EP2964356A1 - Kolonne zur durchführung von gas-/flüssig-stoffaustauschprozessen - Google Patents

Kolonne zur durchführung von gas-/flüssig-stoffaustauschprozessen

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Publication number
EP2964356A1
EP2964356A1 EP14708275.4A EP14708275A EP2964356A1 EP 2964356 A1 EP2964356 A1 EP 2964356A1 EP 14708275 A EP14708275 A EP 14708275A EP 2964356 A1 EP2964356 A1 EP 2964356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotatable
opening
fixed base
liquid
column
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Withdrawn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
EP14708275.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner GIESE
Egon SCHMIDT
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
Priority to EP14708275.4A priority Critical patent/EP2964356A1/de
Publication of EP2964356A1 publication Critical patent/EP2964356A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B01D3/30—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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a column for carrying out gas / liquid mass transfer processes, wherein in the column at least one lock is received, which is designed so that during the mass transfer process gas through the lock and when the gas supply is interrupted, the liquid flows into the lock on the lower separating tray and, when the gas is supplied again, the liquid flows down from the lock.
  • Corresponding columns can be used in all mass transfer processes in which a liquid is flowed through by a gas. These are, for example, distillations, rectifications or even chemical reactions.
  • a column for carrying out mass transfer processes comprising at least one lock delimited by an upper and lower separating tray is known, for example, from EP 2 033 698 A1, EP 2 027 901 A1 or RU 2 237 508 C1.
  • the locks described herein comprise upper and lower dividing trays, each having valves configured to allow gas to flow through the dividing tray, and liquid to flow from the upper tray into the gate upon interruption of gas flow, and again from the gate upon gas supply on the lower shelf.
  • 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. In a first position of the closing element, an outlet opening is closed off from the valve with the lower valve disk, through which liquid can flow from the lower floor to the separating floor underneath.
  • the second valve disk is in a position that allows the liquid to flow from the upper floor into the lock.
  • 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, 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 with renewed gas supply or too high a gas pressure is necessary to open the valve. This can lead to a deterioration of the separation performance.
  • the object of the invention is therefore to provide a column for carrying out mass transfer processes which does not have the disadvantages known from the prior art, in particular in which blocking of the valves can be avoided.
  • the object is achieved by a column for carrying out gas / liquid mass transfer processes, wherein in the column at least one sluice is enclosed by an upper separating bottom and a lower separating bottom, which is designed so that during the mass transfer process gas through the sluice and a lying on the upper shelf liquid flows, when interrupting the gas supply, the liquid flows into the lock on the lower parting tray and when renewed gas supply, the liquid drains down from the lock, the lower parting floor a fixed base with at least one opening and a a rotatable floor connected to a rotatable axle which passes through the fixed floor, so that the rotatable floor can be turned against the fixed floor, the rotatable floor being shaped such that the at least one opening in the floor is rotatable permanently mountable floor in a first P
  • the bottom of the rotatable floor is closed and can be opened by rotation of the rotatable floor.
  • the upper and lower dividing trays comprise a fixed base with at least one opening and a rotatable bottom connected to a rotatable shaft which passes through the fixed base.
  • the opening in the fixed base of the upper partition in the first position of the rotatable bottom of the lower partition is open and by rotation of the rotatable bottom, the opening is closed with a strainer insert, so that gas can flow through the strainer and the opening, but no liquid flows through the opening into the lock when the rotatable bottom of the lower partition is in a position in which the opening in the fixed base of the lower partition is opened.
  • the upper shelf as a solid floor so that in a gas flow no liquid drains from the bottom and the liquid drains from the upper shelf when the gas flow is interrupted.
  • Suitable forms for the upper parting tray are, for example, sieve trays.
  • the rotatable trays can be dispensed with the use of additional valves that can jam and thus restrict the function of the column.
  • the shelves can be made much less expensive.
  • gas / liquid mass transfer processes are referred to, which are carried out in columns with suitable internals, usually trays, in which a liquid is thoroughly mixed with the gas and, in general, the liquid flows downward due to gravity and the gas flows upward in the opposite direction in the column.
  • gas / liquid mass transfer processes are, for example, distillation, rectification, absorption or stripping (desorption). In addition to these separation processes, this also includes chemical reactions in which at least one educt stream is gaseous and one educt current is liquid.
  • gas is to be understood as meaning all gaseous substances, in particular also steam.
  • the upper and lower dividing trays through which the lock is limited comprise two fixed shelves, the rotatable tray being positioned between the fixed shelves.
  • the structure of the partition acts in particular in lying on the bottom firmly mountable bottom rotatable floor as a labyrinth seal, so that in particular when interrupting the mass transfer process no liquid can drain from the lock ,
  • the rotatable floor may be positioned above or below the fixed floor.
  • the rotatable floor is positioned in this case above the fixed floor.
  • particularly preferred is the embodiment with two fixed bases, between which the rotatable bottom is added.
  • At least one sieve insert is accommodated in the rotatable bottom of the upper separating bottom, which allows a gas flow through the bottom and which is designed so that no liquid can drain through the sieve bottom due to the gas flow.
  • the number of sieve inserts in the rotatable bottom of the upper partition floor preferably corresponds to the number of openings in the fixed base. This makes it possible that during the mass transfer process gas can flow through all openings in the fixed base and no opening is opened so that can run through this liquid.
  • the sieve insert is further designed so that it does not hinder rotation of the rotatable bottom of the upper partition.
  • the sieve insert has at most the same thickness as the rotatable bottom.
  • the rotatable bottom of the upper dividing floor comprises two floors, between which the at least one perforated insert is clamped.
  • the attachment of the sieve insert can then be releasable, for example by screwing or non-releasable, for example by welding or gluing done.
  • openings in the rotatable base are preferably arranged alternately side by side. arranged gene and sieve inserts, so that either the opening of the rotatable bottom coincides with the opening of the fixed base or the sieve insert is located at the position of the opening of the fixed base.
  • each insert can be used with a defined reduction in the cross-section through which it flows.
  • a suitable reduction of the flow-through cross-section can be realized, for example, by introducing holes of any cross-sectional shape, for example circular, elliptical, oval, as a slot or annular gap.
  • the use of a sieve is possible.
  • the holes are preferably dimensioned so that the gas flow during operation of the column is sufficient to keep the liquid on the upper separating tray.
  • the strainer with valves that open when a gas flows from below against the strainer and close when no gas flows.
  • all valves can be used, which are used in columns for trays and can be dimensioned so that the valves do not hinder the rotational movement of the rotatable bottom.
  • all rotatable trays are connected to a common rotatable axle, wherein the rotatable trays are each arranged so that when the opening of the lower partition bottom opening of the upper partition is closed with the strainer insert and with the opening of the upper partition open Opening of the lower partition is closed.
  • the common rotatable axis allows easy operation of the column.
  • the danger that due to a defective drive only one floor does not close and thus the cyclical operation is hindered does not exist.
  • the rotatable bottom has at least one opening, which is brought to open the opening in the fixed bases in the position of the opening of the fixed shelves.
  • the opening in the rotatable floor makes it easy to open and close the opening in the fixed floor.
