EP3185977A1 - Ventil zur durchführung eines stoffaustauschprozesses - Google Patents

Ventil zur durchführung eines stoffaustauschprozesses

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Publication number
EP3185977A1
EP3185977A1 EP15751043.9A EP15751043A EP3185977A1 EP 3185977 A1 EP3185977 A1 EP 3185977A1 EP 15751043 A EP15751043 A EP 15751043A EP 3185977 A1 EP3185977 A1 EP 3185977A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hood
closing element
chimney
lock
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15751043.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner GIESE
Stefan Hädicke
Egon SCHMIDT
Jürgen PASCHOLD
Torsten ANDRES
Alexey Shilkin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP3185977A1 publication Critical patent/EP3185977A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/163—Plates with valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/30—Fractionating columns with movable parts or in which centrifugal movement is caused
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0012—Vertical tubes

Definitions

  • the invention relates to a valve for carrying out a mass transfer process, which is accommodated in a separating bottom comprising an upper and a lower bottom, wherein a lock is formed between the upper bottom and the lower bottom, wherein the valve comprises a closing element which is designed in that, with the closing element in a first valve position, an opening in the lower bottom of the lock can be closed so that liquid can flow from the upper floor into the lock, and in a second valve position the opening in the lower floor is opened and an opening in the upper floor is opened is so that gas can flow through the lock and through liquid on the upper floor.
  • a valve for carrying out a mass transfer process which is accommodated in a separating bottom comprising an upper and a lower bottom, wherein a lock is formed between the upper bottom and the lower bottom, wherein the valve is designed so that in a valve position, gas passes through the separating bottom can flow through and is passed through a standing on the upper floor liquid and when the gas supply, the valve in a second valve position ensures that the liquid from the upper floor can flow into the lock, is for example from EP 2 033 698 A1, EP 2 027 901 A1 or RU 2 237 508 C1.
  • the valves disclosed in these documents each comprise a closing element which comprises two valve disks which are connected to one another by a spacer web.
  • a first position of the closing element In a first position of the closing element is closed with the lower valve disc, an outlet opening from the valve, can flow through the liquid from the lower floor to the underlying separating tray.
  • the second valve disk In a second valve position, the closing element is raised, so that gas can flow through the lower opening in the valve first into the lock and then flow around the lower valve plate through openings in the valve housing through the lock in the direction of the upper floor, wherein the gas on the Upper floor is passed through the liquid standing on the floor.
  • valves can block, so that the liquid does not flow out of the lock on renewed gas supply or an excessive gas pressure is necessary to open the valve. This can lead to a deterioration of the separation performance.
  • a further disadvantage is that in the valves known from the prior art, a large opening cross-section in the lower bottom required so that at the start of the gas supply liquid from the lock and gas can flow in countercurrent through the openings. In this case, the gas must not exceed a critical gas velocity at which countercurrent is no longer possible. Once the critical gas velocity is exceeded, the liquid from the lock can no longer drain.
  • the gas ruptures some of the liquid back onto the upper floor. which leads to an undesired back-mixing of the liquid and thus to a deterioration of the separation performance of the soil.
  • the object of the present invention is therefore to provide a valve for carrying out a mass transfer process, with which an opening in the lower bottom of the lock can be closed in a first valve position and in a second valve position, the opening in the lower bottom is open and an opening in the open fail-safe, so that the valve can not tilt and thereby block, and when the gas supply again, the liquid can flow out of the lock and the gas flow and liquid flow are not mutually obstructed.
  • a valve for carrying out a mass transfer process which is accommodated in a separating bottom comprising an upper and a lower bottom, wherein a lock is formed between the upper bottom and the lower bottom
  • the valve comprises a closing element, the is designed so that with the closure member in a first valve position, an opening in the lower bottom of the lock can be closed so that liquid can flow from the upper floor into the lock, and in a second valve position, the opening in the lower bottom is open and an opening in is open to the upper floor, so that gas can flow through the lock and through liquid on the upper floor
  • the closing element is in the form of a hood, which comprises a jacket having openings, which are positioned so that in the second Valve position Gas through the openings into the liquid on the upper floor ström and further comprising a chimney, wherein the closing element designed as a hood and the chimney are designed so that the cross section of the chimney is smaller than the cross section of the closure element designed as a hood and wherein the chimney with the lower bottom of
  • the design of the closing element in the form of a hood avoids that the closing element can tilt in the valve.
  • the gas can flow through the lock at renewed gas supply, by which the closing element is moved to the second valve position, and at the same time the liquid drains out of the lock.
  • the gas flows through the chimney and the liquid flowing out of the lock flows outside the chimney through the opening in the lower floor. Due to the different channels through which liquid and gas flow, the individual flows are not mutually obstructed.
  • the closing element designed as a hood can be moved by the gas flow into the second position, without the movement of the closing element being adversely affected by a disturbance of the gas flow due to the liquid flowing out of the lock.
  • the chimney is connected to the closing element designed as a hood, the chimney is attached in a first embodiment to the head of the hood, so that between the chimney and the jacket of the hood, a free cross-section is formed.
  • the chimney connects to the jacket of the hood.
  • the chimney has a smaller cross-section than the jacket of the hood.
  • a hood is formed against which the closing element designed as a hood strikes in the second valve position.
  • openings are preferably formed in the hood on the upper floor, which coincide with the openings in the jacket of the closure element designed as a hood. In this way, when the closing element designed as a hood is in the second valve position, the gas can flow through the openings in the closure element designed as a hood and the hood on the upper floor into the liquid on the upper floor.
  • a stop is formed on the chimney against which the closing element designed as a hood abuts with a stop on the jacket when the chimney is connected to the lower floor. Also by the attack on the fireplace, the movement of the closing element designed as a hood is limited. For this purpose, the closing element designed as a hood strikes against the stop on the chimney with a stop formed on the hood. The movement in the first valve position when connected to the lower floor chimney is limited by the fact that designed as a hood closing element rests in the first valve position on the chimney.
  • the stop on the chimney can be formed, for example, in the form of a bead or an annular extension at the upper end of the chimney. Alternatively, it is also possible to perform the attack on the fireplace as a rib, as part of a rib or as a pin.
  • the stop on the closing element formed as a hood is, for example, a circumferential rib at the lower end of the jacket. Alternatively, it is also possible to use a directed into the interior of the hood designed as a closing element bead or rib as a stop.
  • the stop comprises at least one pin on the jacket of the closing element formed as a hood.
  • the closing element embodied as a hood with a stop designed as a pin also abuts against the stop on the chimney when the closing element designed as a housing rotates during its movement.
  • the lower end of the chimney has a through-hole. knife extension on.
  • the diameter extension at the lower end of the gas inlet opening is increased, so that the gas flowing upwards is introduced into the chimney.
  • This also has the advantage that less gas flows through the cross section outside the chimney, through which the liquid flows out of the lock.
  • This has the further advantage that the drainage of the liquid is not hindered by the gas flowing around the chimney through the cross section outside the chimney.
  • the liquid is deflected when leaving the lock, whereby the gas flow directed in the opposite direction to the liquid, which flows into the chimney, is less affected by the liquid trickling downwards.
  • the diameter enlargement is preferably carried out continuously, for example in the form of a radius. It is also possible to make the diameter enlargement conical, elliptical or parabolic.
  • the lower bottom and the upper bottom of the lock For example, to guide the hood between the first and second valve positions, it is possible to connect the lower bottom and the upper bottom of the lock with a sleeve and guide the hood in the sleeve.
  • openings are formed in the sleeve, which are arranged immediately above the lower floor in the lock, so that the liquid can drain from the lower floor through the openings with the valve open.
  • a sleeve it is also possible to provide guide pins, between which the hood is guided.
  • guide pins preferably at least three guide pins are used so that the closing element designed as a hood can not fall out between the guide pins.
  • the abutment for the closure element designed as a hood is designed in the form of a hood on the upper floor, it is preferred, when a sleeve is received between the lower and the upper floor, that the hood on the upper floor part of the sleeve between the floors is, in which case the sleeve protrudes through the upper floor and forms the hood.
  • the sleeve so that it protrudes through the upper bottom and form a stop at the upper end of the sleeve, against which the closing element designed as a hood strikes in the second valve position.
  • the stop may be designed, for example, as a flanged edge, as a bead, as a rib or in the form of pins at the upper end of the sleeve. If the chimney is connected to the closing element designed as a hood, it is furthermore preferred if a stop is formed on the sleeve, against which the closure element designed as a hood strikes in the first valve position.
  • the stop can be designed as above for the fireplace attached to the lower floor. It should be noted that the stop may protrude only so far in the open cross-section that the leakage of liquid from the lock is not hindered.
  • the stopper either protrudes only so far into the interior of the sleeve, that the closing element formed as a hood rests on the stop, but the stop does not protrude into the interior of the hood, or the stopper is in the form of pins on the sleeve.
  • the stopper is formed on the guide pins.
  • the cross section of the fireplace can be designed in any shape. It is also possible to make the not filled by the fireplace cross-section of the opening in the lower floor in any shape. It is particularly preferred to make the opening cross-section in the lower and in the upper bottom of the lock circular. It is then possible to make the chimney also circular with a smaller diameter and to arrange the chimney concentrically in the opening cross-section of the lower floor. Alternatively, it is also possible to make the chimney in the form of a circle segment with a diameter which corresponds to the diameter of the opening in the lower floor.
  • the circle segment of the fireplace can take any shape. For example, it is possible to use the middle section of the circle as a cross section for the fireplace.
  • the chimney may also comprise a plurality of circular sections and between the circular sections are then the cross-sectional areas through which the liquid can drain from the lock.
  • a circular opening cross section in the lower bottom any other cross section is possible.
  • the opening in the upper bottom of the lock designed as a hood closing element and - if provided - the sleeve between the lower and the upper floor running.
