DE2640592A1

DE2640592A1 - Entgasungskolonne

Info

Publication number: DE2640592A1
Application number: DE19762640592
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Chem Dr Kaiser; Bernhard Dipl Ing Kuxdorf; Kurt Dipl Ing Dr Wissel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-09-09
Filing date: 1976-09-09
Publication date: 1978-03-16
Also published as: DE2640592C2

Description

Entgasungskolonne
(Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 25 50 0r3.6-43)) Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entgasungskolonne mit mehreren, in einem Kolonnenmantel übereinander und mit Abstand voneinander angeordneten gelochter Böden nach Patent..........
(Patentanmeldung P 25 50 023.6-43).
Der Stoffaustausch zwischen flüssiger und gasförmiger Phase findet in sehr kurzer Zeit statt; so das bei den Böden von Destllatio kolonnen vorwiegend niedrige Wehrhehcn angewendet werden können. Niedrige Wehrhöhen bedingen einen gselsingeren Druckverlust, was insbesondere bei temperaturempfindlichen Stoffen den Vorteil mit sich bringt, daB niedrigere Sumpftemperaturen eingestellt werden können. Ei fests+offhaltigen Flüssigkeiten spielt jedoch die Verweilzeit auf den Böden eine Rolle, da die Stoffübergangsvorgänge, welche zwischen Feststoff, Flussigkeit und Gas ablaufen, durch die Gesetze der Diffusion bestimmt werden.
Bei der Verwendung von Destillationskolonnen mit sog. Regersiebböden, beispielsweise nach der DT-AS 2 027 655, kann aber dJe Verweillzeit auf den Baden nur in engen Grenzen durch die Wahl des freien Querschnittanteils variiert werden, wobei der wirksame Belastungsbereich.äußerst schmal ist. Daher ist die Verwendung einer Siebbodenkolonne zur Entfernung eines flüchtigen Bestandteiles aus einem in wäßriger Dispersion vorliegender Feststoff von Nachteil.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolonne zu schaffen, bei welcher die Verweilzeit auf den Böden in weiten Grenzen variiert werden kann und bei welcher keine Ablagerung von Feststcffen erfolgen kann. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen jedem Boden und dem Kolonnenmantel ein über den Umfang gleichmäßiger, möglicht kleiner Spalt freigelaesen ist; daß die Lochungen in den Böden einen Durchmesser von weniger als 5 mm aufweisen; daß weder Boden von eins bis acht exzentrisch angeordneten Ablaufschächten durchdrungen ist; daß oberhalb jedes Bodens eins bis acht exzentrisch angco-rdnete Zulaufschächte enden; daß unterhalb jedes Zulaufschachtes auf dem Boden eine Fläche undurchlässig ist, welche ein- bi: mal so groß wie die Querschnittsfläche des Zulaufschachtes ist; daß der Abstand zwischem dem oberen Ende des Ablaufschachtes und dem zugehörigen Boden 80 bis 400 mr. beträgt; und daß der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes und dem darunter befirldlichen Boden 10 bis 100 mm beträgt.
Die Entgasungskolonne gemäß der Erfindung kann weiterhin wahlweise auch noch dadurch gekennzeichnet sein, daß a) der Spalt maximal 3 mm, vorzugsweise 1 mm. breit ist; b) die Lochungen in den Böden einen Durchmesser von 2 bis 3 mm aufweisen; c) der Ablaufschacht und der zulaufscilacht. Kreisquerschnitt aufweisen; d) jeder Boden von zwei bis vier Ablaufschächten durchdrungen ist; e) oberhalb jedes Bodens zwei bis vier Zulaufsohächte enden; f) die undurchlässige Fläche auf dem Boden das 1,4- bis 1,6fache der Querschnittsfläche des Zulaufschachtes beträgt; g) der Abstand zwischen dem oberen Ende des Ablaufschachtes und dem zugehörigen Boden 100 bis 150 mm beträgt; h) der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes und dem darunter befindlichen Boden 25 bis 40 mm beträgt; i) das Verhaltnis des Durchmessers der Lochungen im Boden zu der Stärke des Bodens 0,5 bis 2,5 beträgt; J) das Verhältnis 1 bis 2 beträgt; k) die Böden von mehreren Stehbolzen durchdrungen sind, wobei die Stehbolzen zwischen zwei benachbarten Böden jeweils von einer Hülse konzentrisch umgeben sind; 1) die Böden auf an der Innenwand des Kolonneniantels ringsum befestigten Keilhalterungen aufliegen.
