DE102011109782A1

DE102011109782A1 - Device, in particular column

Info

Publication number: DE102011109782A1
Application number: DE201110109782
Authority: DE
Inventors: Stefan Lenz; Anton Moll
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-02-14
Also published as: WO2013020674A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1), mit einem Mantel (10), der einen Mantelraum (M) der Vorrichtung (1) begrenzt, wobei die Vorrichtung (1) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, einen Strom (3) einer gasförmige Phase entlang einer ersten Richtung (R) im Mantelraum (M) zu führen, und einem ersten Abscheider (20), der dazu eingerichtet und vorgesehen ist, von jenem Strom (S) durchströmt zu werden, wobei der erste Abscheider (20) dazu ausgebildet ist, in dem Strom (S) enthaltene Flüssigkeit (F) aus dem Strom (S) der gasförmigen Phase abzuscheiden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste Abscheider (20) einen spitzen Winkel (α) mit der ersten Richtung (R) einschließt.The invention relates to a device (1) with a jacket (10) delimiting a jacket space (M) of the device (1), the device (1) being arranged and provided for passing a stream (3) of a gaseous phase a first direction (R) in the shell space (M) to lead, and a first separator (20) which is adapted and intended to be flowed through by that stream (S), wherein the first separator (20) is adapted to in the stream (S) contained liquid (F) from the stream (S) of the gaseous phase to separate. According to the invention, it is provided that the first separator (20) encloses an acute angle (α) with the first direction (R).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere in Form einer Kolonne, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device, in particular in the form of a column, according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung weist zumindest einen Mantel auf, der einen Mantelraum (Innenraum) der Vorrichtung umgibt, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Strom einer gasförmige Phase entlang einer ersten Richtung im Mantelraum zu führen, sowie einen Abscheider, der von jenem Strom durchströmt wird, um in dem Strom enthaltene Flüssigkeit, z. B. in Form von mitgerissenen Flüssigkeitstropfen, aus dem Strom der gasförmigen Phase abzuscheiden.Such a device has at least one jacket which surrounds a jacket space (interior space) of the device, the device being designed to guide a flow of a gaseous phase along a first direction in the jacket space, and a separator through which that flow passes to liquid contained in the stream, for. B. in the form of entrained liquid droplets to separate from the flow of the gaseous phase.

Mit derartigen Abscheidern, insbesondere in Form von Gestrick- oder Prallflächenabscheidern wird mitgerissene Flüssigkeit weitgehend vollständig vom Strom der gasförmigen Phase (Gasstrom) abgetrennt. Dabei besitzen Gestrickabscheider gegenüber Prallflächenabscheidern bei kleinen Flüssigkeitstropfen eine höhere Abscheideleistung. Der Durchsatz, bei dem die Abscheider betrieben werden können, ist nach oben begrenzt. Übersteigt die Gasgeschwindigkeit einen Grenzwert, dann sinkt die Abscheideleistung stark ab. Bereits abgeschiedene Flüssigkeit wird dann wieder vom Gas mitgerissen. Dieser Grenzwert ist bei Gestrickabscheidern kleiner als bei Prallflächenabscheidern.With such separators, especially in the form of knitted or baffle surface entrained liquid is largely completely separated from the stream of gaseous phase (gas stream). At the same time, knitted fabric separators have a higher separating capacity compared with impact surface separators with small liquid droplets. The throughput at which the separators can be operated is limited to the top. If the gas velocity exceeds a limit value, the separation efficiency drops sharply. Already separated liquid is then entrained again by the gas. This limit value is smaller with knit separators than with impact surface separators.

Gestrickabscheider werden insbesondere in Luftzerlegungsanlagen (LZA) im Kopf von Kolonnen zur Prozessluftkühlung eingesetzt. In einer solchen Kolonne (Prozessluftkühler) wird die verdichtete Luft mit kaltem Wasser in direktem Kontakt im Gegenstrom abgekühlt und dabei vorgetrocknet. Im nachfolgenden Molsiebadsorber wird die Luft vollständig getrocknet und vom Kohlendioxid befreit. Diesbezüglich ist zu beachten, dass Wassertropfen die Funktionsfähigkeit eines solchen Molsiebes stark beeinträchtigen.Knitting separators are used in particular in air separation plants (LZA) in the head of columns for process air cooling. In such a column (process air cooler), the compressed air is cooled with cold water in direct contact in countercurrent and predried. In the following Molsiebadsorber the air is completely dried and freed from carbon dioxide. In this regard, it should be noted that water droplets severely impair the functioning of such a molecular sieve.

Deshalb weisen bekannte Kolonnen zur Direktkontakt-Prozessluftkühlung einen horizontal eingebauten Abscheider aus einem Gestrick (Drahtgestrick) auf, auch Gestrickabscheider genannt, der die Wassertropfen aus dem Luftstrom (Gasstrom) entfernt.Therefore, known columns for direct-contact process air cooling on a horizontally installed separator made of a knitted fabric (knitted wire), also called knitted fabric separator, which removes the water droplets from the air stream (gas stream).

Problematisch hieran ist jedoch der Umstand, dass durchaus Durchsätze erzielbar sind, bei denen die vorgenannte kritische Grenzgeschwindigkeit für die Gestrickabscheider überschritten werden kann.The problem with this, however, is the fact that throughputs can be achieved in which the aforementioned critical limit speed for the knitted fabric separator can be exceeded.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs dargestellten Art zu schaffen, bei der die Flüssigkeitsabscheidung verbessert ist.The present invention is therefore an object of the invention to provide a device of the type described, in which the liquid separation is improved.

Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a device having the features of claim 1.

Danach ist vorgesehen, dass der erste Abscheider geneigt zu einer Querschnittsebene der Vorrichtung verläuft, die senkrecht zur ersten Richtung orientiert ist. Der erste Abscheider schließt also mit der ersten Richtung einen spitzen Winkel α ein.Thereafter, it is provided that the first separator extends inclined to a cross-sectional plane of the device, which is oriented perpendicular to the first direction. The first separator thus encloses an acute angle α with the first direction.

