DE69515470T2 - Kolonne für den gegenstromkontakt von gas und flüssigkeit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine normalerweise vertikale Kolonne für den Gegenstromkontakt von Gas und Flüssigkeit, um Wärme und/oder Material zwischen dem Gas und der Flüssigkeit auszutauschen. Die Kolonne ist mit Einlässen und Auslässen für Fluide ausgestattet. Die Lage der Einlässe und Auslässe hängt von der Verwendung der Kolonne ab: Wenn die Kolonne zum Entfernen von Verunreinigungen aus einer Gasmischung verwendet wird, indem die Gasmischung im Gegenstrom von einer absorbierenden Flüssigkeit kontaktiert wird, hat die Kolonne einen Gaseinlaß und einen Flüssigkeitsauslaß an ihrem unteren Ende und einen Flüssigkeitseinlaß und einen Gasauslaß an ihrem oberen Ende, und wenn die Kolonne zum Destillieren einer Charge verwendet wird, hat die Kolonne einen Chargeneinlaß in der Nähe ihres Mittelteiles, einen Gaseinlaß und einen Flüssigkeitsauslaß an ihrem unteren Ende und einen Flüssigkeitseinlaß und einen Gasauslaß an ihrem oberen Ende.
• Beim Gegenstromkontaktieren strömt Gas nach oben und Flüssigkeit nach unten durch die Kolonne. Um ein Kontaktieren des nach oben strömenden Gases und der nach unten strömenden Flüssigkeit zu ermöglichen, ist die Kolonne mit mehreren horizontalen Kontaktschalen ausgestattet, die mit gegenseitigem Axialabstand in der Kolonne angeordnet sind. Eine solche Kontaktschale kann eine sogenannte Kreuzstrom-Kontaktschale oder eine sogenannte Gegenstrom-Kontaktschale sein. Eine Kreuzstrom-Kontaktschale ist mit Durchlässen und einem Fallrohr ausgestattet, das unter der Kontaktschale ausmündet, wobei im normalen Betrieb Gas nach oben durch die Durchlässe strömt und Flüssigkeit aus der Kontaktschale nach unten durch das Fallrohr. Eine Gegenstrom-Kontaktschale ist nur mit Durchlässen versehen und besitzt kein Fallrohr, wobei im normalen Betrieb Gas nach oben durch die Durchlässe strömt und Flüssigkeitsströme aus der Kontaktschale nach unten durch die Durchlässe hindurch rieseln können.
• Im normalen Betrieb einer Kolonne, die mit einer Kreuzstrom- Kontaktschale ausgestattet ist, strömt Gas nach oben durch die Durchlässe der Kontaktschale, und Flüssigkeit wird vom Fallrohr der nächsthöheren Kontaktschale auf die Kontaktschale zugeführt. Die auf der Kontaktschale aufgefangene Flüssigkeit bil det eine Schicht, und der Kontakt von Gas und Flüssigkeit erfolgt in der Flüssigkeitsschicht auf der Kontaktschale. Die Dicke der Flüssigkeitsschicht wird durch die Höhe des Überlaufwehres des Fallrohres bestimmt. Die über das Wehr strömende Flüssigkeit wird durch das Fallrohr abgeführt und Gas, das sich von der Flüssigkeit auf der Kontaktschale löst, strömt nach oben zur nächsthöheren Kontaktschale, auf welcher es wieder mit der Flüssigkeit in Berührung kommt. Etwas Flüssigkeit wird mit dem nach oben strömenden Gas mitgerissen und das Vorhandensein von Flüssigkeit im Gas beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit der Kolonne.
• Um die Menge an mitgerissener Flüssigkeit zu reduzieren, wurde in der US-PS 1 983 762 vorgeschlagen, der Kolonne mehrere horizontale Trennschalen hinzuzufügen, die mit Verwirbelungsrohren und Mitteln zum Entfernen von Flüssigkeit aus den Trennschalen ausgestattet sind, wobei jede Trennschale über einer Kontaktschale angeordnet ist. Die nächsthöhere Kontaktschale wird dann über der Trennschale angeordnet.