  • a circular cross section is preferred.
  • a circular cross-section also has the advantage that no deposits can form in corners.
  • guide elements are provided which project further into the space below the lock as the fireplace.
  • guide elements for example downwardly directed gutters may be attached to the chimney, through which the liquid runs.
  • the gutters run obliquely downwardly away from the cross-sectional area through which the gas flows. In this way, the liquid flows farther away from the opening through which the gas flows to the lower bottom, the length of the guide elements being chosen so that they end in a region in which the gas velocity is so low that no liquid droplets are entrained.
  • the gutters used as guide elements may for example have a U-shaped, V-shaped or rectangular cross-section and are preferably open at the top.
  • the valve according to the invention can be used for all gas-liquid processes which are carried out in columns.
  • gas-liquid processes are, for example, distillation processes, rectification processes or absorption processes.
  • liquid is on the upper floor above the lock and gas flows from the bottom up through the column and through the liquid on the top floor.
  • the closure element designed as a hood is held by the gas flow in the second valve position.
  • the gas flows through the lock upwards and through openings in the closing element formed as a hood above the upper floor through the liquid on the upper floor.
  • the gas supply is interrupted.
  • the closure elements designed as a hood are no longer held in the second valve position and fall down into the first valve position.
  • FIG. 1 shows a valve for a lock in a first embodiment
  • Figure 2 shows a valve according to Figure 1 with additional guide elements for the liquid
  • FIG. 3 shows a valve for a lock in a second embodiment, wherein the closing element is in the first valve position
  • FIG. 4 shows a valve for a lock in a second embodiment, wherein the closing element is in the second valve position
  • FIGS. 5A to 5G show different cross-sections of the chimney
  • FIG. 6 shows a stop for the closing element designed as a hood in a first embodiment
  • FIG. 7 shows a stop for the closing element designed as a hood in a second embodiment
  • FIG. 8 shows a lower section of the diameter-expanded fireplace
  • FIG. 9 shows a valve with a closing element in a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a valve for a lock, as it is used in columns for cyclic mass transfer processes.
  • a sluice 1 for a column for cyclic mass transfer processes comprises an upper floor 3 and a lower floor 5. Both in the upper floor 3 and in the lower floor 5 are at least one opening 7, 9, through the liquid down and gas upwards can flow.
  • the opening 7 in the upper floor 3 and the opening 9 in the lower floor 5 are arranged one above the other in alignment, so that a closing element 1 1 of a valve 13, which connects the upper floor 3 and the lower floor 5, through the openings 7, 9 in the Floors 3, 5 can be moved.
  • the closing element 1 1 is designed in the form of a hood.
  • the valve 13 comprises a chimney 15 which is fixedly connected to the lower bottom 5 and whose opening cross section is smaller than the opening cross section of the opening 9 in the lower bottom.
  • the chimney 15 at its upper end an annular extension 17, the diameter of which corresponds to the inner diameter of the closing element 1 1 designed as a hood.
  • the executed as a hood closing element 1 1 can be lifted smoothly and not immediately with the beginning of the lifting movement of the running as a hood closing element 1 1 liquid flows out of the lock 1, protrude the chimney 15 and designed as a hood closing element 1 1 in the first valve position a distance h into the space below the lower bottom 5.
  • the gas initially flows only through a lower opening 25 in the chimney and thus exerts a sufficiently large force on the designed as a hood closing element 1 1 to this out raise the first valve position.
  • the closure element 1 1 designed as a hood has been raised by the distance h, liquid can flow out of the lower floor 5 out of the lock. In this case, the liquid flows outside the chimney 15 through the opening 9.
  • the openings 21 are arranged in the jacket 23 of the closing element 1 1 designed as a hood such that the upper edge of the openings 21 lies below the upper end of the chimney 15 by the distance h when the closing element 1 1 designed as a hood is in the first valve position ,
  • the closing element 1 1 designed as a hood is moved only in the axial direction during movement from the first valve position to a second valve position and does not tilt
  • the closing element 11 constructed as a hood is guided in a sleeve 27 in the embodiment shown here.
  • lower openings 29 are formed below the lower floor 5 in the sleeve 27 through which the liquid can flow from the lock 1 into the space below.
  • the sleeve 27 and the annular extension 19 at the lower end of the chimney 15 also serve to keep the chimney 15 in position.
  • the sleeve 27 protrudes by the distance h in the space below the lower bottom 5. So that gas and liquid in the region of the lock 1 can flow in and out of the sleeve 27, openings 31 are also formed in the sleeve 27 within the lock.
  • the sleeve protrudes 27 in the form of a hood 33 in a space above the upper floor 3.
  • an upper stop for the closing element formed as a hood 1 1 is formed, which controls the movement of the closing element designed as a hood limited in the second valve position.
  • upper openings 35 are formed above the upper floor 3, through which liquid can flow from the upper floor into the lock as soon as the gas flow is no longer sufficiently strong Hinder fluid drain from the upper floor 3.
  • the stop for the designed as a hood closing element 1 1 is executed in the second valve position so that the openings 21 in the executed as a hood closing element 1 1 in the second valve position above the upper bottom 3, wherein the lower edge the openings 21 are preferably flush with the upper bottom 3.
  • the gas supply is interrupted and passed the entire liquid of a separating tray on underlying separating tray. So that it does not come here to a backmixing, the liquid first flows into the lock 1 and from there after restarting the gas supply to the underlying separating bottom.
  • the closing element 1 1 of the valve 13 is in the second valve position. Upon completion of the gas flow, the closing element 1 1 falls into the first valve position, in which the opening 9 in the lower bottom 5 of the lock 1 is closed.
  • Floor 3 first collects in the lock 1 and can not run through the opening 9 in the bottom 5.
  • FIG. 2 shows a valve for a lock with additional guide elements for the liquid.
  • the valve shown in Figure 2 corresponds in its construction substantially to that shown in Figure 1.
  • guide elements in the form of drainage channels 38 which are arranged at the lower end of the chimney 15, are additionally included.
  • the drainage channels 38 adjoin the annular extension 19. Through the drain grooves 38, the liquid from the lower opening 25, through which the gas flows, led away.
  • the drainage channels 38 are preferably oriented obliquely downwards at an angle, as in the embodiment shown here, with the drainage channels 38 moving away from the lower opening 25 in their course.
  • the cross section of the drainage channels 38 may be, for example, U-shaped, V-shaped or preferably rectangular, with the drainage channels 38 preferably being open at the top.
  • Such guide elements for example drainage channels 38, can always be used when the chimney is firmly connected to the lower bottom 5 of the lock 1, as is also the case in the embodiments shown in FIGS. 6 and 7.
  • corresponding guide elements can only be dimensioned or mounted so that the function of the valve is not hindered thereby.
  • FIG. 4 shows the closing element according to the embodiment shown in FIG. 3 in a second valve position.
  • the chimney 15 is connected to the closing element 11 constructed as a hood. So that at the beginning of the drainage of the liquid from the lock 1, the opening 9 in the lower bottom 5 is not completely filled with liquid, so that the gas flow is interrupted or weakened, the fireplace 15 is longer than the jacket 23 of the closing element designed as a hood. 1 1 . As a result, the liquid first flows through the not filled by the chimney 15 cross-section of the opening 9 in the lower bottom 5 and the gas can continue to flow through the opening 25 into the chimney 15.
  • the closing element 11 formed as a hood is in the first valve position shown in FIG.
  • the liquid can drain during the lifting movement of the closing element 1 1 from the lock 1 and no negative pressure forms in the lock, which would cause that liquid is sucked into the lock and thereby the drainage of the liquid is interrupted, are in the jacket 23rd
  • the openings 21 in the jacket 23 and the openings 37 in the chimney are preferably arranged in the upper area of the closing element 11 formed as a hood.
  • gas can flow out of the chimney and out of the region below the jacket 23 through the openings 21, 31 into the lock in order to equalize the pressure.
  • the gas flow formed as a hood closing element 1 1 is further raised until it has reached the second valve position shown in Figure 4. In the second valve position, the openings 21 are located at least partially above the upper floor 3, so that the gas can flow out through the openings 21 into the space above the upper floor 3. Since there is liquid on the upper floor during the mass transfer process, the gas is passed through the liquid.
  • the closing element 11 formed as a hood falls again into the first valve position shown in FIG. 3, whereby the opening 7 in the upper floor is released, so that the liquid from the upper floor through the openings 31 in the sleeve 27 can drain into the lock.
  • the chimney 15 is designed so that this only a part the opening cross-section of the opening 9 in the lower bottom 5 fills.
  • Possible variants for the design of the opening 25 of the chimney 15 are shown in FIGS. 5A to 5G.
  • the opening 9 in the lower bottom 5 is in each case circular. In addition to the circular shape of the opening 9 shown here, however, the opening 9 can also take any other cross section.
  • the chimney 15 also has a circular cross-section.
  • the chimney 15 is arranged concentrically in the opening 9.
  • an eccentric arrangement would also be possible.
  • the chimney with a cross-sectional area in a different shape, for example as a polygon with at least three corners, as an ellipse or in any other shape.
  • the cross-sectional area of the opening 25 of the chimney 15 is smaller than the cross-sectional area of the opening 9 in the lower bottom 5 and that the maximum expansions so be chosen that the chimney 15 does not cut the opening 9 but is completely in the opening 9.
  • FIGS. 5B, 5C and 5D Different variants, in which the chimney is designed in the form of a circular section, are shown in FIGS. 5B, 5C and 5D.
  • the cross-sectional area of the opening 25 in the chimney is greater than the free cross-sectional area 39 of the opening 9
  • the cross-sectional area of the opening 25 in the chimney is smaller than the free cross-sectional area 39 of the opening 9 and in the In the embodiment shown in FIG. 5D, both cross-sectional areas 25, 39 are the same size.
