DE3118836A1

DE3118836A1 - Fluessigkeitsverteiler fuer fuellkoerper-kolonnen

Info

Publication number: DE3118836A1
Application number: DE19813118836
Authority: DE
Inventors: Thomas Joseph 44240 Kent Ohio Deep; Frank David 44278 Tallmadge Ohio Moore
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1980-05-14
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1982-02-18
Also published as: FR2484269B1; GB2075860B; AU6946181A; FR2484269A1; CA1149726A; FI811404L; JPS5710328A; AU528929B2; NL8100996A; MX153628A; BR8102652A; ZA81677B; US4264538A; DK202781A; SE8102973L; GB2075860A

Description

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Anm.: Norton, Co.

Beschreibung

Flüssigkeitsverteiler für Füllkörper-Kolonnen

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsverteiler, insbesondere für geringe Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit,über einem Bett von Füllkörpern oder Packungen innerhalb einer Flüssigkeit/Gas-Kontaktkolonne.

Es sind verschiedene Ausführungsformen derartiger Flüssigkeitsverteiler bekannt. So erfolgt nach der US-PS 3 937 769 eine kontinuierliche und gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung in eine Anzahl von kleinen Strömen von etwa 86,11/m bei relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten bis herunter zu 0,733 nr/h»m , ohne daß es zu einem instabilen Betrieb, einem Mitnehmen von Gas und einer Verringerung des freien Gasraums auf viel weniger als 50 % der Querschnittsfläche der Kolonne kommt.

Die aus den US-PSen 930 936, 3 916 020, 3 006 623, 3 011 723, 3 290 025 und h 159 291 bekannten Flüssigkeitsverteiler weisen entweder längliche oder runde Auffangbehälter oder Wannen mit Überläufenund eine große Anzahl von Abtropfelementen ,-leisten oder -finger verschiedener Form auf.

Keine der bekannten Flüssigkeitsverteiler beliebiger Art bzw. Querschnittskonfiguration sind mit einer Abtropfplatte ausgestattet in geringem Abstand von seiner Seitenwand, die feine Ströme geringer Geschwindigkeit dagegen richten horizontal in einer gleichmäßigen dünnen Schicht und die die abwärts fließende dünne Flüsoigkeitsschicht gleichmäßig über einen Teil der Kolonnenkammer verteilt.

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Aufgabe der Erfindung ist nun ein Flüssigkeitsverteiler der folgende Merkmale aufweist:

1. Geringe Strömungsgeschwindigkeit von 0,244 bis 4,890

■χ ρ

nr/h*ra , wobei für eine gegebene Konstruktion das Verhältnis der höchsten zur geringsten zulässigen Strömungsgeschwindigkeit bis zu 4 : 1 oder darüber betragen kann;

2. im wesentlichen nicht verschmutzend;

3. Flüssigkeiten mit Viskositäten bis zu 30 mm /s oder darüber sind verarbeitbar ( 30 cSt);

4. geringer Druckabfall des im Gegenstrom aufsteigenden Gases durch den Verteiler;

5. gleichmäßiges Sammeln und Verteilen der Flüssigkeit, die über ein Einspeiserohr ankommt und/oder gleichmäßig oder ungleichmäßig von oben zufließt;

6. zumindest 129 Verteilerpunkte/m der QuerschnittsfLäche der Kolonne.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverteiler enthält zumindest eine, vorzugsweise jedoch eine Anzahl, von im Abstand angeordneten Tassen oder Böden, die sich horizontal über Teile der Querschnittsfläche der Kolonne erstrecken und knapp aufliegen auf einem Träger oder Rand, der sich von der Kolonnenwand nach innen erstreckt. Jede Tasse hat einen Boden mit vorzugsweise nach unten geneigten Flächen, die von der Bodenmitte aus auseinandergehen zu zumindest einer, vorzugsweise jedoch zwei, gegenüberstehenden vertikalen Seitenwände. Jede Seitenwand weist longitudinal im Abstand schmale vertikale

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Schlitze für die FlUssigkeitsdoslerung, Überläufe oder Öffnungen auf, durch welche die Flüssigkeit verteilt und auf ein vorbestimmtes Niveau angehoben in Form einer Vielzahl von dünnen Strömen fließen kann. Diese Flüssigkeitsströme sind gegen den oberen Teil einer Abtropfplatte gerichtet, die sich longitudinal und relativ knapp an jeder Seitenwand der Tasse erstreckt, so daß die Flüssigkeit horizontal verteilt wird und schnell das kleine Volumen dazwischen ausfüllt.

Jede Abtropfplatte besteht aus einem oberen nicht durchbrochenen Teil, der sich auch nach unten knapp an der Seitenwand der Tasse erstreckt, einem kurzen horizontalen Teil, der sich von einer oder beiden Seiten des oberen Wandteils und unter jede Seitenkante des Bodenteils der Tasse bis zu einem durchbrochenen Seitenteil erstreckt, und einen unteren gezackten Teil, durchbrochenen Teil nach

unten erstreckt.

Der gezackte Teil weist eine Vielzahl von in Längsrichtung im Abstand angeordneten Tropffingern oder-streifen und -kanten auf, die in unterschiedlichen Winkeln abstehen, zurgleichmäßigen Verteilung der kontinuierlichen dünnen gleichmäßigen Flüssigkeitsschicht, die zwischen der Tasse und der Abtropfplatte abwärts fließt.