• Ein Verwirbelungsrohr ist ein kreiszylindrisches Rohr, in dem wirbelerzeugende Mittel angeordnet sind. Im normalen Betrieb strömt Gas mit mitgerissener Flüssigkeit durch das Verwirbelungsrohr und die Verwirbelungsmittel bewirken eine Drehung des Gases; unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften bewegt sich die mitgerissene Flüssigkeit aus der Mitte des Verwirbelungsrohres heraus und wird auf der Innenoberfläche des kreiszylindrischen Rohres aufgefangen, wo sich ein Flüssigkeitsfilm ausbildet. Am oberen Ende des Rohres reißt der Flüssigkeitsfilm ab und Flüssigkeitströpfchen bewegen sich vom Rohr weg; diese Flüssigkeitströpfchen sollten auf die Trennschale fallen. Der Weg einiger dieser Flüssigkeitströpfchen ist jedoch so, daß sie die Kontaktschale über der Trennschale berühren, und sie werden durch die Durchlässe dieser Kontaktschale fortgerissen. Um dieses Mitreißen zu verringern, münden die oberen Enden der Verwirbelungsrohre gerade in die Durchlässe der Kontaktschale oberhalb der Trennschale, so daß das Gas zu den Durchlässen der Kontaktschale strömt und die Flüssigkeit auf die Kontaktschale rund um die Durchlässe auftrifft. Zu diesem Zweck weist die be kannte Trennschale so viele Verwirbelungsrohre auf, wie es Durchlässe in der nächsthöheren Kontaktschale gibt, wobei der Durchnässer der Verwirbelungsrohre gleich dem Durchmesser der Durchlässe in der nächsthöheren Kontaktschale und die Auslegung der Verwirbelungsrohre gleich jene der Durchlässe ist. Folglich ist die Nettofreifläche der bekannten Trennschale gleich der Nettofreifläche der Kontaktschale. Die Nettofreifläche der Trennschale ist definiert als die Fläche der Durchlässe in den Verwirbelungsrohren dividiert durch die aktive Fläche der Trennschale, und die Nettofreifläche der Kontaktschale ist definiert als die Fläche der Durchlässe dividiert durch die aktive Fläche der Kontaktschale. Ein Nachteil der bekannten Kolonne ist, daß eine große Anzahl von Verwirbelungsrohren erforderlich ist, und dies macht die bekannte Kolonne kostspielig.
• Die ostdeutsche Patentschrift Nr. 109 806 offenbart eine Kolonne für den Gegenstromkontakt von Gas und Flüssigkeit mit Einlässen und Auslässen für Fluide und mit mehreren horizontalen Kontaktschalen, die mit gegenseitigem Axialabstand in der Kolonne angeordnet sind, wobei jede Kontaktschale mit Durchlässen versehen ist, und welche Kolonne ferner mit mehreren horizontalen Trennschalen ausgestattet ist, die mit Verwirbelungsrohren und mit Mitteln zum Entfernen von Flüssigkeit aus der Trennschale versehen sind, wobei jede Trennschale über einer Kontaktschale liegt.
• Die bekannte Trennschale weist ferner eine Deckplatte auf, die über den Verwirbelungsrohren liegt, wobei die Deckplatte mit Öffnungen versehen ist, durch welche sich Rohre nach unten erstrecken, wobei diese Rohre einen kleineren Durchmesser haben als der Durchmesser der Verwirbelungsrohre und sich in die oberen Enden der Verwirbelungsrohre hineinerstrecken. Ein schwerwiegender Nachteil der bekannten Trennschale ist, daß die Abdeckplatte den Raum zwischen den Verwirbelungsrohren schließt, so daß von der Flüssigkeit mitgerissenes Gas aus diesem Raum nicht entweichen kann.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trennschale zu schaffen, die eine verbesserte Gas/Flüssigkeits-Trennung hat.
• Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Kolonne für den Gegenstromkontakt von Gas und Flüssigkeit dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verwirbelungsrohr mit einer ringförmigen U-Umlenkwand ausgestattet ist, die derart über dem oberen Ende des Verwirbelungsrohres liegt, daß jede U-Umlenkplatte über nur einem Verwirbelungsrohr liegt, so daß Flüssigkeit, die nach oben entlang der Innenfläche der Wand des Verwirbelungsrohres strömt, am oberen Ende des Verwirbelungsrohres abreißt und zu einer Strömung nach unten entlang der Außenseite der Wand des Verwirbelungsrohres veranlaßt wird.