Schlic@lich kann die orfindungsgemäße Entgasungskolonne zur Entfernung von Monomeren aus in Dispersion, vorzugsweise in wäßriger Dispersion vorliegenden Folymoren, insbesondere aus Polyvinylenlorid, verwendet werden. Dabei kann die Dispersion einen Polymerengehalt von 1 bis 60 Gewichts@, vorzugsweise von 20 bis 4C Gewichts%, auflfeisen.
Bei der Entgasungskolonne gemäß der )rfindng wird, in der Regel erreicht, daß das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch durch intensive Regasung in homogener Vermischung bleibt.
An den Stellen der Volonn, wo dies nicht mvglich ist, muß eine indestgeschwindigkeit der Dispersion sichergestellt werden. So groß die Geschwindigkeit Im Ablaufschacht, im ulaufschacht sowie im Zuströmbereich zwischen Boden und 7ulaufschacht 0,01 bis 0,2 m/s, insbesondere 0,05 bis 0,15 m/s, betragen.
Im Gegensatz zu den Destillationskolonnen nach dem Stand der Technik, bei welchen eine hohe Gasbelastung angestrebt wird und daher der freie Querschnittsanteil der Böden 8 bis 15 % betägt, wird der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne mit einem freien Querschnittsanteil der Böden von weniger als 8 5', vorzugsweise weniger als 6 % eine möglichst niedrige Gasbelastung erreicht. Um derartig kleine freie Querschnittsanteile zu verwirklichen und gleichzeitig die Dispersion in homogener Vermischung zu halten, sind Lochdurchmesser der Böden von weniger als 5 mm und relativ große Lochteilungen erforderlich.
Die Böden der Entgasungskolonne nach der Erfindung sind rings um das Ablaufrohr und bis zum Kolonnenmantel hin voll belocht.
Lediglich im Bereich der Flüssigkeitsaufgabe auf den Boden ist eine Fläche, welche mindestens so groß Ist wie der Querschnitt des Zulaufsohachtes, undurchlässig. Dies kann dadurch erreicht werden, daß dieser Teil des Bodens urbelocht ist oder das an dieser Stelle ein Abdeckblech auf dem Boden aufliegt. Die gleichmäßige Belochung der Böden im Bereich des Ablaufs und die exzentrische Anordnung des Ablaufschachtes bewirken seine gleichmäßige Beaufschlagung mit Dispersion und eine Vermeidung von Toträumen, welche zu Feststoffanwsammlungen führen könnten.
Die erfindungsgemäße Entgasungskolonne 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 55 m3 Dispersion je m2 Bodenfläche und Stunde betriebes werden, wobei die Dispersion Feststoffanteile bis zu einer solchen Größe enthalten kann, welche dem Abstand von der Ullterkante des Zulaufschachtcs bis zum Boden entspricht.
Die Höhe der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne sollte 5 bis 20 mal, vorzugsweise 7,5 bis 15 mal, größer sei als ihr Durchmesser.
Bei der Entgasungskolonne gemäß der Erfindung kann die Verweilzeit In einfacher Weise durch Veränderung der sog. Wehrhöhe, d.h. des Abstandes zwischen der Oberkante des Ablaufschachtes und dem Boden, auf gewünschte Werte eingestellt werden. In diesem Falle werden Wehrhöhen von 80 bis 400 mm, vorzugsweise von 80 bis 250 mm, insbesondere von 100 bis 150 mm, angewendet.
Die Entgasungskolonne nach der Erfindung kann 10 bis 30 Böden, vorzugsweise 15 bis 25 Böden, aufweisen, deren Abstand voneinander 200 bis 600 mm, vorzugsweise 250 bis 350 mm, betragen kann.
Die effektive Gasgeschwindigkeit beträgt in der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne 0,17 b2's 1,5 m/s, vorzugsweise 0,35 bis 0,9 m/s.
Es empfiehlt sich, die Entgasungskolonne gemäß der Erfindung derartig durckfest auszulegen, daß in ihr ein Vakuum bis 0,5 bar und ein Druck bis 5 bn.r aufrechterhalten werden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei der erfindungsgemäßen Entgasungskolonne der Durchmesser von Ablauf- resp. Zulaufschacht 13 bis 23 % des Kolonnendurchmessers und das Querschmittsverhältnis von Ahlauf- resp. Zulaufschacht zum Kolonnendurchmesser 4 bis 15 0/, vorzugsweise 5 bis 10 5o, betragen.
In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegendandes der Erfindung schematisch dergestellt.
Dabei zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Entgasungskolonne, Figur 2 eine Draufsicht auf einen Boden im Schnitt II - II nach Figur 1, Figur 3 eine Draufsicht auf einen modifizierten Boden, Figur S einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Entgasungskolonne.