Durch eine derartige Schrägstellung des ersten Abscheiders um einen Winkel α zur ersten Richtung bzw. Vertikalen erhöht sich dessen dem Strom zugewandte erste Seite bzw. Oberfläche, auf die der Gasstrom auftrifft, um durch den Abscheider zu strömen, um den Faktor 1/sinα. Hierdurch wird grundsätzlich die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz des Abscheiders zu erhöhen.By such an inclination of the first precipitator by an angle α to the first direction or vertical increases the current-facing first side or surface on which the gas stream impinges to flow through the separator by the factor 1 / sinα. This basically creates the possibility of increasing the throughput of the separator.

Bevorzugt liegt der besagte Winkel α in einem Bereich von 30° bis 80°, bevorzugt 40° bis 70°, wobei der Winkel in einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt 55° beträgt.Preferably, the said angle α is in a range of 30 ° to 80 °, preferably 40 ° to 70 °, wherein the angle in one embodiment of the invention is preferably 55 °.

Um die Nutzung der solchermaßen vergrößerten Oberfläche (erste Seite) des ersten Abscheiders möglichst voll auszuschöpfen, wird bevorzugt der Ablauf der Flüssigkeit durch eine Drainagevorrichtung gefördert. Die Vorrichtung kann aus einem Gitterrost oder aus parallelen Flachs (Flachstäben) bestehen, die die Unterseite des Gestricks bzw. ersten Abscheiders berühren.In order to fully exploit the use of the thus enlarged surface (first side) of the first separator, the drain of the liquid is preferably conveyed through a drainage device. The device may consist of a grid or of parallel flax (flat bars) which touch the underside of the knitted fabric or first separator.

Die Flachstäbe erstrecken sich bevorzugt jeweils entlang einer quer zur ersten Richtung verlaufenden Längserstreckungsrichtung (insbesondere entlang der Horizontalen), wobei insbesondere die Flachstäbe jeweils eine erste und eine zweite (schmale) Stirnseite aufweisen, die voneinander abgewandt sind, sowie bevorzugt jeweils eine erste und eine zweite (vergleichsweise breitere) Außenseite, die ebenfalls voneinander abgewandt sind, wobei insbesondere die beiden Außenseiten senkrecht Zur ersten Seite verlaufen, und wobei insbesondere die ersten Stirnseiten der ersten Seite zugewandt sind. Vorzugsweise liegt das besagte Gitter über die ersten Stirnseiten der Flachstäbe an der ersten Seite des ersten Abscheiders an, so dass die Flachstäbe jeweils senkrecht auf der ersten Seite des ersten Abscheiders stehen.The flat bars preferably extend in each case along a longitudinal direction extending transversely to the first direction (in particular along the horizontal), wherein in particular the flat bars each have a first and a second (narrow) end face facing away from each other, and preferably in each case a first and a second (Comparatively wider) outside, which are also facing away from each other, in particular, the two outer sides are perpendicular to the first side, and wherein in particular the first end faces of the first side facing. Preferably, said grid is located via the first end faces of the flat bars on the first side of the first separator, so that the flat bars are each perpendicular to the first side of the first separator.

Mit einer solchen Drainage sind – bezogen auf die Fläche bei einem schräg gestellten Gestrickabscheider – sogar höhere spezifische Durchsätze möglich als bei einem horizontalen Gestrickabscheider.With such a drainage, even higher specific throughputs are possible with respect to the area in the case of an inclined knitted fabric separator than with a horizontal knitted fabric separator.

Insbesondere wirkt sich die Abführung der Flüssigkeit aus dem ersten Abscheider (Gestrickabscheider) positiv auf dessen Kapazität aus. Die von den Gestrickdrähten gefangenen Flüssigkeitstropfen sickern im Gestrick nach unten und bilden vor dem Abtropfen eine mehrere Millimeter bis Zentimeter hohe Sprudelschicht aus. Die Höhe dieser Sprudelschicht und damit auch der Gasdruckverlust steigt beim Erreichen der Kapazitätsgrenze bei einem horizontalen Gestrickabscheider relativ schnell stark an bis die Flutgrenze erreicht ist, d. h., Flüssigkeit wird nach oben mitgerissen.In particular, the discharge of the liquid from the first separator (knit separator) has a positive effect on its capacity. The drops of liquid trapped by the knitted wires seep down in the fabric and, before dripping, form a bubbling layer several millimeters to centimeters high. The height of this bubble layer and thus the gas pressure loss increases relatively quickly when reaching the capacity limit in a horizontal knitted fabric separator until the flood line is reached, d. h., liquid is entrained upwards.

Bei einem schräg gestellten ersten Abscheider (Gestrickabscheider) läuft die zurückgehaltene Flüssigkeit im Gestrick zur tiefer gelegenen Seite hin ab. Die Sprudelschicht auf dieser Seite ist deutlich höher. Aufgrund des Druckverlusts strömt hier weniger Gas durch das Gestrick.In an inclined first separator (knitted fabric separator), the retained liquid drains away in the knitted fabric to the lower side. The bubble layer on this page is much higher. Due to the pressure loss, less gas flows through the fabric.

Damit die Flüssigkeit besser aus dem Gestrick ablaufen kann, ist die oben dargelegte Drainagevorrichtung vorgesehen. Die besagten Flachstäbe können z. B. im Abstand von ca. 30 mm zueinander angeordnet sein.So that the liquid can drain better from the fabric, the above-mentioned drainage device is provided. The said flat bars can z. B. at a distance of about 30 mm from each other.

Die Flutgrenze gemessen als maximal möglicher Gasdurchsatz pro Gestrickquerschnittsfläche des ersten Abscheiders bei einem gegebenen Flüssigkeitsanteil liegt insbesondere bei einem geneigten ersten Abscheider mit besagter Drainagevorrichtung höher als bei einem horizontalen ersten Abscheider.The flood limit, measured as the maximum possible gas throughput per knitted cross-sectional area of the first separator for a given liquid fraction, is higher in particular for an inclined first separator with said drainage device than for a horizontal first separator.

