DE2550023B2

DE2550023B2 - Entgasungskolonne

Info

Publication number: DE2550023B2
Application number: DE19752550023
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Chem. Dr. 5040 Bruehl Kaiser; Bernhard Dipl.-Ing. Kuxdorf; Kurt Dipl.-Ing. Dr. 5047 Wesseling Wissel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-11-07
Filing date: 1975-11-07
Publication date: 1980-01-03
Also published as: DE2550023A1; IN145754B; CH599802A5; BE848035A; DE2550023C3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entgasungskolonne zum Entfernen von Monomeren aus einer wäßrigen, Polymere enthaltenden Suspension mit mehreren übereinander angeordneten, auf Auflageklötzchen liegenden Siebböden, deren Lochungen einen Durchmesser von weniger als 5 mm aufweisen, wobei zwischen dem Bodenumfang und dem Kolonnenmantel ein gleichmäßiger Ringspalt freigelassen ist, und wobei jeder Boden mindestens von einem exzentrisch angeordneten Rohr durchdrungen ist, dessen oberes Ende für den durchdrungenen Boden als Ablaufschacht dient und dessen unteres Ende den Zulaufschacht für den nächst unteren Boden darstellt, wobei unterhalb jedes Zulaufschachtes eine undurchlässige Fläche vorgesehen ist.

Der Stoffaustausch zwischen flüssiger und gasförmiger Phase findet in sehr kurzer Zeit statt, so daß bei den Böden von Destillationskolonnen vorwiegend niedrige Wehrhöhen angewendet werden können. Niedrige Wehrhöhen bedingen einen geringeren Druckverlust, was insbesondere bei temperaturempfindlichen Stoffen den Vorteil mit sich bringt, daß niedrigere Sumpftemperaturen eingestellt werden können. Bei feststoffhaltigen Flüssigkeiten spielt jedoch die Verweilzeit auf den Böden eine Rolle, da die Stoffübergangsvorgänge, welche zwischen Feststoff, Flüssigkeit und Gas ablaufen, durch die Gesetze der Diffusion bestimmt werden.

Bei der Verwendung von Destillationskolonnen mit Regensiebböden, beispielsweise nach der DE-AS 20 27 655, kann aber die Verweilzeit auf den Böden nur in engen Grenzen durch die Wahl des freien Querschnittanteils variiert werden, wobei der wirksame Belastungsbereich äußerst schmal ist Daher ist die Verwendung der bekannten Siebbodenkolonnen zur Entfernung eines flüchtigen Bestandteiles aus einem in wäßriger Suspension vorliegenden Feststoff nach einem älteren Vorschlag (vergL DE-OS 25 21780) von Nachteil.

ίο Aus der DE-AS 14 44 376 ist eine Stoffaustauschkolonne mit horizontalen, bis zu ihrem Rand mit einem durchgehenden Lochmuster versehenen Zwischenbodenplatten bekannt Zwischen der Kolonnenwand und dem Rand jeder Zwischenbodenplatte befindet sich ein nicht abgedichteter Spalt von 1 bis 20 mm, vorzugsweise 3 bis 10 mm. Durch die Anordnung eines Spaltes zwischen der Kolonneiiwand und der Zwischenbodenplane soll eine Kapazitätserhöhung der Stoffaustauschkolonne um 20 bis 30% erreicht werden, was jedoch nur bei größeren Spaltweiten möglich ist

Der aus der DE-AS 20 11 870 bekannte Siebboden für Stoffaustauschkolonnen weist eine Vielzahl rohrförmiger Abflüsse von rechteckigem oder quadratischem Querschnitt auf, wobei der über die Bodenebene hinausragende Teil jedes rohrförmigen Abflusses als Wehr wirkt Die unteren Enden der rohrförmigen Abflüsse sind in parallel und mit Abstand zueinander angeoi dneten, oberhalb des nächsten Siebbodens befindlichen Verteilerrinnen abgetaucht, wobei die in den rohrförmigen Abflüssen nach unten strömende Flüssigkeit unter Erhalt einer entgegen der Schwerkraft wirkenden Geschwindigkeitskomponente zwischen Abfluß und Verteilerrinne nach oben umgelenkt wird und über den Rand der Verteilerrinne auf den darunter befindlichen Siebboden abläuft.

