DD232393A3 - Fluessigkeitsverteiler fuer gas-/dampf-fluessigkontaktapparate - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist einsetzbar zur Flüssigkeitsverteilung in Gas-/Dampf-Flüssigkontaktapparaten. Das Ziel der Erfindung besteht in einem Flüssigkeitsverteiler, der sich durch einen fertigungs- und montagetechnisch minimalen Aufwand auszeichnet und mit de m sich ein optimaler Belastungsbereich realisieren lässt. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass in Strömungsrichtung beidseitig von den freien Kanten der Flüssigkeitsverteilerrinne ausgehend alternierend nach oben und unten orientierte Medienleiter vorgesehen sind, wobei die Innenflächen der Flüssigkeitsverteilerrinne sowie die von ihr kontinuierlich übergehenden Flächen der Medienleiter eine Rauhheit von 40 bis 80 Mym und einen Rillenabstand von < 40 Mym und die so beschriebenen Flächen einen um den Faktor 10 größeren Rauhheitswert als die übrigen glatten Flächen der Flüssigkeitsverteilerrinne aufweisen. Fig. 1

Description

^:lüssigkeitsleitelemente fungieren. Der Austrittsquerschnitt für die Flüssigkeit jedes einzelnen Flüssigkeitsleitelementes wird iurch das angeordnete Gasleitelementenpaar seitlich begrenzt. Wesentlich für die Ausbildung der Flüssigkeitsleitelemente jleibt noch, daß diese um den Wert des Biegeradius über die freie Kante der Flüssigkeitsverteilerrinne hinausragen, im unteren 3ereich auf der Außenfläche derselben anliegen und die Unterkante der Flüssigkeitsverteilerrinne in definierter Länge jberragen.

Die nach innen gerichteten Flächen der Flüssigkeitsverteilerrinne inklusive die von ihr übergehenden Innenflächen der jasleitelemente sowie die Außenflächen der Flüssigkeitsleitelemente besitzen eine um den Faktor 10 größere Rauhtiefe gegenüber den verbleibenden Flächen. Von besonderer Bedeutung ist hierbei der kontinuierliche Übergang der rauhen Dberflächenqualität von der Flüssigkeitsverteilerrinne auf die Flächen der Medienleitelemente, wobei durch die spezifische ^:ormgebung der Flüssigkeitsleitelemente ein strömungsgünstiger Übergang garantiert wird.

^usführungsbeispiel

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu stellen dar:

^:igur1: Flüssigkeitsverteilerrinne in perspektivischer Ansicht

^zigur 2: Schnittdarstellung der Flüssigkeitsverteilerrinne quer zur Längsachse ^:igur3: Rauhheitsprofil der rauhen Oberfläche

Die in Figur 1 dargestellte Flüssigkeitsverteilerrinne 1 ist an ihrerfreien Kante 2 mit nach oben gerichteten Gasleitelementen 3 jnd nach unten gerichteten Flüssigkeitsleitelementen 4 ausgestattet. Aus fertigungstechnischen Gesichtspunkten und /erfahrenstechnischen Vorteilen sind die Medienleitelemente aus der verlängerten Rinnenflanke herausgebildet. Zur Optimierung eines zielgerichteten Flüssigkeitstransportes verfügt für kleinere Flüssigkeitsbelastungen das ^rlüssigkeitsleitelement 4 an der freien Kante 2 der Flüssigkeitsverteilerrinne 1 über eine Biegekante 5, deren Biegeradius 9 gemäß Figur 2 größer 1 mm betragen muß.