  • To open the opening in the rotatable floor is turned to the position in which the opening is located in the fixed floor.
  • For closing, the opening of the rotatable floor is brought to a position at which there is no opening in the fixed floor.
  • the sieve insert is then brought into the region of the opening of the fixed base.
  • the at least one opening in the rotatable floor is preferably designed so that the complete opening in the fixed base is released when the rotatable floor is brought into the position in which the opening in the fixed base is open.
  • the permanently mountable and the rotatable trays each have at least two openings, wherein it is particularly preferred if the openings in the fixed bases and the rotatable floors point symmetrical about the center are arranged. Due to the point-symmetrical arrangement around the center, the openings are evenly distributed on the separating tray.
  • the axis to which the rotatable trays are connected is preferably passed through the center.
  • the cross-sectional area of all openings on a fixed floor is less than 50% of the cross-sectional area of the floor.
  • an opening cross-section of approximately 50% of the cross-sectional area of the bottom is only possible if the openings are designed in the form of circle segments. If the shape of the openings deviates, the opening cross-section is correspondingly smaller.
  • the trays are arranged to each other that in a first position of the axis, the openings in the fixed bases of the lower partition are open and the openings in the fixed shelves of the upper partition are closed with the sieve insert and in a second position of the axis the openings in the fixed bottom of the lower partition are closed and the openings in the fixed bottom of the upper partition open. It is furthermore preferred if the fixedly mounted bottoms of the upper and lower dividing trays, in particular of all dividing trays, have the same design.
  • each lock has differently designed firmly mounted floors. This may be useful, for example, if in the lower or upper region of the column a larger opening cross-section is desired because of a larger amount of gas. Due to the differently sized opening cross sections, the pressure loss across the column can also be adjusted.
  • the rotatable trays are in each case in the position in which the openings in the lower separating tray are opened and those in the upper separating tray are closed by the sieve inserts. Gas flows from the bottom to the top through the column, and a liquid passes through the top trays through which the gas passes. Due to the gas flow, the liquid remains on the upper trays and does not run into the lock.
  • the rotatable trays are set to the second position so that the openings in the lower separating tray are closed and the openings in the upper separating tray are opened.
  • the gas flow is interrupted at the same time, so that the liquid is no longer held on the upper parting tray and flows into the lock.
  • the gas supply can also be interrupted from the outside.
  • the vapor is preferably temporarily stored in an external or in the evaporator integrated buffer container.
  • the volume of this buffer container depends on the time that the gas supply is interrupted in the column. In addition, the switching delay must be taken into account.
  • the volume of the buffer container is preferably designed so that the maximum pressure in the buffer tank does not exceed twice the operating pressure at the bottom of the column.
  • the synchronized valves on the evaporator and condenser are reopened. When opening the valves, on the one hand, a vapor stream from the column is formed in the condenser and, at the same time, high-pulse steam flows into the column from the buffer vessel due to the built-up pressure. If the mass transfer process performed in the column is absorption, the same procedure is used. In this case, however, the synchronized valves ensure that the pressure compensation and thus the overflow time are realized as quickly as possible.
  • the rotatable trays are returned to the first position and at the same time the gas supply is restarted. Due to the movement of the rotatable floors, the openings in the lower dividing trays are now opened, so that the liquid can drain out of the lock. Due to the incipient supply of gas and the closing of the openings in the upper separating trays, the liquid always remains on the upper separating tray, which lies below the lock in which the liquid was previously located and the substance exchange process can be continued. The liquid from the lowest lock reaches the bottom of the column and can be removed from it.
  • FIG. 2 a top view of a rotatable bottom for an upper dividing floor
  • FIG. 3 a top view of a rotatable bottom for a lower dividing floor
  • FIG. 4 shows a section through a lock in a column during the mass transfer process
  • Figure 5 shows a section through a lock in a column during the interruption of
  • FIG. 6 shows a section through a lock in a column with renewed start of the gas flow.
  • a fixed mountable floor is shown in plan view.
  • a permanently mountable bottom 1 has a cross section which corresponds to the cross section of a column. Since columns usually have a circular cross section, the cross section of the fixed base 1 shown here is also circular. In addition to a circular fixed base 1, however, it is also possible that the fixed base 1 assumes any other cross section corresponding to the cross section of the column used.
  • openings 3 are received, through which gas or liquid can flow, depending on the operating state of the column.
  • FIG. 2 shows a top view of a rotatable bottom in plan view.
  • a rotatable bottom 5 for an upper partition bottom is preferably circular in shape so that it is freely rotatable within the column.
  • the rotatable bottom 5 is connected at its center 7 with an axis.
  • the rotatable bottom 5 for the upper separating bottom has openings 9, which are positioned as the openings 3 in the fixed base 1.
  • the rotatable bottom 5 for the upper separating tray and sieve inserts 1 In addition to the openings 9, the rotatable bottom 5 for the upper separating tray and sieve inserts 1 1.
  • the sieve inserts 1 1 are positioned so that in a position of the rotatable bottom 5, the openings 3 in the fixed base 1 are closed by the sieve inserts 1 1.
  • FIG. 3 shows a top view of a rotatable bottom for a lower separating bottom.
  • a rotatable base 13 for a lower separating tray differs from the rotatable base 5 for an upper separating tray in that it has only openings 9, but no sieve inserts 11.
  • the openings 9 are in correspondence with the openings 3 in the fixed base 1, so that gas or liquid can flow through.
  • the rotatable bottom 13 for the lower separating tray is rotated relative to the fixed base 1 so that the openings 9 in the rotatable bottom 13 of the lower dividing tray and the openings 3 in the fixed base 1 do not overlap.
  • the lower shelf is closed.
  • the openings 3, 9 and 1 sieve inserts in any form another form, for example in the form of a circle segment. It should be noted in each case that the openings 3 in the fixed base 1 and the openings 9 in the rotatable bottom 13 and the openings 9 and sieve inserts 1 1 in the rotatable bottom 5 are arranged so that by rotation of the rotatable floors 5, 13 the Openings in the fixed base 1 can be opened or closed, the openings 3 in the fixed base 1 of the upper partition 17 are closed by the sieve inserts 1 1. It is possible to make the openings 3 and 9 and the Siebein arrangements 1 1 in the same geometry or different.
  • the openings 3 in the fixed base 1, the openings 9 in the rotatable trays 5, 13 and the sieve inserts preferably have the same geometry.
  • FIG. 4 shows a lock in a column during the mass transfer process.
  • a lock 15 comprises an upper separating tray 17 and a lower separating tray 19.
  • both the upper separating tray 17 and the lower separating tray 19 each have two fixed bases 1, between each of which a rotatable bottom 5, 13 is received.
  • the fixed bases 1 are aligned for each partition floor 17, 19 so that the openings 3 are each at the same position.
  • the rotatable bottom 5 for the upper dividing floor 17 and the rotatable bottom 13 for the lower dividing floor 19 are fixed to an axle 21, so that by rotation of the axis 21, the rotatable floors 5, 13 can be rotated against the fixed bases 1.