Der oberste Flüssigkeitsverteiler in einer Kolonne kann auch noch eine Vorrichtung zur Aufteilung der zugespeisten Flüssigkeit, wie einen Verteilerkastenaufweisen. Der Verteilerkasten erstreckt sich quer und zentrisch über die Tassen und hat abgeschlossene gegenüberliegende Stirnwände,/ Boden und gegenüberliegende Seitenwand mit in Längsrichtung im Abstand angeordneten Überläufen zur Dosierung eines Teils der zugespeisten Flüssigkeit in Form

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eines ununterbrochenen Stroms zu den darunter angeordneten Tassen«,

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Aufteilung der eingespeisten Flüssigkeit durch eine zentrale Verteilerleitung oder einen U-fönnigen Kanal mit geneigtem Boden und im Abstand angeordneten Seitenwänden vorgenommen, welche sich zwischen einer oberen abgeschlossenen Stirnwand und einer unteren Stirnwand erstreckt, welche entweder geschlossen oder für einen Flüssigkeitsablauf eingerichtet ist. Die Seitenwände haben öffnungen, welche ausgerichtet sind auf die inneren offenen Enden der Tassen, einschließlich der daran befindlichen Abtropfplatten, nach außen von den gegenüberliegenden Seitenwänden des Kanals zu den abgeschlossenen Stirnenden, welche an der Kolonnenwand abgestützt sind.

Eine weitere Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Wiederverteiler, einsetzbar in der Kolonne zwischen oberem und unterem Füllkörperbett oder Packung innerhalb der Kammer.

Der Wiederverteiler enthält obigen Flüssigkeitsverteiler mit einer Vielzahl von seichten geneigten Auffangwannen für die Flüssigkeit, die oberhalb der Tasse den Raum zwischen den Tassen bedecken, um die Flüssigkeit zu sammeln und in einen zentralen Speisekanal zu leiten. Darüberhinaus sind Seitenwannen und Kanäle vorgesehen, die die Räume zwischen Seitentassen und zwischen den oberen Enden der geneigten Wannen und der Kolonnenwand abdecken und die ablaufende B'lüssigkeit sammeln und in die benachbarten Tassen führen. Damit wird die aus dem darüber angeordneten Bett von Füllkörpern oder Einbauten ablaufende Flüssigkeit durch die Wannen, Kanäle und Tassen für gleichmäßige Wiederverteilung über das darunter angeordnete Füllkörperbett oder die Einbauten aufgefangen.

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Eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteiler ist mit einer einzigen Tasse und einer einzigen ununterbrochenen Seitenwand ausgestattet, welche sich aufwärts von und um den Boden erstreckt, sowie einer einzigei Abtropfplatte versehen, die sich um die Seitenwand erstreckt.

Die Erfindung wird an den beiliegenden Figuren weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers, fixiert in der Kolonne, zur gleichmäßigen Verteilung der oben in die Kolonne aufgegebenen Flüssigkeit über dem obersten Füllkörperbett der Kolonne;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Flüssigkeitsverteilers der Fig. 1 entlang 2-2 durch die Aufteilung des ankommenden Flüssigkeitsstroms, so daß man eine Seite einer Tasse sieht, welche sich quer über die Kolonne erstreckt und an den gegenüberliegenden Enden auf einem Rand, der sich von der Kolonneninnenwand erstreckt, gehalten wird, wobei eine Abtropfplatte an der Tasse befestigt ist;

Fig. 3 zeigt einen weiteren Querschnitt des Flüssigkeitsverteilers der Fig. 1 nach 3-3, wobei die Aufteilung der ankommenden Flüssigkeit und eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Tassen und sich quer über die Kolonne erstreckende Abtropfplatten zu sehen sind;

Fig. 4 ist eine Detailansicht aus Fig. 2 nach 4-4, aus der der Seitenwandteil einer Tas.se und eine Abtropfplatte, relativ knapp an der Seitenwand der Tasse befestigt zu sehen ist;

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Fig. 5 zeigt einen Querschnitt aus Fig. 4 nach 5-5 und läßt die Vielzahl der in Längsrichtung im Abstand angeordneten öffnungen und Abtropffinger in verschiedenen Winkeln erkennen;

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Wiederverteiler, fixiert in der Kolonne_fzum Sammeln der von oben oder aus dem darüber angeordneten Füllkörperbett * ablaufenden Flüssigkeit und Wiederverteilung dieser Flüssigkeit über den Querschnitt der darunter angeordneten Packung oder dem FUllkörperbett;

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des Wiederverteiler nach Fig. 6 entlang 7-7 und läßt die Auffangwannen, die Mittentasse und zwischen benachbarten Tassen mit Abtropfplatten daran erkennen, welche durch einen von der Kolonnenwand nach innen reichenden Rand gehalten werden;

Fig. 8 zeigt einen weiteren Querschnitt nach Fig. 6 entlang 8-8 in Längsrichtung durch die mittlere Tasse und läßt die öffnungen zu den Innenenden der sich quer erstreckenden Tassen an der Seitenwand der Mittentasse oder des Kanals erkennen;

Fig. 9 ist ein Querschnitt entlang 9-9 der Fig. 8 durch eine Tasse und Abtropfplatten^ die relativ knapp an jeder Seitenwand vorgesehen sind;

Fig.10 zeigt einen weiteren Querschnitt entlang 10-10 der Fig. 9 und läßt eine Detailansicht des Innenbereichs der Seitenwand und der im Abstand angeordneten länglichen Überläufe oder Schlitze zur Dosierung der Flüssigkeit erkennen sowie den unteren gezackten Teil der Abtropfplatte;

Fig.11 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer anderen Ausführungsform der Abtropfplatte;

Fig.12 zeigt eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers mit einer einzigen Tasse und einer einzigen Seitenwand und einer daran befestigten Abtropfplatte und

* oder der Packung /7

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Fig. 13 zeigt einen Querschnitt entlang 13-13 der Fig. durch die Tasse und die Abtropfplatte.

Ein Flüssigkeitsverteiler 10 für geringe Strömungsgeschwindigkeit nach der Erfindung ruht abnehmbar auf auf einem Rand L_f welcher sich von der

Kolonnenwand W der Kolonne T etwa 3,81 cm nach innen erstreckt (Fig. 1 bis 5).

Ein Flüssigkeitsverteiler 10 mit einem Durchmesser von 1,345 m umfaßt eine Reihe oder Vielzahl von länglichen Tassen 12, die im Abstand voneinander angeordnet sind und sich quer über unterschiedliche Teile der Querschnittsfläche von etwa 1,477 m² der Kammer C mit einem Durchmesser von etwa 1,371 m innerhalb der Kolonne T erstrecken.

