DE69100540T2

DE69100540T2 - Dampfhorn.

Info

Publication number: DE69100540T2
Application number: DE91300650T
Authority: DE
Inventors: Gilbert Chen; Tim Holmes; Adam Lee
Original assignee: Glitsch Inc
Current assignee: Koch Cyprus Ltd
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2011-01-30
Also published as: DE69100540D1; EP0440412B1; AR246442A1; ES2046850T3; JP2527936Y2; CA2035183C; KR910014136A; BR9100400A; AU7008991A; CA2035183A1; KR0156532B1; JPH04215802A; AU643492B2; EP0440412A1; CN1024258C; JPH0744668U; CN1055676A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf chemische Verfahrenskolonnen und im besonderen auf Dampfzerstäuber, um den Dampffluß in solchen Verfahrenskolonnen gleichmäßig zu verteilen.
Nach dem Stand der Technik ist es gut bekannt, verschiedene Arten von Austauschkolonnen zu verwenden, in denen ein Gas und eine Flüssigkeit für einen Stoff- oder Wärmeaustausch, eine enge Fraktionierung, und/oder eine Trennung von zugefügten Füllmaterialbestandteilen und andere Einheitsverfahren bevorzugt in einem Gegenstrom in Kontakt miteinander kommen. Ein leistungsfähiges Verfahren erfordert Stoffaustausch, Wärmeübertragung, Fluidverdampfung und/oder -kondensation, wobei eines der Fluide mit einem minimalen Druckabfall in einen bestimmten Bereich oder Bereichen sehr kleiner Ausdehnung, die durch die Fläche und das Volumen dieser Bereiche bestimmt ist, gekühlt werden kann. Dies sind die Voraussetzungen für ein leistungsfähiges Verfahren, und sie sind für eine enge Fraktionierung notwendig. Aus diesem Grund wurden Gegenströme von Dampf und Flüssigkeit in solchen Austauschkolonnen oder Verfahrenstürmen zu feststehenden Methoden solcher dem Stand der Technik entsprechenden Dampf-Flüssigkeits- Kontakte. Die eigentliche Dampf-Flüssigkeits-Grenzfläche erfordert die Verwendung einer gepackten Schicht, die sich in der Kolonne befindet. Die Flüssigkeit wird dann auf die am besten durchführbare Weise über die gepackte Schicht verteilt, während der Dampf unterhalb der gepackten Schicht in einem tieferen Bereich der Säule verteilt wird. Auf diese Weise ist die Flüssigkeit, die durch die Packungsschicht nach unten tropft, dem Dampf ausgesetzt und befindet sich in Kontakt mit dem Dampf, der für einen Dampf-Flüssigkeitskontakts und eine Wechselwirkung durch diese Schicht aufsteigt.
Es hat sich durchgesetzt, daß die Struktur des Dampfflusses im unteren Bereich der zu dem Dampfzufuhrrohr benachbarten Säule entscheidend dafür ist, daß der Dampf-Flüssigkeitskontakt gleichbleibt. Dies umso mehr, wenn strukturierte Packungsschichten, die mit Austauschböden vergleichbar sind, verwendet werden. Bei Austauschböden ist die anfängliche Dampfverteilung kaum von Belang, weil der Druckabfall in einer Bodenkolonne groß ist. Für Bodenkolonnen mit näherungsweise 50 Böden ist ein Druckabfall in der Größenordnung von 3,95 10&sup4; Pa (6 PSI, 300 mmHg) nach dem Stand der Technik üblich. Dies ist jedoch mehr als eine Größenordnung größer als die kinetische Energie, die durch den eintretenden Dampf erzeugt wird. Der Geschwindigkeitsdruck des Dampfes, mit dem er in die Destillationskolonne eintritt, beträgt im allgemeinen nicht mehr als 1,3 10³ Pa (10 mmHg) in Fraktionierern zur Raffinerie von Petroleum und nicht mehr als 6,6 10² Pa (5 mm) in chemischen oder Gas-behandelnden Kolonnen. Es ist jedoch wahr, daß, wenn die Böden einer 50-Böden-Säule durch eine Packung ersetzt werden, der Druckabfall in der Kolonne typischerweise um eine ganze Größenordnung reduziert wird, d.h.: auf ungefähr 3,95 10³ Pa (30 mmHg). Dies gilt insbesondere für strukturierte Packungen, wie sie in dem U.S. Patent Nr. 4 604 247, das auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist, bekanntgemacht und beschrieben worden sind. Falls eine kinetische Energie des zugefügten Dampfes von 1,3 10³ Pa (10 mm) oder mehr beibehalten wird, werden ernsthafte Miß-Verteilungen auftreten. Da es gewöhnlich nicht ökonomisch ist, das Dampfansatzrohr überzudimensionieren oder das vorhandene zu vergrößern, ist ein gut ausgelegtes Dampfverteilungssystem für einen glatten Start und Betrieb unbedingt erforderlich.