  • the chimney has a cross section in the form of two circular cutouts.
  • the chimney has a cross section of only one circular cutout or even of several circular cutouts.
  • the circular sections each have a center angle of 90 °.
  • the midpoint angle of each circle can be any other value. It is only necessary to ensure that the total cross-sectional area of the opening 25 of the chimney 15 is smaller than the total cross-sectional area of the opening 9 in the lower bottom 5.
  • the cross-section 39 of the opening 9 not filled by the chimney 15 is designed in the form of two opposite axisymmetric circular sections and in the embodiment shown in FIG. 5G mirror-inverted the chimney 15 in the form of the two opposite ones axisymmetric circular sections.
  • the free cross-sectional area 39 is in each case the cross-sectional area of the opening 9 through which the liquid flows out of the lock 1.
  • the upper stop can be realized as shown in Figure 1 in the form of a hood 33 above the upper floor 3.
  • a crimping edge 41 is formed at the lower end of the jacket 23 of the closing element 1 1 designed as a hood. With the crimping edge 41, the closing element 1 1 designed as a hood strikes against the second valve position annular extension 17 at the upper end of the chimney 15, so that the lifting movement of the closing element is limited upwards.
  • a bead 43 may be formed in the jacket 23 of the closing element formed as a hood, which abuts the annular extension 17 of the chimney 15 to limit the lifting movement in the second valve position. This is illustrated by way of example in FIG.
  • the chimney 15 can not be used as a stop, it is possible here, for example, to form the upper and the lower stop for the stroke limitation in the sleeve 27.
  • the stop can also be realized in the form of a flanged edge, a bead or in the form of pins.
  • FIG. 8 An embodiment in which the chimney 15 at the lower end has a diameter extension 45, which runs without an edge, is shown in FIG.
  • the diameter increases steadily.
  • a sharp edge is avoided in which dead spaces can form in which in turn deposits can form.
  • Due to the constant increase in the diameter the liquid can be deflected cleanly.
  • the constant increase in the diameter can be realized, for example, as shown here as a radius. Alternatively, a parabolic, elliptical or hyperbolic diameter increase would be conceivable.
  • FIG. 1 A further embodiment of a valve with a chimney 15 integrally formed on the closing element 11 formed as a hood is shown in FIG.
  • the chimney 15 is designed below the jacket 23 of the closing element 11 designed as a hood.
  • the chimney is formed by a diameter narrowing of the jacket 23.
  • the jacket 23 of the closing element 1 1 formed as a hood is designed so that in the first valve position, lower openings 29 below the lower bottom 5 and openings 36 immediately above the lower bottom 5 in a closing element designed as a hood 1 1 enclosing sleeve are closed so as to prevent the drainage of liquid from the lock 1.
  • the chimney 15 formed at the lower end of the jacket 23 moves in the direction of the lower openings 29 and the openings 36 immediately above the lower floor 5.
  • the liquid can flow out of the lock through the openings 36 and the lower openings 29.
  • gas from the closure element 1 1 designed as a hood can be introduced into the lock 1 through openings 21 in the jacket and openings 31 in the upper region of the sleeve 27 within the lock 1. stream.
  • the gas flows through the openings 21 in the shell 23 of the closing element 1 designed as a hood and the upper openings 25 in the sleeve 27 in the liquid on the upper bottom 3.
  • the lifting movement of the hood executed closing element 1 1 in the second valve position is limited thereby by a crimping edge 47 at the upper end of the projecting into the space above the upper floor 3 sleeve 27.
  • the stop in the first valve position is realized by a flanged edge 49, which is formed at the lower end of the projecting into the space below the lower bottom 3 sleeve 27.
  • the fireplace proposes - possibly with an annular extension 19 - at the flanged edge
  • any other shape of a stop may be formed, for example a bead or pins which project into the sleeve 27.
  • the stop for the second valve position above the upper floor 3 can also be realized as shown in Figure 1 in the form of a hood.
  • a bore is formed through which a pressure compensation can take place when the closing element is in the lower position and thereby the gas flow through the Column is interrupted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Durchführung eines Stoffaustauschprozesses, das in einem einen oberen (3) und einen unteren Boden (5) umfassenden Trennboden aufgenommen ist, wobei zwischen dem oberen Boden (3) und dem unteren Boden (5) eine Schleuse (1) ausgebildet ist, wobei das Ventil (13) ein Schließelement (11) umfasst, das so gestaltet ist, dass mit dem Schließelement (11) in einer ersten Ventilstellung eine Öffnung (9) im unteren Boden (5) der Schleuse (1) schließbar ist, so dass Flüssigkeit vom oberen Boden (3) in die Schleuse (1) fließen kann, und in einer zweiten Ventilstellung die Öffnung (9) im unteren Boden (5) geöffnet ist und eine Öffnung (7) in dem oberen Boden (3) geöffnet ist, so dass Gas durch die Schleuse (1) und durch Flüssigkeit auf dem oberen Boden (3) strömen kann. Das Schließelement (11) ist in Form einer Haube ausgebildet, die einen Mantel (23) umfasst, der Öffnungen (21) aufweist, die derart positioniert sind, dass in der zweiten Ventilstellung Gas durch die Öffnungen (21) in die Flüssigkeit auf dem oberen Boden (3) strömen kann, und wobei weiterhin ein Kamin (15) umfasst ist, wobei das als Haube ausgebildete Schließelement (11) und der Kamin (15) so gestaltet sind, dass der Querschnitt des Kamins (15) kleiner ist als der Querschnitt des als Haube ausgebildeten Schließelements (11) und wobei der Kamin (15) mit dem unteren Boden (5) der Schleuse (1) verbunden ist und in die Schleuse (1) hineinragt oder wobei der Kamin (15) mit dem als Haube ausgebildeten Schließelement (11) verbunden ist.

Description

Ventil zur Durchführung eines Stoffaustauschprozesses Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Durchführung eines Stoffaustauschprozesses, das in einem einen oberen und einen unteren Boden umfassenden Trennboden aufgenommen ist, wobei zwischen dem oberen Boden und dem unteren Boden eine Schleuse ausgebildet ist, wobei das Ventil ein Schließelement umfasst, das so gestaltet ist, dass mit dem Schließelement in einer ersten Ventilstellung eine Öffnung im unteren Boden der Schleuse schließbar ist, so dass Flüssigkeit vom oberen Boden in die Schleuse fließen kann, und in einer zweiten Ventilstellung die Öffnung im unteren Boden geöffnet ist und eine Öffnung in dem oberen Boden geöffnet ist, so dass Gas durch die Schleuse und durch Flüssigkeit auf dem oberen Boden strömen kann.
Ein Ventil zur Durchführung eines Stoffaustauschprozesses, das in einem einen oberen und einen unteren Boden umfassenden Trennboden aufgenommen ist, wobei zwischen dem oberen Boden und dem unteren Boden eine Schleuse ausgebildet ist, wobei das Ventil so ausgeführt ist, dass in einer Ventilstellung Gas durch den Trennboden durchströmen kann und durch eine auf dem oberen Boden stehende Flüssigkeit geleitet wird und bei Unterbrechung der Gaszufuhr das Ventil in einer zweiten Ventilstellung dafür sorgt, dass die Flüssigkeit vom oberen Boden in die Schleuse einfließen kann, ist zum Beispiel aus EP 2 033 698 A1 , EP 2 027 901 A1 oder RU 2 237 508 C1 bekannt. Die in diesen Dokumenten offenbarten Ventile umfassen jeweils ein Schließelement, das zwei Ventilteller umfasst, die mit einem Distanzsteg miteinander verbunden sind. In einer ersten Stellung des Schließelements wird mit dem unteren Ventilteller eine Auslauföffnung aus dem Ventil verschlossen, durch die Flüssigkeit vom unteren Boden auf den darunterliegenden Trennboden ausströmen kann. Gleichzeitig befindet sich der zweite Ventilteller in einer Position, die ein Strömen der Flüssigkeit vom oberen Boden in die Schleuse erlaubt. In einer zweiten Ventilstellung wird das Schließelement angehoben, so dass Gas durch die untere Öffnung im Ventil zunächst in die Schleuse einströmen kann und dann um den unteren Ventilteller durch Öffnungen im Ventilgehäuse durch die Schleuse in Richtung des oberen Bodens strömen kann, wobei das Gas auf dem oberen Boden durch die auf dem Boden stehende Flüssigkeit geleitet wird.
Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist, dass die Ventile blockieren können, so dass die Flüssigkeit aus der Schleuse bei erneuter Gaszufuhr nicht ausströmt oder ein zu großer Gasdruck notwendig ist, um das Ventil zu öffnen. Dies kann zu einer Verschlechterung der Trennleistung führen. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilen ein großer Öffnungsquerschnitt im unteren Boden erforderlich, damit bei Start der Gaszufuhr Flüssigkeit aus der Schleuse und Gas im Gegenstrom durch die Öffnungen strömen können. Hierbei darf das Gas eine kritische Gasgeschwindigkeit nicht überschreiten, bei der kein Gegenstrom mehr möglich ist. Sobald die kritische Gasgeschwindigkeit überschritten wird, kann die Flüssigkeit aus der Schleuse nicht mehr ablaufen. Zudem reißt das Gas bei mit Flüssigkeit gefüllter Schleuse einen Teil der Flüssigkeit zurück auf den oberen Bo- den, was zu einer unerwünschten Rückvermischung der Flüssigkeit und damit zu einer Verschlechterung der Trennleistung des Bodens führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ventil zur Durchführung eines Stoffaus- tauschprozesses bereitzustellen, mit dem in einer ersten Ventilstellung eine Öffnung im unteren Boden der Schleuse schließbar ist und in einer zweiten Ventilstellung die Öffnung im unteren Boden geöffnet ist und eine Öffnung in dem die Schleuse abschließenden oberen Boden geöffnet ist, das ausfallsicher funktioniert, so dass das Ventil nicht verkanten kann und hierdurch blockieren kann und bei dem bei erneuter Gaszufuhr die Flüssigkeit aus der Schleuse ausströ- men kann und die Gasströmung und Flüssigkeitsströmung sich nicht gegenseitig behindern.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Ventil zur Durchführung eines Stoffaustauschprozesses, das in einem einen oberen und einen unteren Boden umfassenden Trennboden aufgenommen ist, wobei zwischen dem oberen Boden und dem unteren Boden eine Schleuse ausgebildet ist, wo- bei das Ventil ein Schließelement umfasst, das so gestaltet ist, dass mit dem Schließelement in einer ersten Ventilstellung eine Öffnung im unteren Boden der Schleuse schließbar ist, so dass Flüssigkeit vom oberen Boden in die Schleuse fließen kann, und in einer zweiten Ventilstellung die Öffnung im unteren Boden geöffnet ist und eine Öffnung in dem oberen Boden geöffnet ist, so dass Gas durch die Schleuse und durch Flüssigkeit auf dem oberen Boden strömen kann, wobei das Schließelement in Form einer Haube ausgebildet ist, die einen Mantel umfasst, der Öffnungen aufweist, die derart positioniert sind, dass in der zweiten Ventilstellung Gas durch die Öffnungen in die Flüssigkeit auf dem oberen Boden strömen kann, und wobei weiterhin ein Kamin umfasst ist, wobei das als Haube ausgebildete Schließelement und der Kamin so gestaltet sind, dass der Querschnitt des Kamins kleiner ist als der Querschnitt des als Haube ausgebilde- ten Schließelements und wobei der Kamin mit dem unteren Boden der Schleuse verbunden ist und in die Schleuse hineinragt oder wobei der Kamin mit dem als Haube ausgebildeten Schließelement verbunden ist.
Durch die Gestaltung des Schließelements in Form einer Haube wird vermieden, dass das Schließelement im Ventil verkanten kann. Zudem wird durch den Kamin sichergestellt, dass bei erneuter Gaszufuhr, durch die das Schließelement in die zweite Ventilstellung bewegt wird, das Gas durch die Schleuse durchströmen kann und gleichzeitig die Flüssigkeit aus der Schleuse abläuft. Hierbei strömt das Gas durch den Kamin und die aus der Schleuse ablaufende Flüssigkeit strömt außerhalb des Kamins durch die Öffnung im unteren Boden. Durch die unterschied- liehen Kanäle, durch die Flüssigkeit und Gas strömen, werden die einzelnen Strömungen nicht gegenseitig behindert. Hierdurch kann beim Öffnen des Ventils das als Haube ausgeführte Schließelement durch die Gasströmung in die zweite Position bewegt werden, ohne dass die Bewegung des Schließelements durch eine Störung der Gasströmung aufgrund der aus der Schleuse ausströmenden Flüssigkeit negativ beeinflusst werden kann. Des Weiteren wird hier- durch auch vermieden, dass die Flüssigkeit, insbesondere bei einer starken Gasströmung, am Ausfließen aus der Schleuse gehindert wird. Wenn der Kamin mit dem als Haube ausgebildeten Schließelement verbunden ist, ist der Kamin in einer ersten Ausführungsform am Kopf der Haube angebracht, so dass zwischen dem Kamin und dem Mantel der Haube ein freier Querschnitt ausgebildet ist. In einer zweiten Ausführungsform schließt sich der Kamin an den Mantel der Haube an. Der Kamin hat dabei einen kleineren Querschnitt als der Mantel der Haube. Bei der Bewegung des Schließelements aus der ersten in die zweite Ventilstellung kann dann Gas durch den Kamin nach oben strömen und Flüssigkeit aus der Schleuse durch den nicht vom Kamin ausgefüllten Querschnitt nach unten fließen.
Um zu vermeiden, dass die Haube durch die Gasströmung zu weit angehoben wird und in der zweiten Ventilstellung verbleibt, ist in einer Ausführungsform der Erfindung am oberen Boden der Schleuse eine Haube ausgebildet, gegen die das als Haube ausgebildete Schließelement in der zweiten Ventilstellung anschlägt. Damit die Gasströmung nicht behindert wird, wenn das als Haube ausgeführte Schließelement in der zweiten Ventilstellung an die Haube am oberen Boden anschlägt, sind in der Haube am oberen Boden vorzugsweise Öffnungen ausgebildet, die mit den Öffnungen im Mantel des als Haube ausgeführten Schließelements übereinstimmen. Auf diese Weise kann das Gas, wenn das als Haube ausgeführte Schließelement in der zweiten Ventilstellung ist, durch die Öffnungen in dem als Haube ausgeführten Schließelement und der Haube am oberen Boden in die Flüssigkeit auf dem oberen Boden strömen. In einer alternativen Ausführungsform ist am Kamin ein Anschlag ausgebildet ist, gegen den das als Haube ausgebildete Schließelement mit einem Anschlag am Mantel anschlägt, wenn der Kamin mit dem unteren Boden verbunden ist. Auch durch den Anschlag am Kamin wird die Bewegung des als Haube ausgeführten Schließelements begrenzt. Hierzu schlägt das als Haube ausgeführte Schließelement mit einem an der Haube ausgebildeten Anschlag gegen den Anschlag am Kamin an. Die Bewegung in die erste Ventilstellung bei mit dem unteren Boden verbundenem Kamin wird dadurch begrenzt, dass das als Haube ausgeführte Schließelement in der ersten Ventilstellung auf dem Kamin aufliegt.
Der Anschlag am Kamin kann zum Beispiel in Form einer Sicke oder einer ringförmigen Erwei- terung am oberen Ende des Kamins ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, den Anschlag am Kamin als Rippe, als Teil einer Rippe oder auch als Stift auszuführen. Der Anschlag an dem als Haube ausgebildeten Schließelement ist zum Beispiel eine umlaufende Rippe am unteren Ende des Mantels. Alternativ ist es auch möglich, eine in das Innere des als Haube ausgebildeten Schließelements gerichtete Sicke oder Rippe als Anschlag zu nutzen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst der Anschlag mindestens einen Stift am Mantel des als Haube ausgebildeten Schließelements. Dies ist zum Beispiel dann möglich, wenn der Anschlag am Kamin als umlaufende Sicke, ringförmige Erweiterung oder Rippe ausgeführt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass das als Haube ausgebildete Schließelement mit als Stifte ausgeführtem Anschlag auch dann am Anschlag am Kamin anschlägt, wenn sich das als Hau- be ausgebildete Schließelement bei seiner Bewegung dreht.
Um die Gasströmung während des Stoffaustauschprozesses in das Innere des Kamins zu leiten, weist das untere Ende des Kamins in einer Ausführungsform der Erfindung eine Durch- messererweiterung auf. Durch die Durchmessererweiterung am unteren Ende wird die Gaseintrittsöffnung vergrößert, so dass das nach oben strömende Gas in den Kamin eingeleitet wird. Dies hat gleichzeitig den Vorteil, dass weniger Gas durch den Querschnitt außerhalb des Kamins strömt, durch den die Flüssigkeit aus der Schleuse abfließt. Dies hat den weiteren Vorteil, dass das Ablaufen der Flüssigkeit auch durch das um den Kamin durch den Querschnitt außerhalb des Kamins strömende Gas nicht behindert wird. Gleichzeitig wird auch die Flüssigkeit beim Auslaufen aus der Schleuse umgelenkt, wodurch die in entgegengesetzter Richtung zur Flüssigkeit gerichtete Gasströmung, die in den Kamin strömt, weniger durch die nach unten rieselnde Flüssigkeit beeinflusst wird. Die Durchmessererweiterung ist vorzugsweise stetig aus- geführt, zum Beispiel in Form eines Radius. Auch ist es möglich, die Durchmessererweiterung kegelförmig, elliptisch oder parabolisch zu gestalten.
Um die Haube zwischen der ersten und der zweiten Ventilstellung zu führen, ist es zum Beispiel möglich, den unteren Boden und den oberen Boden der Schleuse mit einer Hülse zu verbinden und die Haube in der Hülse zu führen. Um das Ablaufen der Flüssigkeit aus der Schleuse zu gewährleisten, sind in der Hülse zum Beispiel Öffnungen ausgebildet, die unmittelbar oberhalb des unteren Bodens in der Schleuse angeordnet sind, so dass die Flüssigkeit vom unteren Boden durch die Öffnungen bei geöffnetem Ventil ablaufen kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, im oberen Bereich der Hülse unterhalb des oberen Bodens Öffnungen vorzusehen, durch die bei der Bewegung des als Haube ausgeführten Schließelements von der ersten in die zweite Ventilstellung Gas aus der Haube ausströmen kann. Durch die Öffnungen in der Hülse im Bereich der Schleuse ist es weiterhin möglich, dass Flüssigkeit vom oberen Boden durch die Hülse in die Schleuse einströmen kann, wenn das Schließelement in der ersten Ventilstellung ist und aus der Schleuse ausströmen kann, wenn das Schließelement in der zweiten Ventilstellung ist.
Alternativ zu einer Hülse ist es auch möglich, Führungsstifte vorzusehen, zwischen denen die Haube geführt wird. Hierzu werden vorzugsweise mindestens drei Führungsstifte verwendet, damit das als Haube ausgeführte Schließelement nicht zwischen den Führungsstiften herausfallen kann.
Wenn der Anschlag für das als Haube ausgeführte Schließelement in Form einer Haube auf dem oberen Boden gestaltet ist, ist es bevorzugt, wenn eine Hülse zwischen dem unteren und dem oberen Boden aufgenommen ist, dass die Haube auf dem oberen Boden Teil der Hülse zwischen den Böden ist, wobei hierzu die Hülse durch den oberen Boden ragt und die Haube ausbildet.