Wie in Fig. 1 gezeigt, haben die zwei in der Mitte rechts und links angeordneten langen Tassen

12 im wesentlichen die gleiche Länge und Konstruktion, sind jedoch länger als die im wesentlichen identischen äußeren links und rechts liegenden kurzen Tassen 12.

Bevorzugt ist jede Tasse 12 etwa 7,62 cm hoch und weist einen Boden 14 mit etwas geneigter Oberfläche von der mittleren Erhebung gegen die unteren oder Boden-Kantenteile von im Abstand gegenüberstehenden vertikalen Seitenwänden 16 auf. Der Abstand der Seitenwände 16 beträgt 13,97 cm_f sie gehen über/nach außen gerichtete kurze horizontale Flansche 18. Die Seitenwände 16 weisen eine Vielzahl von schmalen, im Abstand angeordneten Schlitzen oder Überläufen 20 auf. Die Schlitze 20 stehen in einem Abstand von 15,24 cm und können fast rund, rechteckig oder V-förmig sein und sich im allgemeinen 2,5 bis 6 cm in die Höhe und 1 bis 3 mm in die Breite erstrecken. Sie sind im wesentlichen auf

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dem gleichen Niveau und Abstand von etwa 1,27 cm vom Boden der Tassen entfernt angeordnet.

Die gegenüberliegenden Stirnseiten cer Tassen sind abgeschlossen oder abgedichtet mit Hilfe der Winkelplatten 22-1 befestigt oder angeschweißt, welche horizontale Plansche aufweisen, die auf dem Tragrand L an der Kolonnenwand aufliegen.

Es sind verstellbare Schraubenbolzen 24 zur Einstellung der Auflage vorgesehen, welche eingeschraubt werden in den horizontalen Flansch der Winkelplatten 22 zum Eingriff in den Tragrand L, womit die Tassen 12 und der Flüssigkeitsverteiler 10 abgestützt und auf entsprechendem Niveau gehalten werden.

Ein Paar von Abtropfplatten 30 erstrecken sich in Längsrichtung nahe an jeder Außenseite der Tassen 12, gehalten durch Schrauben mit Muttern 26 und Abstandhalter 28. Jede Abtropfplatte 30 hat einen oberen nicht durchbrochenen vertikalen Wandteil 32 im Abstand der 0,5-bis 1,5-fachen Breite der Schlitze oder 0,5 bis 4,5 mm von der Außenfläche der Seitenwand 16 der Tasse 12. Der obere Wandteil 32 der Abtropfplatte 30 erstreckt sich vertikal im wesentlichen parallel zu der Außenfläche der Seitenwand von einem nach außen gerichteten oberen horizontalen Flansch bis zu einem kurzen nach innen gerichteten horizontalen Zwischenteil 34. Die obere oder horizontale Fläche des Zwischenteils 34 ist vorzugsweise eben in einem Winkel von + 3°, hat einen Abstand von etwa 10 mm oder darüber von der darüberliegenden unteren Fläche der Seitenwand 16 und kann sich 10 bis 25 mm von der zugeordneten Fläche des Wandteils 32 weg und nach innen erstrecken. Die Abtropfplatte 30 weist auch einen unteren gezahnten Teil auf, der sich abwärts erstreckt von einer durchbrochenen seitlichen Biegung oder einem Teil mit einer Vielzahl von in gleichem Abstand angeordneten Öffnungen 36, der sich in

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einem Winkel von etwa 45° zu dem kurzen horizontalen Zwischenteil 34 erstreckt. Der untere gezähnte Teil der Abtropfplatte hat eine Vielzahl von in Längsrichtung und gleichmäßigem Abstand vorgesehenen Abtropffinger 38 mit Tropfkanten in unterschiedlichen Winkeln a, b und c zueinander und zur vertikalen Ebene der Abtropfplatte 30, wie aus Fig. 4 hervorgeht.

Die Abtropffinger 38 bilden einen Abstand zwischen den Mitten von 3»81 cm und weisen Winkel a, b bzw. c von etwa 60°, 10° bzw. 34° auf, so daß sich zumindest 129 Abtropfpunkte/m des Kolonnenquerschnitts ergeben.

Wie den Fig. 4 und 5 entnommen werden kann, sind die Abtropffinger 38 jeweils zu Gruppen von drei Fingern nach einem bestimmten Muster zusammengefaßt. Der erste Finger einer solchen Gruppe weist nach außen von der Seite der Tasse in einem Winkel a, der zweite in einem kleineren Winkel von b und der dritte weist nach innen unter die Tasse in einem Winkel c.

Wie den Fig. 4, 5 und 10 entnommen werden kann, hat die Abtropfplatte 30 mehrere - etwa die zweifache Anzahl von Öffnungen 36j als Abtropffinger 38 vorgesehen sind_; in der Mitte von und über jedem Finger 38 und zwischen den Abtropffingern 38 erstrecken sich gekrümmte oder gebogene Abtropfflächen oder -kanten.

Wenn gewünscht, können die Abtropfplatten 30 an benachbarten Tassen oder an der gleichen Tasse so montiert oder konstruiert sein, daß die Abtropffinger 38 der benachbarten Abtropfplatten zueinander ausgerichtet oder bevorzugt versetzt sind.

Die über die Speiseleitung P ankommende Flüssigkeit soll gleichmäßig aufgeteilt werden auf jede der Tassen 12. Die Aufgabevorrichtung 40 hat die Form einer Wanne oder eines länglichen Verteilerkastens 40, der sich quer und über die unteren Tassen 12 und unterhalb der oder den

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Speiseleitung(en) P erstreckt.