  • the rotatable bottom 13 for the lower tray is positioned so that the openings 9 in the rotatable bottom 13 for the lower tray 19 are at the same position as the holes 3 in the fixed bases 1.
  • gas can flow through the openings 3, 9 in the lock 15. The gas flow is shown by arrows 23.
  • the rotatable bottom 5 of the upper partition floor 17 is positioned so that the screen inserts 1 1 each lie at the position of the openings 13 in fixed bases 1.
  • the Siebein arrangements 1 1 are designed so that due to the gas flow 23 gas can flow up through the upper separation tray 17, but no liquid 25, which is located on the upper separation tray 17, through the openings 3 and the Siebein algorithms 1 1 in the lock 15 can expire. As sieve inserts 1 1 all inserts can be used with a defined reduction of the flow-through cross-section. Suitable Siebein arrangements 1 1 are designed for example as perforated plates. Other alternative designs for the Siebein engines 1 1 are, for example, slots, annular gaps or sieves.
  • the liquid is thereby prevented by the gas flowing through the strainer 1 1 gas from flowing through the strainer 1 1.
  • a plurality of locks 15 can be accommodated in a column 27.
  • the number of locks 15 generally corresponds to the number of floors that are needed for the mass transfer process.
  • a second step of the mass transfer process that can be carried out in the column 27 is shown in FIG.
  • the rotatable trays 5, 13 have been rotated into a second position.
  • the position of the rotatable trays 5, 13 is now such that in the lower separating tray 19 the openings 3 of the fixed trays 1 are closed.
  • This is, as already described above, achieved in that the openings 9 are rotated in the rotatable bottom 13 of the lower partition floor 19 to a position in which these openings 9 do not overlap with the openings 3 in the fixed base 1.
  • the lock 15 is closed in this way at the lower separating bottom 19. This also means that no more gas can enter the lock 15.
  • the gas supply through the column 27 is thus also interrupted.
  • the rotatable trays 5 of the upper separating tray 17 are also simultaneously rotated, since these are mounted on a common axis 21 in the embodiment shown here.
  • the rotation of the axis 21 of the rotatable bottom 5 of the upper partition 17 is brought into a position in which the openings 9 coincide with the openings 3 of the fixed bases 1.
  • the liquid previously standing on the upper floor 17 passes through the openings 3, 9 in the lock 15th from. Since the openings 3 in the lower separating bottom 19 are closed by the rotatable bottom 13 of the lower separating bottom 19, the liquid remains in the lock 15.
  • the shrinkage of the liquid 25 into the lock 15 is represented by arrows 29.
  • the axis 21 is again rotated, so that the rotatable plates 5, 13 are returned to their original position.
  • the openings 3 of the fixed bases 1 of the lower partition floor 19 are again opened by coinciding with the openings 9 in the rotatable bottom 13 of the lower partition 19, so that gas or liquid can flow through these openings.
  • the sieve inserts 1 1 of the rotatable bottom 5 of the upper partition 17 are again brought into conformity with the openings 3 of the fixed shelves 1 of the upper partition 17.
  • the liquid 25 runs from the lock 15 from.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolonne zur Durchführung von Gas-/Flüssig- Stoffaustauschprozessen, wobei in der Kolonne (27) mindestens eine durch einen oberen Trennboden (17) und einen unteren Trennboden (19) begrenzte Schleuse (15) aufgenommen ist, die so gestaltet ist, dass während des Stoffaustauschprozesses Gas (23) durch die Schleuse (15) und eine auf dem oberen Trennboden (17) liegende Flüssigkeit (25) strömt, bei Unterbrechung der Gaszufuhr die Flüssigkeit (25) in die Schleuse (15) auf den unteren Trennboden (19) fließt und bei erneuter Gaszufuhr die Flüssigkeit (25) aus der Schleuse (15) nach unten abläuft. Der untere Trennboden (19) umfasst einen fest montierbaren Boden (1) mit mindestens einer Öffnung (3) sowie einen drehbaren Boden (13), der mit einer drehbaren Achse (21) verbunden ist, die durch den fest montierbaren Boden (1) geführt ist, so dass der drehbare Boden (13) gegen den fest montierbaren Boden (1) verdreht werden kann, wobei der drehbare Boden (13) des unteren Trennbodens (19) so gestaltet ist, dass die mindestens eine Öffnung (3) im fest montierbaren Boden (1) in einer ersten Position des drehbaren Bodens (13) geschlossen ist und durch Drehung des drehbaren Bodens (13) geöffnet werden kann.

Description

Kolonne zur Durchführung von Gas-/Flüssig-Stoffaustauschprozessen Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Kolonne zur Durchführung von Gas-/Flüssig- Stoffaustauschprozessen, wobei in der Kolonne mindestens eine Schleuse aufgenommen ist, die so gestaltet ist, dass während des Stoffaustauschprozesses Gas durch die Schleuse und eine auf dem oberen Trennboden liegende Flüssigkeit strömt, bei Unterbrechung der Gaszufuhr die Flüssigkeit in die Schleuse auf den unteren Trennboden fließt und bei erneuter Gaszufuhr die Flüssigkeit aus der Schleuse nach unten abläuft.
Durch den Einsatz der Schleuse, in die die Flüssigkeit bei Unterbrechung der Gaszufuhr läuft, lässt sich eine sogenannte„zyklische Destillation" durchführen, die den Vorteil hat, dass es nicht durch von einem Boden ablaufenden Flüssigkeit zu Rückvermischungen kommt. Es läuft immer die gesamte Flüssigkeit von einem Boden ab, während der Stoffaustauschprozess durch Unterbrechung der Gaszufuhr unterbrochen wird. Hierdurch kann die Effizienz des Stoffaustauschprozesses erhöht werden.
Entsprechende Kolonnen können bei allen Stoffaustauschprozessen eingesetzt werden, bei denen eine Flüssigkeit von einem Gas durchströmt wird. Dies sind zum Beispiel Destillationen, Rektifikationen oder auch chemische Reaktionen.