Es gibt zwei konventionelle Dampfansatzrohrausführungen für Normaldruck- oder Vakuum-Verfahrenssäulen, d.h.: tangentialer oder geradliniger Verlauf. Bei Normaldruck- oder Vakuumsäulen beschäftigt man sich insbesondere mit der Handhabung des großen Dampfvolumens. Tangentiale Prallbleche oder Dampfhörner sind nach dem Stand der Technik beinhaltet. In diesen Anordnungen wird der Dampffluß durch ein Gehäuse oder Horn geleitet und vor dem Aufsteigen durch die Kolonne durch die Prallbleche abgelenkt. Bei der Anordnung mit dem geradlinigen Verlauf wird die Schwerkraft verwendet, um die Trennung des Dampfes von den Feststoffen und Flüssigkeiten, die unterhalb der Dampfbahn ausgestoßen werden, zu bewirken. Die Dampfverteilung nach oben durch den Kolonnenbereich kann ebenfalls verbessert werden, indem ein sich verjüngender Kanal mit vorher festgelegten Zerstäuberflügeln verwendet wird. Mit jeder Anordnung kann ein zusätzlicher Dampfverteilungsboden über dem Zuleitungsansatzrohr notwendig sein, um eine gleichmäßige Verteilung des aufsteigenden Dampfes sicherzustellen.
Sowohl einfache als auch mehrfache Dampfansatzrohre können für Verfahrenskolonnen verwendet werden. Dampfzuleitungsrohre sind z.B. sowohl 180 Grad als auch 90 Grad voneinander entfernt um den Umfang der Kolonne herum angeordnet. Für jede Anordnung ist ein sorgfältig ausgelegter Dampfverteiler erforderlich und können ausgewählte Modelle von Verteilerflügeln verwendet werden. Bei solch einer Anordnung kann es notwendig sein, erneut einen zusätzlichen Dampfverteilungsboden über dem Zuleitungsrohr anzubringen, um eine gleichmäßige Verteilung sicherzustellen. Dies gilt im besonderen für Anordnungen, die für die Handhabung von Zwei-Phasenströmen geeignet sind. Beim Raffinieren von schwerem Öl muß die Verunreinigung des Dampfes durch das schwarze Öl am Boden minimiert werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dampfhorn-Anordnung, die in eine chemische Verfahrenskolonne neben ein Dampfansatzrohr montiert wird, um aus diesem Dampf in den Dampfbereich zu verteilen. Die Anordnung besitzt ein Gehäuse mit einer kreisförmigen Innenwand und einer Deckplatte, die auf dieser befestigt ist, und ist so angepaßt, daß sie an der Innenwand der Verfahrenskolonne neben und in Stömungsverbindung zu dem Dampfansatzrohr befestigt werden kann; und mehrere Flügel bestimmter Höhe, die in dem Gehäuse symmetrisch verteilt sind, damit der Dampfstrom aus dem Ansatzrohr und durch das Gehäuse in die Kolonne geleitet wird, um eine homogen gemischte Dampfphase zu schaffen, wobei die Flügel in dem Gehäuse axial versetzt angeordnet sind und aus mehreren im Winkel angebrachten Platten bestehen, von denen jede eine bestimmte Breite hat und einen oberen gebogenen Bereich, der so angepaßt ist, daß er den Dampfstrom aus dem Ansatzrohr auf sich lenkt, und einen unteren planaren Bereich umfaßt, der so angepaßt ist, daß er diesen auf sich gelenkten Dampfstrom ableitet, wobei der untere planare Bereich dieser Platten mit einem abgeschnittenen Teil konstruiert ist, der eine Breite in der Größenordnung eines Drittels der Plattenbreite hat, und eine axiale Höhe in der Größenordnung der Hälfte der bevorzugten Flügelhöhe, wobei das abgeschnittene Teil das Ausströmen der Flüssigkeit erleichtert, die während des Dampfströmens darauf verteilt ist, und die Platten in diesem Gehäuse in einem bestimmten Winkel zu dem Innenwanddurchmesser angebracht sind. Normalerweise werden 8 Flügel symmetrisch um das Gehäuse herum angeordnet.