Der Verteilerkasten 40 weist einen Boden 42 mit Seitenwänden 44 auf, welche öffnungen 46 enthalten_fsowie abschließende Stirnplatten 48» Der Verteilerkasten 40 ist mit Hilfe der Justierbaren Befestigungen 50 auf den darunterliegenden Tassen befestigt. Bei der justierbaren Befestigung 50 kann es sich um Schrauben und Muttern handeln, die eingreifen in die oberen Flansche der Tassen und sich nach oben durch die öffnungen der in den Seitenbefestigungen der Seitenwände der Verteilerkasten erstrecken, So läßt sich der Verteilerkasten horizontal justieren und gewährleistet kontinuierliche Flüssigkeitsströme gleichmäßiger Größe und Volumens, die durch die Schlitze austreten und auf jede der Tassen gelangen. Der Verteilerkasten hat auch zumindest eine, vorzugsweise zwei_f gegenüberliegende Öffnungen 46, eine in jeder Seitenwand 44 zum Flüssigkeitsaustritt in die darunterliegende Tasse 12.

Die Öffnungen 46 sind nach den Figuren dreieckig oder V-förmig; können jedoch jede beliebige Form haben, wie quadratisch, vieleckig, rechteckig, fast rund, rund oder dergleichen. Bevorzugt sind die öffnungen 46 proportional in Größe und Form der gewünschten Flüssigkeitsmenge auf jeder Tasse. Sie sind bevorzugt auf gleicher Höhe bzw. auf der gleichen horizontalen Ebene über dem Boden des Verteilerkastens 40 - unabhängig von der Form des Bodens-angeordnet, welcher flach, gekrümmt oder divergierend sein kann.

Wesentlich ist, daß die untere Kante der Öffnungen

gleichen

im wesentliche gleiche Form und/Abstand unter dem Flüssigkeitsniveau im Verteilerkasten haben, daß Flüssigkeitsströme im wesentlichen proportional in Größe und Volumen

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in die darunter angeordneten Tassen 12 abgegeben werden.

Bei Betrieb der Kolonne erhält der Flüssigkeitsverteiler 10 kontinuierlich ein eingestelltes Flüssigkeitsvolumen $e Zeiteinheit über die Speiseleitung(en) P in den Verteilerkasten 40. Die mit bestimmter Geschwindigkeit eingespeiste Flüssigkeit erreicht schließlich im Verteilerkasten die untere Kante der Öffnungen 46, worauf überstehende Flüssigkeit kontinuierlich in eine Anzehl von Strömen im wesentlichen gleicher Größe und Form in jede der darunterliegenden Tassen 12 abgegeben wird.

Steigt nun der Flüssigkeitsspiegel in den Tassen 12 über die untere Kante des Schlitzes 20, so tritt die überstehende Flüssigkeit dosiert durch die Schlitze 20 in einer größeren Anzahl von kleinen Strömen in gleichem Abstand mit im wesentlichen gleicher Größe, Form und gleichen Volumensaus. Diese fließen aus den Tassen gegen die knapp dahinter angeordneten Wandteile 32 der Abtropfplatten 30, welche zu einer gleichmäßigen Verteilung und Abwärtsführung der Flüssigkeit zu dem Zwischenteil 34 führen. Das Zwischenteil 34 unterstützt die horizontale Verteilung der Flüssigkeit. Diese erfüllt das untere Volumen der engen Stelle zwischen den Wandteilen 32 und den Seitenwänden 16 der Tassen und zwar bis auf im wesentlichen gleiches Niveau, welches dem Flüssigkeitsspiegel in den Tassen 12 entspricht oder etwas darunter liegt.

Ist dieser Zwischenraum einmal gefüllt, so läuft ein dünner Film mit geringer Geschwindigkeit kontinuierlich über das horizontale Zwischenteil und durch den engen Spalt zwischen diesem und der unteren Kante der Seitenwand 32 zu den Öffnungen 36 an der Verbindung zu den Abtropffingern 38. An diesem Punkt fließt ein gleichmäßiges Volumen und eine dünne gleichmäßige Flüssigkeitsschicht

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über die Innenflächen zwischen den öffnungen 36 und den inneren peripheren Kanten der Abtropffinger 38 und den benachbarten gekrümmten Teilen. Ein weiterer Teil, im wesentlichen die Hälfte,des gleichmäßigen Flüssigkeitsfilms gelangt durch die öffnungen 36 und an und über die Außenflächen zu den äußeren Abtropfkanten der Abtropffinger 38 und die daran anschließenden gekrümmten Bereiche.

Die besonders langsam fließende Flüssigkeit wird auf diese Weise gleichmäßig über den Querschnitt der Kammer und damit das darunter angeordnete Bett der Füllkörper E verteilt.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen nun eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers/60 mit im wesentlichen gleichem Durchmesser wie der Flüssigkeitsverteiler 10, montiert in der Kammer C der Kolonne T. der aufliegt und abgestützt wird von einem ähnlichen jedoch tieferen Tragrand L¹, der nach innen von der Kolonnenwand W der Kolonne T reicht.

Der Wiederverteiler 60 gleicht in vieler Hinsicht dem Flüssigkeitsverteiler 10, in_dem er aus den gleichen Elementen aufgebaut ist. Der Wiederverteiler 60 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er zwischen den Füllkörperbetten E und E¹ innerhalb der* Kolonne zum Flüssigkeit/Gas-Kontakt installiert werden kann und dazu dient, die durch die perforierte Trägerplatte oder das Gitter G aus dem Bett E ablaufende Flüssigkeit zu sammeln und neuerlich über das darunter angeordnete Bett E¹ zu verteilen, intern die Flüssigkeit mit dem aufsteigenden Gas in Berührung kommt.

Der WiederverieLler 60 läßt sich gegebenenfalls mit kleinen Abänderungen wie der Flüssigkeitsverteiler 10 anwenden.

* (Wiederverteilers)

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Der Wiederverteiler 60 weist eine Vielzahl oder eine Reihe von Tassen 12· auf, welche abschließende Endplatten 22^fimd daran befestigt Abtropfplatten 30· aufweisen, die sich quer durch die Kolonne erstrecken und auf dem Rand L¹ aufliegen.