Eine mögliche Ursache für diese Kapazitätssteigerung kann darin liegen, dass die Sprudelschicht im schräg stehenden Gestrick zum tiefer liegenden nächsten Flachstab hin ablaufen kann und die Sprudelschichthöhe gegenüber dem horizontalen Gestrick bei gleicher Belastung kleiner ist.A possible cause of this increase in capacity may be that the bubble layer in the obliquely standing knit can run down to the next lower flat bar and the bubble layer height is smaller than the horizontal knit with the same load.

Bei einer Neigung des ersten Abscheiders von 21° (gegenüber der Horizontalen) konnte je nach Flüssigkeitsbelastung eine spezifische Kapazitätserhöhung von 10% bis zu 30% gemessen werden. Da sich die mögliche Gestrickfläche bei Schrägstellung um 1/cos 21° (= 1.07) erhöht, kann die Gaslast gegenüber einem horizontalen ersten Abscheider um ca. 17% bis 39% gesteigert werden.With a slope of the first separator of 21 ° (relative to the horizontal), depending on the liquid load, a specific capacity increase of 10% to 30% could be measured. Since the possible knitted surface increases by 1 / cos 21 ° (= 1.07) when tilted, the gas load can be increased by approx. 17% to 39% compared to a horizontal first separator.

Es ist auch möglich, insbesondere bei vergleichweise dünnen ersten Abscheidern, entlang der ersten Richtung unterhalb des ersten Abscheiders eine Leiteinrichtung anzuordnen, die dazu ausgebildet ist, den entlang der ersten Richtung strömenden Strom der gasförmigen Phase umzulenken, so dass der Strom senkrecht auf den geneigten ersten Abscheider bzw. dessen erste Seite auftrifft.It is also possible, in particular with comparatively thin first separators, to arrange a guide device along the first direction below the first separator, which is designed to deflect the current flowing along the first direction of the gaseous phase, so that the current is perpendicular to the inclined first Separator or whose first side impinges.

Hierzu weist jene Leiteinrichtung vorzugsweise eine Mehrzahl an entsprechend gekrümmten oder geknickten flächigen Leitelementen (Gasleitblechen) auf, die insbesondere jeweils einen entlang der ersten Richtung erstreckten ersten freien Endbereich und einen damit verbundenen normal zum ersten Abscheider erstreckten zweiten freien Endbereich aufweisen. Die besagten Leitelemente sind vorzugsweise nebeneinander entlang des ersten Abscheiders angeordnet, so dass zwischen je zwei Leitblechen ein Strömungskanal gebildet wird, durch den hindurch der besagte Strom zum ersten Abscheider geleitet wird. Hierbei werden die durch jene Strömungskanäle strömenden Teilströme jeweils in der vorstehend beschriebenen Weise umgelenkt, so dass sie jeweils senkrecht auf den ersten Abscheider treffen.For this purpose, that guide device preferably has a plurality of correspondingly curved or kinked planar guide elements (gas guide plates), which in particular each have a first free end region extending along the first direction and a second free end region extending normal to the first separator. Said guide elements are preferably arranged side by side along the first separator, so that between each two baffles a flow channel is formed, through which the said current is conducted to the first separator. In this case, the partial flows flowing through those flow channels are in each case deflected in the manner described above, so that they each meet perpendicular to the first separator.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Säule) kann es sich insbesondere um einen Kühler (Prozessluftkühler) handeln (z. B. als Teil einer Luftzerlegungsanlage). Ein solcher Prozessluftkühler ist insbesondere dazu ausgebildet, verdichtete Luft (gasförmige Phase) im Gegenstrom mit kaltem Wasser (Flüssigkeit) in direktem Kontakt abzukühlen und dabei insbesondere vorzutrocknen. Der Stoffaustausch findet dabei vorzugsweise mittels zumindest einer im Mantelraum angeordneten Packung statt. Bei einer solchen Packung kann es sich um eine geordnete oder aber auch eine ungeordnete Packung (Füllkörperschüttung) handeln. Die Packung stellt eine hohe effektive Oberfläche bereit, so dass eine möglichst große Phasengrenzfläche zwischen der gasförmigen Phase und der Flüssigkeit für den Wärmeaustausch erzielbar ist.The device (column) according to the invention may in particular be a cooler (process air cooler) (eg as part of an air separation plant). Such a process air cooler is in particular designed to cool compressed air (gaseous phase) in countercurrent with cold water (liquid) in direct contact and in particular to pre-dry it. The mass transfer preferably takes place by means of at least one pack arranged in the jacket space. In such a pack, it may be an ordered or even a disordered pack (packed bed). The packing provides a high effective surface area, so that the largest possible phase interface between the gaseous phase and the liquid for the heat exchange can be achieved.

Vorzugsweise ist der erste Abscheider zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus dem besagten Strom der gasförmigen Phase aus einem Gestrick (Drahtgestrick) ausgebildet. Ein solches Gestrick weist vorzugsweise eine (effektive) Oberfläche von 300 m²/m³ auf sowie vorzugsweise ein Lückenvolumen von 98%.Preferably, the first separator for separating liquid droplets from the said stream of gaseous phase is formed from a knitted fabric (knitted wire). Such a fabric preferably has an (effective) surface area of 300 m ² / m ³ and preferably a void volume of 98%.

Dieses Drahtgestrick bzw. der erste Abscheider erstreckt sich vorzugsweise (was seine Außenkontur anbelangt) in Form eines scheibenförmigen Körpers entlang einer Erstreckungsebene, die einen spitzen Winkel mit der ersten Richtung einschließt, d. h., die Erstreckungsebene bzw. der erste Abscheider verläuft geneigt zu einer Querschnittsebene des Mantels, die sich senkrecht zur Längsachse des Mantels bzw. Vertikalen erstreckt. Vorzugsweise weist der erste Abscheider eine der Leiteinrichtung zugewandte erste Seite auf, die parallel zur Erstreckungsebene orientiert ist sowie eine der ersten Seite abgewandte zweite Seite, die ebenfalls parallel zur besagten Erstreckungsrichtung orientiert ist. This wire mesh or the first separator preferably extends (in terms of its outer contour) in the form of a disc-shaped body along an extension plane which forms an acute angle with the first direction, ie, the extension plane or the first separator is inclined to a cross-sectional plane of the Jacket, which extends perpendicular to the longitudinal axis of the shell or vertical. Preferably, the first separator has a first side facing the guide, which is oriented parallel to the plane of extent and a second side facing away from the first side, which is also oriented parallel to said extension direction.