Die Erfindung wird nun beispielhaft und mit Hinweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer chemischen Verfahrenskolonne mit unterschiedlichen Bereichen, die ausgeschnitten sind, um eine Ausführungesform des Dampfhorns der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer dem Stand der Technik entsprechenden Ausführungsform eines Dampfhorns von oben;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer anderen dem Stand der Technik entsprechenden Ausführungsform von oben;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht von oben, die aus Fig. 1 entlang den Linien 4-4 entnommen ist und eine Ausführungsform des Dampfhorns der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 5 ist ein vergrößerter Schnitt des Dampfhorns aus Fig. 4, dieser entlang der Linie 5-5 entnommen;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Vorderansicht eines einzelnen Flügels des Dampfhorns aus Fig. 4 im Schnitt;
Fig. 7 ist ein vergrößerter Schnitt des Dampfhorns aus Fig. 4, der hieraus entlang der Linie 7-7 entnommen ist und das Dampfansatzrohr in Beziehung zu dem Dampfhorngehäuse darstellt;
Fig. 8 ist eine alternative Ausführungsform der Dampfansatzrohr- und Dampfhorngehäuseanordnung, die die Konstruktionsmodifizierung für die Dimensionierung des Flußvolumens darstellt; und
Fig. 9 ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht der Flußflügel des Dampfhorns aus Fig. 4 im Schnitt, die ihre relative Anordnumg in dem Gehäuse veranschaulichen.
In Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer gepackten Austauschsäule oder einer Kolonne mit unterschiedlichen Bereichen gezeigt, die ausgeschnitten sind, um eine Vielzahl von Innenelementen und die Verwendung einer Ausführungsform des Dampfhorns 11 der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Die Austauschkolonne 10 in Fig. 1 besteht aus einer zylindrischen Säule 12, die mehrere gepackte Schichten 14 besitzt, die in ihr angebracht sind. Es sind ebenfalls mehrere Blindverschlüsse 16 eingebaut, damit der Zugang zu dem Innenbereich der Säule 12 erleichtert wird, um die gepackten Betten 14 auszutauschen. Es sind ebenfalls eine seitliche Stromablaßleitung 20, eine seitliche Flüssigkeitszufuhrleitung 18 und eine seitliche Dampfstromzuführleitung oder Wiedererwärmungsrückführleitung 32 vorgesehen. Eine Rückflußleitung 34 ist oben auf der Säule 10 vorgesehen.
Beim Betrieb wird Flüssigkeit 13 in die Säule 10 durch eine Rückflußleitung 34 und eine seitliche Stromzufuhrleitung 18 zugeführt. Die Flüssigkeit 13 fließt durch die Säule nach unten und verläßt die Säule schließlich entweder an dem seitlichen Stromablaß 20 oder durch die Stromablaßleitung am Boden 30. Beim Herunterfließen verarmt die Flüssigkeit 13 an Stoff, der aus ihr verdampft und es wird Stoff angereichert oder zugefügt, der aus dem Dampfstrom auskondensiert.
