise die durch den Ableiter herabfließende Flüssigkeit beim Erreichen des darunterliegenden Bodens so gelenkt wird, daß sie in dem durch die Pfeile von Figur 5 angedeuteten Muster strömt. Die Flüssigkeit strömt also über den darunterliegenden Boden 2, ohne daß sich Wirbel oder Stagnationszonen bilden, welche den Wirkungsgrad der Kolonne beeinträchtigen würden* Wenn die Flüssigkeit in der in Figur 5 angedeuteten Weise strömt, so hat praktisch die gesamte, über einen Boden . fließende Flüssigkeit im Boden eine gemeinsame oder gleichlange Verweilzeit. In den Figuren 3 und 4 1st eine weitere Ausftihrungsform dargestellt, bei der eine zylindrische Kolonne 8 mit horizontalen Böden 9 versehen ist» Daran ist ein abgestufter Ableiter 10 mit einem oberen Teil angebracht, dessen oberer Hand 12 mit der kreisförmigen Kolonne eine Sehnenlinie bildet und die Form einer ebenen Platte hat. Ein unterer Teil 13 des Ableiters 10 ist über eine Stufe 14 mit dem oberen. Teil 11 verbunden, und der untere Hand 15 des unteren-Teils 13 ist wie bei der ersten Aueführungsform gekrümmt, derart, daß die Flüssigkeit ohne Wirbel oder Stagnationszonen über den darunterliegenden Boden strömt. Bei dieser ÄueführungBformBs g was found that the arrester in the described manner, the flowing down through the arrester liquid upon reaching of the underlying soil so directed at a design of the lower strip 5 so that it flows in the direction indicated by the arrows of Figure 5 pattern. The liquid thus flows over the underlying tray 2 without the formation of eddies or stagnation zones which would impair the efficiency of the column. If the liquid flows in the manner indicated in FIG. flowing liquid in the soil has a common or equal residence time. A further embodiment is shown in FIGS. 3 and 4, in which a cylindrical column 8 is provided with horizontal bottoms 9. A stepped arrester 10 with an upper part is attached to it, the upper hand 12 of which forms a chord line with the circular column and the Has the shape of a flat plate. A lower part 13 of the arrester 10 is via a step 14 with the upper. Part 11 connected, and the lower hand 15 of the lower part 13 is curved, as in the first embodiment, in such a way that the liquid flows over the underlying floor without eddies or zones of stagnation. In this case Bform
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kann der untere Rand 15 des unteren Teils 13 des Ableiters ebenfalls etwa in einem rechten Winkel oder in einem stumpfen Winkel auf die Innenwand der Kolonne 8 auftreffen.can the lower edge 15 of the lower part 13 of the Arrester also approximately at a right angle or at an obtuse angle on the inner wall of the Strike column 8.
In Figur 6 ist eine Kolonne 16 mit den Böden 17 und einem Ableiter 18 dargestellt» Diese Figur zeigt nur einen kleinen Teil einer Kolonne, Der untere Rand 19 des Ableiters 13 ist (von vorne gesehen) gekrümmt, und eine derartige Krümmung kann gegebenenfalls auch bei der gekrümmten Fläche (in der Draufsicht) von Figur 2 und 5 vorhanden sein. Figur 6 zeigt» daß die Platte (von vorne gesehen) gekrümmt ist* wobei die unterste Stelle des Bandes der vertikalen Achse der Kolonne am nächsten ist. Die Krümmung (von vorne gesehen) bewirkt„ daß verhältnismäßig mehr' Flüssigkeit entlang den Wänden der Kolonne strömt» wenn die Flüssigkeit über den darunterliegenden Boden geleitet wird, so daß die Verweilzeit für praktisch alle Bereiche der Flüssigkeit auf dem Boden gleich ist.In FIG. 6 there is a column 16 with the trays 17 and an arrester 18 shown »This figure shows only a small part of a column, the lower edge 19 of the arrester 13 is (seen from the front) curved, and such a curvature can also be used for the curved surface (in the top view) of Figures 2 and 5 may be present. Figure 6 shows that the plate (seen from the front) is curved * with the lowest point of the band being closest to the vertical axis of the column. The curvature (seen from the front) causes “that relatively more liquid flows along the walls of the column when the liquid flows over the underlying soil is passed, so that the residence time for practically all areas of the Liquid on the floor is the same.
