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Böden für Destillier-, Rektifizier- und, Waschkolonnen Die als Einbauten
für Destillier-, Rektifizier- und Waschkolonnen benutzten Böden dienen dazu, aufwärts
steigende Dämpfe bzw. Gase mit .einer sich abwärts bewegenden Flüssigkeit methodisch
in Berührung und in Wechselwirkung zu bringen. Diesem Zwecke entsprechend müssen
die Böden einerseits den Dämpfen bzw. Gasen Durchlaß geben, andererseits Wege für
die Flüssigkeitsbewegung bieten. Die mit dem Kolonnendurchmesser gegebene Fläche
des Bodens muß auf die beiden erwähnten Funktionen in einem der gestellten Aufgabe
angemessenen Verhältnis verteilt werden, wobei es darauf ankommt, daß die Fläche
des Bodens möglichst vollständig im geschilderten Sinne wirksam ist, bei einem bestimmten
Kolonnendurchmesser also eine möglichst hohe Leistung erzielt wird.
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Für den Durchtritt der Dämpfe bzw. Gase werden die Böden entweder
nach Art von Sieben mit Löchern versehen oder sie erhalten nach unten offene Kamine
beliebiger Form, deren nach oben überstehende Ränder durch entsprechend gestaltete
Hauben, z. B. Glocken, Tunnel oder Ringtunnel, derart überdeckt werden, daß die
durch die Kamine aufsteigenden Dämpfe bzw. Gase mit der über den Boden' laufenden
Flüssigkeit in innige Berührung kommen. Die Flüssigkeit läßt man aus dem gleichen
Grunde möglichst über die gesamte, noch verfügbare Bodenfläche laufen, bis sie durch.
einen Überlauf dem nächst tieferen Boden zugeleitet wird.
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Die Ausführung und Anordnung dieser Zuleitungen und Ableitungen für
die Flüssigkeit ist in mehrfacher Hinsicht für die Wirkungsweise der Böden von entscheidender
Bedeutung. Der über den Boden hinausragende Teil des Ableitungsrohres ist maßgebend
für die Höhe der Flüssigkeitsschicht auf dem Boden. Richtung und Länge des Flüssigkeits-
Weges
werden im wesentlichen von der Labe der Zuleitungen und Ableitungen zueinander bestimmt.
Die Erkenntnis insbesondere der letzterwähnten Verhältnisse hat dazu geführt, daß
durch Verbesserungen der Flüssigkeitsführung der Wirkungsgrad der Böden gesteigert
werden konnte. Gegenüber den herkömmlichen Ausführungen mußten dabei indessen meist
Nachteile in Kauf genommen werden, wie Minderung der mengenmäßigen. Leistung des
Bodens infolge Verringerung der wirksamen Bodenfläche, Steigerung des Betriebsdruckes
und erhöhte Verkrustungsgefahr. Das Bestreben, die Flüssigkeit auf einem möglichst
langen Weg in Stoffaustausch mit den Dämpfen bzw. Gasen zu bringen, führt bei vielen
Bauformen zu Anstauungen; die Höhe der Flüssigkeitsschicht auf dem Boden ist dann
in der Nähe des Flüssigkeitseintritts beträchtlich größer als an der Stelle, wo
die Flüssigkeit den Baden verläßt. Diese Erscheinung hat zur Folge, daß die Dämpfe
bzw. Gase ihren Weg in der Hauptsache durch den weniger hochbefüllten, also weniger
Widerstand bietenden Teil des Bodens nehmen. Dieser wird zu stark beansprucht, während
der andere Teil der Bodenfläche, auf dem die Flüssigkeitsschicht höher ist, ungenügend
oder überhaupt nicht zur Wirkung kommt. Der Boden arbeitet dann sowohl in qualitativer
wie in quantitativer Hinsicht unbefriedigend.
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Im weiteren ist nun eine Bauform angegeben, die die für die Flüssigkeitsbewegung
günstigsten Bedingungen verwirklicht, ohne daß die geschilderten Nachteile eintreten.
Bei der neuen Bodenausführung sind die Zuleitungen für die Flüssigkeit in der Mitte,
die Ableitungen am Umfange jedes Bodens angeordnet, und zwar derart, .daß sich die
Flüssigkeit auf jedem Boden von der Mitte aus radial nach der äußeren Begrenzung
zu bewegt, die in ihrer Gesamtheit als überlaufkante ausgebildet ist. Auf diese
Weise wird ohne Verringerung der im Sinne des Stoffaustausches wirksamen Bodenfläche
eine sehr große Überlaufkante geschaffen. Flüssigkeitsanstauungen und die als Folge
derselben auftretende ungleichmäßige Beanspruchung des Bodens werden unmöglich gemacht.
Die Böden gemäß vorliegender Erfindung können ohne Nachteil für die Trennwirkung
weit stärher als Böden der gewöhnlichen Ausführung beansprucht werden; das gilt
sowohl für den Flüssigkeitsdurchsatz wie für die Dampf- bzw. Gasgeschwindigkeit,
die zu Werten gesteigert werden kann, bei denen sonst ein Überreißen von Flüssigkeit
auf den nächst höheren Boden eintreten würde.