In Fig. 1 enthält die Austauschkolonne 10 des weiteren einen Dampfauslaß, wobei die obere Leitung 26 oben auf der Säule 12 angebracht ist und eine tiefere Ummantelung 28 in dem unteren Bereich der Säule um die Stromablaßleitung am Boden 30 herum angebracht ist, die mit einem Wiedererhitzer (nicht dargestellt) verbunden ist. Es ist eine Dampfverteilungseinheit 11 dargestellt, die mit einem Dampfansatzrohr 32 verbunden ist, das über der Ummantelung 28 angebracht ist, um den Dampf darin nach oben durch die Packungsböden 14 ausströmen zu lassen. In diesem Bereich konzentrieren sich sowohl der Stand der Technik als auch die vorliegende Erfindung auf die Dampfverteilung. Prallblech- und Flügelvorrichtungen nach dem Stand der Technik sind im allgemeinen neben dem Ansatzrohr 32 angebracht. In dem oberen Säulebereich 23 ist ein Rückfluß aus Kühlern durch die Eingangsrohrleitung 34 vorgesehen, wobei der Rückfluß aus einem Flüssigkeitsverteiler 36 über die obere gepackte Schicht 33 verteilt wird. Es ist zu ersehen, daß die obere gepackte Schicht 38 aus einer Reihe strukturierter Packungen besteht. Die Bereiche der Austauschkolonne 10 neben der oberen Packungsschicht 38 sind aus Gründen der Anschaulichkeit dargestellt und beinhalten einen Flüssigkeitssammler 40, der neben einem Haltegitter 41 zur Unterstützung der oberen strukturierten Packungsschicht 38 angebracht ist. Ein Flüssigkeitsverteiler 42, der zur erneuten Verteilung von Flüssigkeit 13 geeignet ist, ist ebenfalls daneben angebracht. und eine Zwischenstützplatte 44 ist in einem alternativen Aufbau der Art vorgesehen. daß sie geeignet ist, regellose Füllkörperschüttungen 14A entweder einer Ring- oder einer Sattel-Form abzustützen, wie beispielhaft gezeigt ist. Ein anderer Flüssigkeitsverteiler 48 ist neben der Platte 44 angebracht und enthält mehrere Mulden 49. Der Verteiler 48 ist in einer anderen Ausführungsform konstruiert, die eine Röhrenanordnung verwendet und im Detail in EP-A-0367525 bekanntgemacht und beschrieben ist, die dem Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist und hier unter einem Literaturverweis enthalten ist. Es kann aus dieser Figur ersehen werden, daß die Gegenstrombeziehung zwischen dem aufsteigendem Dampf 15 und der hinunterfließenden Flüssigkeit 13 der Gegenstand mehrerer entscheidenden Gestaltungsüberlegungen ist, die Flüssigkeit/Dampf-Verhältnisse, Flüssigkeitskühlung, Schaumbildung und die Anwesenheit von Feststoffen und Schlämmen darin beinhalten. Korrosion erfordert ebenfalls eine Berücksichtigung verschiedener Bauteile in den gepackten Säulen, und die Auswahl des Materials bei der Herstellung der Innenteile der Säule ist in vielen Fällen das Ergebnis solcher Überlegungen. Der Aufbau der gepackten Kolonne, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ebenfalls genauer in einem Artikel von Gilbert Chen mit dem Titel "Packed Column Internals" beschrieben, der in der Ausgabe des Chemical Engineering vom 5. Mai 1984 erschien und auf den hier verwiesen wird.
In Fig 2 ist eine schematische Ansicht einer Dampfzerstäuberanordnung von oben des Typs gezeigt, der oben beschrieben ist. Ein Verfahrenskolonnenansatzrohr 100 ist gezeigt, das an der Verfahrenskolonne 102 angebracht ist. Die Zerstäuberanordnung 104 ist in der Kolonne 102 befestigt und ist mit mehreren Flügeln nach dem Stand der Technik 106 konstruiert. Die Zerstäuberflügel 106 sind in unterschiedlichen Längen zusammengestellt, um den Dampfstrom selektiv zu zerteilen. Ein kürzerer Verteilungsflügel 108 ist zum Beispiel neben dem Dampfansatzrohr 100 angebracht, während ein erheblich größerer Zerstäuberflügel 110 am entgegengesetzten Ende von diesem angebracht ist. Die Zerstäuberflügel 106 bewirken, daß der direkte Fluß des Dampfes, der aus dem Dampfhorn 100 herausfließt, reduziert wird, und daß sie genügend Turbulenz für einen Homogenitätsgrad verursachen, der in den inneren Kolonnenbereich 112 weitergegeben wird. Die Zerstäuberflügel 106 sind