Jede der Tassen 12' und Abtropfplatten 30' des Wiederverteilers 60 sind im wesentlichen identisch der Querschnittsform und Größe den Tassen 12 und Platten 30 des FlUssigkeitsverteilers 10 mit Ausnahme, daß sie nicht so lang sind und sich nach außen erstrecken von den gegenüberliegenden Seiten des Verteilerkastens, welcher quer und zentrisch über und zwischen den mit Flanschen versehenen offenen Seiten der Tassen 12' angeordnet ist.

Der Verteilerkasten ist in diesem Fall bevorzugt eine U-förmige Rinne 70 mit geneigtem Boden 72 und vertikalen Seitenwänden 74, welche einen sichnach außen erstreckenden kurzen horizontalen Flansch an der oben offenen Seite der Rinne 70 enger als die Tassen 12' bilden.

Die enge Rinne 70 erstreckt sich diametral durch die Kammer C und hat eine obere abschließende Endplatte 76 und gegenüber ein offenes unteres Ende, welches ebenfalls abgeschlossen sein kann, jedoch zur Verbindung mit einer Ablaufleitung eingerichtet ist.

Wenn gewünscht oder erforderlich, kann ein Teil der gesammelten Flüssigkeit bzw. überschüssig aufgegebene Flüssigkeit abgezogen werden. Das untere offene Ende der Rinne 70 kann über Schraubenbohrungen mit Schrauben,

Muttern und Dichtung zu einem Anschluß an einen Ablauf D, wie durch die unterbrochenen Linien in Fig. 8 angedeutet/ Diese öffnungen erstrecken sich durch die Kolonnenwand T und die Ableitung ist mit einem üblichen Regelventil (nicht gezeigt) versehen. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, weist jede Seitenwand 74 der Rinne 70 eine Vielzahl von recht- * verbunden sein.

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eckigen Öffnungen 78 auf, die ausgerichtet sind mit dem offenen mit einem Flansch versehenen Ende der Tassen 12' und abgedichtet sind mit einer Dichtung und mit Schraube und Mutter 80 befestigt sind. Die inneren Enden der Tassen 12' können aber auch angeschweißt oder auf andere Weise befestigt sein.

Der Boden der Kanäle oder Öffnungen 78 kann eine andere geometrische Form haben, ist jedoch im wesentlichen auf dem gleichen Niveau, z.B. etwa 6,98 cm unter dem Oberteil der Rinne 70 und der Tasse 12' und ausgerichtet mit der Mittenkante des divergierend geneigten Bodens 14' der Tassen 12', liegen. In den Zeichnungen befinden sich die rechteckigen Öffnungen 78 über dem Boden 72 der Rinne 70. Sie können so groß - vorzugsweise jsdoch etwas kleiner - als die größeren offenen Seiten der Tassen 12* sein.

Wie in den Fig. 6 und 8 gezeigt, sind die gegenüberstehenden oberen und unteren StLmssLten der Rinne 70 an dem Tragrand L^f über eine Befestigung 82 aus Schrauben und Muttern fixiert. Seitliche Ablaufplatten 84 erstrecken sich zwischen jeder der äußeren kürzeren Stirnseite der Tassen 12¹ und der Kolonnenwand W. Die Schraubenbolzen sind befestigt mit und erstrecken sich aufwärts vom Stirnteil des oberen kurzen horizontalen Flansches der Rinne 70 und greifen ein in die untere Seite des Tragrandes L¹ durch die Bohrungen in den gekrümmten oder segmentierten Ablaufplatten 84, welche über die Muttern an dem Tragrand L¹ gehalten werden. Als Dichtungsmaterial eignet sich beispielsweise Polytetrafluoräthylen. Es wird bevorzugt angeordnet zwischen den gekrümmten oder segmentierten * und dem Tragrand L¹, um einen Flüssigkeitsdurchgang zu vermeiden.

Ablaufplatten

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Jede Ablaufplatte 84 erstreckt sich abgedichtet von dem Tragrand L¹ bis zu einem inneren, nach abwärts gebogene^ Flansch oder Kante, welche^in die ablaufende Flüssigkeit reicht und diese zum Ablaufen bringt in die zugeordnete äußere kurze Seite der Tassen 12' und die Rinne 70.

In gleicher Weise sind die abgeschlossenen Stirnseiten der Tassen 12* mit dem Tragrand L¹ über Schraube/Mutter-Befestigungen 86 fixiert und damit

einer U-förmigen Ablaufrinne 88, wobei sich ein Polytetrafluoräthylen-Dichtungsmaterial zwischen den Rinnen und dem Tragrand L¹ befindete Die Bolzen durchdringen aufwärts gerichtet die Flanschen der Tassen und greifen ein in die Unterseite des Tragrandes L¹, womit auch die Ablaufrinnen 88 durch die Muttern mit dem Tragrand L¹ verbunden sind.

Durch diese Konstruktion können die Tassen 12· und die Rinne und damit der Wiederverteiler 60 entsprechend im Niveau ausgerichtet werden, wenn nötig,durch Einsetzen von Ausgleichscheiben oder Abstandhalter zwischen die Böden 14· ,die Rinne und den TragrandL¹ und/oder Einbringung dünnerer oder stärkerer Dichtungen zwischen die Ablaufplatten 84, die Ablaufrinnen 88 und den Tragrand L¹.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, erstrecken sich die kurzen U-förmigen Ablaufrinnen 88 / den Stirnseiten der benachbarten Tassen 12'/, während die U-förmigen Ablaufrinnen 88 diese Zwischenräume überdecken und die sich sammelnde Flüssigkeit in die zugeordneten Tassen 12' leiten.

Der Wiederverteiler 60 ist also mit einer Vorrichtung ausgestattet, um die Flüssigkeit zu sammeln und wieder-

* und sind daran befestigt

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zuverteilen über dem Zwischeraum zwischen den Tassen 12' um die gesammelte Flüssigkeit in die Rinne 70 einzuleiten, während dem Gas zwischen und um die Tassen 12' freier Zugang zu dem darüber angeordneten Füllkörperbett oder der Packung gewährt wird.