• Die ringförmige U-Umlenkwand führt die Flüssigkeit zur Schale, und von der Flüssigkeit mitgerissenes Gas kann zwischen den ringförmigen U-Umlenkplatten hindurchtreten.
• Im normalen Betrieb werden Flüssigkeitströpfchen aus dem Flüssigkeitsfilm am oberen Ende des Verwirbelungsrohres abreißen. Die Flüssigkeitströpfchen werden durch die U-Umlenkplatte zu einer Abwärtsbewegung zur Trennschale gezwungen. Folglich werden sich die Flüssigkeitströpfchen normalerweise nicht nach oben zur nächsthöheren Kontaktschale bewegen. Somit ist es nicht erforderlich, daß die oberen Enden der Verwirbelungsrohre gerade in die Durchlässe der Kontaktschale oberhalb der Trennschale münden, und daher sind bei der Kolonne gemäß der Erfindung die Durchmesser der Verwirbelungsrohre wesentlich größer als die Durchmesser der Durchlässe in der Kontaktschale. Dies bedeutet weiters, daß weniger Verwirbelungsrohre verwendet werden können. Geeigneterweise ist der Durchmesser der Verwirbelungsrohre zumindest das dreifache des Durchmessers eines Durchlasses, und der Durchmesser des Verwirbelungsrohres überschreitet nicht das zwanzigfache des Durchmessers des Durchlasses.
• Ein weiterer Vorteil der Kolonne gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß die Nettofreifläche der Trennschale größer ist als die Nettofreifläche der bekannten Trennschale. Da der Druckabfall über die Trennschale mit zunehmender Gasgeschwindigkeit in den Verwirbelungsrohren zunimmt, und da diese Gasge schwindigkeit umgekehrt proportional zur Nettofreifläche ist, ist der Druckabfall über die Trennschale geringer als der Druckabfall über die bekannte Trennschale.
• Die Erfindung wird nun an Hand eines Beispieles ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen
• Fig. 1 schematisch eine querschnittliche Ansicht eines Teiles der Kolonne für den Gegenstromkontakt von Gas und Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und
• Fig. 2 schematisch eine querschnittliche Ansicht eines Teiles einer alternativen Kolonne für den Gegenstromkontakt von Gas und Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Kolonne 1 ist mit horizontalen Kontaktschalen 5, 6, 7 und 8 ausgestattet, die mit gegenseitigem Axialabstand in der Kolonne 1 angeordnet sind. Die horizontalen Kontaktschalen 5 und 6, 7 und 8 sind sogenannte Siebschalen. Eine Siebschale ist eine flache Platte, die mit Durchlässen in Form von Löchern darin versehen ist; zwecks Klarheit wurden die Löcher in der Platte nicht mit Bezugszeichen bezeichnet. Die, horizontalen Kontaktschalen 5, 6, 7 und 8 sind mit Fallrohren 10, 11, 12 bzw. 13 versehen. Das Fallrohr 10 mündet unterhalb der Kontaktschale 5 auf die nächstuntere Kontaktschale 6, usw. Die Schale, in welche das Fallrohr 13 mündet, ist nicht gezeigt, und in der Praxis mündet das Fallrohr, das zur untersten Trennschale der Kolonne gehört, in den unteren Teil der Kolonne.
• Die Kolonne 1 ist mit einem Gaseinlaß und mit einem Flüssigkeitsauslaß an ihrem unteren Ende und einem Flüssigkeitseinlaß und einem Gasauslaß an ihrem oberen Ende versehen; der Gaseinlaß, der Flüssigkeitsauslaß, der Flüssigkeitseinlaß und der Gasauslaß sind in Fig. 1 nicht gezeigt.