aus Gründen der Anschaulichkeit schematisch dargestellt. Bestimmte Gehäusebereiche umfassen verschiedene Bereiche oder alle diese Flügel. Die Wirksamkeit dieser und anderer Ausführungsformen nach dem Stand der Technik ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Dampfverteilers nach dem Stand der Technik gezeigt. In dieser besonderen Anordnung sind zwei Dampfansatzrohre 120 und 122 so angeordnet, daß sie den Dampf von entgegengesetzten Seiten der Verfahrenskolonne 124 ausströmen lassen. Eine Zerstäuberanordnung 126 ist darin angebracht, die mehrere Zerstäuberflügel 128, die auf ihr befestigt sind, besitzt. Die Ausrichtung, Größe und der Aufbau der Zerstäuberflügel 128 werden abhängig davon, an welchem Ort im Kessel 124 relativ zu den entgegengesetzt angebrachten Ansatzrohren 120 und 122 sie sich befinden, variiert. Benachbart zu jedem Dampfansatzrohr 120, 122 gibt es jeweils einen Zerstäuberbereich 130 und 132, der so konstruiert ist, daß er den Dampfstrom auf sich lenkt und zerteilt. Wie oben ist das gewünschte Ergebnis ein höherer Homogenitätsgrad des Dampfflusses in dem Zwischenbereich 134 zwischen den Dampfansatzrohren 120 und 122. Die Art und Weise , wie der Dampf zerstäubt und in den Zwischenbereich der Kolonne ausgestoßen wird, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Dampfhornanordnung 11 aus Fig. 1 von oben gezeigt. In dieser Ansicht ist das Dampfhorn 11 in der zylindrischen Verfahrenskolonne oder der Säulenwand 140 angebracht. Eine Deckplatte 142, die ein ringförmiges Teil enthält, ist an der Wand 140 befestigt und bildet die obere Oberfläche des Dampfhorns. Die Deckplatte 142 ist durch mehrere gewinkelte Konstruktionsplatten 144 baulich an der Seitenwand 140 der Säule befestigt. Die Platten 144 sind so hergestellt, daß sie die notwendige orthogonale Verbindung zwischen dem oberen Teil 142 und den senkrechten zylindrischen Wänden 140 der Säule bilden. Für diese Anordnung werden Schweiß- oder ähnliche Befestigungsverfahren verwendet.
In Fig. 4 ist das Dampfhorn 11 des weiteren mit einer inneren Wand 146 konstruiert, die einen kreisfömigen Aufbau hat, der einen Ring bildet, der an dem oberen Teil 142 befestigt ist. Ein Dampfhorngehäuse 153 ist dabei zwischen dem oberen Teil 142 und der Seite 146 befestigt, wobei der Boden 148 offengelassen ist, um Dampf aus dem Kanal 154 dahinein auszustoßen. Die Seitenwand 146 ist ebenfalls an der Kolonnenwand 140 befestigt, indem Streben 150 verwendet werden, wie in der vorliegenden Darstellung gezeigt ist. Andere Anordnungen sind ebenfalls möglich. In dieser Anordnung ist für eine genügende Konstruktionsfestigkeit und eine Fließrichtung gesorgt, um das Gehäuse neben einem Dampfansatzrohr 152 in Flußverbindung mit der Verfahrenssäule anzuordnen. Das Dampfansatzrohr 152 speist demzufolge den Hohlbereich oder Kanal 154 des Dampfhorns 11, weswegen der Dampf in die Richtung des Pfeiles 156 fließt. Zwischen dem Dampfansatzrohr 152 und der zylindrischen Seitenwand der Kolonne 140 wird eine Ellipse 158 gebildet, wie im Detail unten beschrieben wird. Mit dieser Fließanordnung und einem symmetrischen Feld aus Flügeln 162 wird der Dampf in den zentralen Kolonnenbereich 160 eingeführt, um einen homogenen Fluß daraus und ein homogenes Aufsteigen dahinein zu erreichen. Es wird gezeigt, daß das symmetrische Feld aus Flügeln 162 eine optimale Leistung hat, wenn der Winkel jedes Flügels in Bezug auf die radiale Linie, die auf die Flügel verlängert wird, hier als Radius bezeichnet, eine ungefähr 30º beträgt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, bildet ein Radius R ( radiale Linie ), der von dem Zentrum C der Kolonne 10 zu dem Flügel 162 gezogen wird, einen Winkel 163 in Bezug zu einer Linie 165, die die Ausrichtung dieses Flügels 162relativ zu dieser Kolonne 10 repräsentiert. Dieser Winkel 163 ist bevorzugt typisch für alle acht ( 8 ) Flügel, wobei durch Experimente bewiesen worden ist, daß dieses der wirksamste Winkel ist.