Dieser Sammler/Verteiler umfaßt eine Vielzahl von länglichen seichten U-förmigen Rinnen 90, die geneigt angeordnet sind von den oberen äußeren Enden an der Kolonnenwand oberhalb der Ablaufrinnen 88 zu den unteren Austrittsenden oberhalb der Rinne 70.

Jede dieser seichten Rinnen 90 hat einen geneigten Boden 92 und niedere Seitenwände 94 sowie eine Vielzahl von Tragarmen 96, die durch Schrauben und Muttern an den Flanschen 18¹ der zugeordneten Tassen 12' befestigt sind. Die Rinnen 90 befinden sich über den Tassen 12" und der Rinne 70 und haben eine größere Breite als der Abstand zwischen den Tassen 12*, so daß sie die Seiten der benachbarten Tassen überdecken und sich über deren äußeren Ende über und zwischen den Seiten der Ablauf rinnen 88 bis ai das gegenüberliegenden unteren Ende jenseits der zugeordneten Seitenwand 74 der Rinne 70 erstrecken.

Die Rinnen 90 fangen den Teil der Flüssigkeit auf, der abrinnt aus dem darüber—liegenden Abstand zwischen den Tassen 12', und geben die Flüssigkeit in die Rinne auf, während die Ablaufrinnen 88 einen weiteren Teil an Flüssigkeit auffangen und im in die zugeordneten Tassen 12' leiten, während der Rest direkt durch die Tassen 12' und die Rinne 70 gesammelt wird.

Da sich die Flüssigkeit in den verschiedenen Tassen 12' und in der Rinne 70 sammelt, herrscht im Wieder-

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verteiler 60 gleiches Niveau. Wenn das Flüsigkeitsniveau über das gemeinsame horizontale Niveau der Überläufe oder Schlitze 20¹ in den Tassen 12' steigt, fließt eine Anzahl von kleinen ununterbrochenen Strömen gleicher Größe und gleichen Volumens gegen die oberen Wandteile 32' der Abtropfplatten 30¹. Die Flüssigkeit verteilt sich und füllt den unteren Abstand zwischen den knapp benachbarten Seitenwänden 16' der Tassen und den unteren Wandteilen 32' der Abtropfplatten 30', so daß ein dünner ununterbrochener gleichmäßiger FlUssigkeitsfilm abläuft. Läuft dieser abwärts über den horizontalen Teil 34' und die öffnungen 36«, so wird die Flüssigkeit gleichmäßig aufgeteilt über den Querschnitt der Kammer 10 durch,die Öffnungen 36*. die Abtropf finger 38' und die Flächen und Abtropfkanten der gezähnten Teile zwischen den Abtropffingern 38· und den öffnungen 36', genauso wie dies beim VerteLer 10 der Fall ist.

Gegebenenfalls kann man den Wiederverteiler 60 modifizieren und als Anfangs-Verteiler am Kolonnenkopf anwenden, indem man ganz einfach die Rinnen 90 entfernt, die Rinne 70 mit der Speiseleitung P in Ausrichtung bringtundihn ai dan Tragrand L in der gleichen Weise befestigt, wie am Tragrand L¹. Es ist auch eine weitergehende Änderung möglich, indem die Ablaufrinnen 88, die Schrauben/Mutter-Fixierungen 86 und die Abdichtungen mit Endplatten und Einstellungsmöglichkeiten, wie durch 22 und 24des Verteilers 10 angedeutet, ersetzt werden.

Eine weitere Ausführungsform der Abtropfplatte 30'' ist in Fig. 11 gezeigt. Die Abtropfplatte 30'· weist einen oberen Wandteil 32'♦ mit querverlaufenden Flüssigkeitsdurchgängen auf durch Auszacken oder entsprechendes Einschneiden deren uiberer Kante und Fixieren oder Anschweißen an einen oberen Zwischenteil 34'', eines

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unteren umgekehrten U-förmigen Kanals. Dieser umgekehrte U-förmige Kanal ergibt ein Paar von im Abstand angeordneten unteren Sägebereichen, jeweils ausgestattet mit im Winkel angeordneten Abtropffinger 38''. Diese erstrecken sich abwärts von zwei unterbrochenen Seitenteilen mit Öffnungen 36'' am Übergang vom horizontalen Zwischenteil 34· 'zudem umgekehrten U-förmigen Kanal gleich weit oder unterschiedlich weit vorstehend über die Seite d=s\ertikalen Wandteils 32'·.

Die Verteiler 10 und 60 können aus den verschiedensten Werkstoffen, wie Kunststoff, Keramik oder feuerfestem Material.hergestellt sein. Bevorzugt werden sie aus Blech hergestellt, welches den Umgebungsbedingungen während des Betriebs zu widerstehen vermag. Bei diesen Blechen kann es sich um Kohlenstoffstahl, korrosionsbeständigen Stahl, Nickel, Kupfer, Titan, Monel, Inconel und ähnliche Werkstoffe handeln. Die einzelnen Bauteile werden durch Beschneiden und Biegen in die entsprechende Form gebracht, gestanzt zur Bildung der Abstände, Öffnungen, Schlitze oder dergleichen und schließlich an den entsprechenden Stellen verschweißt.

Die Größe der einzelnen Bauteile der Verteiler 10 und 60 ist vorbestimmtj· sie sind so anzuordnen, daß die Verteiler nicht mehr als 50 % der Querschnittsfläche der Kammer C einnehmen und somit für den freien Gasdurchgang zumindest 50 % der Querschnittsfläche frei lassen.

Ein erfindungsgemäßer Verteiler eignet sich besonders für die gleichmäßige Verteilung eines Flüssigkeitsstroms von relativ geringer Geschwindigkeit in der

•χ ρ

Größenordnung von etwa 4,89 nr/h»m bis herunter zu

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0,244 m^/h'm .bezogen auf die Querschnittsfläche der Kolonne.

