DE1066992B

DE1066992B - Exchange tray for rectification columns

Info

Publication number: DE1066992B
Application number: DEC13757A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Berthold Kranz
Original assignee: Carl Canzler GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Canzler GmbH and Co KG
Priority date: 1956-09-29
Filing date: 1956-09-29
Publication date: 1959-10-15

Description

Austauschboden für Rektifizierkolonnen Kolonnen für Rektifikationen, Absorptionen und Waschprozesse werden vielfach mit Austauschböden ausgestattet, um Reinigungs- und Reparaturarbeiten besser durchführen zu können. Die Austauschböden müssen gegenüber dem Kolonnenmantel eine geeignete Abdichtung erhalten. Ungenügende Abdichtung beeinträchtigt den Wirkungsgrad der Austauschböden erheb ich.Replacement tray for rectification columns Columns for rectifications, Absorption and washing processes are often equipped with replacement floors, in order to be able to carry out cleaning and repair work better. The exchange floors must have a suitable seal against the column jacket. Insufficient Sealing impairs the efficiency of the replacement floors.

Teilweise verwendet man Dichtungen aus Asbest und anderen nichtmetallischen Dichtungsstoffen, muß dann aber damit rechnen, daß diese Dichtungen angegriffen oder herausgespült werden. Seals made from asbestos and other non-metallic materials are sometimes used Sealants, however, must then expect that these seals will be attacked or flushed out.

Bei metallischen Abdichtungen werden meist fest eingeschweißte Ringe benutzt, auf welche die Böden aufgeschraubt werden. Teilweise wird auch mit dünnen Blechprofilen gearbeitet, die am Kolonnenrand eingestemmt oder festgeschraubt werden. Solche Abdichtungen sind teilweise recht kostspielig, auch geben dünne Bleche keine befriedigende Korrosionsbeständigkeit. Die Dichtung läßt oft zu wünschen übrig. In the case of metallic seals, rings are usually firmly welded in used, on which the floors are screwed. Sometimes it is also made with thin Sheet metal profiles worked, which are caulked or screwed on the edge of the column. Such seals are sometimes quite expensive, and thin sheets do not give them any satisfactory corrosion resistance. Poetry often leaves something to be desired.

Bei dynamischen Austauschböden spielt das keine Rolle, da die Kolonnen mit solchen Böden mit großen Dampfmengen betrieben werden, so daß die Flüssigkeit nicht entgegen dem Dampf durch den Boden hindurchtreten kann. In the case of dynamic exchange trays, this does not matter because the columns be operated with such floors with large amounts of steam, so that the liquid cannot pass through the floor against the steam.

Dagegen liegt bei Kolonnen, deren Austauschböden mit Tauchelernenten versehen sind, also z. B. Glockenböden oder Tunnelböden, häufig ein Interesse vor, daß solche Kolonnen auch mit geringen Dampfmengen betrieben werden können, so daß bei einem solchen Betriebszustand die Gefahr des Durchtropfens von Flüssigkeit besteht, die noch nicht am Phasenaustausch auf dem Boden teilgenommen hat, so daß der Wirkungsgrad erheblich herabgesetzt wird. On the other hand, with columns, their exchange trays with diving elements are provided, so z. B. bell bottoms or tunnel bottoms, often an interest before, that such columns can also be operated with small amounts of steam, so that in such an operating state there is a risk of liquid dripping through, which has not yet participated in the phase exchange on the ground, so that the efficiency is significantly reduced.

In der Abb. t ist ein bekannter Glockenaustauschboden auf der rechten Seite dargestellt; Fig. 2 zeigt ein Druckdiagramm dazu. In Fig. T there is a well-known bell exchange tray on the right Page shown; Fig. 2 shows a pressure diagram for this.

Der Druckunterschied zwischen dem Druck unter dem Boden und dem Druck oberhalb des Bodens bzw. oberhalb der Dichtung wird mit J p bezeichnet. Dieser Druckverlust steigt von einem Mindestwert bei der Dampflast Null stetig an und erreicht in der Regel bei einer Dampfgeschwindigkeit von etwa 0,3 bis 0.6 m/sec den Wert J P = Ph also den aus der Flüssigkeitshöhe auf demGlockenboden resultierenden Druck. The pressure difference between the pressure under the ground and the pressure above the bottom or above the seal is denoted by J p. This loss of pressure rises steadily from a minimum value at the vapor load to zero and reaches the Usually at a steam speed of about 0.3 to 0.6 m / sec the value J P = Ph i.e. the pressure resulting from the height of the liquid on the bell bottom.