Eine Kolonne zur Durchführung von Stoffaustauschprozessen, die mindestens eine Schleuse umfasst, die durch einen oberen und unteren Trennboden begrenzt ist, ist zum Beispiel aus EP 2 033 698 A1 , EP 2 027 901 A1 oder RU 2 237 508 C1 bekannt. Die hier beschriebenen Schleusen umfassen einen oberen und einen unteren Trennboden, die jeweils Ventile aufweisen, die so gestaltet sind, dass ein Gas durch den Trennboden strömen kann und bei Unterbrechung der Gasströmung Flüssigkeit vom oberen Boden in die Schleuse fließt und bei erneuter Gaszufuhr aus der Schleuse auf den darunterliegenden Trennboden. Die in diesen Dokumen- ten offenbarten Ventile umfassen jeweils ein Schließelement, das zwei Ventilteller umfasst, die mit einem Distanzsteg miteinander verbunden sind. In einer ersten Stellung des Schließelementes 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 Flüssig- keit vom oberen Boden in die Schleuse erlaubt. In einer zweiten Position 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.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kolonne zur Durchführung von Stoffaustauschprozes- sen bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist, insbesondere, bei der ein Blockieren der Ventile vermieden werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Kolonne zur Durchführung von Gas-/Flüssig- Stoffaustauschprozessen, wobei in der Kolonne mindestens eine durch einen oberen Trennboden und einen unteren Trennboden begrenzte Schleuse aufgenommen ist, die so gestaltet ist, dass während des Stoffaustauschprozesses Gas durch die Schleuse und eine auf dem oberen Trennboden liegende Flüssigkeit strömt, bei Unterbrechung der Gaszufuhr die Flüssigkeit in die Schleuse auf den unteren Trennboden fließt und bei erneuter Gaszufuhr die Flüssigkeit aus der Schleuse nach unten abläuft, wobei der untere Trennboden einen fest montierbaren Boden mit mindestens einer Öffnung sowie einen drehbaren Boden, der mit einer drehbaren Achse verbunden ist, die durch den fest montierbaren Boden geführt ist, umfasst, so dass der drehbare Boden gegen den fest montierbaren Boden verdreht werden kann, wobei der drehbare Boden so gestaltet ist, dass die mindestens eine Öffnung im fest montierbaren Boden in einer ersten Position des drehbaren Bodens geschlossen ist und durch Drehung des drehbaren Bodens geöffnet werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen der obere und der untere Trennboden einen fest montierbaren Boden mit mindestens einer Öffnung und einen drehbaren Boden, der mit einer drehbaren Achse verbunden ist, die durch den fest montierbaren Boden geführt ist. In diesem Fall ist die Öffnung im fest montierbaren Boden des oberen Trennbodens in der ersten Position des drehbaren Bodens des unteren Trennbodens geöffnet und durch Drehung des drehbaren Bodens wird die Öffnung mit einem Siebeinsatz verschlossen, so dass Gas durch den Siebeinsatz und die Öffnung strömen kann, aber keine Flüssigkeit durch die Öffnung in die Schleuse fließt, wenn der drehbare Boden des unteren Trennbodens in einer Position ist, in der die Öffnung im fest montierbaren Boden des unteren Trennbodens geöffnet ist.
Alternativ ist es auch möglich, den oberen Trennboden als festen Boden so zu gestalten, dass bei einer Gasströmung keine Flüssigkeit vom Boden abläuft und die Flüssigkeit vom oberen Trennboden abläuft, sobald die Gasströmung unterbrochen wird. Geeignete Formen für den oberen Trennboden sind zum Beispiel Siebböden.
Durch den Einsatz der drehbaren Böden kann auf den Einsatz von zusätzlichen Ventilen, die verklemmen können und damit die Funktion der Kolonne einschränken können, verzichtet werden. Zudem können die Trennböden wesentlich weniger aufwändig hergestellt werden.
Als Gas-/Flüssig-Stoffaustauschprozess im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden alle Stoffaustauschprozesse bezeichnet, die in Kolonnen mit geeigneten Einbauten, üblicherweise Böden, durchgeführt werden, bei denen eine Flüssigkeit mit dem Gas intensiv durchmischt wird und im Allgemeinen die Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft nach unten fließt und das Gas in entgegengesetzter Richtung in der Kolonne nach oben strömt. Derartige Gas-/Flüssig- Stoffaustauschprozesse sind zum Beispiel Destillation, Rektifikation, Absorption oder Strippung (Desorption). Neben diesen Trennprozessen sind darunter weiterhin auch chemische Reaktio- nen zu verstehen, bei denen mindestens ein Eduktstrom gasförmig und ein Eduktstrom flüssig vorliegen. Unter dem Begriff „Gas" sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle gasförmigen Stoffe, insbesondere auch Dampf, zu verstehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die oberen und unteren Trennböden, durch die die Schleuse begrenzt wird, zwei fest montierbare Böden, wobei der drehbare Boden zwischen den fest montierbaren Böden positioniert ist. Durch den Einsatz von zwei fest montierbaren Böden, zwischen denen der drehbare Boden positioniert ist, wirkt der Aufbau des Trennbodens insbesondere bei auf dem untern fest montierbaren Boden aufliegendem drehbaren Boden als Labyrinthdichtung, so dass insbesondere bei Unterbrechung des Stoffaustauschprozesses keine Flüssigkeit aus der Schleuse ablaufen kann.
Wenn nur ein fest montierbarer Boden eingesetzt wird, kann der drehbare Boden oberhalb oder unterhalb des fest montierbaren Bodens positioniert sein. Bevorzugt ist der drehbare Boden in diesem Fall oberhalb des fest montierbaren Bodens positioniert. Insbesondere bevorzugt ist jedoch die Ausgestaltung mit zwei fest montierbaren Böden, zwischen denen der drehbare Boden aufgenommen ist.
Um während des Stoffaustauschprozesses eine Gasströmung in der Kolonne zu ermöglichen, ist im drehbaren Boden des oberen Trennbodens mindestens ein Siebeinsatz aufgenommen, der eine Gasströmung durch den Boden ermöglicht und der so gestaltet ist, dass aufgrund der Gasströmung keine Flüssigkeit durch den Siebboden ablaufen kann. Die Anzahl der Siebeinsätze im drehbaren Boden des oberen Trennbodens entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der Öffnungen im fest montierbaren Boden. Hierdurch wird ermöglicht, dass während des Stoffaustauschprozesses Gas durch alle Öffnungen im fest montierbaren Boden strömen kann und keine Öffnung derart geöffnet ist, dass durch diese Flüssigkeit ablaufen kann.
Der Siebeinsatz ist weiterhin so gestaltet, dass dieser eine Drehung des drehbaren Bodens des oberen Trennbodens nicht behindert. Vorzugsweise weist der Siebeinsatz maximal die gleiche Dicke auf wie der drehbare Boden. In einer Ausführungsform umfasst der drehbare Boden des oberen Trennbodens zwei Böden, zwischen die der mindesten eine Siebeinsatz geklemmt wird. Alternativ ist es auch möglich, den Siebeinsatz jeweils in eine korrespondierende Öffnung im drehbaren Boden einzusetzen. Die Befestigung des Siebeinsatzes kann dann lösbar, beispielsweise durch Verschrauben oder unlösbar, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben, erfolgen.
Um für jede Öffnung im fest montierbaren Boden sicherzustellen, dass diese in einer ersten Position geöffnet und in einer zweiten Position des drehbaren Bodens durch einen Siebeinsatz verschlossen ist, sind im drehbaren Boden vorzugsweise alternierend nebeneinander Öffnun- gen und Siebeinsätze angeordnet, so dass entweder die Öffnung des drehbaren Bodens mit der Öffnung des fest montierbaren Bodens übereinstimmt oder der Siebeinsatz an der Position der Öffnung des fest montierbaren Bodens liegt. Als Siebeinsatz im drehbaren Boden des oberen Trennbodens kann jeder Einsatz mit einer definierten Reduzierung des durchströmten Querschnitts eingesetzt werden. Eine geeignete Reduzierung des durchströmten Querschnitts kann zum Beispiel durch Einbringen von Löchern mit beliebiger Querschnittsform, beispielsweise kreisförmig, elliptisch, oval, als Schlitz oder Ringspalt, realisiert werden. Weiterhin ist auch der Einsatz eines Siebes möglich.