Vorzugsweise liegt der erste Abscheider des Weiteren mit einem umlaufenden Randbereich an einer dem Mantelraum zugewandten Innenseite des Mantels der Vorrichtung an bzw. liegt dieser gegenüber.Furthermore, the first separator preferably adjoins or lies opposite a peripheral edge region on an inner side of the jacket of the device facing the jacket space.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich der Mantel entlang einer Längsachse erstreckt, die entlang der ersten Richtung verlauft, wobei sich jene Längsachse insbesondere – bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten Zustand der Vorrichtung – parallel zur Vertikalen erstreckt.In a preferred embodiment, it is provided that the jacket extends along a longitudinal axis that runs along the first direction, wherein that longitudinal axis extends in particular-in relation to a condition of the device arranged as intended-parallel to the vertical.

Weiterhin ist bevorzugt entlang der ersten Richtung unterhalb des ersten Abscheiders ein Flüssigkeitsverteiler zum Verteilen von Flüssigkeit im Mantelraum, insbesondere auf eine im Mantelraum angeordnete Packung, vorgesehen, wobei der Flüssigkeitsverteiler zum Sammeln und Verteilen der im ersten und ggf. weiteren Abscheidern abgeschiedenen Flüssigkeit ausgebildet ist.Furthermore, a liquid distributor for distributing liquid in the jacket space, in particular a pack arranged in the jacket space, is preferably provided along the first direction below the first separator, wherein the liquid distributor is designed to collect and distribute the liquid deposited in the first and optionally further separators.

In einer weiteren Variante der Erfindung ist entlang der ersten Richtung oberhalb des ersten Abscheiders ein separater zweiter Abscheider vorgesehen, der ebenfalls vorzugsweise dazu ausgebildet ist, von jenem Strom der gasförmigen Phase durchströmt zu werden, so dass noch im Strom enthaltene Flüssigkeit aus dem Strom abgeschieden werden kann. Hierzu weist der zweite Abscheider vorzugsweise durch Lamellen begrenzte Strömungskanäle auf, die jeweils zumindest einen ersten Abschnitt und einen damit verbundenen zweiten Abschnitt aufweisen, wobei die beiden Abschnitte jeweils über einen gekrümmten oder geknickten Verbindungsabschnitt miteinander (einstückig) verbunden sind, wobei insbesondere im Bereich des jeweiligen Verbindungsabschnitts der jeweilige Strömungskanal eine Tasche zur Aufnahme von durch den Strom mitgerissener Flüssigkeit sowie einen benachbarten Durchströmbereich aufweist, über den die gasförmige Phase aus dem jeweiligen ersten Abschnitt in den jeweiligen zweiten Abschnitt gelangen kann. Die beiden Abschnitte eines Strömungskanals erstrecken sich dabei vorzugsweise entlang unterschiedlicher Richtungen, so dass die durch die Strömungskanäle strömende, in der gasförmigen Phase enthaltene Flüssigkeit aufgrund ihrer größeren Trägheit in die jeweils zugeordnete mindestens eine Tasche gedrückt wird, während die gasförmige Phase den mindestens einen Durchströmbereich passiert. Es können pro Strömungskanal mehrere Taschen vorgesehen sein, so dass der jeweilige Strömungskanal im Wesentlichen einen Zick-Zack-Verlauf aufweist.In a further variant of the invention, a separate second separator is provided along the first direction above the first separator, which is also preferably designed to be flowed through by that stream of gaseous phase, so that liquid still contained in the stream are separated from the stream can. For this purpose, the second separator preferably has flow channels defined by fins, which each have at least a first section and a second section connected thereto, wherein the two sections are connected to each other (integrally) via a curved or kinked connection section, in particular in the region of the respective one Connecting portion of the respective flow channel has a pocket for receiving liquid entrained by the flow and an adjacent flow area, through which the gaseous phase can pass from the respective first section into the respective second section. The two sections of a flow channel preferably extend along different directions, so that the fluid contained in the gaseous phase flowing through the flow channels is pressed into the respectively associated at least one pocket due to their greater inertia, while the gaseous phase passes through the at least one flow section , There may be provided several pockets per flow channel, so that the respective flow channel has a substantially zig-zag course.

Die in den Taschen aufgenommene Flüssigkeit kann nun infolge der Schwerkraft entgegen der ersten Richtung (entlang der Vertikalen) nach unten fließen, wobei entlang der ersten Richtung unterhalb des zweiten Abscheiders bzw. zwischen dem ersten und dem zweiten Abscheider ein Flüssigkeitssammler angeordnet ist, der jene Flüssigkeit, die aus den Taschen zurückläuft, aufsammelt.The liquid received in the pockets can now flow downwards against the first direction (along the vertical) as a result of gravity, a liquid collector being arranged along the first direction below the second separator or between the first and the second separator picking up the bags, picking up.

Bevorzugt ist jener Flüssigkeitssammler über eine Leitung mit dem unterhalb des ersten Abscheiders im Mantelraum angeordneten Flüssigkeitsverteiler verbunden, so dass im Flüssigkeitssammler gesammelte Flüssigkeit in den Flüssigkeitsverteiler geleitet werden kann. Bevorzugt erstreckt sich jene Leitung entlang der ersten Richtung durch den ersten Abscheider, um jenen Flüssigkeitsverteiler mit der gesammelten Flüssigkeit beschicken zu können.Preferably, that liquid collector is connected via a line to the liquid distributor arranged below the first separator in the jacket space, so that liquid collected in the liquid collector can be conducted into the liquid distributor. Preferably, that line extends along the first direction through the first separator to be able to feed that liquid distributor with the collected liquid.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden.Further details and advantages of the invention will be explained by the following description of exemplary embodiments with reference to the figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 1 a schematic sectional view of a device according to the invention; and

2 eine (ausschnitthafte) Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 a (partial) sectional view of another device according to the invention,

3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 a schematic sectional view of another device according to the invention.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 dient zum Abkühlen einer gasförmigen Phase (z. B. Luft oder darin enthaltener Gase) mittels einer Flüssigkeit F (z. B. Wasser). 1 shows a device according to the invention 1 , The device 1 serves to cool a gaseous phase (eg, air or gases contained therein) by means of a liquid F (eg, water).