Jm einen unkontrollierten Ablauf der Flüssigkeit an der Außenfläche der Flüssigkeitsverteilerrinne 1 zu verhindern, liegen die Flüssigkeitsleitelemente 4 im unteren Bereich der Außenfläche der Flüssigkeitsverteiierrinne 1 an und ragen außerdem überdie jntere Kante 6 derselben hinaus, so daß die Flüssigkeit gezielt von jedem Flüssigkeitsleitelement 4 abgegeben wird. Die Ausbildung der Flüssigkeitsleitelemente 4 über die untere Kante 6 der Flüssigkeitsverteilerrinne 1 hinaus bewirkt, daß die Flüssigkeit aus der Verteiierebene transportiert wird. Dadurch bleiben Mitreißeffekte durch die Gas-/Dampf-Phase infolge der Querschnittsverengung weitestgehend ausgeschlossen. Zur Begünstigung eines bevorzugten Fließverhaltens der Flüssigkeit haben die Innenflächen der Flüssigkeitsverteilerrinne 1 und die von ihr übergehenden Flächen auf die Medienleiter eine rauhe Oberfläche 7. Dies gilt im speziellen für die Gasleitelementeinnen- sowie die Flüssigkeitsleitelementaußenflächen. Sämtliche nicht beschriebenen Flächen der Flüssigkeitsverteilerrinne 1 einschließlich die der Medienleitelemente verfügen über eine glatte Oberfläche 8.

Das Rauhheitsprofil entsprechend Figur 3 stellt die Struktur der rauhen Oberfläche 7 dar. Hierbei wird die Rauhheit durch die mittlere Rauhheit Rz und den Rillenabstand Ar charakterisiert. Dabei ist die mittlere Rauhheit Rz der mittlere Abstand zwischen den fünf höchsten Rillenkämmen 10 und den fünf tiefsten Punkten 11 des Istprofils innerhalb der Bezugsstrecke und der Rillenabstand Ar das arithmetische Mittel aller Abstände benachbarter Rillenkämme 10 voneinander.

Die Erfindung wird nun anhand eines praktischen Anwendungsbeispieles näher erläutert.

Zur Anfangs- beziehungsweise Zwischenverteilung sind über den Querschnitt der Austausch kolonne ein beziehungsweise mehrere Flüssigkeitsverteilersysteme angeordnet. Für die Zwischenverteilung wird das Flüssigkeitsverteilersystem mit einem in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vorgeschalteten Flüssigkeitssammlersystem gekoppelt. Der Grundaufbau des Flüssigkeitsverteilersystems besteht aus über den Kolonnenquerschnitt waagerecht in einem parallelen Abstand zueinander vorgesehenen Flüssigkeitsverteilerrinnen 1, die kommunizierend miteinander durch eine oder mehrere Hauptrinnen verbunden

In allen genannten Varianten bildet sich im Betriebszustand für das gesamte Flüssigkeitsverteilerrinnensystem das gleiche Flüssigkeitsniveau aus. Durch die rauhen Oberflächen 7 werden die Flüssigkeitsleitflächen selbsttätig infolge des vorherrschenden Kapillareffektes benetzt, so daß sich ein Flüssigkeitsfilm auf der gesamten rauhen Oberfläche 7 ausbildet. Mit steigender Flüssigkeitsbelastung fließt bevorzugt die Flüssigkeit auf bereits benetzter rauher Oberflächen 7 an den Flüssigkeitsleitelementen 4 ab. Die zwischen den Flüssigkeitsleitelementen 4 über die freien Kanten 2 der Flüssigkeitsverteilerrinne 1 austretende Flüssigkeit orientiert sich wegen der schlechten Benetzbarkeit der glatten Oberflächen 8 zu den nächstliegenden Flüssigkeitsleitelementen 4 und wird von diesen ebenfalls nach unten geleitet und abgegeben. Optimiert wird der konzentrierte Transport der Flüssigkeit auf den Flüssigkeitsleitelementen 4 durch das dort vorliegende Rauhheitsprofil, daß die Benetzbarkeit der Oberflächen in diesem Bereich infolge des auftretenden Kapillareffektes fördert.