Wenn der Siebeinsatz ein Lochblech ist, so sind die Löcher vorzugsweise so dimensioniert, dass die Gasströmung während des Betriebs der Kolonne ausreicht, die Flüssigkeit auf dem oberen Trennboden zu halten.
Alternativ ist es auch möglich, den Siebeinsatz mit Ventilen auszustatten, die öffnen, wenn ein Gas von unten gegen den Siebeinsatz strömt und die schließen, wenn die kein Gas strömt. Hierbei können alle Ventile eingesetzt werden, die in Kolonnen für Trennböden genutzt werden und die so dimensioniert werden können, dass durch die Ventile die Drehbewegung des drehbaren Bodens nicht behindert wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind alle drehbaren Böden mit einer gemeinsamen drehbaren Achse verbunden, wobei die drehbaren Böden jeweils so angeordnet sind, dass bei geöffneter Öffnung des unteren Trennbodens die Öffnung des oberen Trennbodens mit dem Siebeinsatz verschlossen ist und bei geöffneter Öffnung des oberen Trennbodens die Öffnung des unteren Trennbodens verschlossen ist. Die gemeinsame drehbare Achse erlaubt einen einfachen Betrieb der Kolonne. Zudem ist es damit möglich, mit nur einem Antrieb die drehbaren Böden aller Schleusen gleichzeitig zu betätigen und damit einen sicheren Betrieb der Kolonne zu gewährleisten. Die Gefahr, dass aufgrund eines defekten Antriebs nur ein Boden nicht schließt und damit der zyklische Betrieb behindert wird, besteht nicht. Zudem ist es möglich, den Antrieb außerhalb der Kolonne mit nur einer Durchführung für eine Achse anzuordnen.
Alternativ zum Antrieb mit einer zentralen Welle ist es auch möglich, die drehbaren Böden am Außendurchmesser der Böden von außerhalb der Kolonne anzutreiben. Hierzu kann beispielsweise ein Einzelantrieb für jeden drehbaren Boden über Kolben in tangentialen Stutzen an der Kolonne realisiert werden.
Vorzugsweise weist der drehbare Boden mindestens eine Öffnung auf, die zum Öffnen der Öffnung in den fest montierbaren Böden in die Position der Öffnung der fest montierbaren Böden gebracht wird. Durch die Öffnung im drehbaren Boden lässt sich auf einfache Weise das Öff- nen und Schließen der Öffnung im fest montierbaren Boden realisieren. Zum Öffnen wird die Öffnung im drehbaren Boden an die Position gedreht, in der sich die Öffnung im fest montierbaren Boden befindet. Zum Schließen wird die Öffnung des drehbaren Bodens an eine Position gebracht, an der keine Öffnung im fest montierbaren Boden ist. Bei den oberen Trennböden wird in diesem Fall dann der Siebeinsatz in den Bereich der Öffnung des fest montierbaren Bodens gebracht.
Die mindestens eine Öffnung im drehbaren Boden ist vorzugsweise so gestaltet, dass die voll- ständige Öffnung im fest montierbaren Boden freigegeben wird, wenn der drehbare Boden in die Position gebracht ist, in der die Öffnung im fest montierbaren Boden geöffnet ist. Durch diese Gestaltung der Öffnungen im drehbaren Boden wird im geöffneten Zustand der größtmögliche Öffnungsquerschnitt ermöglicht, so dass hierdurch auch der Druckabfall reduziert werden kann.
Um eine gleichmäßige Durchströmung der Kolonne zu ermöglichen, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die fest montierbaren und die drehbaren Böden jeweils mindestens zwei Öffnungen aufweisen, wobei es insbesondere bevorzugt ist, wenn die Öffnungen in den fest montierbaren Böden und den drehbaren Böden punktsymmetrisch um den Mittelpunkt angeordnet sind. Durch die punktsymmetrische Anordnung um den Mittelpunkt sind die Öffnungen gleichmäßig verteilt auf dem Trennboden angeordnet. Die Achse, mit der die drehbaren Böden verbunden sind, wird vorzugsweise durch den Mittelpunkt geführt.
Um zu gewährleisten, dass die Öffnungen in den fest montierbaren Böden vollständig ge- schlössen werden können, ist die Querschnittsfläche sämtlicher Öffnungen auf einem fest montierbaren Boden kleiner als 50 % der Querschnittsfläche des Bodens. Ein Öffnungsquerschnitt von annähernd 50 % der Querschnittsfläche des Bodens ist jedoch nur möglich, wenn die Öffnungen in Form von Kreissegmenten gestaltet sind. Bei abweichender Form der Öffnungen ist der Öffnungsquerschnitt entsprechend kleiner.
Wenn jeweils zumindest der drehbare Boden des unteren Trennbodens und der drehbare Boden des oberen Trennbodens auf einer gemeinsamen Achse montiert sind, sind die Böden so zueinander angeordnet, dass in einer ersten Position der Achse die Öffnungen in den fest montierbaren Böden des unteren Trennbodens geöffnet sind und die Öffnungen in den fest montier- baren Böden des oberen Trennbodens mit dem Siebeinsatz geschlossen sind und in einer zweiten Position der Achse die Öffnungen in dem fest montierten Boden des unteren Trennbodens geschlossen und die Öffnungen im fest montierten Boden des oberen Trennbodens geöffnet sind. Bevorzugt ist es weiterhin, wenn die fest montierten Böden des oberen und des unteren Trennbodens, insbesondere aller Trennböden, gleich gestaltet sind. Alternativ ist es auch möglich, jeweils die fest montierten Böden einer Schleuse gleich zu gestalten, wobei jede Schleuse anders gestaltete fest montierte Böden aufweist. Dies kann zum Beispiel sinnvoll sein, wenn im unteren oder auch oberen Bereich der Kolonne ein größerer Öffnungsquerschnitt aufgrund ei- ner größeren Gasmenge gewünscht ist. Durch die unterschiedlich großen Öffnungsquerschnitte lässt sich auch der Druckverlust über die Kolonne einstellen. Im laufenden Betrieb während des Stoffaustauschprozesses sind die drehbaren Böden jeweils in der Position, in der die Öffnungen im unteren Trennboden geöffnet und die im oberen Trennboden durch die Siebeinsätze verschlossen sind. Durch die Kolonne strömt Gas von unten nach oben und auf den oberen Trennböden liegt eine Flüssigkeit, durch die das Gas geleitet wird. Aufgrund der Gasströmung verbleibt die Flüssigkeit auf den oberen Trennböden und läuft nicht in die Schleuse.
Nach einer vorgegebenen Zeit werden die drehbaren Böden in die zweite Position gestellt, so dass die Öffnungen im unteren Trennboden verschlossen und die Öffnungen im oberen Trenn- boden geöffnet sind. Dadurch wird gleichzeitig die Gasströmung unterbrochen, so dass die Flüssigkeit nicht mehr auf dem oberen Trennboden gehalten wird und in die Schleuse fließt. Zusätzlich kann die Gaszufuhr auch von außen unterbrochen werden.