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. Oberhalb jedes Bodens 2 endet ein exzentrisch angeordneter Zulaufschacht 7, während jeder Boden 2 von einem exzentrisch angeordneten Ablaufschacht 6 durchdrungen ist. Unterhalb des Zulaufschachtes 7 befindet sich auf dem Boden 2 ein Abdeckblech 8. Die Wehrhöhe, d.h. der Abstand zwischen dem oberen Ende des Ablaufschachtes 6 und dem Boden 2, ist 120 mm, während der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes 7 ud dem Boden 2 25 mm beträgt.
In Figur 1 sind die Böden 2 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 auflegt, während sich die Hü'se 5 mit ihrem unteren Ende auf dem unteren Boden 2 abstützt.
In den Figuren 2 und 3 sind die schraffierten Bereiche der Böden 2 gelocht.
Böden nach rigur 3 mit mehreren Ablaufschächten 6 und Abdeckblechen 8 werden vorteilhaft für Entgasungskolonnen mit größeren Durchmessern eingesetzt.
In Figur 4 liegen die Böden 2 auf an der Innenwand des Kolonnenmentels i ringsum befestigten Reilhllterungen 9 auf.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1) Entgasungskolonne mit mehreren. in einem Kolonnenmantel übereinander und mit Abstand voneinander angeordneten gelochten Böden nach Patent .... (Patentanmeldung P 25 50 023.6-43), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen jedem Boden (2) und dem Kolonnenmantel (1) ein über den Umfang gleichmäßiger, möglichst kleiner Spalt ( freigelessen , daß die Eochur.gell in den Boden (2) einen Durchmesser von weniger als 5 mm aufweisen; daß jeder Boden (2) von eins bis acht exzentisch angeordneten Ablaufschächten (6) durchdrngen ist; daß oberhalb jedes Bodens (2) eins bis acht exzentrisch angeordnete Zulaufschächte (7) enden; daß unterhalb jedes Zulaufschachtes (7) auf dem Bojen (2) eine Fläche undurchlässig ist, welche einbis zweimal so groß wie die Querschnittsfläche des Zulaufschächtes (7) ist; daß der Abstand zwischen dem oberen Ende des Ablaufschachtes (6) und dem zu gehörigen Boden (2) 80 bis 400 mm beträgt; und daß der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes (7) und dem darunter befindlichen Boden (2) 10 bis 100 mm beträgt.
2) Entgasung.,kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3) maximal 3 mm, vorzugsweise 1 mm, breit ist.
3) Entgasungskolonne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochungen in den Böden (2) einen Durchmesser von 2 bis 3 mm aufweisen.
4) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da gekennzeichnet, daß der Ablaufschacht (6) und der Zulaufschacht (7) Kreisquerschnitt aufweisen.
5) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, daduje'kennzeichnet, daß jeder Boden (2) von zwei bis vier Ablaufschächten (6) durchdrungen ist.
6) Entgssungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß oberhalb jedes Bodens (2) zwei bis vier Zulaufschächte (7) enden.
7) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Fläche auf dem Boden (2) das 1,4- bis 1,6-fache der uerschnittsfläche des Zulaufschachtes (7) beträgt.
8) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende des Ablaufschachtes (6) und dem zugehörigen Boden (2) 100 bis 150 mm beträgt.
9) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abstand zwischen dem unteren Ende des Zulaufschachtes (7) und dem darunter befindlIchen Boden (2) 25 bis 40 mm beträgt.
10) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers der Lochungen im Boden (2) zu der Stärke des Bodens (2) 0,5 bis 2,5 beträgt.
11) Entgasungskoionne nach Anspruch 10, dad'irch ekennzeichnest, daß das Verhältnis 1 bis 2 beträgt.
12) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (2,} von mehreren Stehbolzen (4) durchdrungen sind, wobei die Stehbolzen (4) zwischen zwei benachbarten Böden (2) jeweils von einer Hülse (5) konzentrisch umgeben sind.
13) Entgasungskolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (2) auf an der Innenwand des Kolonnenmantels (1) ringsum befestigten Keilhalterungen (9) aufliegen.
14) Verwendung der Entgasungskolonne nach den Ansprüchen 1 bis 13 zur Entfernutig von Nonomeren aus in Dismersion, vorzugsweise in wäßriger Dispersion vorliegenden Folymeren, insbesondere aus Dispersionen von Polyvinylchlorid.