Alternativ ist es auch möglich, die Hülse so zu gestalten, dass diese durch den oberen Boden ragt und am oberen Ende der Hülse einen Anschlag auszubilden, gegen den das als Haube ausgebildete Schließelement in der zweiten Ventilstellung anschlägt. Der Anschlag kann zum Beispiel als Bördelkante, als Sicke, als Rippe oder auch in Form von Stiften am oberen Ende der Hülse ausgeführt sein. Wenn der Kamin mit dem als Haube ausgebildeten Schließelement verbunden ist, ist es weiterhin bevorzugt, wenn an der Hülse ein Anschlag ausgebildet ist, gegen den das als Haube ausgebildete Schließelement in der ersten Ventilstellung anschlägt. Dies hat den Vorteil, dass das als Haube ausgebildete Schließelement mit dem daran ausgebildeten Kamin in der ersten Ven- tilstellung nicht aus dem Ventil fallen kann. Der Anschlag kann dabei wie vorstehend für den am unteren Boden befestigten Kamin ausgebildet sein. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Anschlag nur soweit in den offenen Querschnitt ragen darf, dass das Auslaufen der Flüssigkeit aus der Schleuse nicht behindert wird. Hierzu ragt der Anschlag entweder nur soweit in das Innere der Hülse, dass das als Haube ausgebildete Schließelement auf dem Anschlag aufliegt, aber der Anschlag nicht in das Innere der Haube ragt, oder der Anschlag ist in Form von Stiften an der Hülse ausgeführt.
Wenn anstelle einer Hülse Führungsstifte verwendet werden, wird der Anschlag an den Führungsstiften ausgebildet. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, die Führungsstifte an ihrem Ende umzubiegen, so dass das als Haube ausgebildete Schließelement in der ersten Ventilstellung auf den umgebogenen Enden der Führungsstifte aufliegt. Alternativ ist es auch möglich, die Führungsstifte mit Anschlagstiften zu versehen, auf denen das als Haube ausgebildete Schließelement in der ersten Ventilstellung aufliegt. Um bei Unterbrechung des Stoffaustauschprozesses, bei der das als Haube ausgebildete Schließelement in der unteren Position ist, einen Druckausgleich in der Kolonne, in der der Stoffaustauschprozess durchgeführt wird, zu ermöglichen, ist es bevorzugt, wenn im Deckel oder im Mantel der Haube eine Bohrung vorgesehen ist. Wenn die Bohrung im Mantel ausgebildet ist, liegt diese vorzugsweise oberhalb des maximalen Flüssigkeitsstandes in der Schleu- se, um zu vermeiden, dass Flüssigkeit durch die Bohrung aus der Schleuse ablaufen kann.
Der Querschnitt des Kamins kann in jeder beliebigen Form gestaltet sein. Ebenso ist es möglich, den nicht vom Kamin ausgefüllten Querschnitt der Öffnung im unteren Boden in jeder beliebigen Form zu gestalten. Besonders bevorzugt ist es, den Öffnungsquerschnitt im unteren und im oberen Boden der Schleuse kreisförmig zu gestalten. Es ist möglich, den Kamin dann ebenfalls kreisförmig mit einem geringeren Durchmesser zu gestalten und den Kamin konzentrisch im Öffnungsquerschnitt des unteren Bodens anzuordnen. Alternativ ist es auch möglich, den Kamin in Form eines Kreissegments mit einem Durchmesser zu gestalten, der dem Durchmesser der Öffnung im unteren Boden entspricht. Hierbei kann das Kreissegment des Kamins jede beliebige Form annehmen. Zum Beispiel ist es möglich, den mittleren Ausschnitt des Kreises als Querschnitt für den Kamin zu nutzen. Weiterhin kann der Kamin auch mehrere Kreisabschnitte umfassen und zwischen den Kreisabschnitten befinden sich dann die Querschnittsbereiche, durch die die Flüssigkeit aus der Schleuse ablaufen kann. Neben einem kreisförmigen Öffnungsquerschnitt im unteren Boden ist selbstverständlich auch jeder beliebige andere Querschnitt möglich. Entsprechend sind dann auch die Öffnung im oberen Boden der Schleuse, das als Haube ausgeführte Schließelement und - sofern vorgesehen - die Hülse zwischen dem unteren und dem oberen Boden ausgeführt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist ein kreisförmiger Querschnitt bevorzugt. Zudem hat ein kreisförmiger Querschnitt auch den Vorteil, dass sich keine Ablagerungen in Ecken bilden können.
Um das Mitreißen von durch den Kamin ablaufender Flüssigkeit mit der entgegengerichteten Gasströmung zu verringern, ist es weiterhin bevorzugt, wenn im Bereich der unteren Öffnung, durch die die Flüssigkeit aus der Schleuse abläuft, Leitelemente vorgesehen sind, die weiter in den Raum unterhalb der Schleuse hineinragen als der Kamin. Als Leitelemente können zum Beispiel nach unten gerichtete Ablaufrinnen am Kamin angebracht sein, durch die die Flüssigkeit abläuft. Um das Mitreißen der Flüssigkeit zu verringern verlaufen die Ablaufrinnen zum Bei- spiel schräg nach unten in Richtung weg von der Querschnittsfläche, durch die das Gas strömt. Hierdurch strömt die Flüssigkeit weiter entfernt von der Öffnung, durch die das Gas strömt auf den unteren Boden, wobei die Länge der Leitelemente so gewählt wird, dass diese in einem Bereich enden, in dem die Gasgeschwindigkeit so gering ist, dass keine Flüssigkeitstropfen mitgerissen werden. Die als Leitelemente eingesetzten Ablaufrinnen können zum Beispiel einen u-förmigen, v-förmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen und sind vorzugsweise oben offen.
Das erfindungsgemäße Ventil kann für alle Gas-Flüssig-Verfahren, die in Kolonnen durchgeführt werden, eingesetzt werden. Solche Gas-Flüssig-Verfahren sind zum Beispiel Destillations- verfahren, Rektifikationsverfahren oder Absorptionsverfahren. Im Betrieb befindet sich Flüssigkeit auf dem oberen Boden oberhalb der Schleuse und Gas strömt von unten nach oben durch die Kolonne und durch die Flüssigkeit auf dem oberen Boden. Hierbei wird das als Haube ausgeführte Schließelement durch die Gasströmung in der zweiten Ventilstellung gehalten. Hierbei strömt das Gas durch die Schleuse nach oben und durch Öffnungen in dem als Haube ausge- bildeten Schließelement oberhalb des oberen Bodens durch die Flüssigkeit auf dem oberen Boden. Nach einer bestimmten Zeitdauer wird die Gaszufuhr unterbrochen. Hierdurch werden die als Haube ausgeführten Schließelemente nicht mehr in der zweiten Ventilstellung gehalten und fallen nach unten in die erste Ventilstellung. Hierdurch werden die Öffnungen im unteren Boden der Schleuse geschlossen. Die Flüssigkeit vom oberen Boden der Schleuse fließt auf- grund der fehlenden Gasströmung durch die Öffnungen im oberen Boden der Schleuse in die Schleuse ab. Nach erneuter Gaszufuhr wird das als Haube ausgeführte Schließelement wieder angehoben, so dass dieses wieder in die zweite Ventilstellung bewegt wird. Hierdurch wird der nicht vom Kamin belegte Querschnitt der Öffnung im unteren Boden freigegeben, so dass die Flüssigkeit durch den offenen Querschnitt aus der Schleuse auf den oberen Boden der darunter liegenden Schleuse fließen kann. Hierdurch wird im Unterschied zu Gas-Flüssig-Verfahren, bei denen nur einzelne Böden eingesetzt werden, eine Durchmischung der Flüssigkeit auf den einzelnen Böden verhindert, wodurch die Effektivität des Gas-Flüssig-Verfahrens verbessert werden kann. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ventil für eine Schleuse in einer ersten Ausführungsform, Figur 2 ein Ventil gemäß Figur 1 mit zusätzlichen Leitelementen für die Flüssigkeit
Figur 3 ein Ventil für eine Schleuse in einer zweiten Ausführungsform, wobei das Schließelement in der ersten Ventilstellung ist, Figur 4 ein Ventil für eine Schleuse in einer zweiten Ausführungsform, wobei das Schließelement in der zweiten Ventilstellung ist,
Figuren 5A bis 5G unterschiedliche Querschnitte des Kamins, Figur 6 einen Anschlag für das als Haube ausgeführte Schließelement in einer ersten Ausführungsform,
Figur 7 einen Anschlag für das als Haube ausgeführte Schließelement in einer zweiten Ausführungsform,
Figur 8 einen unteren Abschnitt des Kamins mit Durchmessererweiterung, Figur 9 ein Ventil mit einem Schließelement in einer dritten Ausführungsform.
In Figur 1 ist ein Ventil für eine Schleuse, wie sie in Kolonnen für zyklische Stoffaustauschprozesse eingesetzt wird, dargestellt.
Eine Schleuse 1 für eine Kolonne für zyklische Stoffaustauschprozesse umfasst einen oberen Boden 3 und einen unteren Boden 5. Sowohl im oberen Boden 3 als auch im unteren Boden 5 befindet sich jeweils mindestens eine Öffnung 7, 9, durch die Flüssigkeit nach unten und Gas nach oben strömen kann. Die Öffnung 7 im oberen Boden 3 und die Öffnung 9 im unteren Boden 5 sind fluchtend übereinander angeordnet, so dass ein Schließelement 1 1 eines Ventils 13, das den oberen Boden 3 und den unteren Boden 5 verbindet, durch die Öffnungen 7, 9 in den Böden 3, 5 bewegt werden kann. Erfindungsgemäß ist das Schließelement 1 1 in Form einer Haube gestaltet.