Die Vorrichtung 1 weist hierzu einen Mantel 10 auf, der im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und sich entlang einer Längsachse L erstreckt, die – bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten (betriebsbereiten) Zustand der Vorrichtung 1 – parallel zur Vertikalen Z verläuft. Der Mantel 10 begrenzt einen Mantelraum M, der zum Führen eines Stromes S der gasförmigen Phase entlang einer ersten Richtung R ausgebildet ist, die parallel zur Längsachse L bzw. Vertikalen Z orientiert ist. The device 1 has a coat for this purpose 10 on, which is formed substantially hollow cylindrical and extends along a longitudinal axis L, which - based on a designated (ready) state of the device 1 - Parallel to the vertical Z runs. The coat 10 defines a jacket space M, which is designed to guide a flow S of the gaseous phase along a first direction R, which is oriented parallel to the longitudinal axis L or vertical Z.

Der besagte Strom S bzw. die gasförmige Phase wird hierbei durch einen ersten Einlass 75, der an einem unteren Ende (Sumpf) der Vorrichtung 1 am Mantel 10 vorgesehen ist, in den Mantelraum M eingeleitet und strömt sodann entlang der ersten Richtung R nach oben durch zumindest eine im Mantelraum M angeordnete Packung 80. Die Packung 80 wird im Gegenstrom zur gasförmigen Phase mit einer Flüssigkeit F (z. B. Wasser) beaufschlagt, so dass in der mindestens einen Packung 80 ein direkter Wärmeaustausch zwischen der gasförmigen Phase und der Flüssigkeit F hergestellt wird. Hierzu stellt die Packung 80 eine hohe effektive Oberfläche zur Verfügung.The said flow S or the gaseous phase is in this case through a first inlet 75 which is at a lower end (swamp) of the device 1 on the coat 10 is provided, introduced into the shell space M and then flows along the first direction R up through at least one arranged in the shell space M pack 80 , The package 80 A liquid F (for example water) is applied in countercurrent to the gaseous phase, so that in the at least one packing 80 a direct heat exchange between the gaseous phase and the liquid F is produced. This is what the pack represents 80 a high effective surface available.

Zum Beaufschlagen der mindestens einen Packung 80 mit Flüssigkeit F wird diese durch einen entlang der Vertikalen Z bzw. Längsachse L oberhalb der mindestens einen Packung 80 am Mantel 10 vorgesehen zweiten Einlass 74 einem entlang der Vertikalen Z oberhalb der Packung 80 im Mantelraum M angeordneten Flüssigkeitsverteiler 60 zugeleitet, über den die Flüssigkeit F auf die Packung 80 aufgegeben wird. Der Flüssigkeitsverteiler 60 kann hierzu einen Lochboden aufweisen, durch den hindurch die Flüssigkeit F auf die besagte Packung 80 regnet.For applying the at least one pack 80 with liquid F, this is through a along the vertical Z or longitudinal axis L above the at least one pack 80 on the coat 10 provided second inlet 74 one along the vertical Z above the pack 80 arranged in the shell space M liquid distributor 60 passed over the liquid F on the pack 80 is abandoned. The liquid distributor 60 may for this purpose have a perforated bottom, through which the liquid F to the said package 80 rains.

Der durch die Packung 80 entlang der ersten Richtung R nach oben geleitete Strom S der gasförmigen Phase wird am Flüssigkeitsverteiler 60 vorbeigeführt und zum Abscheiden vom im Strom S enthaltener Flüssigkeit F (z. B. in Form von Flüssigkeitströpfchen, die von der gasförmigen Phase mitgerissen werden) durch einen ersten Abscheider 20 geleitet, der vorzugsweise aus einem scheibenförmigen Körper aus einem Drahtgestrick 200 gebildet ist, wobei der erste Abscheider 20 eine nach unten gewandet (dem Flüssigkeitsverteiler 60 zugewandte) erste Seite 20a aufweist, die sich entlang (parallel zu) einer Erstreckungsebene erstreckt, sowie eine zweite Seite 20b, die parallel zur ersten Seite 20a verläuft und dieser abgewandt ist. Der erste Abscheider 20 weist des Weiteren einen umlaufenden (äußersten) Randbereich 20c auf, der vorzugsweise an eine umlaufende, dem ersten Abscheider 20 zugewandte Innenseite 20a des Mantel 10 heranreicht, so dass der erste Abscheider 20 vorzugsweise einen gesamten Querschnitt des Mantels 10 bzw. Mantelraumes M ausfüllt.The one through the pack 80 along the first direction R upwardly directed stream S of the gaseous phase is at the liquid distributor 60 and for separating the liquid F contained in the stream S (eg in the form of liquid droplets entrained in the gaseous phase) by a first separator 20 passed, preferably from a disc-shaped body of a knitted wire 200 is formed, wherein the first separator 20 one facing down (the liquid distributor 60 facing) first page 20a which extends along (parallel to) an extension plane and a second side 20b parallel to the first page 20a runs and this is turned away. The first separator 20 furthermore has a circumferential (outermost) edge region 20c on, preferably to a circumferential, the first separator 20 facing inside 20a of the coat 10 comes up so that the first separator 20 preferably an entire cross-section of the jacket 10 or jacket space M fills.