• Die Kolonne 1 ist ferner mit horizontalen Trennschalen 15, 16 und 17 ausgestattet, wobei jede Trennschale 15, 16 bzw. 17 über einer Kontaktschale 6, 7 bzw. 8 liegt. Die Trennschalen 15, 16 und 17 sind mit Verwirbelungsrohren 20, 21 und 22 versehen. Die Verwirbelungsrohre 20, 21 und 22 sind innen mit wirbelerzeugenden Mitteln bzw. Verwirbelungsmitteln 25 ausgestattet, beispielsweise Wirbelflügeln. Jede Trennschale 15, 16 bzw. 17 ist ferner mit Mitteln zum Entfernen von Flüssigkeit aus der Trennschale in Form eines Fallrohres 29, 30 bzw. 31 ausgestattet. Das Fallrohr 29 der Trennschale 15 mündet über das Fallrohr 11 auf die zweite Kontaktschale 7 unter der Trennschale 15, usw. Es ist zu beachten, daß die zweite Kontaktschale unter der Trennschale 17 nicht gezeigt ist, und daß die Trennschale über der Kontaktschale 5 ebenfalls nicht gezeigt ist.
• Jedes Verwirbelungsrohr 20, 21 bzw. 22 ist mit einer ringförmigen U-Umlenkplatte 34, 35 bzw. 36 versehen, die über dem oberen Ende des Verwirbelungsrohres 20, 21 bzw. 22 liegt.
• Im normalen Betrieb wird Gas der Kolonne 1 über den Gaseinlaß (nicht gezeigt) am unteren Ende der Kolonne 1 zugeführt, und Flüssigkeit wird der Kolonne 1 über den Flüssigkeitseinlaß (nicht gezeigt) am oberen Ende der Kolonne 1 zugeführt. In der Kolonne 1 werden das Gas und die Flüssigkeit auf den horizontalen Kontaktschalen 5, 6, 7 und 8 miteinander in Kontakt gebracht, um Material und/oder Wärme auszutauschen, und nach dem Kontakt werden die Flüssigkeit und das Gas aus der Kolonne 1 über den Gasauslaß (nicht gezeigt) im oberen Teil der Kolonne 1 und durch den Flüssigkeitsauslaß (nicht gezeigt) im unteren Teil der Kolonne 1 ausgebracht. Überschüssige Flüssigkeit wird von den Kontaktschalen 5, 6, 7 und 8 über die Fallrohre 10, 11, 12 und 13 abgeführt, und etwas Flüssigkeit wird auch mit dem nach oben strömenden Gas mitgerissen.
• Die Leistungsfähigkeit einer Kolonne wird durch die maximale Gasströmungsrate als Funktion der Flüssigkeitsströmungsrate bestimmt; wobei die maximale Gasströmungsrate jene Gasströmungsrate ist, bei der ein Mitreißen von Flüssigkeit durch das nach oben strömende Gas beginnt.
• Um die Leistungsfähigkeit der Kolonne zu verbessern, muß dieses Mitreißen verringert werden. Um das Mitreißen von Flüssigkeit zu verringern, ist die Kolonne 1 mit den Trennschalen 15, 16 und 17 versehen. In den Verwirbelungsrohren 20, 21 und 22 der Trennschalen 15, 16 und 17 wird das nach oben strömende Gas mit der mitgerissenen Flüssigkeit einer. Zentrifugalbewegung unterworfen, und als Folge davon wird Flüssigkeit vom Gas getrennt. Die abgetrennte Flüssigkeit wird auf den Innenoberflächen der Verwirbelungsrohre 20, 21 und 22 aufgefangen. An den oberen Enden der Verwirbelungsrohre 20, 21 und 22 reißt die Flüssigkeit von den Innenoberfläche der Verwirbelungsrohre 20, 21 und 22 ab. Die U-Umlenkplatten 34, 35 und 36 richten die Flüssigkeit, welche abreißt, auf die Böden der Trennschalen 15, 16 und 17. Von dort wird die Flüssigkeit durch die Fallrohre 29, 30 und 31 entfernt, welche in die Fallrohre 11, 12 und 13 der Kontaktschalen 6, 7 und 8 münden.