Erfindungsgemäß umfasst das Ventil 13 einen Kamin 15, der fest mit dem unteren Boden 5 verbunden ist und dessen Öffnungsquerschnitt kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Öff- nung 9 im unteren Boden. In der hier dargestellten Ausführungsform weist der Kamin 15 an seinem oberen Ende eine ringförmige Erweiterung 17 auf, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 entspricht. Durch die ringförmige Erweiterung 17 wird zu Beginn der Gaszufuhr vermieden, dass Gas beim Anheben des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 in die Schleuse strömen kann. Hierdurch wird der Gasdruck unterhalb des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 ausreichend groß gehalten, um das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 in die zweite Ventilstellung anzuheben. Damit das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 störungsfrei angehoben werden kann und nicht sofort mit Beginn der Hubbewegung des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 Flüssigkeit aus der Schleuse 1 ausströmt, ragen der Kamin 15 und das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 in der ersten Ventilstellung um eine Strecke h in den Raum unterhalb des unteren Bodens 5. Mit beginnender Gasströmung strömt das Gas zunächst nur durch eine unte- re Öffnung 25 in den Kamin und übt damit eine ausreichend große Kraft auf das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 aus, um dieses aus der ersten Ventilstellung anzuheben. Sobald das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 um die Strecke h angehoben worden ist, kann Flüssigkeit vom unteren Boden 5 aus der Schleuse ausströmen. Hierbei fließt die Flüssigkeit außerhalb des Kamins 15 durch die Öffnung 9. Durch eine ringförmige Erweiterung 19 am unteren Ende des Kamins 15 wird die Flüssigkeit umgelenkt, so dass diese nicht unmittelbar der in den Kamin gerichteten Gasströmung entgegenwirkt. Damit durch die auslaufende Flüssigkeit kein Unterdruck in der Schleuse 1 entsteht, der gleichzeitig das weitere Ablaufen der Flüssigkeit behindert, sind in dem als Haube ausgeführten Schließelement 1 1 Öffnungen 21 vorgesehen, durch die Gas aus dem als Haube ausgeführten Schließelement 1 1 in die Schleu- se 1 strömen kann, sobald sich das als Haube ausgeführte Schließelement um die Strecke h gehoben hat. Hierzu sind die Öffnungen 21 so im Mantel 23 des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 angeordnet, dass die Oberkante der Öffnungen 21 um die Strecke h unterhalb des oberen Endes des Kamins 15 liegt, wenn das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 in der ersten Ventilstellung ist.
Damit das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 bei der Bewegung aus der ersten Ventilstellung in eine zweite Ventilstellung nur in axialer Richtung bewegt wird und sich nicht verkantet, ist das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 in der hier dargestellten Ausführungsform in einer Hülse 27 geführt. Um die Flüssigkeitsströmung und die Gasströmung nicht zu behin- dem sind in der Hülse 27 untere Öffnungen 29 unterhalb des unteren Bodens 5 ausgebildet, durch die die Flüssigkeit aus der Schleuse 1 in den darunter liegenden Raum fließen kann. Gleichzeitig dienen die Hülse 27 und die ringförmige Erweiterung 19 am unteren Ende des Kamins 15 auch dazu, den Kamin 15 an seiner Position zu halten. Hierzu ragt die Hülse 27 um die Strecke h in den Raum unterhalb des unteren Bodens 5. Damit Gas und Flüssigkeit im Bereich der Schleuse 1 in und aus der Hülse 27 strömen können, sind innerhalb der Schleuse 1 ebenfalls Öffnungen 31 in der Hülse 27 ausgebildet.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ragt die Hülse 27 in Form einer Haube 33 in einen Raum oberhalb des oberen Bodens 3. Hierdurch wird ein oberer Anschlag für das als Haube ausgebildete Schließelement 1 1 gebildet, der die Bewegung des als Haube ausgebildeten Schließelements 1 1 in der zweiten Ventilstellung begrenzt. In der Hülse 27 sind oberhalb des oberen Bodens 3 obere Öffnungen 35 ausgebildet, durch die Flüssigkeit vom oberen Boden in die Schleuse fließen kann, sobald die Gasströmung nicht mehr ausreichend stark ist, den Flüssigkeitsablauf vom oberen Boden 3 zu behindern. Damit ein Stoffaustausch stattfinden kann, ist der Anschlag für das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 in der zweiten Ventilstellung so ausgeführt, dass die Öffnungen 21 in dem als Haube ausgeführten Schließelement 1 1 in der zweiten Ventilstellung oberhalb des oberen Bodens 3 liegen, wobei die Unterkante der Öffnungen 21 vorzugsweise bündig mit dem oberen Boden 3 abschließt. In der zweiten Ventilstellung strömt auf diese Weise Gas durch die Öffnungen 21 im Mantel 23 des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 und die oberen Öffnungen 35 in der Hülse 27 in die Flüssigkeit auf dem oberen Boden 3, so dass ein intensiver Stoffaustausch zwischen Gas und Flüssigkeit auf dem oberen Boden 3 erfolgt.
Bei einem zyklischen Stoffaustauschprozess wird nach einer vorgegebenen Zeit die Gaszufuhr unterbrochen und die gesamte Flüssigkeit eines Trennbodens auf darunter liegenden Trennboden geleitet. Damit es hierbei nicht zu einer Rückvermischung kommt, strömt die Flüssigkeit zunächst in die Schleuse 1 und von dort nach erneutem Start der Gaszufuhr auf den darunter liegenden Trennboden. Während des Stoffaustauschprozesses befindet sich das Schließelement 1 1 des Ventils 13 in der zweiten Ventilstellung. Bei Beendigung der Gasströmung fällt das Schließelement 1 1 in die erste Ventilstellung, in der die Öffnung 9 im unteren Boden 5 der Schleuse 1 geschlossen ist. Damit während der Hubbewegung des Schließelements 1 1 aus der zweiten in die erste Ventilstellung keine Flüssigkeit vom oberen Boden 3 durch die Schleuse 1 in den Raum unterhalb der Schleuse 1 ablaufen kann, sind die Öffnungen 31 in der Hülse 27 so ausgebildet, dass der Abstand der Oberkante der Öffnungen 31 zum oberen Ende des Kamins 15 der Strecke h entspricht. Hierdurch kann erst Flüssigkeit durch die Öffnungen 31 in die Schleuse 1 einströmen, wenn die Unterkante des Mantels 23 des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 die Öffnung 9 im unteren Boden 5 verschließt. Auf diese Weise wird ge- währleistet, dass sich bei Unterbrechung der Gaszufuhr die gesamte Flüssigkeit vom oberen
Boden 3 zunächst in der Schleuse 1 sammelt und nicht durch die Öffnung 9 im unteren Boden 5 ablaufen kann.
Figur 2 zeigt ein Ventil für eine Schleuse mit zusätzlichen Leitelementen für die Flüssigkeit.
Das in Figur 2 dargestellte Ventil entspricht in seinem Aufbau im Wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten. Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Ventil sind zusätzlich Leitelemente in Form von Ablaufrinnen 38 umfasst, die am unteren Ende des Kamins 15 angeordnet sind. Hierzu schließen sich die Ablaufrinnen 38 an die ringförmige Erweiterung 19 an. Durch die Ab- laufrinnen 38 wird die Flüssigkeit von der unteren Öffnung 25, durch die das Gas strömt, weggeleitet. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit in einem Bereich abläuft, in dem die Gasgeschwindigkeit so gering ist, dass keine Flüssigkeitstropfen mitgerissen werden. Die Ablaufrinnen 38 sind dazu vorzugsweise wie in der hier dargestellten Ausführungsform in einem Winkel schräg nach unten ausgerichtet, wobei sich die Ablaufrinnen 38 in ihrem Verlauf von der unte- ren Öffnung 25 entfernen. Der Querschnitt der Ablaufrinnen 38 kann zum Beispiel u-förmig, v- förmig oder bevorzugt rechteckförmig sein, wobei die Ablaufrinnen 38 vorzugsweise nach oben offen sind. Derartige Leitelemente, zum Beispiel Ablaufrinnen 38, können immer dann eingesetzt werden, wenn der Kamin fest mit dem unteren Boden 5 der Schleuse 1 verbunden ist, wie dies auch bei den in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen der Fall ist. Bei Ausführungsformen, wie sie nachfolgend in den Figuren 3 , 4 und 9 gezeigt sind und bei denen der Kamin mit dem Schließelement verbunden ist, können entsprechende Leitelemente lediglich so dimensioniert oder angebracht werden, dass die Funktion des Ventils hierdurch nicht behindert wird.
Eine zweite Ausführungsform für ein Ventil für eine Schleuse in einer Kolonne für zyklische Stoffaustauschprozesse in einer ersten Ventilstellung ist in Figur 3 dargestellt. Figur 4 zeigt das Schließelement gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform in einer zweiten Ventilstellung.
Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform der Kamin 15 mit dem als Haube ausgeführten Schließelement 1 1 verbunden. Damit bei beginnendem Ablaufen der Flüssigkeit aus der Schleuse 1 die Öffnung 9 im unteren Boden 5 nicht vollständig von Flüssigkeit ausgefüllt wird, so dass die Gasströmung unterbrochen oder abgeschwächt wird, ist der Kamin 15 ist dabei länger als der Mantel 23 des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 . Hierdurch fließt die Flüssigkeit zunächst durch den nicht vom Kamin 15 ausgefüllten Querschnitt der Öffnung 9 im unteren Boden 5 und das Gas kann weiterhin durch die Öffnung 25 in den Kamin 15 einströmen.