Im Falle einer Rektifikation oder Strippung ist es zum Beispiel möglich, die Gaszufuhr zu unter- brechen, indem durch synchronisierte Ventile, vorzugsweise synchronisierte Schnellschlussventile, Verdampfer und Kondensator von der Kolonne abgetrennt werden. Auf diese Weise wird die Gasphase in der Kolonne eingesperrt. Die während der Kontaktzeit des Gases mit der Flüssigkeit aufgebaute Druckdifferenz zwischen dem Sumpf der Kolonne und dem Kopf der Kolonne gleicht sich nun aus. Durch Auskondensieren der Dämpfe im Kondensator entsteht ein Unter- druck. Bevorzugt ist es, dass die Zufuhr des Heizmediums in den Verdampfer nicht unterbrochen wird. Dies führt dazu, dass der Dampfdruck im Verdampfer ansteigt. Um zu hohe Druckschwankungen und somit mögliche mechanische Schädigungen an den Kolonneneinbauten zu vermeiden, wird der Dampf vorzugsweise in einem externen oder in den Verdampfer integrierten Pufferbehälter zwischengespeichert. Das Volumen dieses Pufferbehälters hängt dabei von der Zeit ab, die die Gaszufuhr in die Kolonne unterbrochen wird. Hierbei ist zusätzlich der Schaltverzug zu berücksichtigen. Das Volumen des Pufferbehälters wird dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass der Maximaldruck im Pufferbehälter den doppelten Betriebsdruck am Sumpf der Kolonne nicht übersteigt. Um die Gaszufuhr erneut zu starten, werden die synchronisierten Ventile am Verdampfer und Kondensator wieder geöffnet. Beim Öffnen der Ventile entsteht zum einen ein Dampfstrom aus der Kolonne in den Kondensator und gleichzeitig strömt Dampf mit hohem Impuls aufgrund des aufgebauten Drucks aus dem Pufferbehälter in die Kolonne ein. Wenn der in der Kolonne ausgeführte Stoffaustauschprozess eine Absorption ist, wird das gleiche Verfahren angewandt. In diesem Fall sorgen jedoch die synchronisierten Ventile dafür, dass der Druckausgleich und somit die Überlaufzeit möglichst schnell realisiert werden.
In einem nächsten Schritt werden die drehbaren Böden wieder in die erste Position gestellt und gleichzeitig die Gaszufuhr erneut gestartet. Durch die Bewegung der drehbaren Böden werden nun die Öffnungen in den unteren Trennböden geöffnet, so dass die Flüssigkeit aus der Schleuse ablaufen kann. Durch die beginnende Gaszufuhr und das Verschließen der Öffnungen in den oberen Trennböden verbleibt die Flüssigkeit jeweils auf dem oberen Trennboden, der unterhalb der Schleuse liegt, in der sich die Flüssigkeit zuvor befunden hat und der Stoff- austauschprozess kann fortgeführt werden. Die Flüssigkeit aus der untersten Schleuse gelangt in den Sumpf der Kolonne und kann aus diesem entnommen werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 einen fest montierbaren Boden in Draufsicht,
Figur 2 einen drehbaren Boden für einen oberen Trennboden in Draufsicht, Figur 3 einen drehbaren Boden für einen unteren Trennboden in Draufsicht,
Figur 4 einen Schnitt durch eine Schleuse in einer Kolonne während des Stoffaustauschprozesses,
Figur 5 einen Schnitt durch eine Schleuse in einer Kolonne während der Unterbrechung der
Gaszufuhr,
Figur 6 einen Schnitt durch eine Schleuse in einer Kolonne bei erneutem Beginn der Gasströmung. In Figur 1 ist ein fest montierbarer Boden in Draufsicht dargestellt.
Ein fest montierbarer Boden 1 weist einen Querschnitt auf, der dem Querschnitt einer Kolonne entspricht. Da Kolonnen üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt haben, ist der Querschnitt des hier dargestellten fest montierbaren Bodens 1 ebenfalls kreisförmig. Neben einem kreisförmigen fest montierbaren Boden 1 ist es jedoch auch möglich, dass der fest montierbare Boden 1 jeden beliebigen anderen Querschnitt annimmt, der dem Querschnitt der eingesetzten Kolonne entspricht.
Im fest montierbaren Boden 1 sind Öffnungen 3 aufgenommen, durch die je nach Betriebszu- stand der Kolonne Gas oder Flüssigkeit strömen kann.
Die feststehenden Böden 1 für einen oberen Trennboden oder einen unteren Trennboden einer Schleuse sind vorzugsweise gleich ausgebildet. In Figur 2 ist ein drehbarer Boden für einen oberen Trennboden in Draufsicht dargestellt. Ein drehbarer Boden 5 für einen oberen Trennboden ist vorzugsweise kreisförmig gestaltet, damit dieser innerhalb der Kolonne frei drehbar ist. Hierzu wird der drehbare Boden 5 an seinem Mittelpunkt 7 mit einer Achse verbunden. Der drehbare Boden 5 für den oberen Trennboden weist Öffnungen 9 auf, die so positioniert sind wie die Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 . Hierdurch ist es möglich, dass eine Öffnung des oberen Trennbodens realisiert wird, wenn der drehbare Boden 5 des oberen Trennbodens so positioniert ist, dass die Öffnungen 9 im drehbaren Boden 5 mit den Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 übereinstimmen, so dass durch diese Öffnungen Flüssigkeit ablaufen kann.
Neben den Öffnungen 9 weist der drehbare Boden 5 für den oberen Trennboden auch Siebeinsätze 1 1 auf. Die Siebeinsätze 1 1 sind dabei so positioniert, dass in einer Position des drehbaren Bodens 5 die Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 durch die Siebeinsätze 1 1 ver- schlössen werden.
In Figur 3 ist ein drehbarer Boden für einen unteren Trennboden in Draufsicht dargestellt.
Ein drehbarer Boden 13 für einen unteren Trennboden unterscheidet sich vom drehbaren Bo- den 5 für einen oberen Trennboden dadurch, dass dieser nur Öffnungen 9, jedoch keine Siebeinsätze 1 1 aufweist. In einer ersten Position des drehbaren Bodens 13 für den unteren Trennboden sind die Öffnungen 9 in Übereinstimmung mit den Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 , so dass Gas oder Flüssigkeit durchströmen kann. In einer zweiten Position wird der drehbare Boden 13 für den unteren Trennboden so gegenüber dem fest montierbaren Boden 1 verdreht, dass die Öffnungen 9 im drehbaren Boden 13 des unteren Trennbodens und die Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 sich nicht überschneiden. Hierdurch wird der untere Trennboden verschlossen.
