DE102004018341A1

DE102004018341A1 - Fluid distribution system, especially for use in rectifying columns for low temperature air storage systems, vertical guide plates with pockets at top (12) which prevent fluid from losing contact with them

Info

Publication number: DE102004018341A1
Application number: DE102004018341A
Authority: DE
Inventors: Anton Moll; Helge Dr. Möbus
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-11-03

Abstract

Fluid distribution system for columns and tanks comprises vertical guide plates (5a - 5c). These are bent over to form pockets (12) which prevent fluid from losing contact with them at the top. An independent claim is included for material- and heat exchange columns fitted with the distribution system.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verteiler zum Verteilen eines über ein Zuspeiserohr einer Kolonne oder einem Behälter zugespeisten Fluids, umfassend Umlenkmittel zur Verteilung des Fluids in einer horizontalen Ebene.The The invention relates to a distributor for distributing one over one Feed pipe to a column or a container fed fluid, comprising deflection for distributing the fluid in a horizontal plane.

In einer Rektifizierkolonne einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage werden eine flüssige und eine gasförmige Fraktion im Gegenstrom geführt. In der Kolonne sind Einbauten zum Durchführen eines Stoff- und Wärmeaustauschs zwischen der flüssigen und der gasförmigen Fraktion vorgesehen.In a rectification column of a cryogenic air separation plant be a liquid and a gaseous one Fraction led in countercurrent. In the column are internals for performing a mass and heat exchange between the liquid and the the gaseous Fraction provided.

Für eine gute Wirksamkeit der für den Stoff- und Wärmeaustausch eingesetzten Kolonneneinbauten ist eine homogene Gasanströmung der Einbauten erforderlich. Über ein Zuspeiserohr zugeführtes Gas muss daher durch geeignete Vorrichtungen möglichst gleichmäßig über den Kolonnenquerschnitt verteilt werden. Wird über das Zuspeiserohr ein zweiphasiges Fluid zugeführt, sollte zudem die flüssige Phase weitgehend abgeschieden werden.For a good Effectiveness of for the mass and heat exchange used column internals is a homogeneous gas flow of the Built-ins required. about fed a feeding tube Gas must therefore be as evenly as possible over the Column cross section are distributed. Becomes a two-phase via the feed pipe Supplied with fluid, should also be the liquid phase be largely separated.

Aus der EP 1 018 360 B1 ist ein Verfahren zum Einspeisen und Verteilen eines Gases in einer Kolonne bekannt. Hierbei mündet das Zuspeiserohr in eine Umlenkeinheit, in der drei Teilströme erzeugt werden, von denen zwei Teilströme entlang der Innenwand strömen, sich wiedervereinen und einen rückfließenden Strom bilden, dem der dritte Teilstrom entgegengerichtet ist. Maßnahmen zur Abscheidung von gegebenenfalls über das Zuspeiserohr zugeführter Flüssigkeit sind nicht vorgesehen.From the EP 1 018 360 B1 For example, a method for feeding and distributing a gas in a column is known. In this case, the feed pipe opens into a deflection unit, in which three partial flows are generated, of which two partial flows flow along the inner wall, reunite and form a backflowing stream, which is directed counter to the third partial flow. Measures for the separation of optionally supplied via the feed tube liquid are not provided.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Verteiler für ein einer Kolonne oder einem Behälter zugespeistes Fluid zu schaffen, mit dem die gasförmige Phase des zugespeisten Fluids möglichst gleichmäßig verteilt werden kann und der Flüssiganteil weitgehend abgeschieden wird.task The present invention is a distributor for a column or a Container fed To create fluid with which the gaseous phase of the fed Fluids distributed as evenly as possible can be and the liquid content is largely separated.

Diese Aufgabe wird durch einen Verteiler der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Umlenkmittel mehrere, vertikal angeordnete Leitschaufeln umfassen, die an ihrem oberen Ende obere Fangtaschen besitzen, die verhindern, dass auf der Leitschaufeloberfläche nach oben strömende Flüssigkeit die Leitschaufeln nach oben verlässt.These The object is achieved by a distributor of the type mentioned, wherein the deflection means comprise a plurality of vertically arranged guide vanes, have at their upper end upper catch pockets, which prevent that on the vane surface flowing upwards Liquid the Leaves upwards.

Zur Vereinfachung der Bezeichnungsweise wird die Erfindung im Folgenden anhand eines Verteilers für eine Kolonne, insbesondere Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonne, näher beschrieben. Der erfindungsgemäße Verteiler ist aber ebenso zur Zuspeisung eines Fluids zu anderen Behältern oder kolonnenartigen Apparaten geeignet.to Simplification of the notation is the invention below using a distributor for a column, in particular mass transfer and / or heat exchange column, described in more detail. The distributor according to the invention but is also for feeding a fluid to other containers or suitable for column-type apparatuses.