Die Dampfgeschwindigkeit, bei welcher der Druckverlust der Flüssigkeitshöhe auf dem Glockenboden die Waage hält, wurde mit Wx bezeichnet. The vapor velocity at which the pressure loss of the liquid height holding the scales on the bell bottom was designated with Wx.

Bei Damp fgeschwindigkeiten, welche unter dem Wert Wx liegen, tropft Flüssigkeit durch, und dies ist bei bekannten Abdichtungen in der Höhe der Bodenscheibe praktisch unvermeidbar, weil der Überdruck unterhalb des Bodens geringer ist als die auf der Bodenscheibe lastende Flüssigkeitshöhe. At steam speeds that are below the value Wx, drips Liquid through, and this is in known seals at the level of the bottom disk practically unavoidable because the overpressure below the ground is less than the height of the liquid on the bottom disk.

Ebene Bodenscheiben haben im übrigen noch dazu die Neigung, sich unter dem Einfluß von Druck und Wärme zu verziehen, was ihre Abdichtung noch weiter erschwert. Man hat auch schon gespreizte Blechringe vorgeschlagen, die sich an die Innenfläche des Kolonnenmanteis anlegen und so die Dichtung herbeiführen sollen. Auch bei dieser Bauart liegt die Dichtungsstelle in Höhe des Rolonnenbodens. Zudem besteht Gefahr, daß die Ringe sich nicht genügend satt an die meist nicht ganz kreisrunde Innenfläche des Kolonnenmanteis anlegen. Incidentally, flat floor disks also have a tendency to move to warp under the influence of pressure and heat, which further improves their sealing difficult. Spread sheet metal rings have also been proposed, which are attached to the Place the inner surface of the column jacket and thus create the seal. In this design, too, the sealing point is at the level of the Rolonnenboden. In addition there is a risk that the rings will not get enough of the mostly not completely circular ones Create the inner surface of the column jacket.

Weitere Vorschläge beruhen auf dem Gedanken, die Dichtung durch ein konisch gehaltenes, sich federnd gegen den Kolonnenmantel legendes Blech herbeizuführen. Die Federung bedingt geringe Blechstärken, es hat sich aber gezeigt, daß dünne Bleche stark korrosionsgefährdet sind und nach zu kurzer Betriebsdauer unbrauchbar werden. Bei starken Temperaturunterschieden reicht überdies die Federkraft des dünnen Bleches oft nicht mehr zum Ausgleich aus, so daß an der in Bodenhöhe liegenden Abdichtung doch wieder Flüssigkeit durchtreten kann. Other suggestions are based on the idea of putting the seal through one to bring about a conical sheet, which lies resiliently against the column jacket. The suspension requires thin sheet metal thicknesses, but it has been shown that thin sheets are highly prone to corrosion and become unusable after too short an operating period. In the case of large temperature differences, the spring force of the thin sheet is also sufficient often no longer compensate, so that the seal lying at floor level but liquid can pass through again.

Nach der Erfindung wird nun der Rand des Bodens nach oben gebogen, und die Dichtung wird oberhalb der Bodenebene durch einen gegen den Abdichtring anliegenden Boden rand gebildet. Der Abdichtring weist einen rechteckigen oder ähnlichen vollen Querschnitt auf. Schräg gestellte Schrauben pressen sowohl die Bodenkante gegen den Abdichtring als auch diesen gegen den Kolonneninnenmantel an. According to the invention, the edge of the floor is now bent upwards, and the seal is above the ground level by one against the sealing ring adjacent bottom edge formed. The sealing ring has a rectangular or similar one full cross-section. Inclined screws press both the bottom edge against the sealing ring as well as against the inner jacket of the column.

Die Dichtungsstelle kann bei dieser neuen Bauart mit Leichtigkeit so hoch angeordnet sein, daß im gesamten Belastungsbereich die Flüssigkeit nicht durchtropft. Aus der Druckverlustkurve nach Abb. 2 ist zu ersehen, daß bei verminderter Flüssigkeitshöhe auch der praktisch noch vorkommende geringste Dampfdruck unterhalb des Austauschbodens größer ist als der Druck der Flüssigkeitssäule oberhalb der Abdicht- stellen, daß also für die Flüssigkeit keine Niöglichkeit zum Durchtritt gegen diesen Druck besteht. With this new type of construction, the sealing point can be opened with ease be arranged so high that the liquid is not in the entire load area dripped through. From the pressure loss curve according to Fig. 2 it can be seen that with reduced Liquid level also the lowest vapor pressure still practically occurring below of the exchange tray is greater than the pressure of the liquid column above the Sealing so that there is no possibility of the liquid to pass against this pressure.

