DE1667327B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zustromverteiler für ein Fallstrom-Kontaktgefäß mit einem oberhalb einer Kontaktzone angeordneten vertikalen Einlaßstutzen von wesentlich kleinerem Durchmesser als der der Kontaktzone und mehreren ebenen Lochplatten, die in Abständen unter dem Einlaßstutzen horizontal angebracht sind.

Die USA.-Patentschrift 2 713 £95 zeigt einen Zustromverteiler zum Verteilen von Flüssigkeiten mit einem vertikalen Einlaß oberhalb einer Kontaktzone und mehreren im Abstand voneinander angebrachten horizontalen Lochplatten. Eine ähnliche Lösung ist in der österreichischen Patentschrift 70 352 beschrieben, die sich mit einem Verfahren zur Enteisenung des Grundwassers befaßt.

Das in ein übliches Kontaktgefäß einströmende Medium kann gasförmig oder flüssig oder auch eine Mischphase von Gas und Flüssigkeit sein. Das eintretende Medium strömt entweder direkt zur Kontaktzone oder trifft auf einen unmittelbar über der Kontaktzone angeordneten Verteilerboden, der die Strömung gleichmäßiger über die horizontale obere Begreiizungsfläche der Kontaktzone verteilt. In jedem Fall strömt das Medium beim Eintritt in das Gefäß mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit abwärts und prallt mit erheblicher Kraft auf den Vc. icilerboden oder direkt auf die obere Begrenzungsfläche der Kontaktzone. Insbesondere beim Vorliegen einer Mischphase aus Flüssigkeit und Gas kann dies zu einer schlechten Verteilung, vor allem der Flüssigkeitsphase, führen.

Ferner durchströmt das zugefüorte Medium üblicherweise zunächst eioen horizontalen Rohrast und dann ein Knie, das unmittelbar oberhalb des vertikalen Einlaßstutzens angeordnet ist. Wenn es sich um eine Mischphase aus Gas und Flüssigkeit handi.lt, werden vor allem die schweren, flüssigen Teilchen in dem Knie nach außen geschleudert, so daß sich in dem Einlaßstutzen eine ungleichmäßige, einseitige

ίο Verteilung von Flüssigkeits- und Gasphase ergibt

Diese Schwierigkeiten lassen sich weitgehend dadurch beseitigen, daß der Abstand zwischen dem Austritt des Einlaßstutzens und der oberen Grenzfläche des Kontaktbettes oder des Verteüerbodens vergrößert wird, jedoch führt dies angesichts der kostspieligen, korrosionsfesten Materialien zu einer erheblichen Verteuerung der Vorrichtung.

Weiterhin ist es üblich, unmittelbar unter dem Einlaßstutzen eine kompakte, meist runde Platte mit

ao etwa dem Durchmesser des Einlaßstutzens in einer horizontalen Lage zu befestigten. Bei einer derartige« Anordnung prallt das einströmende Medium auf die Platte und strömt dann in einer etwa radialen Richtung zur Gefäßwand, trifft auf die Gefäßwand und

as wird zurück zur Mitte des Gefäßes umgelenkt. Dies ergibt keine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit, weil diese an einer Seite des Einlaßstutzens herabfließt und sich überwiegend auf dieser einen Seite des Gefäßes verteilt. Zudem kann die durch die AWenkplatte hervorgerufene radiale Strömung zu einer Wanderung der Kontaktteilchen vom Außenumfang des Kontaktbettes zum Zentrum führen, so daß sich in der Mitte der Kontaktbettoberseite große Partikelmengen ansammeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Zustromverteiler am Einlaß von Kontaktgefäßen mit abwärts gerichteter Strömung zu schaffen, bei dem der Zustrom so gesteuert wird, daß das eingeleitete Medium nicht mit hoher Geschwin-

digkeit auf die obere Grenzfläche der Kontaktzune oder auf das Verteilerblech auftrifft und die radiale Strömung des am oberen Ende des Kontaktgefäßes eintretenden Mediums möglichrt herabgesetzt wird. Dabei soll es zur Kostenersparnis möglich sein, die obere Grenzfläche der Kontaktzone relativ nahe am Einlaßstutzen anzuordnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zustromverteiler der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß im Einlaßstutzen eine horizontale, sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt des Einlaßstutzens erstreckende Grundplatte mit einer zentralen öffnung befestigt ist, wobei sich von der Grundplatte aus vertikal nach oben ein die zentrale öffnung umschließender und oben mit einer Deckwand geschlossener Kamin erstreckt, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der des Einlaßstutzens und in dessen Seitenwand sidi in gleichem Abstand voneinander Durchlaßöffnungen befinden, und daß die mit freiem Umfang abgestützten Lochplatten einen gleich großen oder etwas kleineren Durchmesser als die Grundplatte besitzen.