In Flüssig/Gas-Kolonnen steigt das zu behandelnde Gas auf durch die Füllkörperbetten bzw. Packungen der Kolonne, worin die gleichmäßig verteilte Flüssigkeit mit dem Gas in Berührung kommt; strömt um die Tassen, Abtropfplatten und Verteilerkasten ohne einem Mitreißen oder Zerstören des Flüssigkeitsfilms, der aus den Tassen austritt und gleichmäßig von den Abtropfplatten mit relativ geringer Geschwindigkeit abströmt.

Obwohl der Flüssigkeitsverteiler 10 und der Wiederverteiler 60 in erster Linie für geringe Strömungsgeschwindigkeiten bestimmt sind, ist es offensichtlich, daß gegebenenfalls auch mit größeren Strömungsgeschwindigkeiten der flüssigen Phase gearbeitet werden kann. Wird die Flüssigkeit mit größerer Geschwindigkeit eingespeist, so steigt das Flüssigkeitsniveau in dem Verteilerkasten und den Tassen auf ein höcheres Flüssigkeitsniveau, wodurch Größe und Volumen der Flüssigkeitsströme proportional zur Größe und zum Querschnitt der öffnungen oder Schlitz vergrößert wird.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verteiler gelingt somit die Verteilung sowohl großer als auch vorzugsweise kleiner Flüssigkeitsmengen über die Querschnittsfläche in einer Kolonne oder dergleichen.

Darüberhinaus kann die Ausgestaltung des Verteilers auch anders sein als mit den bevorzugten mehrfachen länglichen Tassen, entsprechend den in den Figuren gezeigten Ausgestaltungsformen. So kann der Verteiler mit einer oder mehreren im Abstand angeordneten ring-

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förmigen oder runden Tassep) ausgestattet sein, an der bzw. denen sich ringförmige oder runde Abtropfplatten unterschiedlicher Durchmesser befinden, die aneinander gebunden sind mit Tragkonstruktionen, wie winkelförmigen im Abstand angeordneten schmalen radialen Trägern, Stangen oder U-förmigen Kanälen, deren Enden an den Tragrändern L oder L¹ fixiert sind. Die runden oder ringförmigen Tassen und Abtropfplatten können im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche wie Tasse 12 und Abtropfplatte haben und einen Verteilerkasten ähnlich 40 entsprechend Fig. 1 und 2 tragen.

Die erfindungsgemäßen Verteiler können auch mit einer Vielzahl von im Abstand angeordneten halbrunden Tassen mit halbrunden Abtropfplatten im wesentlichen der gleichen Querschnittsform wie die Tassen 12' und die Abtropfplatten 30' ausgestattet sein. Die gegenüberliegenden Seiten der halbrunden Tassen sind dicht fixiert an einem Verteilerkanal, ähnlich der Rinne 70/ und an den gegenüberliegenden Enden auf dem Tragrand L oder L¹ aufliegen.

Schließlich können zusätzlich im Abstand angeordnete schmale radiale Winkelträger oder U-förmige Kanäle vorgesehen sein zwischen den halbrunden Tassen und zu deren Verbindung mit dem Verteilerkanal und dem Tragrand L oder L¹. Bei Anwendung als Wiederverteiler müssen die Sammeltassen entweder rund oder halbrund sein und entsprechend gehalten werden über und zwischen den runden oder halbrunden Tassen.

Bei Kolonnen oder Türmen mit relativ geringer Querschnittsfläche und Größe kann der Verteiler eine einzige ringförmige oder runde Tasse mit innerer

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und äußerer runden Seitenwand und öffnungen und Abtropfplatten sein.

Bei Kolonnen von besonders geringem Querschnitt kann der Verteiler einfach nur eine runde Tasse aus einem Boden und einer einzigen runden Außenwand sein mit öffnungen darin und daran befestigter kreisförmiger Abtropfplatte, wie in Fig. 12 und 13 gezeigt.

Der Verteiler 100 der Fig. 12 und 13 erstreckt sich über die Querschnittsfläche der Kammer C¹ und wird abgestützt von dem Tragrand L¹¹ an der Wand W der Kolonne T'.

Der Verteiler 100 ist eine einzige kreisförmige Tasse 112 mit Boden 114 und einer einzigen Ringwand 116.

Eine Vielzahl von länglichen Schlitzen 120 zum dosierten Flüssigkeitsaustritt sind an der Seitenwand 116 im Abstand angeordnet, und zwar in einem vorbestimmten gemeinsamen Abstand oder Höhe über dem Boden.

Der Verteiler 100 wird durch eine Vielzahl von Armen 122 gehalten, die sich radial von der Seitenwand erstrecken und auf dem Tragrand L¹¹ der Wand W¹ der Kolonne aufliegen. Jeder Arm gestattet die Verstellung mit Hilfe eines Bolzens und einem Schloß 124 im Eingriff indem Tragrand L" zur Niveaueinstellung des Verteilers 100.

Schließlich sind über den Kreis verteilte Bolzen und Muttern 126 und Abstandhalter 128 vorgesehen für die Befestigung einer ununterbrochenen ringförmigen Abtropfplatte 130 an der Seitenwand 116 der Tasse 112.

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κ,

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Die Abtropfplatte 130 "besteht aus einem oberen Wandten 132, der sich abwärts oder vertikal bis zu einem kurzen horizontalen Zwischenteil 134 erstreckt, der in einen gebogenen Teil mit öffnungen 136 und dann in einen unteren sägeartig ausgeschnittenen Teil mit Abtropffingern 138 übergeht.

Wie gezeigt, sind die Abtropffinger 138 vorzugsweise im gleichen Abstand über dem Umfang zu einer Mittelachse der Tasse 112 und der Abtropfplatte 130 angeordnet, und zwar über den Umfang relativ zueinander und in sich wiederholenden Gruppen von je drei Fingern 138. Von jeder Gruppe erstreckt sich der erste mittlere Finger nach unten, der zweite äußere Finger ist nach außen gegen die Wand der Kolonne gerichtet und der dritte innere Finger ist gegen die Kammermitte gerichtet.