Umgekehrt ist nicht zu befürchten, daß wesentliche Dampfmengen über den äußeren Umfang der Bodenscheibe nach oben durchströmen. Die in der Praxis gemessene Menge liegt in der Regel weit unter 0,5°/o. Conversely, there is no reason to fear that substantial amounts of steam are over flow upwards through the outer circumference of the bottom disk. The measured in practice As a rule, the amount is well below 0.5 per cent.

Da diese geringe Menge noch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels austritt. nimmt sie noch am Austausch teil, so daß der Bbden-Wirkungsgrad praktisch durch diese geringe Menge nicht beeinträchtigt wird.Because this small amount escapes below the liquid level. she still takes part in the exchange, so that the floor efficiency practically through this small amount is not affected.

Die Aufbiegung des Boden randes nach oben sowie das feste Verschratibeii des massiven Profllringes mit der Bodenscheibe ergibt eine Versteifung der gesamten Bodenscheibe am Umfang, so daß auch mit verhältnismäß ig dünnen Wandstärken gearbeitet werden kann, was besonders bei teuren Werkstoffen die Herstellungskosten herabzusetzen erlaubt. Der Rand der Bodenscheibe ist infolge der Steifigkeit ohne weiteres zu bearbeiten, so daß sich eine sehr wirksame Schneidendichtung zwischen dem aufgebogenen Rand der Bodenscheibe und dem Abdichtring ergibt. Der Abdichtring selbst kann durch einige gut gezielte Hammerschläge dem Kolonnenmantel angepaßt werden, auch wenn dieser nicht kreisrund ausfällt. The upward curvature of the bottom edge and the fixed Verschratibeii the massive profile ring with the bottom washer results in a stiffening of the entire Bottom washer on the circumference, so that you can work with relatively thin wall thicknesses can be, which reduce the manufacturing costs, especially in the case of expensive materials permitted. The edge of the bottom disk is easily closed due to the rigidity edit so that there is a very effective cutting edge seal between the bent Edge of the bottom disc and the sealing ring results. The sealing ring itself can through a few well-aimed hammer blows can be adapted to the column jacket, even if this is not circular.

Die besonders wirksame Abdichtung beeinträchtigt nicht das leichte Ein- tmd Ausbauen der Böden, was im Hinblick auf die Vielzahl der in eine Kolonne eingebauten Böden und die von Zeit zu Zeit erforderlichen Reparaturarbeiten besonders schätzenswert ist. The particularly effective seal does not affect the lightweight In tmd expanding the trays, what in view of the multitude of in a column built-in floors and the repair work required from time to time is to be appreciated.

Die Erfindung ist in erster Linie auf metallische Dichtungsringe gerichtet. Es ist aber auch mõglich, in einer Reihe von Fällen Ringe aus geeigneten Kunststoffen von gleicher Beständigkeit und Haltbarkeit zu benutzen. The invention is primarily to metallic sealing rings directed. But it is also possible in a number of cases to make rings from suitable To use plastics of equal resistance and durability.

Die neue- Bauart ist auf der linken Seite der Abb. 1 im Schnitt und in Abb. 3 in teilweiser Draufsicht dargestellt. The new design is on the left side of Fig. 1 in section and shown in Fig. 3 in partial plan view.

Abb. 4 stellt einen abgeänderten Querschnitt für den Dichtungsring dar. Fig. 4 shows a modified cross-section for the sealing ring represent.

Der Austauschboden 1 wird in bekannter und daher nicht dargestellter Weise durchStützbolzen oder durch eine Trägerkonstruktion abgestützt. Am Rande ist der Austauschboden bei 2 nach. oben abgekantet, an der Oberseite ist der abgekantete Teil plan bearbeitet. Der äußere Durchmesser der Bodenscheibe 1 ist etwas kleiner als der lichte Durchmesser des Kolonnenmantels 4, so daß die Bodenscheiben trotz etwaiger Abweichungen- des Mantels- von der Kreisform noch leicht eingeführt werden können. The replacement floor 1 is known and therefore not shown Way supported by support bolts or by a support structure. Is on the verge the exchange bottom at 2 after. chamfered at the top, the chamfered one at the top Part machined flat. The outer diameter of the bottom disk 1 is slightly smaller than the clear diameter of the column jacket 4, so that the bottom washers despite Any deviations - of the jacket - from the circular shape can still be easily introduced can.