Zur Erhöhung des Durchsatzes des ersten Abscheiders 20 ist dieser nun zu einer senkrecht zur Längsachse L bzw. Vertikalen Z oder ersten Richtung R verlaufenden Querschnittsebene geneigt angeordnet, und zwar so, dass der erste Abscheider 20 bzw. dessen Seiten 20a, 20b mit der ersten Richtung R (Längsachse L, Vertikalen Z) einen spitzen Winkel α einschließt. Hierdurch wird die durch den ersten Abscheider 20 bereitgestellte Oberfläche (erste Seite 20a) gegenüber einer horizontalen Anordnung entsprechend erhöht, und zwar um einen Faktor 1/sinα.To increase the flow rate of the first separator 20 this is now arranged inclined to a perpendicular to the longitudinal axis L or vertical Z or first direction R extending cross-sectional plane, in such a way that the first separator 20 or its pages 20a . 20b with the first direction R (longitudinal axis L, vertical Z) includes an acute angle α. As a result, the through the first separator 20 provided surface (first page 20a ) is increased correspondingly to a horizontal arrangement by a factor of 1 / sinα.

Um hierbei ermöglichen zu können, dass der Strom S normal auf den ersten Abscheider, d. h., senkrecht zur ersten Seite 20a, auf den ersten Abscheider 20 auftreffen kann, sind entlang der Längsachse L unterhalb des ersten Abscheiders 20 Leitelemente (Leitbleche) 300 nebeneinander angeordnet, die eine Leiteinrichtung 30 bilden. Zwischen zwei benachbarten Leitblechen 300 entsteht auf diese Weise jeweils ein Strömungskanal, wobei sich der Strom S beim Strömen entlang der ersten Richtung auf jene Strömungskanäle aufteilt. Die Strömungskanäle weisen nun jeweils einen Verlauf auf, der jeweils ein Ablenken der entlang der ersten Richtung R nach oben strömenden Teile des Stromes S bewirkt, so dass die besagten Teilströme des Stromes S jeweils senkrecht auf den ersten Abscheider 20 bzw. dessen erste Seite 20a auftreffen.In order to be able to allow that the current S normal to the first separator, ie, perpendicular to the first page 20a , on the first separator 20 are incident along the longitudinal axis L below the first separator 20 Guide elements (baffles) 300 arranged side by side, the one guide 30 form. Between two adjacent baffles 300 arises in each case a flow channel, wherein the current S divides when flowing along the first direction to those flow channels. The flow channels now each have a profile, which in each case causes a deflection of the parts S of the stream S flowing upwards along the first direction R, so that the said partial streams of the stream S are perpendicular to the first separator 20 or its first page 20a incident.

Um eine solches Ablenken der Teilströme zu bewirken, weist jedes Leitelement 300 z. B. einen ersten freien Endbereich 301 auf, der sich entlang der ersten Richtung R erstreckt und in einen zweiten freien Endbereich 302 übergeht (z. B. über einen geknickten oder gekrümmten mittleren Abschnitt des Leitelementes 300), der normal zur besagten ersten Seite 20a des ersten Abscheiders 20 verläuft.In order to effect such a deflection of the partial flows, each guide element has 300 z. B. a first free end region 301 extending along the first direction R and into a second free end region 302 passes over (for example, over a bent or curved central portion of the guide element 300 ) normal to said first page 20a of the first separator 20 runs.

In dem ersten Abscheider 20 wird dann mitgerissene Flüssigkeit F aus dem Strom S abgeschieden und der entsprechend getrocknete Strom S wird durch einen am Kopf 72 der Vorrichtung 1 vorgesehen ersten Auslass 73 aus der Vorrichtung 1 bzw. dem Mantelraum M abgezogen.In the first separator 20 entrained liquid F is then separated from the stream S and the correspondingly dried stream S is passed through the head 72 the device 1 provided first outlet 73 from the device 1 or the jacket space M deducted.

2 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung gemäß 1, bei der im Unterschied zur 1 unterhalb des ersten Abscheiders keine Leiteinrichtung gemäß 1 vorgesehen ist, sondern eine Drainagevorrichtung 500 in Form eines Drainagegitters, das an der der Drainagevorrichtung 500 zugewandten (geneigten) ersten Seite 20a des ersten Abscheiders 20 anliegt. Dabei ist die besagte Drainagevorrichtung 500 aus einer Mehrzahl an parallel zueinander verlaufenden Flachstäben 510 aufgebaut, die sich jeweils entlang einer quer zur ersten Richtung R verlaufenden Längserstreckungsrichtung E erstrecken, die parallel zur Horizontalen verläuft, wobei die Flachstäbe 510 jeweils eine schmale erste und eine schmale zweite Stirnseite 510a, 510b aufweisen, die voneinander abgewandt sind, sowie eine erste und eine zweite Außenseite 510c, 510d, die im Vergleich zu den Stirnseiten 510a, 510b breiter ausgebildet sind, so dass die Flachstäbe 510 im Querschnitt gemäß 2 länglich rechteckförmig ausgebildet sind. Die beiden Außenseiten 510c, 510d sind ebenfalls einander abgewandt und verlaufen jeweils senkrecht zur ersten Seite 20a des ersten Abscheiders 20, wobei die ersten Stirnseiten 510a der ersten Seite 20a zugewandt sind und an der ersten Seite 20a des ersten Abscheiders 20 anliegen. 2 shows a modification of the device according to 1 , unlike the 1 below the first separator no guide according to 1 is provided, but a drainage device 500 in the form of a drainage grid, that of the drainage device 500 facing (inclined) first page 20a of the first separator 20 is applied. In this case, the said drainage device 500 from a plurality of mutually parallel flat bars 510 constructed, each extending along a direction transverse to the first direction R longitudinal extension direction E, which is parallel to the horizontal, wherein the flat bars 510 in each case a narrow first and a narrow second end face 510a . 510b have, which are facing away from each other, and a first and a second outer side 510c . 510d that compared to the front pages 510a . 510b are wider, so that the flat bars 510 in cross-section according to 2 are elongated rectangular. The two outer sides 510c . 510d are also facing away from each other and each perpendicular to the first page 20a of the first separator 20 , where the first faces 510a the first page 20a are facing and on the first page 20a of the first separator 20 issue.