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Bei der Bauart gemäß der Erfindung bewegt sich die Flüssigkeit auf
allen Böden in gleicher Richtung; es besteht hier also die an sich bekannte gleichsinnige
Flüssig :citsführung, die gegenüber den Anordnungen, bei denen die Flüssigkeit ihre
Bewegungsrichtung von Boden zu Boden ändert, den Vorteil bietet, daß zwischen den
von einem Boden aufsteigenden Dämpfen oder Gasen und der Flüssigkeit, die sie auf
dem nächst höheren Boden durchdringen, eine dem Phasengleichgewicht möglichst weitgehend
entsprechende Beziehung hergestellt wird. Die bisher bekannten Böden mit gleichsinniger
Flüssigkeitsführung weisen indessen nicht das wesentliche Merkmal der neuen Bauform
auf. Dieses besteht darin, daß der Flüssigkeit die gesamte äußere Begrenzung der
Bodenfläch,2 als überlaufkante dargeboten wird, was nur dann möglich ist, wenn die
Flüssigkeit, wie beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung, von der Bodenmitte
aus radial nach der äußeren Begrenzung zu geführt wird.
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Im Gegensatz hierzu bewegt sich die Flüssigkeit bei den bekannten
Anordnungen mit gleichsinniger Flüssigkeitsführung entweder zwischen zwei an der
äußeren Begrenzung des Bodens gelegenen Stellen oder sie wird von außen nach innen
über die Böden geführt, also gerade in umgekehrter Richtung wie beim Erfindungsgegenstand.
Die Ableitungen für die Flüssigkeit, die in Gestalt der üblichen Cberlaufrohre im
einen Falle am Rande des Bodens, im anderen Falle in der Bodenmitte angeordnet sind,
vermögen unter keinen Umständen eine üb.erlaufkante von der Länge der äußeren Bodenbegrenzung
zu bieten. Flüssigkeitsanstauungen und ihre den Wirkungsgrad des Bodens schädigenden
Begleiterscheinungen treten daher in weit höherem Maße auf als bei der neuen Bauform,
die zudem den Vorteil erbringt, daß die ausgedehnte überlaufkante praktisch ohne
Verringerung der für den Durchtritt der Dämpfe bzw. Gase verfügbaren Bodenfläche
gewonnen wird.
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Bei einer bekannten Anordnung wird eine von innen nach außen gerichtete
Flüssigkeitsbewegung in der Weise erreicht, daß an Stelle von ebenen Böden kegelförmige
Gebilde benutzt werden, über welche die Flüssigkeit von der zentral gelegenen Spitze
aus nach unten läuft. Diese Einbauten werden z. B. aus konzentrisch aufeinandergelegten
ringförmigen Elementen hergestellt, deren Durchmesser nach unten größer wird und
sich schließlich dem inneren Durchmesser der Kolonne nähert. Von solchen kaskadenartigen
Anordnungen unterscheidet sich die neue Bodenausführung grundsätzlich durch ihre
ebene, einfache Bauform. Diese ermöglicht es, den Abstand der Böden gering zu halten,
so daß sich verhältnismäßig niedrige Bauhöhen
für die Kolonnen
ergeben. Die Rohre oder Rinnen, die die Flüssigkeit von der äußeren Begrenzung eines
jeden Badens nach der Mitte des nächst tieferen Bodens führen, können gleichzeitig
als Verankerungen und Tragelemente für die Böden dienen; besondere Einrichtungen
werden also für diesen Zweck nicht mehr benötigt.
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Auf den Zeichnungen sind drei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
in Schnitt und Grundriß beispielsweise dargestellt; die Fig. i und z zeigen Glockenböden,
die Fig.3 bis 6 zeigen Siebböden der neuen Bauart. In allen Darstellungen bezeichnet
a die Wandung der Kolonne, b die Bödenfläche, c deren äußere, die überlaufkante
bildende Begrenzung, d die Flüssigkeitsführungen, im Beispielsfalle-vier Stück,
die die Flüssigkeit von der äußeren Begrenzung des Bodens nach der Mitte des nächst
tieferen Bodens leiten. Wie die Zahl so kann auch die Form dieser Flüssigkeitsführungen
sowie ihrer unteren Ausmündung der gestellten Aufgabe entsprechend geändert werden.
So können z. B. an Stelle der in den Fig. i bis 4 angegebenen, Rohre nach oben offene
Rinnen. benutzt werden. Diese in Fig.5 und 6 dargestellte Ausführung wird vorzugsweise
angewendet, wenn die zu verarbeitenden Flüssigkeiten feste Stoffe ausscheiden, also
wenn mit Ablageringen und Verkrustungen zu rechnen ist. Die Öffnungen für den Durchtritt
der Gase bzw. Dämpfe, _ in Fig. i die Kamine der Glocken, in Fig.3 und 5 die Sieblöcher
des Bodens, sind mit e bezeichnet. Die Richtung der Flüssigkeitsbewegung ist in
den Fig. i, 3 und 5 durch Pfeile angedeutet.