Fig. 5 zeigt nun einen Schnitt des Dampfhorns 11 aus Fig. 4, der dieser entlang der Linie 5-5 entnommen ist. Es ist zu ersehen, daß das Dampfhorn 11 einen komplexen Verbund der Flügel 162 zu dem Kanal 154 des Dampfhorns enthält. Jeder Flügel 162 ist mit einem oberen gebogenen Bereich 164 und einem unteren planaren Bereich 166 konstruiert. Ein krummliniger Übergangsbereich 168 sieht einen Übergang dazwischen in einer ausgewählten Anordnung vor, der geeignet ist. Bereiche des Dampfstromes zu umfassen, der aus dem Dampfhorn 11 ausströmt, we im detail unten beschrieben wird. Der unterste Bereich des Flügels 170 beinhaltet einen unterteilten Bereich 172, der von dem Flügel 162 nach außen wegbewegt wird. Experimente ergaben eine optimale Größe des Bereiches 172, wobei seine axiale Höhe ungefähr 50% der Flügelhöhe beträgt und die Breite ungefähr 33 1/3% der Flügelbreite beträgt. Indem dieser untere Bereich in dem Bodenbereich 170 des Flügels 162 in dem beschriebenen Ausmaß wegbewegt wird, wird schwereren Flüssigkeitstropfen, die mit dem Dampfstrom aus dem Auslaß des Ansatzrohres 152 mitgerissen werden, ein Ausweg durch das zentrifugale Fließmuster in dem Kanal 154 geboten. Der unterteilte Bereich 172 sorgt demzufolge für eine Verbesserung der Gestaltung von Flügeln nach dem Stand der Technik indem die Abtrennung der Flüssigkeit aus dem Dampffluß erleichtert wird, während gleichzeitig der Dampf in einem ausgewählten Fließmuster für eine maximale homogene Wechselwirkung in die Säule geleitet wird. Konstruktionsstreben 174 sind in die Seitenwänden der Flügel 162 gebaut, wie hier gezeigt ist.
Das Anbringen der Flügel 152 in dem Kanal 154 ist ebenso selektiv vorgesehen. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, wird die vertikale oder axiale Ausrichtung der Flügel 162 in dem Kanal 154 so ausgewählt, daß ein gestaffeltes Feld von Flügeln relativ zu dem Ansatzrohr 152 gebildet wird. Flügel 162, die sich näher an dem Ansatzrohr 152 befinden, sind in einem tieferen Bereich des Kanals 154 angebracht, so daß sie einen ausgewählter Bereich des Dampfflusses umfassen und von diesem abgeteilt wird. Bei solch einer speziellen gestaffelten Ausführung, wie unten genauer beschrieben wird, wird eine einheitlichere Zerteilung des Dampfflusses in einer Weise erleichtert, die die homogene Wechselwirkung in der Verfahrenskolonne vergroßert. Der Abstand 176 ist demzufolge größer als der Abstand 178, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Diese Abstände zeigen die dimensionale Veränderung zwischen jeweils zwei Flügeln 162, die sich neben dem Flußansatzrohr 152 befinden. Dieser spezifische Aufbau wird unten genauer diskutiert.
In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Flußflügels 162 gezeigt. Der Flußflügel ist mit durchgezogenen Linien dargestellt, um den gebogenen oberen Bereich 164 und den krummlinigen Übergangsbereich 168, der zu dem planaren Bereich 166 führt, zu veranschaulichen. Durch diese besondere Anordnung wird der Dampffluß aufgefangen und nach unten hin zerteilt. Der Konstruktionsbereich 174 ist vorgesehen, um eine vergrößerte Konstruktionsstabilität in seinem äußeren Bereich zu bieten, wo die Ablenkung meist auftritt. Ebenso ist der unterteilte Bereich 172 so vorgesehen, daß in der gewinkelten Anordnung, die in Fig. 4 dargestellt ist, der Dampf und die Flüssigkeit, die dagegen prallen, geteilt werden, wobei die Flüssigkeit durch die Wirkung der unterteilten Bereiche einen Ausweg findet. Es wird gezeigt, daß der Teilbereich 172 eine axiale Höhe 175 von ungefähr 50% der Höhe 177 des Flügels 162 hat. Der unterteilte Breich 172 hat ebenfalls eine Breite 173 von ungefähr 33 1/3% der Breite 179 des Flügels 162. Bei diesem Verhältnis wurde ein hoher Wirkungsgrad gefunden, der über einen weiten Betriebs bereich ausschlaggebend ist.