Neben der hier dargestellten Ausführungsform mit kreisförmig gestalteten Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 , kreisförmige gestalteten Öffnungen 9 in den drehbaren Böden 5, 13 sowie kreisförmig gestalteten Siebeinsätzen 1 1 ist es auch möglich, die Öffnungen 3, 9 und Siebeinsätze 1 1 in jeder beliebigen anderen Form, zum Beispiel in Form eines Kreissegments auszubilden. Hierbei ist jeweils zu berücksichtigen, dass die Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 und die Öffnungen 9 im drehbaren Boden 13 bzw. die Öffnungen 9 und Siebeinsätze 1 1 im drehbaren Boden 5 so angeordnet sind, dass durch Drehung der drehbaren Böden 5, 13 die Öffnungen im fest montierbaren Boden 1 geöffnet oder verschlossen werden können, wobei die Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 des oberen Trennbodens 17 durch die Siebeinsätze 1 1 verschlossen werden. Dabei ist es möglich, die Öffnungen 3 und 9 und die Siebeinsätze 1 1 in gleicher Geometrie oder auch unterschiedlich zu gestalten. Bevorzugt weisen die Öff- nungen 3 im fest montierbaren Boden 1 , die Öffnungen 9 in den drehbaren Böden 5, 13 und die Siebeinsätze die gleiche Geometrie auf.
In Figur 4 ist eine Schleuse in einer Kolonne während des Stoffaustauschprozesses dargestellt. Eine Schleuse 15 umfasst einen oberen Trennboden 17 und einen unteren Trennboden 19.
In der hier dargestellten Ausführungsform weisen sowohl der obere Trennboden 17 als auch der untere Trennboden 19 jeweils zwei fest montierbare Böden 1 auf, zwischen denen jeweils ein drehbarer Boden 5, 13 aufgenommen ist. Durch den Einsatz von zwei fest montierbaren Böden 1 je Trennboden 17, 19 wird der drehbare Boden 5 für den oberen Trennboden 17 bzw. der drehbare Boden 13 für den unteren Trennboden 19 an der jeweiligen Position gehalten. Die fest montierbaren Böden 1 sind dabei für jeden Trennboden 17, 19 so ausgerichtet, dass die Öffnungen 3 jeweils an der gleichen Position liegen.
Der drehbare Boden 5 für den oberen Trennboden 17 und der drehbare Boden 13 für den unteren Trennboden 19 sind an einer Achse 21 befestigt, so dass durch Drehung der Achse 21 die drehbaren Böden 5, 13 gegen die fest montierbaren Böden 1 verdreht werden können.
Während des in Figur 4 dargestellten Stoffaustauschprozesses ist der drehbare Boden 13 für den unteren Trennboden so positioniert, dass die Öffnungen 9 im drehbaren Boden 13 für den unteren Trennboden 19 an der gleichen Position sind wie die Öffnungen 3 in den fest montierbaren Böden 1. Durch diese Stellung des drehbaren Bodens 13 für den unteren Trennboden 19 kann Gas durch die Öffnungen 3, 9 in die Schleuse 15 strömen. Die Gasströmung ist dabei mit Pfeilen 23 dargestellt.
Der drehbare Boden 5 des oberen Trennbodens 17 ist so positioniert, dass die Siebeinsätze 1 1 jeweils an der Position der Öffnungen 13 in fest montierbaren Böden 1 liegen. Die Siebeinsätze 1 1 sind dabei so gestaltet, dass aufgrund der Gasströmung 23 Gas nach oben durch den oberen Trennboden 17 strömen kann, jedoch keine Flüssigkeit 25, die auf dem oberen Trennboden 17 liegt, durch die Öffnungen 3 und die Siebeinsätze 1 1 in die Schleuse 15 ablaufen kann. Als Siebeinsätze 1 1 können alle Einsätze mit einer definierten Reduzierung des durchströmten Querschnitts eingesetzt werden. Geeignete Siebeinsätze 1 1 sind zum Beispiel als Lochbleche gestaltet. Weitere alternative Gestaltungen für die Siebeinsätze 1 1 sind zum Beispiel Schlitze, Ringspalte oder Siebe.
Die Flüssigkeit wird dabei durch das durch die Siebeinsätze 1 1 strömende Gas daran gehindert, durch die Siebeinsätze 1 1 abzufließen.
Das durch die Öffnungen 3 in den fest montierbaren Böden 1 und die Siebeinsätze 1 1 in dem drehbaren Boden 5 für den oberen Trennboden 17 strömende Gas strömt in die Flüssigkeit 25 auf dem oberen Trennboden 17 ein und wird so mit der Flüssigkeit 25 durchmischt. In Abhängigkeit vom durchzuführenden Stoffaustauschprozess können in einer Kolonne 27 mehrere Schleusen 15 aufgenommen sein. Die Anzahl der Schleusen 15 entspricht dabei im Allgemeinen der Anzahl der Böden, die für den Stoffaustauschprozess benötigt werden. Ein zweiter Schritt des Stoffaustauschprozesses, der in der Kolonne 27 durchgeführt werden kann, ist in Figur 5 dargestellt.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Verfahrensschritt sind die drehbaren Böden 5, 13 in eine zwei- te Position verdreht worden. Die Position der drehbaren Böden 5, 13 ist nun so, dass im unteren Trennboden 19 die Öffnungen 3 der fest montierbaren Böden 1 verschlossen sind. Dies wird, wie vorstehend bereits beschrieben, dadurch erreicht, dass die Öffnungen 9 im drehbaren Boden 13 des unteren Trennbodens 19 an eine Position gedreht werden, in der sich diese Öffnungen 9 nicht mit den Öffnungen 3 im fest montierbaren Boden 1 überschneiden. Die Schleu- se 15 wird auf diese Weise am unteren Trennboden 19 verschlossen. Dies führt auch dazu, dass kein Gas mehr in die Schleuse 15 eintreten kann. Die Gaszufuhr durch die Kolonne 27 wird somit ebenfalls unterbrochen.
Durch die Drehung der drehbaren Böden 13 des unteren Trennbodens 19 werden gleichzeitig auch die drehbaren Böden 5 des oberen Trennbodens 17 verdreht, da diese in der hier dargestellten Ausführungsform auf einer gemeinsamen Achse 21 montiert sind. Durch die Drehung der Achse 21 wird der drehbare Boden 5 des oberen Trennbodens 17 in eine Position gebracht, in der die Öffnungen 9 mit den Öffnungen 3 der fest montierbaren Böden 1 übereinstimmen. Durch die Unterbrechung der Gaszufuhr und die Übereinstimmung der Öffnungen 9 des dreh- baren Bodens 5 des oberen Trennbodens 17 mit den Öffnungen 3 der fest montierbaren Böden 1 läuft die zuvor auf dem oberen Boden 17 stehende Flüssigkeit durch die Öffnungen 3, 9 in die Schleuse 15 ab. Da die Öffnungen 3 im unteren Trennboden 19 durch den drehbaren Boden 13 des unteren Trennbodens 19 verschlossen sind, verbleibt die Flüssigkeit in der Schleuse 15. Das Einlaufen der Flüssigkeit 25 in die Schleuse 15 ist durch Pfeile 29 dargestellt.