In Figur 7 ist eine ähnliche Konstruktion dargestellt» wobei aber der untere Rand eines Ableiters einen horizontalen Mittelteil 21 und zwei vom Mittelteil 21 nach oben geneigte Endteile 22 hat; die Endteile 22 haben eine ähnliche Wirkung wie der gekrümmte untere Rand des Ableiters von Figur 6.A similar construction is shown in FIG. 7, but with the lower edge of an arrester has a horizontal central portion 21 and two end portions 22 inclined upwardly from the central portion 21; the End parts 22 have a similar effect as the curved lower edge of the arrester of FIG. 6.
In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, den Strömungsquerschnitt zu regeInc und zu diesem Zweck ist in Figur 8 eine bewegliche, gegebenenfalls gleitend bewegliche Platte 23 am unteren Ende jedesIn certain cases it may be desirable for the flow cross section to ruIes c and for this purpose, each in figure 8 a movable, optionally slidably movable plate 23 at the lower end
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Atieiters 24, der in der horizontalen Kolonne 26 mit den horizontalen Böden 25 verbunden ist» dargestellt« Die Platten 23 können manuell von außen eingestellt werden, um wechselnde Flüssigkeitsbelastungen auszugleichenο Atieiters 24, which is connected to the horizontal trays 25 in the horizontal column 26 "shown" The plates 23 can be adjusted manually from the outside in order to compensate for changing fluid loads
Bei der Ausführungsform nach Figur 9 wird eine Reihe von Ablenkblechen 27 verwendet, die am unteren Ende des Ableiters 28 in der Kolonne 29 befestigt sind. Diese Ablenkbleche können Stromlinienform haben, um eine Wirbelbildung zu vermindern, wenn die Flüssigkeit über ihre Oberflächen strömt; sie sind so angeordnet, daß sie die Strömung der am unteren Ende des Ableiters austretenden Flüssigkeit in ähnlicher Weise wie in Figur 5 lenken»In the embodiment of Figure 9, a number of baffles 27 are used, which are at the lower end of the arrester 28 are attached in the column 29. These deflectors can have a streamlined shape, to reduce vortex formation as the liquid flows over their surfaces; they are arranged so that they the flow of exiting at the lower end of the drain liquid in steer in a similar way as in Figure 5 »
Die vorstehend beschriebene Bauweise des Ableiters kann im Rahmen der Erfindung modifiziert werden; beispielsweise kann der untere Hand aus einer Reihe von geraden Rändern (in der Draufsicht) gebildet sein, anstatt daß er gekrümmt ist. Der untere Rand kann auch so ausgebildet sein, daß der Zwischenraum unter einem Ableiter teilweise geschlossen ist« Beispielsweise kann der untere Rand sägezahnförmig sein, die Form einer Mauerkrone haben oder anderweitig geformt sein. The construction of the arrester described above can be modified within the scope of the invention; for example, the lower hand can be formed from a series of straight edges (in plan view) instead of being curved. The lower edge can also be designed in such a way that the space under an arrester is partially closed. " For example, the lower edge can be sawtooth-shaped, have the shape of a wall crown or be shaped in some other way.
Obgleich die Erfindung im Zusammenhang mit Böden mit einem einzigen Durchlaß beschrieben wurde, ist sie auch auf Böden mit mehreren Durchlässen anwendbar.Although the invention relates to floors has been described with a single passage, it is also applicable to trays with multiple passages.
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