In Fig. 7 ist ein seitlicher Schnitt des Dampfansatzrohres aus Fig. 4 gezeigt, wobei Teilbereiche aus Grunden der Klarheit weggelassen wurden. Diese spezielle Abbildung zeigt die Anordnung des Kanals 154 im Schnitt, der durch die Seitenwand der Kolonne 140, dem oberen Teil des Dampfhorns 142 und der Innenwand des Dampfhorns 146 begrenzt ist. Der Boden 148 ist, wie oben beschrieben, offen. Der Durchmesser des Dampfansatzrohres 152 ist im wesentlichen gleich oder kleiner als die Breite des Kanals 154 und demzufolge wirkt auf das Volumen des Dampfflusses in den Kanal 154 keine Druckerhöhung entgegengesetzt ein. Die Druckerhöhung oder der "Rückdruck" kann zustande kommen, wenn der Fließbereich in dem Kanal gleich oder kleiner als der Fließbereich des Ansatzrohres 152 ist, im besonderen, bei der Anwesenheit von Flügeln 162, die den Dampffluß dahinein selektiv erschweren. Bei dem Kanal 154, der einen größeren Querschnitt als der Querschnitt des Dampfansatzrohres 152 hat, wird das Rückdruck-Problem vermieden
Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform der Dampfansatzrohr-Dampfhorn- Grenzfläche. In dieser speziellen Abbildung hat das Dampfansatzrohr 152 einen Durchmesser 157, der größer als die Breite 155 des Kanals 154 ist. In solch einer Anordnung zeigt eine Ansicht des Dampfhorns durch das Dampfansatzrohr 152 die darin enthaltene Seitenwand 146. Dies kommt daher, da die Breite 155 des Kanals 154 kleiner ist als der Durchmesser 157 und daher die Innenwände 146 innerhalb seiner gebogenen Form in Erscheinung treten. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, den gesamten Querschnittsbereich des Kanals 154 zu vergrößern, indem die Seitenwand 146 nach unten erweitert werden. Demzufolge ist in Fig. 8 eine im Vergleich zu Fig. 7 mehr rechtwinklige Anordnung dargestellt. Auf diese Weise ist der rechtwinklige Querschnittsbereich des Dampfhorn-Kanals 154 genügend größer als der kreisförmige Querschnittsbereich des Dampfansatzrohres 152, um eine Fließanordnung mit begrenzten Rückdruckproblemen zu bieten. Ebenso bleibt der Bodenbereich 148 offen, damit Dampf aus diesem ausgestoßen werden kann, wobei dieser Dampfausstoß durch die Flügel 162, die oben beschrieben werden, bewirkt wird.
Fig. 9 zeigt einen vergrößerten Schnitt des Kanals 154 des Dampfhornes, das eine Reihe von acht Flußflügeln, die benachbart zueinander angebracht sind, veranschaulicht. Die Flußflügel 162 in dem Dampfhornkanal 154 sind schematisch nebeneinender gezeigt, um die Unterschiede in der Höhe zwischen ihnen zu veranschaulichen. Der Dampffluß in dem Kanal 154 wird durch den Pfeil 156 veranschaulicht. Der Aufbau jedes Flügels 162 beinhaltet einen gebogenen oberen Bereich 164 über einem planaren Bodenbereich 166. Wie oben beschrieben ist, verbindet ein krummliniger Übergangsbereich 168 diese oberen und unteren Bereiche.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind die acht Flußflügel 162 alle im wesentlichen mit der gleichen Größe und Form konstruiert. Der Flügel 180 ist sehr nah neben dem Ansatzrohr (nicht dargestellt) angebracht, um den Dampfausstoß aus dem untersten Bereich aufzufangen und abzuleiten. Der Flügel 182 wird aus diesem um einen zusätzlichen Abstand emporgehoben, wodurch ein größerer Bereich des Flußkanals 154 leichter umfaßt wird. Indem der tiefere Bereich des Flußvolumens durch den Flügel 180 entfernt wird, kann der Flügel 182 eine im wesentlichen gleiche Menge von Dampf ausstoßen, obgleich der dampfeinschließende Bereich in dem Kanal 154 etwas größer ist als der des Flügels 180. Ebenso ragt der Flügel 184 eine Strecke in den Kanal 154 hinein, wobei die Strecke größer ist als diejenigen sowohl von Flügel 180 als auch von Flügel 182. Die Flügel 186, 188, 190, 192 und 194 sind jeweils nach oben hin versetzt, um einen größeren Bereich des Dampfflusses in dem Kanal 154 zu umschließen. Der Abstand 189 beträgt in der vorliegenden Ausführungsform ungefähr 3/8 der Höhe H des Kanals 154. Der Abstand 193 beträgt in der vorliegenden Ausführungsform ungefähr 1/8 der Höhe des Kanals 154.