Der erfindungsgemäße Zustromverteiler wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Zustromverteiler nach der Linie 1-1 der Fig. 2;

F i g. 2 eine Seitenansicht der kombinierten Strömungsausgleichs- und Verteilungsvorrichtung (Zustromverteiler) mit weggebrochenen Teilen:

F i g. 3 eine SchnUtansicht nach der Linie 3-3 der Fig. 1, in der die Vorrichtung in einem Einlaßstutzen eines Kontaktgefäßes eingebaut dargestellt ist;

F i g. 4 eine Schnittansicht, welche die obere Lochplatte zeigt, geschnitten nadi der Linie 4-4 der Fig. 2;

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 2, welcher die untere Lochplatte veranschaulicht.

In dea Fig. 1 bis 5 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zustromverteilers dargestellt, in dem das Strömungsausgleichsglied und das Strömungsverteilungsglied kombiniert sind. Das Strömungsverteilungsglied umfaßt bei diesem Beispiel eine Vorrichtung, welche das nach unten strömende Medium gleichmäßig in der Mitte des vertikalen Einlaßstutzens konzentriert. In der Grundkonstruktion weist das Strömungsausgleichglied eLie Grundplatte 1 mit einer öffnung 2 in der Mitte, durch weiche das Medium nach unten strömen kann, sowie einen Kamin 3 auf, der an der Grundplatte 1 festgemacht »o ist und rund um die Öffnung 2 nach üben sieht. Die Grundplatte 1 ist eine plane Platte von solcher Größe und Form, daß sie lose in den Einlaßstutzen 40 paßt und dessen horizontale Querschnittsfläche in etwa ausfüllt. Gewöhnlich ist die Grundplatte eine runde «5 Scheibe, die in den Kreisquerschnitt eines üblichen Einlaßstutzens paßt. Wenn der Zustromverteiler in den Einlaßstutzen eingesetzt ist, liegt die Grundplatte horizontal und bedeckt annähernd den horizontalen Querschnitt des Einlaßstutzens. Ein zu großer Spielraum zwischen der Grundplatte 1 und der Wand des Stutzens ist zu vermeiden, um möglichst kein Medium an dem Zustromverteiler vorbeiströmen zu lassen, es sei denn, daß anderweitig für eine Abdichtung gesorgt ist.

Der Kamin 3 hat eine ziemlich dünne Wand und ist unten offen. Sein horizontaler Querschnitt ist wesentlich kleiner als derjenige der Grundplatte 1, so daß er seitlich nicht über den Umfang der Grundplatte 1 vorsteht. Seine Seitenwände 4 und seine Deckwand 5 umschließen eine Kammer im Inneren. Der Kamin 3 kann mehrere Seitenwände 4 haben, die ein Gebilde irgendeines beliebigen horizontalen Querschnittes ergeben, etwa ein Quadrat, ein Rechteck, ein Trapez, ein Dreieck usw. In der in den Fig. 1 bis 5 veranschaulichten zweckmäßigen Ausführungsform hat der Kamin 3 eine einzige Steitenwand in der Form eines regelmäßigen Zylinders mit Kreisquerschnitt. In jedem Fall ist der Kamin 3 so an der Grundplatte 1 angefügt, daß er deren Mittenöffnung 5" vollständig umschließt.

Ungeachtet der gewählten Querschnittsform hat der Kamin 3 in seinen Seitenwänden 4 mehrere öffnungen 6. Bei dem gezeigten Beispiel bestehen die öffnungen 6 aus zwei vertikalen Schlitzen, die im Winkelabstand von 180° am Umfang des Kamins 3 angeordnet sind und vom unteren Ende dei Seitenwand 4 ein Stück weit nach oben reichen. Zweck dieser öffnungen ist es, das nach unten strömende Medium von der Außenseite des Kamins 3 in dessen Innenraum passieren zu lassen, worauf die Strömung durch die Mittenöffnung 2 in der Grundplatte 1 tritt. Vertikale Leitbleche 7, die aus innerhalb der öffnungen 6 angebrachten, an der Grundplatte 1 und der Seitenwand 4 befestigten Platten bestehen, unterstütz- ⁶S ten die Umlenkung der Strömung durch die öffnungen, indem sie das Medium radial zur Mitte des Kamins 3 leiten Im dargestellten Beispiel sind die öffnungen rechteckige Schlitze, doch kann jede beliebige Form gewählt werden, solange genügend Strömungsquerschnitt gegeber, ist. Die öffnungen auf dem Kamin 3 sind gleichförmig auf dem Umfang verteilt. Bei dem dargestellten Beispiel mit zwei öffnungen liegen diese vorzugsweise im Abstand von 180° auf dem Umfang; bei drei öffnungen haben diese vorzugsweise einen Wirikelabsiand von 120°, usw.