Schließlich ist eine Kolonne mit darin übereinander und mit Abstand voneinander angeordneten Siebböden bekannt, deren Dampfdurchtrittsöffnungen einen Durchmesser von 0,8 mm aufweisen können. Zwischen dem Kolonnenmantel und den Siebböden ist ein Ringspalt freigelassen. Jeder Siebboden ist von einem exzentrisch angeordneten Rohr durchdrungen, dessen oberes Ende als Ablaufschacht dient, während sein unteres Ende einen Zulaufschacht für den darunter befindlichen Boden bildet, wobei in den darunter befindlichen Boden im Bereich unterhalb des Zulaufschachtes eine Tasse eingesetzt ist, deren Durchmesser größer als der des Zulaufschachtes ist und deren Bodenfläche unterhalb des Siebbodens gelegen ist (vergl. »Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie«, Band 1, 1951, Seiten 450 und 451). Diese Siebbodenkolonne ist zum Entgasen von Feststoffen nicht geeignet, da sich die unter den Zulaufschächten befindlichen Tassen schon nach kurzer Betriebszeit mit Feststoff zusetzen und dadurch zu einem Stau in der Kolonne führen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entgasungskolonne bereitzustellen, in der ein Gas-Flüssigkeit-Feststoff-G^misch, wobei der Feststoff schwerer als die Flüssigkeit ist, wirksam entgast werden kann. Das wird bei der eingangs genannten Entgasungskolonne erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Zulaufschacht oberhalb des nächst unteren Bodens endet und die unterhalb des Zulaufschachtes vorgesehene undurchlässige Fläche in der Bodenebene ausgebildet ist, daß die als Abstand zwischen der Oberkante des Ablaufschachtes und dem Boden definierte Wehrhöhe 80 bis 250 mm beträgt, daß jedes Rohr so dimensioniert

ist, daß die Geschwindigkeit im Ablaufschacht und im Zulaufschacht mindestens 0,01 m/s beträgt und daß der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes und dem Boden so dimensioniert ist, daß die Geschwindigkeit im Zuströmbereich ebenfalls mindestensO.Ol m/s beträgt

Die Entgasungskolonne gemäß der Erfindung kann weiterhin auch noch dadurch gekennzeichnet sein, daß die undurchlässige Fläche von einem auf dem Boden befestigten Abdeckblech gebildet ist

Bei der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne wird in der Regel erreicht, daß zur Vermeidung von Feststoffablagerungen das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch durch intensive Begasung in homogener Vermischung bleibt An den Stellen der Kolonne, wo dies nicht möglich ist, wird eine Mindestgeschwindigkeit der Suspension sichergestellt So muß die Geschwindigkeit in Ablaufschacht, im Zulaufschacht und im Zuströmbereich zwischen Boden und Zulaufschach' mindestens 0,01 m/s betragen.

Bei der Entgasungskolonne gemäß der Erfindung ist das Verweilzeitspektrum der Suspensionsteilchen auf der Bodenfläche eng, wodurch eine vollständige Entgasung erreicht wird, und Schädigungen am Produkt vermieden werden.

Bei der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne weisen die Böden wegen der vorliegenden riedrigen Gasbelastung einen freien Querschnittsanicil von weniger als 8%, vorzugsweise weniger als 6% auf. Um derartig kleine freie Querschnittsanteile zu verwirklichen und gleichzeitig die Suspension in homogener Vermischung zu halten, sind neben Lochdurchmessern in den Böden von weniger als 5 mm relativ große Lochteilungen erforderlich.

Bei der Entgasungskolonne gemäß der Erfindung kann die Verweilzeit in einfacher Weise durch Veränderung der Wehrhöhe, d. h des Abstandes zwischen der Oberkante des Ablaufschachtes und dem Boden, auf gewünschte Werte eingestellt werden. Dabei werden Wehrhöhen von 80 bis 250 mm, vorzugsweise von 100 bis 150 mm, angewendet

Die Böden der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne sind rings um die sie durchdringenden Rohre und bis zum Kolonnenmantel hin voll belocht. Lediglich im Bereich der Flüssigkeitsaufgabe auf die Böden ist jeweils eine Fläche, welche mindestens so groß ist wie der Querschnitt des Rohres, undurchlässig. Dies kann dadurch erreicht werden, daß dieser Teil der Böden unbelocht ist oder das an dieser Stelle ein Abdeckblech auf den Böden aufliegt Durch die gleichmäßige Belochung der Böden im Bereich des Ablaufschachtes und die exzentrische Anordnung der Rohre wird eine .gleichmäßige Beaufschlagung mit Suspension erreicht. Weiterhin werden dadurch Toträume, welche zu Feststoff ablagerungen führen können, vermieden.