• Um die verbesserte Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Kolonne zu veranschaulichen, wurden Tests in einer Kolonne durchgeführt, die einen Innendurchmesser von 45 cm hat. In dieser Kolonne wurden vier Kontaktschalen mit einem Schalenabstand von 600 mm montiert. Die Kontaktschalen waren Siebschalen mit einer Nettofreifläche von 20%, und jede Kontaktschale war mit einem Fallrohr ausgestattet, das unterhalb der Schale ausmündet. Die Kolonne war mit vier Trennschalen versehen, welche jeweils direkt über einer Kontaktschale montiert waren. Die Trennschalen hatten jeweils fünf Verwirbelungsrohre mit einem Durchmesser von 110 mm und jedes Verwirbelungsrohr war mit einer U-Umlenkplatte versehen. Die Nettofreifläche der Trennschale betrug 30%.
• Die Kolonne wurde bei Flüssigkeitsströmungsraten betrieben, die Strömungsparametern im Bereich von 0,05 bis 0,15 entsprachen, wobei der Strömungsparameter definiert ist als (L/G)*(ρ&sub1;/ρg)1/2. Bei diesen Strömungsparametern wurden maximale Gasströmungsraten entsprechend maximalen Lastfaktoren im Bereich von 0,20 bis 0,18 m/s erzielt, wobei der Lastfaktor definiert ist als Ug* (ρg/(ρ&sub1; - ρg)1/2. In den obigen Definitionen ist: L die Flüssigkeitsströmungsrate in m³/s, G die Gasströmungsrate in m³/s, ρ&sub1; die Flüssigkeitsdichte in kg/m³, ρg die Gasdichte in kg/m³, und Ug die oberflächliche Gasgeschwindigkeit in m/s.
• Der Druckabfall über die Kombination aus Kontaktschale und Trennschale lag zwischen 500 und 4000 Pa.
• Nun werden zwei Beispiele von erfindungsgemäßen Kolonnen erörtert. Ohne Trennschalen war der maximale Lastfaktor etwa 0,12 bis etwa 0,10 bei denselben Flußparametern, und der Druckabfall lag zwischen 250 und 2000 Pa. Folglich liefert die erfindungsgemäße Kolonne einen hohen maximalen Lastfaktor auf Kosten eines größeren Druckabfalles.
• Das Ersetzen der Trennschalen in der Kolonne gemäß der Erfindung durch Trennschalen mit einer Nettofreifläche von 20%, was dieselbe Nettofreifläche wie die der Siebschale ist, und der Verwirbelungsrohre durch Verwirbelungsrohre ohne U-Umlenkplatten führt zu einem geringeren maximalen Lastfaktor und einem größeren Druckabfall.
• Um Flüssigkeit vom Gas zu trennen, sind die Verwirbelungsrohre mit einer ringförmigen U-Umlenkplatte versehen. Im normalen Betrieb strömt Flüssigkeit nach oben entlang der Innenoberfläche der Wand des Verwirbelungsrohres, und diese Flüssigkeit strömt in einen ringförmigen Kanal, der durch die ringförmige U-Umlenkplatte und die Wand des Verwirbelungsrohres gebildet wird. Die Flüssigkeit strömt nach oben entlang der Innenoberfläche der Wand des Verwirbelungsrohres und nach unten entlang der Außenoberfläche der Wand des Verwirbelungsrohres. Etwas Gas wird zusammen mit der Flüssigkeit durch den ringförmigen Kanal strömen.
• Um das Strömen von Gas mit der Flüssigkeit durch den ringförmigen Kanal zu unterdrücken, ist die ringförmige U-Umlenkplatte so geformt, daß jener Teil des ringförmigen Kanales, in welchem die Flüssigkeit nach unten strömt, in Abwärtsrichtung konvergiert. Dieses Design der ringförmigen U-Umlenkplatte ist bei den Verwirbelungsrohren 20, die in Fig. 1 gezeigt sind, angewandt. Der Oberflächenbereich des durch den Rand 40 der U-Umlenkplatte 34 und der Außenseite des Verwirbelungsrohres 20 gebildeten Ringes ist kleiner als der Oberflächenbereich jenes Ringes, der von der Innenseite der U-Umlenkplatte 34 und der Innenoberfläche des Verwirbelungsrohres 20 an der Oberseite 42 des Verwirbelungsrohres gebildet wird.
• Alternativ kann das Mitreißen von Gas mit der Flüssigkeit verhindert werden, indem die Öffnung der U-Umlenkplatte durch Flüssigkeit versiegelt wird, die auf der Trennschale im normalen Betrieb vorhanden ist. Dieses Design wird bei den Verwirbelungsrohren 21 angewandt, wobei die Außenwand 45 der U-Umlenkplatte 35 sich unter die Oberseite des Wehres 47 des Fallrohres 30 erstreckt.