In einem nächsten Schritt wird die Achse 21 wieder verdreht, so dass die drehbaren Böden 5, 13 wieder in ihre ursprüngliche Position gebracht werden. Hierdurch werden erneut die Öffnungen 3 der fest montierbaren Böden 1 des unteren Trennbodens 19 durch Übereinstimmung mit den Öffnungen 9 im drehbaren Boden 13 des unteren Trennbodens 19 geöffnet, so dass durch diese Öffnungen Gas bzw. Flüssigkeit strömen kann. Gleichzeitig werden die Siebeinsätze 1 1 des drehbaren Bodens 5 des oberen Trennbodens 17 wieder in Übereinstimmung mit den Öffnungen 3 der fest montierbaren Böden 1 des oberen Trennbodens 17 gebracht. Durch die entsprechende Stellung des drehbaren Bodens 13 des unteren Trennbodens 19 läuft die Flüssigkeit 25 aus der Schleuse 15 ab. Gleichzeitig wird die Gaszufuhr wieder gestartet, so dass eine Gasströmung 23, die in der Kolonne nach oben gerichtet ist, auftritt. Das Gas strömt durch die Siebeinsätze 1 1 des drehbaren Bodens 5 des oberen Trennbodens 17, so dass Flüssigkeit, die aus einer darüber liegenden Schleuse 15 abläuft, auf dem oberen Trennboden verbleibt. Ein erneuter Stoffaustausch kann nunmehr durchgeführt werden. Durch den Einsatz der Schleuse 15 und das Ablaufen der Flüssigkeit 25 von einem oberen Trennboden 17 zunächst in die Schleuse 15 und erst nach Ablaufen der gesamten Flüssigkeit von einem oberen Trennboden 17 in die Schleuse 15 mit der erneuten Gaszufuhr zu beginnen, führt dazu, dass es während des Stoffaustauschprozesses keine Rückvermischung gibt. Die Effizienz des Stoffaustauschprozesses kann auf diese Weise verbessert werden. Bezugszeichenliste
1 fest montierbarer Boden
3 Öffnung
5 drehbarer Boden für einen oberen Trennboden
7 Mittelpunkt
9 Öffnung
1 1 Siebeinsatz
13 drehbarer Boden für einen unteren Trennboden
15 Schleuse
17 oberer Trennboden
19 unterer Trennboden
21 Achse
23 Gasströmung
25 Flüssigkeit
27 Kolonne
29 Flüssigkeitsströmung

Claims

Patentansprüche 1 Kolonne zur Durchführung von Gas-/Flüssig-Stoffaustauschprozessen, wobei in der Kolonne (27) mindestens eine durch einen oberen Trennboden (17) und einen unteren Trennboden (19) begrenzte Schleuse (15) aufgenommen ist, die so gestaltet ist, dass während des Stoffaustauschprozesses Gas (23) durch die Schleuse (15) und eine auf dem oberen Trennboden (17) liegende Flüssigkeit (25) strömt, bei Unterbrechung der Gaszufuhr die Flüssigkeit (25) in die Schleuse (15) auf den unteren Trennboden (19) fließt und bei erneuter Gaszufuhr die Flüssigkeit (25) aus der Schleuse (15) nach unten abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Trennboden (19) einen fest montierbaren Boden (1 ) mit mindestens einer Öffnung (3) sowie einen drehbaren Boden (13), der mit einer drehbaren Achse (21 ) verbunden ist, die durch den fest montierbaren Boden (1 ) geführt ist, umfasst, so dass der drehbare Boden (13) gegen den fest montierbaren Boden (1 ) verdreht werden kann, wobei der drehbare Boden (13) so gestaltet ist, dass die mindestens eine Öffnung (3) im fest montierbaren Boden (1 ) in einer ersten Position des drehbaren Bodens (13) geschlossen ist und durch Drehung des drehbaren Bodens (13) geöffnet werden kann. Kolonne gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Trennboden (17; 19) einen fest montierbaren Boden (1 ) mit mindestens einer Öffnung (3) und einen drehbaren Boden (5; 13), der mit einer drehbaren Achse (21 ) verbunden ist, die durch den fest montierbaren Boden (1 ) geführt ist, umfassen, wobei die Öffnung (3) im fest montierbaren Boden (1 ) des oberen Trennbodens (17) in der ersten Position des drehbaren Bodens (13) des unteren Trennbodens (19) geöffnet ist und durch Drehung des drehbaren Bodens (5) des oberen Trennbodens (17) mit einem Siebeinsatz (1 1 ) verschlossen wird, so dass Gas durch den Siebeinsatz (1 1 ) und die Öffnung (3) strömen kann, aber keine Flüssigkeit durch die Öffnung (3) in die Schleuse (15) fließt, wenn der drehbare Boden (13) des unteren Trennbodens (19) in einer Position ist, in der die Öffnung (3) im fest montierbaren Boden (1 ) des unteren Trennbodens (19) geöffnet ist. Kolonne gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der obere Trennboden (17) als fester Boden so gestaltet ist, dass bei einer Gasströmung keine Flüssigkeit vom Boden abläuft und die Flüssigkeit vom oberen Trennboden (17) abläuft, sobald die Gasströmung unterbrochen wird. Kolonne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder der untere Trennboden (17; 19) zwei fest montierbare Böden (1 ) umfasst, wobei der drehbare Boden (5; 13) zwischen den fest montierbaren Böden (1 ) positioniert ist. 5. Kolonne gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebeinsatz (1 1 ) im drehbaren Boden (5) des oberen Trennbodens (17) ein Einsatz mit einer definierten Reduzierung des durchströmten Querschnitts ist. Kolonne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle drehbaren Böden (5; 13) mit einer gemeinsamen drehbaren Achse (21 ) verbunden sind, wobei die drehbaren Böden (5; 13) jeweils so angeordnet sind, dass bei geöffneter Öffnung (3) des fest montierbaren Bodens (1 ) des unteren Trennbodens (19) die Öffnung (3) des fest montierbaren Bodens (1 ) des oberen Trennbodens (17) mit dem Siebeinsatz (1 1 ) verschlossen ist und bei geöffneter Öffnung (3) des fest montierbaren Bodens (1 ) des oberen Trennbodens (17) die Öffnung (3) des fest montierbaren Bodens (1 ) des unteren Trennbodens (19) verschlossen ist. Kolonne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare Boden (5; 13) mindestens eine Öffnung (9) aufweist, die zum Öffnen der Öffnung (3) in den fest montierbaren Böden (1 ) in die Position der Öffnung (3) der fest montierbaren Böden (1 ) gebracht wird. Kolonne gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (9) im drehbaren Boden (5; 13) so gestaltet ist, dass die vollständige Öffnung (3) im fest montierbaren Boden (1 ) freigegeben wird, wenn der drehbare Boden (5; 13) in die Position gebracht ist, in der die Öffnung (3) im fest montierbaren Boden (1 ) geöffnet ist. Kolonne gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die fest montierbaren Böden (1 ) und die drehbaren Böden (5; 13) jeweils mindestens zwei Öffnungen (9) aufweisen. 0. Kolonne gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (3) in den fest montierbaren Böden (1 ) und den drehbaren Böden (5; 13) punktsymmetrisch um den Mittelpunkt (7) angeordnet sind.
1 . Kolonne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche sämtlicher Öffnungen (3) auf einem fest montierbaren Boden (1 ) kleiner ist als 50 % der Querschnittsfläche des Bodens (1 ).
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