Die Entgasungskolonne nach der Erfindung weist eine hohe Wirksamkeit der Böden bei Belastungen von 15 bis 100%, d.h. einen breiten wirksamen Belastungsbereich, auf. Darüberhinaus kann die Entgasungskolonne mit Flächenbelastungen bis 35 m³ Suspension je m² Bodenfläche und Stunde betrieben werden, wobei die Suspension Feststoffteile bis zu einer solchen Größe enthalten kann, welche dem Abstand von der Unterkante des Zulauf schachtes bis zum Boden entspricht

Die zur Entfernung von Monomeren mit der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne eingesetzten Suspensionen können einen Polymerengehalt von 1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis 40Gew.%, aufweisen. Dabei kann insbesondere Vinylchlorid aus Suspensionen von Polyvinylchlorid entfernt werden.

In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Entgasungskolonne

F1 g. 2 eine Draufsicht auf einen Boden im Schnitt II-IInachFig. 1

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen modifizierten Boden.

In einem Kolonnenmantel 1 sind eine Reihe von gelochten Böden 2 (Lochdurchmesser: 2 mm) übereinander angeordnet, wobei zwischen jedem Boden 2 und dem Kolonnenmantel 1 ein über den Umfang gleichmäßiger Spalt 3 von etwa 1 mm freigelassen ist Die Böden 2 sind von vier Stehbolzen 4 durchdrungen. Die Stehbolzen 4 sind jeweils zwischen zwei benachbarten Böden 2 von einer Hülse 5 konzentrisch umgeben, auf welcher der obere Boden 2 aufliegt, während sich die Hülse 5 mit ihrem unteren Ende auf dem unteren Boden 2 abstützt. Jeder Boden 2 ist von einem exzentrisch angeordneten Rohr durchdrungen, dessen oberes Ende als Ablaufschacht 6 für den durchdrungenen Boden 2 dient, während sein unteres Ende den Zulaufschacht 7 für den nächst unteren Boden darstellt.

Unterhalb des Zulaufschachtes 7 befindet sich auf dem Boden 2 ein Abdeckblech 8. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des Ablauf sch achtes 6 und dem Boden 2 (Wehrhöhe), ist 120 mm, während der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes 7 und dem Boden 2 25 mm beträgt.

In den F i g. 2 und λ sind die schraffierten Bereiche der Böden 2 belocht.

Böden nach F i g. 3 mit mehreren Ablaufschächten 6 und Abdeckblechen 8 werden vorteilhaft für Entgasungskolonnen mit größeren Durchmessern eingesetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Entgasungskolonne zum Entfernen von Monomeren aus einer wäßrigen, Polymere enthaltenden Suspension mit mehreren übereinander angeordneten, auf Auflageklötzchen liegenden Siebböden, deren Lochungen einen Durchmesser von weniger als 5 mm aufweisen, wobei zwischen dem Bodenumfang und dem Kolonnenmantel ein gleichmäßiger Ringspalt freigelassen ist, und wobei jeder Boden mindestens von einem exzentrisch angeordneten Rohr durchdrungen ist, dessen oberes Ende für den durchdrungenen Boden als Ablaufschacht dient, und dessen unteres Ende den Zulaufschacht für den nächst unteren Boden darstellt, wobei unterhalb jedes Zulaufschachtes eine undurchlässige Fläche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, da3 der Zulaufschacht (7) oberhalb des nächst unteren Bodens (2) endet und die unterhalb des Zulaufschachtes (7) vorgesehene undurchlässige Fläche (8) in der Bodenebene (2) ausgebildet ist, daß die als Abstand zwischen der Oberkante des Ablaufschachtes (6) und dem Boden (2) definierte Wehrhöhe 80 bis 250 mm beträgt, daß jedes Rohr so dimensioniert ist, daß die Geschwindigkeit im Ablaufschacht (6) und im Zulaufschacht (7) mindestens 0,01 m/s beträgt und daß der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes (7) und dem Boden (2) so dimensioniert ist, daß die Geschwindigkeit im Zuströmbereich ebenfalls mindestens 0,01 m/s beträgt.

2. Entgasungskolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Fläche von einem auf dem Boden (2) befestigten Abdeckblech (8) gebildet ist.