Die Flüssigkeit wird über die Speiseleitung P¹ direkt in die Tasse 112 aufgegeben. Dadurch steigt das Flüssigkeitsniveau über den unteren Rand der Schlitze 120, so daß kontinuierlich daraus Flüssigkeit abläuft. Sie kommt mit dem oberen Wandteil 132 in Berührung, wird horizontal verteilt und füllt den engen Zwischenraum zwischen der Seitenwand 116 und der oberen Wand 132, fließt abwärts in einen dünnen ununterbrochenen Film und gelangt über den horizontalen Zwischenteil 134 und schließlich über eine Seite des unteren gezähnten Bereichs und der Finger 138, während ein anderer Teil durch die Öffnungen I36 und die andere Seite des gezähnten Teils und der Finger 138 in gleichmäßiger Verteilung über die gesamte Querschnittsfläche der Kammer C¹ abtropft.

Es wird bemerkt, daß die "Tasse(n)" in den Ansprüchen doppelwandige Tassen, die gerade, rund oder

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halbrund oder beliebiger anderer geometrischer Konfiguration sein können und einwandige Tassen beliebiger geometrischer Konfigurationjmit nur einer Seitenwand, welche öffnungen aufweist und sich um einen Boden erhebt, in welchen direkt Flüssigkeit eingespeist wird, zu verstehen sind.

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Claims

ο* . »MG. ΡΓ/ΝΖ VJESTHOPP PATENTANWALT!· >>·Ί. VII]I.. FHFJ)A VUKSTIIOI'P (I927-I9Jd) WUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHRENS-GOETZ .. ,.„;,„„ DIPL.-CHFM. DR. E. FREIHERR VON FBCHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THB EUROPEAN PATENT OFPICB DR.-ING. DIETER BEH RENS MANDATAIRES AGREES PRES l'oPPICE EUROPEEN DES BREVBTS DIPL1-ING.; »IPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ IA-54 438 D-8000 MÜNCHEN Anm.: Norton Co. schweigerstrasse* telefon: (089) 6620 ji TELEGRAMM: PROTBCTPATENT Telex: j24070 Patentansprüche

1. Flüssigkeitsverteiler zum Einbau in Kolonnen oder Türme für intensiven Kontakt einer Flüssigkeit mit einem Gas im Gegenstrom, insbesondere für relativ geringe Flüssigkeitsströmung, gekennzeichnet durch folgende Bauteile:

a) zumindest eine Tasse (12), die sich über einen Teil des Kammerquerschnitts erstreckt, aus einem Boden (14) und Seitenwand (16), welche zumindest einen Schlitz (20) zum Flüssigkeitsdurchgang aufweist;

b) ein Verteilersystem ^0)ar Zusammenwirkung mit dem Flüssigkeitsverteiler und mit diesem inejner Kammer der Kolonne oder des Turms montiert.

c) Abtropfplatten (30) in unmittelbarer Nähe entlang der Seitenwand (16) der Tasse (12), bestehend aus einem vertikal nach unten sich erstreckenden Wandteil (32) in engem Abstand zu der Tassenwand (16), einem horizontalen Zwischenteil (34) unterhalb dem Boden 14 der Tasse (12), wobei der Zwischenteil nach einer Krümmung in einen gezähnten Teil mit einer Vielzahl von Abtropffingern(38) mit Abtropfkanten übergeht.

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2. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tassen (12) zwei gegenüberstehende Seitenwände (16) und zumindest einen Schlitz (20) in jeder Seitenwand haben und die Abtropfplatte (30) sich entlang der Seitenwände (16) der Tasse (12) erstrecken und daran befestigt sind.

3. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Tassen (12) und Abtropfplatten (30) vorgesehen sind.

4. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Flüssigkeitsverteilersystem (40) den Tassen (12) zugeordnet ist.

5. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System (40) ein Verteilerkasten mit einem Boden ^2) und zwei gegenüberstehenden Seitenwänden (44) ist, wobei die Seitenwände Öffnungen (46) aufweisen.

6. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß sich an jeder Abtropfplatte (30) an dem unteren sägeförmigen Teil Abtropffinger (38) befinden, die in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet und im Winkel zueinander stehen.

7. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtropfplatte (30) eine Vielzahl von Öffnungen (36) in unmittelbarer Nähe zu dem horizontalen Zwischenteil (34) und dem unteren sägeförmigen Teil aufweist.

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8. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 7_t dadurch gekennzeichnet , daß sich die Tassen (12) und Abtropfplatten (30) quer unter dem Verteilungssystem (40) und in Längsrichtung über einen Teil der Querschnittsfläche zwischen entgegengesetzten Seiten der Kammer erstrecken und jede Tasse (12) an den abgeschlossenen Stirnenden (22) an der Innenwand der Kolonne abgestützt sind.

9. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Tassen (12) und Abtropfplatten (30) in Längsrichtung zwischen den Seitenwänden des Verteilersystems (40) und der Kolonneninnenwand erstrecken und jede Tasse (12) eine äußere geschlossene Stirnseite (22) besitzt, die an der Innenwand der Kolonne abgestützt ist, und eine innere offene Stirnwand,befestigt an der Seitenwand (44) des Verteilerkastens (40) und benachbart dessen Öffnung (46) zum Flüssigkeitsübergang aus dem Verteilerkasten in die Tasse.

10. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Rinnen (90) sich über den Raum zwischen den Tassen (12) erstreckt und diesen überdeckt, die Rinnen geneigt sind, wobei sich die tieferen Stirnseiten über und zwischen den Seitenwänden (44) des Verteilersystems (40) befinden und der Verteiler durch eine andere Trageinrichtung in der Kolonne gehalten wird zwischen dem darüber angeordneten und dem darunter angeordneten Füllkörperbett bzw. der Packung innerhalb der Kammer.

11. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Verteilersystem (40) ein Kanal (70) mit Seitenwänden (74) und einem geneigten Boden (72) ist, deren obere Stirnseite geschlossen und deren untere Stirnseite offen ist„

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12. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler aus einer einzigen Tasse (112) mit Wand (116) und Boden (114) besteht und sich in der Wand öffnungen (120) befinden.

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