Bei Unterbrechung der Gaszufuhr befindet sich das als Haube ausgebildete Schließelement 1 1 in der in Figur 3 dargestellten ersten Ventilstellung. Dadurch, dass der Mantel des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 nach unten durch die Öffnung 9 im unteren Boden 5 ragt, wird die Öffnung 9 verschlossen, so dass keine Flüssigkeit aus der Schleuse 1 in den unter der Schleuse liegenden Raum ablaufen kann. Alle Öffnungen, die ein Ablaufen der Flüssigkeit aus der Schleuse ermöglichen würden, sind verschlossen.
Bei Neustart der Gaszufuhr wird das als Haube ausgebildete Schließelement 1 1 durch in den Kamin 15 und in den Zwischenraum zwischen Kamin 15 und Mantel 23 strömendes Gas angehoben. Dadurch, dass der Mantel 23 nach unten durch den unteren Boden 5 in den Raum unterhalb der Schleuse 1 hineinragt, muss das als Haube ausgebildete Schließelement 1 1 zunächst so weit angehoben werden, bis das untere Ende des Mantels 23 oberhalb des unteren Bodens 5 ist, damit die Flüssigkeit aus der Schleuse ablaufen kann. Hierzu sind - wie Figur 4 zu entnehmen ist - in der Hülse 27 unmittelbar oberhalb des unteren Bodens 5 Öffnungen 36 ausgebildet. Durch diese Öffnungen 36 in der Hülse 27 kann die Flüssigkeit durch den nicht vom Kamin 15 ausgefüllten Öffnungsquerschnitt der Öffnung 9 im unteren Boden 5 aus der Schleuse 1 ablaufen. Da der Kamin 15 nach unten aus dem Mantel 23 des als Haube ausgebildeten Schließelements 1 1 herausragt, kann weiterhin Gas in den Kamin 15 einströmen und das Schließelement 1 1 weiter anheben, während gleichzeitig die Flüssigkeit aus der Schleuse 1 in den darunter liegenden Raum abläuft. Dadurch, dass die Flüssigkeit erst beginnt aus der Schleuse 1 abzulaufen, nachdem das Schließelement 1 1 bereits in Bewegung ist, wird gewährleistet, dass die gesamte Flüssigkeit auf dem oberen Boden 3 der nächsttieferen Schleuse ver- bleibt und keine Flüssigkeit während des Starts der Gaszufuhr durch die nächsttiefere Schleuse weiter abläuft. Hierdurch kann der Stoffaustauschprozess weiter optimiert werden.
Damit die Flüssigkeit während der Hubbewegung des Schließelements 1 1 aus der Schleuse 1 ablaufen kann und sich kein Unterdruck in der Schleuse bildet, der dazu führen würde, dass Flüssigkeit in die Schleuse gesaugt wird und dadurch das Ablaufen der Flüssigkeit unterbrochen wird, sind im Mantel 23 des als Haube ausgebildeten Schließelements 1 1 Öffnungen 21 ausgebildet und im Kamin 15 Öffnungen 37. Sowohl die Öffnungen 21 im Mantel 23 als auch die Öffnungen 37 im Kamin sind dabei vorzugsweise im oberen Bereich des als Haube ausge- bildeten Schließelements 1 1 angeordnet. Sobald sich die Öffnungen 21 im Mantel 23 mit Öffnungen 31 im oberen Bereich der Hülse 27 überschneiden kann Gas aus dem Kamin und aus dem Bereich unterhalb des Mantels 23 durch die Öffnungen 21 , 31 in die Schleuse strömen, um den Druck auszugleichen. Durch die Gasströmung wird das als Haube ausgebildete Schließelement 1 1 weiter angehoben, bis es die in Figur 4 dargestellte zweite Ventilstellung erreicht hat. In der zweiten Ventilstellung befinden sich die Öffnungen 21 zumindest teilweise oberhalb des oberen Bodens 3, so dass das Gas durch die Öffnungen 21 in den Raum oberhalb des oberen Bodens 3 ausströmen kann. Da sich auf dem oberen Boden während des Stoffaustauschprozesses Flüssigkeit befin- det, wird das Gas durch die Flüssigkeit geleitet.
Sobald die Gaszufuhr wieder unterbrochen wird, fällt das als Haube ausgebildete Schließelement 1 1 wieder in die in Figur 3 dargestellte erste Ventilposition, wodurch die Öffnung 7 im oberen Boden freigegeben wird, so dass die Flüssigkeit vom oberen Boden durch die Öffnungen 31 in der Hülse 27 in die Schleuse abfließen kann.
Damit die Gasströmung während der Hubbewegung des Schließelements 1 1 nicht durch aus der Schleuse 1 ablaufende Flüssigkeit gehindert wird und gleichzeitig die Flüssigkeit nicht durch die Gasströmung daran gehindert wird, aus der Schleuse 1 abzufließen, ist der Kamin 15 so gestaltet, dass dieser nur einen Teil des Öffnungsquerschnitts der Öffnung 9 im unteren Boden 5 ausfüllt. Mögliche Varianten zur Gestaltung der Öffnung 25 des Kamins 15 sind in den Figuren 5A bis 5G dargestellt. Hierbei ist die Öffnung 9 im unteren Boden 5 jeweils kreisförmig ausgeführt. Neben der hier dargestellten Kreisform der Öffnung 9 kann die Öffnung 9 jedoch auch jeden beliebigen anderen Querschnitt einnehmen.
Bei der in Figur 5A dargestellten Ausführungsform weist der Kamin 15 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Kamin 15 ist dabei konzentrisch in der Öffnung 9 angeordnet. Eine exzentrische Anordnung wäre allerdings ebenfalls möglich. Auch wäre es möglich, den Kamin mit einer Querschnittsfläche in einer anderen Form zu gestalten, beispielsweise als Polygon mit mindestens drei Ecken, als Ellipse oder in jeder beliebigen anderen Form. Zu beachten ist lediglich, dass die Querschnittsfläche der Öffnung 25 des Kamins 15 kleiner ist als die Querschnittsfläche der Öffnung 9 im unteren Boden 5 und dass die maximalen Ausdehnungen so gewählt werden, dass der Kamin 15 die Öffnung 9 nicht schneidet sondern sich vollständig in der Öffnung 9 befindet.
Unterschiedliche Varianten, bei denen der Kamin in Form eines Kreisabschnitts gestaltet ist, sind in den Figuren 5B, 5C und 5D dargestellt. Hierbei ist in der Figur 5B die Querschnittsfläche der Öffnung 25 im Kamin größer als die freie Querschnittsfläche 39 der Öffnung 9, in der in Figur 5C dargestellten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche der Öffnung 25 im Kamin kleiner als die freie Querschnittsfläche 39 der Öffnung 9 und in der in Figur 5D dargestellten Ausführungsform sind beide Querschnittsflächen 25, 39 gleich groß.
Bei der in Figur 5E gezeigten Ausführungsform hat der Kamin einen Querschnitt in Form von zwei Kreisausschnitten. Alternativ ist es auch möglich, den Kamin mit einem Querschnitt von nur einem Kreisausschnitt oder auch von mehreren Kreisausschnitten zu gestalten. Auch ist es nicht erforderlich, dass die Kreisausschnitte jeweils einen Mittelpunktswinkel von 90° aufweisen. Der Mittelpunktswinkel der einzelnen Kreisausschnitte kann jeden beliebigen anderen Wert annehmen. Es ist lediglich darauf zu achten, dass die Gesamtquerschnittsfläche der Öffnung 25 des Kamins 15 kleiner ist als die Gesamtquerschnittsfläche der Öffnung 9 im unteren Boden 5.
Bei den in den Figuren 5F und 5G dargestellten Ausführungsformen ist in Figur 5F der nicht vom Kamin 15 ausgefüllte Querschnitt 39 der Öffnung 9 in Form von zwei gegenüberliegenden achsensymmetrischen Kreisabschnitten gestaltet und in der in Figur 5G dargestellten Ausführungsform spiegelverkehrt der Kamin 15 in Form der zwei gegenüberliegenden achsensymmetrischen Kreisabschnitte. In den Figuren 5A bis 5G ist die freie Querschnittsfläche 39 jeweils die Querschnittsfläche der Öffnung 9, durch die die Flüssigkeit aus der Schleuse 1 abfließt.
Damit das als Haube ausgebildete Schließelement 1 1 in der ersten beziehungsweise zweiten Ventilstellung verbleibt, ist es notwendig, jeweils einen Anschlag vorzusehen, der die Hubbe- wegung des als Haube ausgebildeten Schließelements 1 1 begrenzt.
Bei mit dem unteren Boden 5 über die Hülse 27 verbundenem Kamin 15 wird der untere Anschlag für die Hubbegrenzung in der ersten Ventilstellung durch die ringförmige Erweiterung 19 am unteren Ende des Kamins 15 realisiert.
Der obere Anschlag kann wie in Figur 1 dargestellt in Form einer Haube 33 über dem oberen Boden 3 realisiert werden. Alternativ ist es auch möglich, die ringförmige Erweiterung 17 am oberen Ende des Kamins 15 als Anschlag für die zweite Ventilstellung zu nutzen. Dies ist beispielhaft in den Figuren 6 und 7 dargestellt.
Bei der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform ist am unteren Ende des Mantels 23 des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 eine Bördelkante 41 ausgeformt. Mit der Bördelkante 41 schlägt das als Haube ausgeführte Schließelement 1 1 in der zweiten Ventilstellung an die ringförmige Erweiterung 17 am oberen Ende des Kamins 15 an, so dass die Hubbewegung des Schließelements nach oben begrenzt wird.
Alternativ kann auch im Mantel 23 des als Haube ausgebildeten Schließelements eine Sicke 43 ausgeformt sein, die zur Begrenzung der Hubbewegung in der zweiten Ventilstellung an der ringförmigen Erweiterung 17 des Kamins 15 anschlägt. Dies ist beispielhaft in Figur 7 dargestellt.