Am äußeren Rande der Bodenscheibe wird bei 3 ein geteilter metallischer Profilring 5 aufgelegt, wobei die untere Kante dieses Pröfilringes a'uf dem äußeren Rand der Bodenscheibe aufliegt. Durch eine aus Schraubenbolzen 6 mit Mutter und Klammern 7 bestehende Anpreßvorrichtung wird der Profilring 5 so angepreßt, daß er sowohl gegenüber dem äußeren Mantel der Kolonne4 als auch gegenüber dem äußeren Rand der Bodenscheibe abdichtet. At the outer edge of the bottom disc, there is a split metallic one at 3 Profile ring 5 placed, the lower edge of this profile ring a'uf the outer Rests on the edge of the bottom disc. Through one out Screw bolt 6 with nut and clamps 7 existing pressing device, the profile ring 5 is pressed so that it both opposite the outer jacket of the column4 as well as opposite the outer edge of the Seals bottom disc.

Anpreßvorrichtungen 6, 7 können in Abständen von etwa 300 bis 400 mm über den gesamten Umfang der Bodenscheibe angeordnet werden, so daß ein ausreichendes Anpressen über den gesamten Umfang stattfindet. Pressing devices 6, 7 can be at intervals of about 300 to 400 mm over the entire circumference of the bottom disk, so that a sufficient Pressing takes place over the entire circumference.

Aus Abb. 3 ist bei 8 ersichtlich, daß der Profilrin r einen Spalt aufweist. Man kann diesen Spalt noch überdecken. tn der Regel ist das aber aus den angeführten Gründen nicht erforderlich. From Fig. 3 it can be seen at 8 that the Profilrin r has a gap having. You can still cover this gap. tn usually this is from the the reasons given are not required.

Statt den Dichtungsring 5 mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt zu versehen, kann man ihm nach Abb. 4 auch Dreiecksquerschnitt geben. Es können stattdessen auch handelsübliche Vierkantstäbe von etwa 10 mm Kanten länge benutzt werden, so daß die Abdichtung mit sehr einfachen Mitteln durchzuführen ist. Instead of the sealing ring 5 with a square or rectangular To provide a cross-section, it can also be given a triangular cross-section according to Fig. 4. Instead, commercially available square bars with an edge length of about 10 mm can also be used be used, so that the seal can be carried out with very simple means.

Wesentlich ist, daß die Dichtung oberhalb der Bodenscheibe, aber noch unterhalb des durch die Glocken gegebenen Flüssigkeitsspieges 9 liegt. Die Höhe der Aufbiegung des Boden randes richtet sich nach der durchgesetzten Dampfmenge bzw. dem Druckverlust und kann den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. It is essential that the seal is above the bottom disk, but is still below the liquid level 9 given by the bells. the The amount of curvature of the bottom edge depends on the amount of steam that has passed through or the pressure loss and can be adapted to the respective conditions.

P.\TENTANSPR(JCHE 1. Austauschboden für Rektifizierkolonnen mit einem Abdichtring, des gegen den Innenmantel der Kolonne - gedrückt wird, - dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenrand (3) nach oben gebogen ist und die Dichtung oberhalb der Bodenebene (1) durch den gegen den Abdichtring (5) anliegenden Bodenrand (3) gebildet wird. P. \ TENTANSPR (JCHE 1. Exchange tray for rectification columns with a Sealing ring, which is pressed against the inner jacket of the column, - characterized by that the bottom edge (3) is bent upwards and the seal is above the ground level (1) is formed by the bottom edge (3) resting against the sealing ring (5).

Claims

2. - Exchange floor according to claim 1, characterized in that the sealing ring (5) has a rectangular or similar full cross section.

3 '. Exchange floor according to claim 1, characterized by an inclined provided screws (6) existing pressing device (7), which both the bottom edge (3) against the sealing ring - (5) - as well as this against the inner jacket of the column (4) presses on. The publications considered: German utility model, no. 1,706,326; Swiss Patent No. 342 719; French patent specification No. 1 094 050.