Die 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 1, bei der im Unterschied zur 1 ein zusätzlicher zweiter Abscheider 40 vorgesehen ist, der ebenfalls dazu ausgebildet ist, im Strom S der gasförmigen Phase enthaltene Flüssigkeit F abzuscheiden. Diesbezüglich ist jedoch zu beachten, dass auf einen derartigen zweiten Abscheider 40 aufgrund der Kapazitätserhöhung durch den schräg gestellten ersten Abscheider 20 durchaus auch verzichtet werden kann.The 3 shows a further device according to the invention 1 , unlike the 1 an additional second separator 40 is provided, which is also adapted to separate in the stream S of the gaseous phase contained liquid F. In this regard, however, it should be noted that to such a second separator 40 due to the increase in capacity due to the inclined first separator 20 can certainly be dispensed with.

Der zweite Abscheider 40 ist vorzugsweise aus einer Mehrzahl an nebeneinander angeordneten Lamellen 400 aufgebaut (vergleiche Detail der 2 im gestrichelt dargestellten Kreis), die eine Mehrzahl an Strömungskanälen 401 definieren. Dabei weist jeder dieser Strömungskanäle 401 zumindest einen ersten (unteren) Abschnitt 402 und einen damit verbundenen zweiten (oberen) Abschnitt 403 auf, wobei die beiden Abschnitte 402, 403 jeweils über einen gekrümmten oder geknickten Verbindungsabschnitt 404 miteinander verbunden sind, so dass die beiden Abschnitte 402, 403 in unterschiedliche Richtung R', R'' erstreckt sind, die vorzugsweise einen stumpfen Winkel miteinander einschließen. Die Strömungskanäle 401 des zweiten Abscheiders 40 können mehr als zwei Abschnitte 402, 403 und entsprechende Verbindungsabschnitte 404 aufweisen, so dass die Strömungskanäle 401 einen Zick-Zack-Verlauf aufweisen.The second separator 40 is preferably made of a plurality of juxtaposed slats 400 constructed (see detail of the 2 in dashed circle), which has a plurality of flow channels 401 define. In this case, each of these flow channels 401 at least a first (lower) section 402 and an associated second (upper) section 403 on, with the two sections 402 . 403 each via a curved or kinked connection section 404 are connected to each other, so the two sections 402 . 403 are extended in different directions R ', R'', which preferably include an obtuse angle with each other. The flow channels 401 of the second separator 40 can have more than two sections 402 . 403 and corresponding connection sections 404 have, so that the flow channels 401 have a zigzag course.

Im Bereich des jeweiligen Verbindungsabschnitts 404 weist nun der jeweilige Strömungskanal 401 eine Tasche 405 zum Auffangen besagter Flüssigkeit F auf sowie einen benachbarten Durchströmbereich 406, über den die gasförmige Phase aus dem jeweiligen ersten Abschnitt (402) in den jeweiligen zweiten Abschnitt (403) gelangen kann. Aufgrund der Anordnung der Taschen 405 im jeweiligen gekrümmten bzw. genickten Verbindungsabschnitt 404 wird die im Gasstrom S mitgerissene Flüssigkeit F aufgrund ihrer Trägheit in die jeweilige Tasche 405 gedrückt und dort aufgefangen.In the area of the respective connection section 404 now has the respective flow channel 401 a pocket 405 for collecting said liquid F on and an adjacent flow area 406 via which the gaseous phase from the respective first section ( 402 ) in the respective second section ( 403 ) can get. Due to the arrangement of the bags 405 in the respective curved or bent connecting section 404 is the entrained in the gas stream S liquid F due to their inertia in the respective pocket 405 pressed and caught there.

Infolge der Schwerkraft tropft die aufgefangene Flüssigkeit dann entlang der Vertikalen Z (entgegen der ersten Richtung R) in einen (entlang der Vertikalen Z) unterhalb des zweiten Abscheiders 40 im Mantelraum M angeordneten Flüssigkeitssammler 50, der zudem (entlang der Vertikalen Z) oberhalb des ersten Abscheiders 20 angeordnet ist. Über eine Leitung 51, die den Flüssigkeitssammler 50 mit dem Flüssigkeitsverteiler 60 verbindet, gelangt die im Flüssigkeitssammler 50 gesammelte Flüssigkeit 5 in den Flüssigkeitsverteiler 60, von wo aus die Flüssigkeit auf die Packung 80 verteilt wird. Bezugszeichenliste 1 Vorrichtung 10 Mantel 10a Innenseite 20 Erster Abscheider 20a Erste Seite 20b Zweite Seite 20c Randbereich 30 Leiteinrichtung 40 Zweiter Abscheider 50 Flüssigkeitssammler 51 Leitung 60 Flüssigkeitssammler 70 Sumpf 71 Zweiter Auslass 72 Kopf 73 Erster Auslass 74 Zweiter Einlass 75 Erster Einlass 80 Packung 200 Gestrick 300 Leitelement 301 Erster freier Endbereich 302 Zweiter freier Endbereich 400 Lamelle 401 Strömungskanal 402 Erster Abschnitt 403 Zweiter Abschnitt 404 Verbindungsabschnitt 405 Tasche 406 Durchströmbereich 500 Drainagevorrichtung 510 Flachstab 510a Erste Stirnseite 510b Zweite Stirnseite 510c Erste Außenseite 510d Zweite Außenseite F Flüssigkeit R Erste Richtung R', R'' Unterschiedliche Richtungen S Strom L Längsachse Z Vertikale α Winkel M Mantelraum Due to gravity, the collected liquid then drips along the vertical Z (opposite to the first direction R) into one (along the vertical Z) below the second separator 40 arranged in the shell space M liquid collector 50 also (along the vertical Z) above the first separator 20 is arranged. About a line 51 that the liquid collector 50 with the liquid distributor 60 connects, which arrives in the liquid collector 50 collected liquid 5 in the liquid distributor 60 from where the liquid on the pack 80 is distributed. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 contraption 10 coat 10a inside 20 First separator 20a First page 20b Second page 20c border area 30 guide 40 Second separator 50 liquid receiver 51 management 60 liquid receiver 70 swamp 71 Second outlet 72 head 73 First outlet 74 Second inlet 75 First inlet 80 pack 200 knitted 300 vane 301 First free end area 302 Second free end area 400 lamella 401 flow channel 402 first section 403 second part 404 connecting portion 405 bag 406 flow-through 500 drainage device 510 flat bar 510a First front page 510b Second front side 510c First outside 510d Second outside F liquid R First direction R ', R'' Different directions S electricity L longitudinal axis Z vertical α angle M shell space