• Um das Mitreißen von Flüssigkeit weiter zu reduzieren, ist das Verwirbelungsrohr 22 mit einem Tropfenfänger in Form eines sich erweiternden Ringes 49 versehen, der am Gasauslaßende der U-Umlenkplatte 36 angeordnet ist.
• Anstelle einer Siebschale kann die Kontaktschale jede beliebige geeignete Kontaktschale sein, beispielsweise eine Ventilschale.
• In der obigen Beschreibung der Erfindung wurde Flüssigkeit, die von der Trennschale 15 entfernt wurde, zur Kontaktschale 7 unter der Kontaktschale 6 zurückgeführt, zu welcher die Trennschale 15 gehört; und dies traf auch auf die anderen Trennschalen 16 und 17 zu. In dem Fall, daß die Kolonne mit geringen Flüssigkeitslasten betrieben wird, kann zumindest ein Teil der von einer Trennschale abgetrennten Flüssigkeit zur Kontaktschale zurückgeführt werden, zu welcher die Trennschale gehört. Dies kann erreicht werden, indem Fallrohre verwendet werden, die in Öffnungen in der Trennschale angeordnet sind, oder durch Verwendung eines Fallrohres, welches auf die Kontaktschale unterhalb der Trennschale hin ausmündet.
• Die Erfindung schafft eine Verbesserung einer bestehenden Kolonne insoferne, als ein Mitreißen von Flüssigkeit mit der Gasströmung zur nächsthöheren Schale verringert wird. Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung den Betrieb einer Kolonne mit einem höheren Lastfaktor.
• Bevor die alternative Ausführungsform von Fig. 2 erörtert wird, wird auf den Effekt der Zunahme des Lastfaktors auf die Leistungsfähigkeit einer Kontaktschale hingewiesen. Zu diesem Zweck wird auf die Kontaktschale 7 (Fig. 1) mit dem Fallrohr 12 Bezug genommen. Im normalen Betrieb strömt Gas nach oben durch die Durchlässe der Kontaktschale 7 und wird mit einer Schicht von Flüssigkeit in Kontakt gebracht, die auf der Schale 7 vorhanden ist. Nach dem Kontakt trennen sich Flüssigkeit und Gas, Gas mit mitgerissener Flüssigkeit strömt nach oben, und Flüssigkeit, in welcher etwas Gas dispergiert ist, wird aus der Kontaktschale 7 über das Fallrohr 12 ausgebracht. Das Fallrohr 12 ist mit einer Dispersion von Gas in Flüssigkeit gefüllt. Die Höhe der Flüssigkeit im Fallrohr 12 ist proportional zum Druckabfall über die Kontaktschale 7. Da dieser Druckabfall proportional zur oberflächlichen Gasgeschwindigkeit und somit zum Lastfaktor ist, ist die Flüssigkeitshöhe im Fallrohr proportional zum Lastfaktor. Da die Flüssigkeitshöhe nicht die Höhe des Fallrohres 12 übersteigen kann, begrenzt die Höhe des Fallrohres den Lastfaktor.
• Um diese Einschränkung, die durch das Fallrohr der Kontaktschale gebildet wird, zu beseitigen, wird vorgeschlagen, die Kreuzstrom-Kontaktschale durch eine Gegenstrom-Kontaktschale zu ersetzen, welche eine Kontaktschale ohne Fallrohr ist.
• Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, welche eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei Teile, die gleich den in Fig. 1 gezeigten Teilen sind, dieselben Bezugszeichen tragen.
• Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich auf zwei Arten von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Zunächst wurden die Kontaktschalen durch Gegenstrom-Kontaktschalen ersetzt. Zur Vereinfachung sind nur zwei Kontaktschalen gezeigt, wobei diese Gegenstrom-Kontaktschalen mit den Bezugszeichen 6' und 7' bezeichnet sind. Zweitens mündet das Fallrohr einer Trennschale auf die zweite Kontaktschale unter dieser Trennschale; dies beinhaltet, daß das Fallrohr der Trennschale 15 zur zweiten Kontaktschale 7' unter der Trennschale 15 ver läuft und daß das Fallrohr der Trennschale 16 zur zweiten Kontaktschale (nicht gezeigt) unter der Trennschale 16 verläuft. Die verlängerten Fallrohre sind mit den Bezugszeichen 29' und 30' bezeichnet. Der Vollständigkeit halber bezieht sich das Bezugszeichen 50 auf ein verlängertes Fallrohr aus einer Trennschale (nicht gezeigt), die höher oben in der Kolonne 1 angeordnet ist.
• Im normalen Betrieb wird Gas der Kolonne 1 über den Gaseinlaß (nicht gezeigt) am unteren Ende der Kolonne 1 und Flüssigkeit der Kolonne 1 über den Flüssigkeitseinlaß (nicht gezeigt) arn oberen Ende der Kolonne 1 zugeführt. In der Kolonne 1 werden Gas und Flüssigkeit auf den horizontalen Kontaktschalen miteinander in Kontakt gebracht, von denen zwei gezeigt sind und die mit den Bezugszeichen 6' und 7' bezeichnet sind, um Material und/oder Wärme auszutauschen, und nach dem Kontakt werden die Flüssigkeit und das Gas aus der Kolonne 1 über den Gasauslaß (nicht gezeigt) im oberen Teil der Kolonne 1 und durch den Flüssigkeitsauslaß (nicht gezeigt) im unteren Teil der Kolonne 1 ausgebracht.
• Gas, das nach oben durch die Kolonne 1 strömt, wird mit der Flüssigkeit aus dem Fallrohr 29' auf der Kontaktschale 7' und mit Flüssigkeit aus dem Fallrohr 50 auf der Kontaktschale 6' in Kontakt gebracht; die Kontaktschalen 6' und 7' sind sogenannte Gegenstrom-Kontaktschalen, welche kein Fallrohr haben. Der Name Gegenstrom-Kontaktschale rührt von der Tatsache her, daß bei geringen Gasgeschwindigkeiten Gas nach oben durch die Löcher in der Schale gelangt und Flüssigkeit nach unten durch diese Löcher sickert. Die Kolonne 1 der vorliegenden Erfindung wird jedoch bei relativ hohen Lastfaktoren betrieben, was impliziert, daß die Gasgeschwindigkeit groß genug ist, um Flüssigkeit mitzureißen. Somit wird Flüssigkeit von der Schale 7' mit dem nach oben strömenden Gas mitgerisen, und Flüssigkeit und Gas werden in den Verwirbelungsrohren 25 der Trennschale 16 getrennt. Flüssigkeit, die vom Gas getrennt wurde, strömt durch das Fallrohr 30' zu einer Kontaktschale (nicht gezeigt), die unter der Kontaktschale 7' liegt. Das nach oben strömende Gas wird mit Flüssigkeit auf der Kontaktschale 6' in Kontakt ge bracht, welche Flüssigkeit über das Fallrohr 50 zugeführt wird. Darüber hinaus wird Flüssigkeit von der Schale 6' mit dem nach oben strömenden Gas entfernt, und Flüssigkeit und Gas werden in den Verwirbelungsrohren 25 der Trennschale 15 getrennt. Flüssigkeit, die vom Gas getrennt worden ist, strömt durch das Fallrohr 29' zur Kontaktschale 7', die unter der Kontaktschale 6' liegt.
• Zwei Vorteile sind mit dieser Ausführungsform verbunden. Ein erster Vorteil ist, daß die Fallrohre 29' und 30' höher sind als in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Folglich kann die Flüssigkeitshöhe in diesen Fallrohren höher sein, und somit kann die in Fig. 2 gezeigte Kolonne mit höheren Lastfaktoren betrieben werden. Ein zweiter Vorteil ist mit der Tatsache verknüpft, daß die von den Verwirbelungsrohren 25 abgetrennte Flüssigkeit im wesentlichen gasfrei ist. Da die von den Verwirbelungsrohren abgetrennte Flüssigkeit im wesentlichen frei von Gas ist, strömt eine im wesentlichen klare Flüssigkeit durch die Fallrohre 29' und 30'. Dies impliziert, daß bei derselben Menge von Flüssigkeit das Fallrohr einer Trennschale einen kleineren Querschnitt hat als das Fallrohr einer Kontaktschale, welches eine Dispersion aus Gas in Flüssigkeit aufnehmen muß. Die Größendifferenz kann bis zu 75% sein. Folglich ist der ausnützbare Bereich der Kontaktschale 6' und 7' wesentlich größere als jener der Kontaktschalen 6 und 7, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind.