Demzufolge wird der Betrieb und der Aufbau der vorliegenden Erfindung aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich sein. Während die Methode und der Aufbau, die gezeigt und beschrieben worden sind, als bevorzugt charakterisiert werden, wird es offensichtlich sein, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne sich von dem Sinn und dem Anwendungsbereich der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen beschrieben wird, zu entfernen.

Claims

1. Eine Dampfhorn-Anordnung, die in eine chemische Verfahrenskolonne neben ein Dampfansatzrohr (152) montiert wird, um aus diesem Dampf in den Dampfbereich zu verteilen, wobei die Anordnung ein Gehäuse mit einer kreisförmigen Innenwand (140) und einer Deckplatte (142), die auf dieser befestigt ist, besitzt und so angepaßt ist, daß sie an der Innenwand der Verfahrenskolonne (10) neben und in Stömungsverbindung zu dem Dampfansatzrohr (152) befestigt werden kann; und mehrere Flügel (162) bestimmter Höhe, die in dem Gehäuse symmetrisch verteilt sind, damit der Dampfstrom aus dem Ansatzrohr (152) und durch das Gehäuse in die Kolonne (10) geleitet wird, um eine homogen gemischte Dampfphase zu schaffen, wobei die Flügel (162) in dem Gehäuse axial versetzt angeordnet sind und aus mehreren im Winkel angebrachten Platten bestehen, von denen jede eine bestimmte Breite hat und einen oberen gebogenen Bereich (164), der so angepaßt ist, daß er den Dampfstrom aus dem Ansatzrohr auf sich lenkt und einen unteren planaren Bereich (166) umfaßt, der so angepaßt ist, daß er diesen auf sich gelenkten Dampfstrom ableitet, wobei der untere planare Bereich dieser Platten mit einem abgeschnittenen Teil (172) konstruiert ist, der eine Breite in der Größenordnung eines Drittels der Plattenbreite hat, und eine axiale Höhe in der Größenordnung der Hälfte der bevorzugten Flügelhöhe, wobei das abgeschnittene Teil das Ausströmen der Flüssigkeit erleichtert, die während des Dampfströmens darauf verteilt wird. und die Platten in diesem Gehäuse in einem bestimmten Winkel zu dem Innenwanddurchmesser angebracht sind.

2. Eine Anordnung nach Anspruch 1, in der acht Flügel (162) symmetrisch um das Gehäuse verteilt sind.

3. Eine Anordnung nach Anspruch 2, in der jeder Flügel (162) in einem Abstand von der Größenordnung von 1/8 der axialen Länge der Anordnung zu einem anderen Flügel axial versetzt angeordnet ist.

4. Eine Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, in der das Gehäuse einen Deckel mit mehreren Konstruktionsteilen (144) beinhaltet, um sie an die Kolonne zu schweißen.

5. Eine Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Gehäuse eine allgemein zylindrische, kreisförmige Innenwand mit mehreren Streben (150) besitzt, die um sie herum angebracht sind, um sie an der Kolonne zu befestigen.

6. Eine Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Flügel (162) in dem Gehäuse in einem Winkel in Bezug auf die Achse der Anordnung verteilt sind, um den Dampf nach innen und nach unten aus dem Dampfansatzrohr (152) abströmen zu lassen.

7. Eine Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der bestimmte Winkel der Platten (162) etwa 30º bezogen auf den nach außen auf eine dieser Platten gerichteten Radiusvektor des Gehäuses beträgt.