Da bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Kamin 15 nicht als An- schlag genutzt werden kann, ist es hier zum Beispiel möglich, den oberen und den unteren Anschlag für die Hubbegrenzung in der Hülse 27 auszuformen. Der Anschlag kann dabei ebenfalls in Form einer Bördelkante, einer Sicke oder auch in Form von Stiften realisiert werden.
Eine Ausführungsform, bei der der Kamin 15 am unteren Ende eine Durchmessererweiterung 45 aufweist, die ohne Kante verläuft, ist in Figur 8 dargestellt. Im Unterschied zu der in den Figuren 1 , 6 und 7 dargestellten Ausführungsform mit ringförmiger Erweiterung 19 am unteren Ende des Kamins 15 nimmt bei der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform der Durchmesser stetig zu. Hierdurch wird eine scharfe Kante vermieden, in der sich Toträume ausbilden können in denen wiederum Ablagerungen entstehen können. Durch die stetige Zunahme des Durch- messers kann die Flüssigkeit sauber umgelenkt werden. Die stetige Zunahme des Durchmessers kann dabei zum Beispiel wie hier dargestellt als Radius realisiert sein. Alternativ wäre auch eine parabolische, elliptische oder hyperbolische Durchmesserzunahme denkbar.
Eine weitere Ausführungsform eines Ventils mit an dem als Haube ausgebildeten Schließele- ment 1 1 angeformtem Kamin 15 ist in Figur 9 dargestellt.
Im Unterschied zu der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist bei der in Figur 9 dargestellten Ausführungsform der Kamin 15 unterhalb des Mantels 23 des als Haube ausgebildeten Schließelements 1 1 ausgeführt. Der Kamin wird dabei durch eine Durchmesserveren- gung des Mantels 23 gebildet.
Bei der in Figur 9 dargestellten Ausführungsform ist der Mantel 23 des als Haube ausgebildeten Schließelements 1 1 so gestaltet, dass in der ersten Ventilposition untere Öffnungen 29 unterhalb des unteren Bodens 5 und Öffnungen 36 unmittelbar oberhalb des unteren Bodens 5 in einer das als Haube ausgebildeten Schließelement 1 1 umschließenden Hülse verschlossen werden, um so das Ablaufen von Flüssigkeit aus der Schleuse 1 zu verhindern. Bei der Hubbewegung des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 in die zweite Ventilstellung bewegt sich der am unteren Ende des Mantels 23 ausgebildete Kamin 15 in Richtung der unteren Öffnungen 29 und der Öffnungen 36 unmittelbar oberhalb des unteren Bodens 5. Sobald der Ka- min die Öffnungen 36 oberhalb des unteren Bodens 5 erreicht hat, kann die Flüssigkeit aus der Schleuse durch die Öffnungen 36 und die unteren Öffnungen 29 abfließen. Gleichzeitig kann Gas aus dem als Haube ausgeführten Schließelement 1 1 durch Öffnungen 21 im Mantel und Öffnungen 31 im oberen Bereich der Hülse 27 innerhalb der Schleuse 1 in die Schleuse 1 ein- strömen. Sobald das Schließelement 1 1 die zweite Ventilstellung erreicht hat, strömt das Gas durch die Öffnungen 21 im Mantel 23 des als Haube ausgeführten Schließelementsl 1 und die oberen Öffnungen 25 in der Hülse 27 in die Flüssigkeit auf dem oberen Boden 3. Die Hubbewegung des als Haube ausgeführten Schließelements 1 1 in der zweiten Ventilposition wird da- bei durch eine Bördelkante 47 am oberen Ende der in den Raum oberhalb des oberen Bodens 3 ragenden Hülse 27 begrenzt.
Der Anschlag in der ersten Ventilstellung wird durch eine Bördelkante 49 realisiert, die am unteren Ende der in den Raum unterhalb des unteren Bodens 3 ragenden Hülse 27 ausgebildet ist. Hierbei schlägt der Kamin - gegebenenfalls mit einer ringförmigen Erweiterung 19 - an der Bördelkante
49 an, um die Hubbewegung in der ersten Ventilstellung nach unten zu begrenzen.
Alternativ zur Bördelkante 47, 49 am oberen und am unteren Ende der Hülse 27 kann auch jede beliebige andere Form eines Anschlags ausgebildet sein, zum Beispiel eine Sicke oder Stifte, die in die Hülse 27 hineinragen. Der Anschlag für die zweite Ventilstellung oberhalb des oberen Bodens 3 kann auch wie in Figur 1 dargestellt in Form einer Haube realisiert werden.
In allen dargestellten Ausführungsformen ist es weiterhin bevorzugt, wenn in der Haube 1 1 oberhalb des maximalen Flüssigkeitsstandes in der Schleuse 1 eine Bohrung ausgebildet ist, durch die ein Druckausgleich erfolgen kann, wenn sich das Schließelement in der unteren Position befindet und dadurch die Gasströmung durch die Kolonne unterbrochen ist.
Bezugszeichenliste
1 Schleuse
3 oberer Boden
5 unterer Boden
7 Öffnung im oberen Boden 3
9 Öffnung im unteren Boden 5
1 1 Schließelement
13 Ventil
15 Kamin
17 ringförmige Erweiterung am oberen Ende des Kamins 15
19 ringförmige Erweiterung am unteren Ende des Kamins 15
21 Öffnung
23 Mantel
25 untere Öffnung im Kamin 15
27 Hülse
29 untere Öffnung
31 Öffnung in der Hülse 27
33 Haube
35 obere Öffnung
36 Öffnung in der Hülse 27
37 Öffnung im Kamin 5
38 Ablaufrinne
39 nicht vom Kamin 15 ausgefüllter Querschnitt
41 Bördelkante
43 Sicke
45 Durchmessererweiterung
47 Bördelkante
49 Bördelkante

Claims

Patentansprüche
1 . Ventil zur Durchführung eines Stoffaustauschprozesses, das in einem einen oberen (3) und einen unteren Boden (5) umfassenden Trennboden aufgenommen ist, wobei zwischen dem oberen Boden (3) und dem unteren Boden (5) eine Schleuse (1 ) ausgebildet ist, wobei das Ventil (13) ein Schließelement (1 1 ) umfasst, das so gestaltet ist, dass mit dem Schließelement (1 1 ) in einer ersten Ventilstellung eine Öffnung (9) im unteren Boden (5) der Schleuse (1 ) schließbar ist, so dass Flüssigkeit vom oberen Boden (3) in die Schleuse (1 ) fließen kann, und in einer zweiten Ventilstellung die Öffnung (9) im unteren Boden (5) geöffnet ist und eine Öffnung (7) in dem oberen Boden (3) geöffnet ist, so dass Gas durch die Schleuse (1 ) und durch Flüssigkeit auf dem oberen Boden (3) strömen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (1 1 ) in Form einer Haube ausgebildet ist, die einen Mantel (23) umfasst, der Öffnungen (21 ) aufweist, die derart positioniert sind, dass in der zweiten Ventilstellung Gas durch die Öffnungen (21 ) in die Flüssigkeit auf dem oberen Boden (3) strömen kann, und wobei weiterhin ein Kamin (15) umfasst ist, wobei das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) und der Kamin (15) so gestaltet sind, dass der Querschnitt des Kamins (15) kleiner ist als der Querschnitt des als Haube ausgebildeten Schließelements (1 1 ) und wobei der Kamin (15) mit dem unteren Boden (5) der Schleuse (1 ) verbunden ist und in die Schleuse (1 ) hineinragt oder wobei der Kamin (15) mit dem als Haube ausgebildeten Schließelement (1 1 ) verbunden ist.
2. Ventil gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Boden (3) der
Schleuse (1 ) eine Haube (33) ausgebildet ist, gegen die das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) in der zweiten Ventilstellung anschlägt.
3. Ventil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kamin (15) ein Anschlag ausgebildet ist, gegen den das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) mit einem Anschlag (41 , 43) am Mantel (23) anschlägt, wenn der Kamin (15) mit dem unteren Boden verbunden ist.
4. Ventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag am Kamin (15) in Form einer Sicke oder einer ringförmigen Erweiterung (17) am oberen Ende des Kamins (15) ausgebildet ist.
5. Ventil gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag an dem als Haube ausgeführten Schließelement (1 1 ) eine umlaufende Rippe am unteren Ende des Mantels (23) ist.
6. Ventil gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag mindestens einen Stift am Mantel (23) des als Haube ausgebildeten Schließelements (1 1 ) umfasst.
7. Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Kamins (15) eine Durchmessererweiterung (45) aufweist.
8. Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Boden (5) und der obere Boden (3) der Schleuse (1 ) mit einer Hülse (27) verbunden sind und das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) in der Hülse (27) geführt ist.
9. Ventil gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülse (27) ein Anschlag ausgebildet ist, gegen den das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) in der ersten Ventilstellung anschlägt, wenn der Kamin (15) mit dem als Haube ausgebildeten Schließelement (1 1 ) verbunden ist.
10. Ventil gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hülse (27) im Bereich der Schleuse (1 ) Öffnungen (31 , 36) ausgebildet sind, so dass Flüssigkeit vom oberen Boden (3) durch die Hülse (27) in die Schleuse (1 ) einströmen kann, wenn das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) in der ersten Ventilstellung ist und aus der Schleuse (1 ) ausströmen kann, wenn das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) in der zweiten Ventilstellung ist.
1 1 . Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamin (15) und die Öffnung (9) im unteren Boden (5) so gestaltet sind, dass Gas durch den Kamin (15) von unten nach oben strömt und Flüssigkeit durch den vom Kamin (15) verschiedenen Querschnitt der Öffnung (9) im unteren Boden (5) strömt, wenn das als Haube ausgebildete Schließelement (1 1 ) von der ersten in die zweite Ventilstellung bewegt wird.
12. Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Kamins (15) Leitelemente (38) für die Flüssigkeit angeordnet sind.
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