Das Strömungsausgleichsglied kann in der einfachsten Form aus der beschriebenen Grundplatte 1 und dem Kamin 3 bestehen; vorzugsweise ist jedoch dieses Gebilde noch in einem äußeren. Mantel 8 befestigt, so daß eine topfartige Konstruktion entsteht. Der Mantel 8 ist eine senkrechte Seitenwand, die am Umfang der Grundplatte 1 starr angefügt ist. In den Zeichnungen ist die Grundplatte 1 am unteren Ende des Mantels 8 befestigt, jedoch kann sie auch an einer anderen Stelle auf der Höhe des Mantels 8 angefügt sein. Vorzugsweise ist die Verbindungsstelle so gewählt, daß die Grundplatte 1 und der Mantel 8 eine topfartige Struktur bilden, die das nach unten strömende Medium aufnimmt. Stützplatten 9 sind an dem Kamin 3 und dem Mantel 8 festgemacht, um das Gefüge zu versteifen und auch um die Verteilervorrichtung in dem Einlaßstutzen zu haltern. Hierzu dient ein über den Mantel 8 vorzusehender Absatz der Stützplatten 9, der auf einen ringsum vorstehenden Ring in dem Hinlaßstutzen 40 aufsetzbar ist, wie noch beschrieben wird.

Das Strömungsverteilungsglied zum Verteilen des Mediums über das Gefäßinnere besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus mehreren ebenen Lochplatten, die in Abständen unter der Grundplatte 1 horizontal angeordnet sind. In dem gewählten Beispiel sind zwei runde Lochplatten vorhanden. Eine Lochplatte 20 ist mittels Stützen 10 über einer zweiten Lochplatte 30 gehaltert. Die Lochplatte 20 ist gewöhnlich zwischen etwa 5 und 30 ct. unter dem unteren Ende des Einlaßstutzens 40 angebracht; die Lochplatte 30 liegt etwa 5 bis 30 cm unter der Lochplatte 20. Vorzugsweise liegt die Lochplatte 20 zwischen etwa 5 und 15 cm unter dem Stutzenrand und die Lochplatte 30 ist zwischen etwa 5 und 10 cm unter der Lochplatte 20 angebracht. Wenn der Zustromverteiler als ein Stück ausgebildet ist, sind die Lochplatten 20 und 30 gleichgroß wie die Grundplatte 1 zu machen oder etwas kleiner, so daß sich die Vorrichtung bequem durch den Einlaßstutr>?n einführen und herausnehmen läßt. Die gezeigte Lochplatte 20 ist ein wenig kleiner als die Grundplatte 1, und die Lochplatte 30 ist etwas kleiner als die Lochplatte 20.

Die Lochplatten 20 und 30 können in beliebiger Weise perforiert sein; eine günstige Strömungsverteilung erzielt man jedoch, wenn der mittlere Auftreffbereich ohne Löcher bleibt und wenn die Perforationen jeder Lochplatte so orientiert sind, daß das durch die Perforationen der Lochplatte 20 tretende Medium nicht unmittelbar durch die Löcher der Lochplatte strömt, sondern auf die Lochplatte 30 aufschlägt. Eine passende Anordnung der Perforationen besteht auch darin, daß die Löcher der Lochplatte 30 direkt unter einem entsprechenden Loch in der Lochplatte 20 gefluchtet sind. Günstige Perforationsmuster für die Lochplatten 20 und 30 sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die obere Lochplatte 20 ist mit einer inneren Lochreihe 21 versehen, die auf einem Kreisbogen mit dem Radius /?, um die Platten-

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mitte gleichmäßig verteilte Löcher hat; eine mittlere zentriert werden.