Die Gasleitelemente 3 schließen im Betriebszustand im Bereich der zulässigen Gasbelastung eine störende Wirbelbildung über der offenen Flüssigkeitsverteilerrinne 1, insbesondere über dem Flüssigkeitsspiegel selbst, weitgehendst aus. Dadurch werden

ungleichmäßige Beaufschlagungen der einzelnen Flüssigkeitsleitelemente 4 vermieden. . ·,

Die Vorteile de-· Erfindung bestehen darin, daß durch die spezifische Ausgestaltung der Flüssigkeitsverteilerrinne 1 sowie die von den freien Kanten 2 derselben nach oben und unten gerichteten Medienleitelemente 3,4 das Öffnungsverhältnis in der Flüssigkeitsverteilerebene, das dominierend für die Gasbelastbarkeit ist, sowie die Strömungsquerschnitte der Flüssigkeit im gesamten Rinnensystem des Flüssigkeitsverteilers optimiert sind, so daß ein großer Belastungsbereich gas-/dampf- beziehungsweise flüssigkeitsseitig realisiert werden kann. Die spezifische Oberflächengestaltung der Medienleitelemente garantiert ein definiertes (gleichmäßiges) Abtropfverhalten überdie gesamte Berieselungsfläche bei Unempfindlichkeit gegenüber verschmutzten Medien. Durch all diese Faktoren läßt sich eine hohe Feinverteilung der Flüssigkeit über die gesamte Kolonnenquerschnittsfläche unabhängig von der Gas-/Dampf-Flüssigkeitsbelastung erzielen.

Claims (5)

Erfindungsanspruch:

1. Flüssigkeitsverteiler für Gas- (Dampf-) und Flüssigkeitskontaktapparate, bestehend aus über dem Kolonnenquerschnitt waagerecht angeordneten Flüssigkeitsverteilerrinnen, die kommunizierend mit einer oder mehreren Hauptrinnen verbunden sind und über separate Abtropfstellen verfügen, gekennzeichnet dadurch, daß in Strömungsrichtung beidseitig von den freien Kanten (2) der Flüssigkeitsverteilerrinne (1) ausgehend alternierend nach oben und unten orientierte Medienleiter vorgesehen sind, wobei die Innenfläche der Flüssigkeitsverteilerrinne (1) sowie die von ihr kontinuierlich übergehenden Flächen der Medienleiter eine Rauhigkeit von 40 bis 80>m mit einem Rillenabstand von <40/i.m und die so beschriebenen Flächen einen um den Faktor 10 größeren Rauhigkeitswert als die übrigen glatten Flächen der Flüssigkeitsverteilerrinne (1) aufweisen.

2. Flüssigkeitsverteiler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die nach oben orientierten Medienleiter als Gasleitelemente (3), die nach unten orientierten als Flüssigkeitsleitelemente (4) ausgebildet sind.

3. Flüssigkeitsverteiler nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die nach unten verlaufenden Flüssigkeitselemente (4) mit ihrer Biegekante um den Wert des Biegeradius (9) über die obere freie Kante (2) der Flüssigkeitsverteilerrinne (1) überstehen.

4. Flüssigkeitsverteiler nach Punkt 1,2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei großen Flüssigkeitsbelastungen ein Gasleitelementepaarden Flüssigkeitsaustrittsquerschnitt für das zugeordnete Flüssigkeitsleitelement (4) seitlich begrenzt, während derselbe bei kleineren Flüssigkeitsbelastungen beidseitig durch jedes Gasleitelementepaar in Verbindung mit der Erhöhung der Biegekante (5) des analogen Flüssigkeitsleitelementes (4) unterteilt wird.

5. Flüssigkeitsverteiler nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeitsleitelemente (4) im unteren Bereich der Flüssigkeitsverteilerrinne (1) anliegen und die untere Kante (6) derselben um ein bestimmtes Maß überragen.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen ,

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist einsetzbar zur Fiüssigkeitsverteilung in GasVOampf-Flüssigkeitskontaktapparaten, insbesondere für mit Packungen und/oder Füllkörperschüttungen ausgerüsteten Kolonnen, über deren Querschnittsfläche eine optimale Verteilung der flüssigen Phase erforderlich ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist ein Verteilerboden für eine Austauschkolonne gemäß DE 3141930, der mit dem Mantel durch eine spezifische Trag- und Justiereinrichtung verbunden ist und sich aus einer Anzahl über die Kolonnenquerschnittsfläche parallel zueinander waagerecht angeordneter Verteilerrinnen zusammensetzen, wobei diese eine Reihe von Abtropfstellen über ihre Länge besitzen.