Claims (9)

1. Kolonne (1) für den Gegenstromkontakt von Gas und Flüssigkeit, mit Einlässen und Auslässen für Fluide, welche Kolonne (1) mit mehreren horizontalen Kontaktschalen (5, 6, 7, 8) versehen ist, die mit gegenseitigem Axialabstand in der Kolonne (1) angeordnet sind, wobei jede Kontaktschale (5, 6, 7, 8) mit Durchlässen versehen ist, und welche Kolonne (1) ferner mit mehreren horizontalen Trennschalen (15, 16, 17) ausgestattet ist, die mit Verwirbelungsrohren (20, 21, 22) versehen sind, in welchen Verwirbelungsmittel angeordnet sind, und mit Mitteln zum Entfernen von Flüssigkeit von der Trennschale (15, 16, 17), wobei jede Trennschale (15, 16, 17) oberhalb einer Kontaktschale (5, 6, 7, 8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verwirbelungsrohr (20, 21, 22) mit einer ringförmigerx U-Umlenkplatte (34, 35, 36) versehen ist, die über dem oberen Ende des Verwirbelungsrohres (20, 21, 22) so angeordnet ist, daß jede U-Umlenkplatte (34, 35, 36) über nur einem Verwirbelungsrohr (20, 21, 22) liegt, so daß Flüssigkeit, die nach oben entlang der Innenoberfläche der Wand des Verwirbelungsrohres strömt, an dessen oberem Ende abreißt und dazu veranlaßt wird, nach unten entlang der Außenoberfläche der Wand des Verwirbelungsrohres zu strömen.

2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kontaktschale (5, 6, 7, 8) mit einem Fallrohr (10, 11, 12, 13) versehen ist, das unterhalb der Kontaktschale (5, 6, 7, 8) ausmündet.

3. Kolonne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entfernen von Flüssigkeit aus der Trennschale (15, 16, 17) ein Fallrohr (29, 30, 31) aufweisen, das unterhalb der Trennschale (15, 16, 17) ausmündet.

4. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kontaktschale (5, 6, 7, 8) mit einem Fallrohr (10, 11, 12, 13) ausgestattet ist, das unter der Kontaktschale (5, 6, 7, 8) ausmündet, wobei die Mittel zum Entfernen von Flüssigkeit aus der Trennschale (15, 16, 17) ein Fallrohr (29, 30, 31) aufweisen, das in das Fallrohr (11, 12, 13) der Kontaktschale (6, 7, 8) unter der Trennschale (15, 16, 17) mündet.

5. Kolonne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (29') einer Trennschale (15) auf die zweite Kontaktschale (7') unter der Trennschale (15) mündet.

6. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entfernen von Flüssigkeit von der Trennschale (15) ein Fallrohr (29') aufweisen, das auf die zweite Kontaktschale (7') unter der Trennschale (15) ausmündet, wobei die Kontaktschale (6', 7') eine Gegenstrom-Kontaktschale ist.

7. Kolonne nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand der U-Umlenkplatte (34, 35, 36) sich bis unter die Oberseite des Wehres (47) des Fallrohres (30) erstreckt.

8. Kolonne nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich des Ringes, welcher vom Rand (41) der U-Umlenkplatte (34) und der Außenoberfläche des Verwirbelungsrohres (20) gebildet wird, kleiner ist als der Oberflächenbereich des Ringes, der von der Innenoberfläche der U-Umlenkplatte (34) und der Außenoberfläche des Verwirbelungsrohres (20) an der Oberseite des Verwirbelungsrohres (20) gebildet wird.

9. Kolonne nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwirbelungsrohre (22) mit einem Tröpfchenfänger (49) ausgestattet sind, welcher am Gasauslaßende der U-Umlenkplatte (36) angeordnet ist.