Lochreihe 22 hat einen Radius R., und eine äußere Die oben beschriebene Verteilervorrichtung führt

Lochreihe 23 liegt auf einem Kreis mit dem Radius eine nach unten gerichtete Strömung eines Mediums

R_T Die Löcher können von beliebiger Form und in ein Kontaktgefäß ein. Das nach unten durch den

Größe sein; für die meisten Zwecke sind jedoch 5 vertikalen Einlaßstutzen strömende Medium wird

runde Löcher günstig. Die Löcher der Lochreihe 21 durch die Grundplatte 1 blockiert, die sich über den

haben einen Durchmesser zwischen etwa 2,2 bis Strömungsquerschnitt des Einlaßstutzens erstreckt,

3,8 cm; die Löcher der beiden anderen Lochreihen und durch die öffnungen 6 des Kamins 3 geleitet. Die

22 und 23 sind etwas größer mit Durchmessern zwi- umgelenkten Ströme treten durch die einander gegenschen etwa 2,5 bis 5,1 cm. Die untere Lochplatte 30 io überliegenden Öffnungen in radialer Richtung in den hat zwei Reihen gleichgroßer Löcher, deren Durch- Innenraum des Kamins 3 und treffen hier aufeinanmesser im Bereich von etwa 1,9 bis 5,1 cm liegt. Diese der. Die wiedervereinigte Strömung geht nach unten Lochreihen 31 und 32 liegen auf Kreisen mit den durch die Mittenöffnung 2 in der Grundplatte 1 als Radien R₁ bzw. R₃, wobei die Löcher der Reihen 31 ein gedrängter Strom, der symmetrisch um den Mit- und 32 vertikal gefluchtet direkt unter den Löchern 15 telpunkt des Einlaßstutzens 40 angeordnet ist. Der der Reihen 21 und 22 angeordnet sind. Der Radius nach unten gerichtete Strom prallt auf den ungeder Lochplatte 30, K₃, entspricht dem Radius der löcherten Mittelteil der Lochplatte 20 auf und wird äußeren Lochreihe 23 auf der Lochplatte 20. An entlang deren Oberfläche radial nach außen gelenkt. Stelle der runden Löcher können auch radial gerich- Ein Teil des Mediums tritt durch die Löcher 21, 22 tete rechteckige Schlitze vorgesehen sein. 20 und 23; der Rest strömt nach außen weiter und um

Bei einem speziellen Beispiel eines Zustromvertei- den Rand der Lochplatte 20; die flüssige Komponente lers, der für einen vertikalen Einlaßstutzen mit einem des Mediums ist in der Form von dispergierten Tröpfinnendurchmesser von 46 cm ausgebildet ist, hat die chen. Das durch die Löcher 21 und 22 tretende Meobere Lochplatte 20 einen Durchmesser von 41 cm, dium strömt zum größten Teil nicht direkt nach die untere Lochplatte 30 einen von 36 cm. In der 25 unten zur Lochplatte 30, sondern besitzt eine radial Lochreihe 21 sind Löcher mit einem Durchmesser nach außen gerichtete Strömungskomponente, so daß von 2,9 cm auf einem Kreis mit einem Radius von zum Beispiel das durch die Löcher 21 tretende 9,5 cm angeordnet; die Löcher der Lochreihen 22 und Medium im allgemeinen auf die Lochplatte 30 an

23 haben einen Durchmesser von 3,5 cm und liegen einer Stelle zwischen den Löchern 31 und 32 aufauf Kreisen mit den Radien 13,8 cm bzw. 17,8 cm. In 30 schlägt. Das Medium verläßt dann die Lochplatte 30 den Lochreihen 31 und 32 haben die Löcher einen entweder durch die Löcher 31 und 32 oder über den Durchmesser von 2,2 cm und die Kreise haben Radien Rand der Lochplatte 30 weg. Die flüssige Kompovon 9,5 cm bzw. 13,8 cm. nente des die verteilenden Lochplatten 20 und 30

Fig. 3 veranschaulicht die Installation des be- verlassenden Mediums ist in Tröpfchen und Ströme schriebenen Zustromverteilers in einem vertikalen 35 mit wesentlich verringerter Geschwindigkeit und Be-Einlaßstutzen 40, der an der Decke 41 eines Fall- wegungsgröße aufgespalten und über den Verteilerstromkontaktgefäßes mit Hilfe eines Verstärkungs- boden oder die obere Fläche des Kontaktbettes verpolsters 42 und üblicher Schweißnähte angefügt ist. teilt.