Ähnliche Lösungsvorschlägenach dem beschriebenen Prinzip bieten sich in derOS 2919462, OS 2945103, DE 3013783sowie OS 2206230 an. Der Flüssigkeitsaustritt aus den Rinnen wird hier entweder über Öffnungen beziehungsweise Durchbrüche herbeigeführt, wobei zusätzliche Abtropfungen oder speziell geformte Abtropfelemente den Flüssigkeitstransport übernehmen. Eine gesonderte Variante ist in der Einbringung spezieller Transportelemente in den oben genannten Öffnungen oder Durchbrüchen zu sehen, mit denen ein Kapillareffekt angestrebt wird. Zu diesem Zweck sind separate U-förmige Drähte angebracht, die an der Rinnenwand anliegen.

Nachteilig hierbei ist, daß der konstruktive Aufbau kompliziert und damit ökonomisch aufwendig wird. Durch die exakte parallele Anordnung der Drähte in einem definierten Abstand ergibt sich ein hoher fertigungs-und montagetechnischer Aufwand. Bei nicht gewährleisteter Präzision bleibt der gewünschte Kapillareffekt aus, so daß es durch diesen Sachverhalt zu einer partiellen Ungleichverteilung der flüssigen Phase kommt.

Bei allen von diesem Konstruktionsprinzip abweichenden Lösungen, wo der Flüssigkeitstransport über Öffnungen, Durchbrüche beziehungsweise an den Verteilerrinnen zusätzlich befestigte Abtropfeinrichtungen erfolgt, sind die fertigungs- und montagetechnischen Kosten analog ungünstig und bewirken durch die effektiv erforderliche Baubreite eine Reduzierung des freien Strömungsquerschnittes für die Gas-/Dampfphase im Kolonnenquerschnitt in der Verteilerebene. Die Belastbarkeit solcher Kolonnen muß hier meistens als verbesserungsbedürftig angesehen werden. Darüber hinaus fördern Konstruktionen dieser Art mit ihren Öffnungen, Durchbrüchen oder eingefügten Drähten die Anfälligkeit für Verschmutzungen, eine Erscheinung, die eine ungleichmäßige Flüssigkeitsabgabe der Abtropfstellen untereinander nach^ichzieht beziehungsweise bis zum Funktionsausfall des verschmutzten Bereiches führt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Flüssigkeitsverteilerrinne, durch die fertigungs- und montagetechnische Aufwendungen minimiert werden, wobei neben einer hohen Betriebssicherheit em optimaler Belastungsböreich gasVdampfsowieflüssigkeitjseitig realisiert werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist ein Flüssigkeitsverteiler, der durch seine konstruktive Gestaltung speziell durch die spezifische Ausbildung der Leitfläche für die Phasen höchste GasVßampf-Flüssigkeitsdurchsätze bei konstantguter Verteilungsqualität unter gezielter Ausnutzung des Kapillareffektes garantiert. — - — ---

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, indem sich der Flüssigkeitsverteiler waagerecht über den Kolonnenquerschnitt erstreckt und mittels einer Halte- und Justiereinrichtung am Kolonnenmantel befestigt ist. Der Flüssigkeitsverteiler verfügt über eine Vielzahl parallel im Abstand zueinander vorgesehener Flüssigkeitsverteilerrinnen, die kommunizierend miteinander durch eine oder mehrere Hauptrinnen verbunden sind. Die Flüssigkeitsverteilerrinnen.weisen ausgehend von der oberen freien Kante beidseitig über ihre Gesamtlänge eine Violzahl alternierend nach oben und unten angebrachte Medienleiter auf. Hierbei sind die Medienleiter unmittelbar Bestandteil der Flüssigkeitsverteilerrinnen, das heißt, sie wurden direkt aus der Rinnenflanke herausgebildet. Die nach oben orientierten Medienleiter wirken als Gasleitelemente, während die nach unten gerichteten als