Claims

Apparatus, in particular a column, comprising: - a jacket ( 10 ), which has a jacket space (M) of the device ( 1 ), the device ( 1 ) is set up and designed to provide a stream ( 5 ) a gaseous phase along a first direction (R) in the jacket space (M), and - a first separator ( 20 ), which is arranged and intended to be flowed through by that stream (S), wherein the first separator ( 20 ) is adapted to separate in the stream (S) contained liquid (F) from the stream (S) of the gaseous phase, characterized in that the first separator ( 20 ) includes an acute angle (α) with the first direction (R).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the angle (α) is in the range of 30 ° to 80 °, in particular in the range of 40 ° to 70 °, wherein the angle is preferably 55 °.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that along the first direction (R) below the first separator ( 20 ) a drainage device ( 500 ), which is in particular arranged and provided for, the drainage of liquid from the first separator ( 20 ), in particular the drainage device ( 500 ) on a first side facing the drainage device ( 20a ) of the first separator ( 20 ), wherein in particular the drainage device a plurality of mutually parallel flat bars ( 510 ), each extending along a direction transverse to the first direction (R) extending longitudinal direction (E), in particular the flat bars ( 510 ) each have a first and a second end face ( 510a . 510b ), which are remote from each other, in particular the flat bars ( 510 ) each have a first and a second outer side ( 510c . 510d ), which are formed wider than the end faces ( 510a . 510b ) and which are facing away from each other, wherein in particular the two outer sides ( 510c . 510d ) perpendicular to the first side ( 20a ), and in particular the first end faces ( 10a ) of the first page ( 20a ), and wherein in particular the drainage device over the first end faces ( 510a ) on the first page ( 20a ) of the first separator ( 20 ) is present.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that along the first direction (R) below the first separator ( 20 ) a guiding device ( 30 ) arranged and provided to flow along the first direction (R) ( 5 ) divert the gaseous phase so that the stream ( 5 ) normal to the first separator ( 20 ) on the first separator ( 20 ).

Apparatus according to claim 4, characterized in that the guide ( 30 ) a plurality of planar guide elements ( 300 ), wherein the guide elements ( 300 ) each have a curvature or a kink, so that on the guide elements ( 300 ) along stream (S) is deflected such that it is normal to the first separator ( 20 ) on the first separator ( 20 ), wherein the guiding elements ( 300 ) in particular in each case along the first direction (R) extending first free end region ( 301 ) and an associated normal to the first separator ( 20 ) extended second free end region ( 302 ) exhibit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first separator ( 20 ) for separating liquid (F) from the stream (S) of the gaseous phase a knitted fabric ( 200 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first separator ( 20 ) extends in a disc-shaped manner along an extension plane that encloses that acute angle (α) with the first direction (R), wherein that plane of extent - with respect to an intended state of the device ( 1 ) - in particular inclined to the horizontal, wherein the first separator ( 20 ), in particular one of the guide devices ( 30 ) facing first page ( 20a ) extending along the plane of extent and one of the first side ( 20a ) facing away from the second page ( 20b ), which also extends along the plane of extent.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first separator ( 20 ) with a peripheral edge region ( 20c ) on a side facing the jacket space (M) ( 10a ) of the jacket ( 10 ) of the device ( 1 ) or is opposite this.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the jacket ( 10 ) extends along a longitudinal axis (L), which extends in particular along the first direction (R), wherein said longitudinal axis (L) in particular - with respect to a designated and ready for operation state of the device ( 1 ) - parallel to the vertical (Z) extends.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that along the first direction (R) above the first separator ( 20 ) a separate second separator ( 40 ), which is arranged and provided for, by that stream ( 5 ) flows through the gaseous phase, wherein the second separator ( 40 ) is designed to be in the stream ( 5 ) contained liquid (F) from the stream ( 5 ) and in particular the second separator ( 40 ) a plurality of lamellas ( 400 ) separate flow channels ( 401 ), and wherein in particular the flow channels ( 401 ) each at least a first section ( 402 ) and a related second section ( 403 ), the two sections ( 402 . 403 ) each have a curved or kinked connecting section ( 404 ), and in particular in the region of the respective connecting section ( 404 ) the respective flow channel ( 401 ) a pocket ( 405 ) for receiving said liquid (F) and a flow area ( 406 ) through which the gaseous phase of the stream ( 8th ) from the respective first section ( 402 ) in the respective second section ( 403 ), in particular the two sections ( 402 . 403 ) of the respective flow channel ( 401 ) along different directions (R ', R'').

Apparatus according to claim 10, characterized in that along the first direction (R) below the second separator ( 40 ) a liquid collector ( 50 ) to collect through the pockets ( 405 ) received liquid (F) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that along the first direction (R) below the first separator ( 20 ) a liquid distributor ( 60 ) for distributing liquid in the jacket space (M), in particular on a pack arranged in the jacket space (M) ( 80 ), wherein in particular the liquid distributor ( 60 ) for collecting and distributing in the first and / or second separator ( 20 . 40 ) deposited liquid (F) is set up and provided.

Device according to claims 11 and 12, characterized in that the liquid collector ( 50 ) via a line ( 51 ) with the liquid distributor ( 60 ) is connected to the in the liquid collector ( 50 ) collected liquid (F) into the liquid distributor ( 60 ).

Device according to claim 13, characterized in that said line ( 51 ) along the first direction (R) through the first separator ( 20 ) is guided.