An der Innenwand des Einlaßstutzens ist ein Stütz- Die verschiedenen Teile der erfindungsgemäßen ring 43 angebracht, der eine vorstehende Kante bil- 40 Verteilervorrichtung können auf irgendeine übliche det, gegen welche sich die Ansätze der Stützplatten 9 Weise miteinander verbunden sein, etwa durch legen, um so die Verteilervorrichtung zu tragen. Die Schweißen, Verbolzen, Verschrauben, Festklemmen Verteilervorrichtung ist in dem Einlaßstutzen 40 so usw. Wegen der Haltbarkeit und der niedrigen Fabrigehalten, daß die Platten 1, 20 und 30 horizontal lie- kationskosten ist das Festschweißen im allgemeinen gen. Die Grundplatte 1 liegt innerhalb des Einlaß- 45 vorzuziehen. Dabei werden voll dichtende Schweißstutzens und die Lochplatten 20 und 30 sind an der nähte überall dort verwendet, wo eine gasfeste AbGrundplatte 1 in Abständen untereinander aufge- dichtung erfolgen soll.

hängt. Bei der dargestellten Bauart in Topfform mit Die Vorrichtung kann in dem vertikalen Einlaßdem Mantel 8 kann die Grundplatte I auch nach stutzen auf beliebige Weise montiert werden, solange Wunsch in dem Gefäß unterhalb des Einlaßstutzens 5° nur die Platten in horizontaler Stellung gehalten werzu liegen kommen, wenn nur der Mantel 8 nach oben den. Zweckmäßig ist es, die Vorrichtung in dem Einbis in den Einlaßstutzen reicht, so daß das herab- laßstutzen so zu haltern, daß sie leicht herausnehmströmende Medium durch die öffnungen 6 in den bar ist. Zwei geeignete Halterungen sind vorstehend Kamin 3 gelenkt wird. Die Verteilervorrichtung wird beschrieben. Jedoch können auch andere Arten von in dem Einlaßstutzen vorzugsweise in eine solche 55 Halterungen den gleichen Dienst tun. Das Strömungs-Stellung gebracht, daß die öffnungen 6 im rechten Verteilerglied wird vorzugsweise in dem Gefäß ausWinkel zur Strömungsrichtung in dem horizontalen reichend weit unter der Gefäßdecke installiert, so daß Rohrast liegen, der mit dem Einlaßstutzen 40 über das nach außen gelenkte Medium eine ungestörte ein Knie (nicht gezeigt) verbunden ist. Auf diese Bahn findet, ohne an der Decke des Gefäßes aufzu-Weise verteilt sich jede Ungleichförmigkeit der Strö- 60 treffen. Wie weit das Strömungsverteilerglied an das mung gleichmäßig auf die beiden öffnungen im Gefäß herunterhängt, ist also durch die Krümmung Kamin 3 und kann nicht an nur einer öffnung kon- der Gefäßdecke bedingt.

Hier/u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Zustromverteiler für ein Fullstrom-Kontaktgefäß mit einem oberhalb einer Kontaktzone angeordneten vertikalen Einlaßstutzen von wesentlich kleinerem Durchmesser als der der Kontaktzone und mehreren ebenen Lochplatten, die in Abständen unter dem Einlaßstutzen horizontal angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßstutzen (40) eine horizontale, sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt des Einlaßstutzens (40) erstreckende Grundplatte (1) mit einer zentralen öfj&nung (2) befestigt ist, wobei sich von der Grundplatte (1) aus vertikal nach oben ein die zentrale öffnung (2) umschließender und oben mit einer Deckwand (5) geschlossener Kamin (3) erstreckt, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der des Einlaßstutzens (40) und in dessen Seitenwand (4) sich in gleichem Abstand voneinander Durchlaßöffnungen (6) befinden, und daß die mit freiem Umfang abgestützten Lochplatten (20, 30) einen gleichgroßen oder etwas kleineren Durchmesser als die Grundplatte (1) besitzen.
2. 2. Zustromverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Durchlißöffnungen in der Seitenwand (4) des Kamins (3) durch zwei vertikale Schlitze (6) gebildet werden, die in einem Winkelabstand von 180° auf dem Umfang des Kamins angeordnet sind und vom unteren Ende des Kamins ein Stück nach oben reichen.
3. 3. Zustromverteiler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch je ein vertikales Leitblech (7) in jedem vertikalen Schütz (6), das rechtwinkelig zur Wand des Kamins (3) steht.