Ferner wird im Rahmen der folgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verteilers davon ausgegangen, dass die Zuspeisung des Fluids zu der Kolonne in horizontaler Richtung erfolgt, während die Kolonnenachse vertikal orientiert ist. Das zugespeiste Fluid soll über den Kolonnenquerschnitt, das heißt in diesem Fall in einer horizontalen Ebene, verteilt werden. Durch die sich auf diese übliche Anordnung des erfindungsgemäßen Verteilers beziehenden Bezeichnungen „horizontal", „vertikal" beziehungsweise „oben" und „unten" soll die Erfindung aber nicht auf eine solche Anordnung beschränkt werden.Further is in the context of the following description of the distributor according to the invention assumed that the feed of the fluid to the column in the horizontal direction, while the column axis is vertical is oriented. The added fluid should flow over the column cross-section, that is in this case in a horizontal plane. By focusing on this usual Arrangement of the distributor according to the invention The terms "horizontal", "vertical" or "top" and "bottom" are intended to refer to the invention but not limited to such an arrangement.

Das Fluid wird der Kolonne über ein Zuspeiserohr zugeführt. Das eingespeiste Fluid strömt auf vertikal angeordnete Leitschaufeln, wodurch das Fluid in horizontaler Richtung abgelenkt wird.The Fluid is transferred to the column fed to a feeding tube. The injected fluid flows on vertically arranged vanes, causing the fluid in horizontal Direction is distracted.

Die Leitschaufeln sind bevorzugt als gebogene Platten ausgeführt, so dass auftreffende Gasströmung sanft nach außen abgelenkt wird. Der Biegeradius wird von Vorteil in Abhängigkeit von dem zu verteilenden Gasdurchsatz, das heißt von der Größe des Zuspeiserohres, gewählt. Mit steigendem Durchmesser des Zuspeiserohres wird ein größerer Biegeradius gewählt, um eine allmähliche Umlenkung des Gasstromes sicherzustellen.The Guide vanes are preferably designed as curved plates, so that incident gas flow gently to the outside is distracted. The bending radius is advantageous depending on of the gas flow rate to be distributed, that is, the size of the feed pipe, selected. As the feed pipe diameter increases, the bending radius becomes larger selected a gradual To ensure diversion of the gas flow.

Vorzugsweise werden die Leitschaufeln durch ein gebogenes Blech gebildet, wobei in einer horizontalen Ebene die Flächennormalen an den beiden Leitschaufelenden einen Winkel zwischen 70° und 110°, bevorzugt 80° bis 100°, zueinander aufweisen. Die Leitschaufel wird beispielsweise aus einem Blech hergestellt, welches so gebogen wird, dass sich zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Schenkel ergeben.Preferably the vanes are formed by a bent sheet metal, wherein in a horizontal plane, the surface normals at the two Leitschaufelenden an angle between 70 ° and 110 °, preferably 80 ° to 100 ° to each other exhibit. The vane is made of a sheet, for example made, which is bent so that two perpendicular give each other arranged legs.

Die Größe der Leitschaufeln wird vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Kolonnendurchmesser und dem Zuspeiserohr festgelegt. So hat es sich als günstig erwiesen, Leitschaufeln vorzusehen, deren Höhe, das heißt deren Erstreckung in vertikaler Richtung, 10 bis 20% größer als der Durchmesser des Zuspeiserohres beträgt. Die Breite der Leitschaufeln wird vorzugsweise so gewählt, dass in der Projektion der Leitschaufeln auf eine vertikale Ebene senkrecht zur Zuspeiserichtung des Fluids die Breite einer Leüschaufel 5 bis 20% des Kolonnendurchmessers einnimmt.The Size of the vanes is preferably dependent determined by the column diameter and the feed tube. So it has to be cheap proven to provide vanes whose height, that is their extent in the vertical direction, 10 to 20% larger than the diameter of the feed tube is. The width of the vanes is preferably chosen that in the projection of the vanes perpendicular to a vertical plane for Zuspeiserichtung the fluid, the width of a Leuschaufel 5 to 20% of the column diameter occupies.

In im Rahmen der Erfindung vorausgehenden Versuchen wurde festgestellt, dass mit steigender Gasbelastung Flüssigkeit, die aus den oberhalb des Verteilers befindlichen Einbauten abläuft, durch den Gasstrom auf die Leitschaufeln geschleudert wird und von dort in alle Richtungen verspritzt wird. Derselbe Effekt tritt auf, wenn über das Zuspeiserohr ein zweiphasiges Fluid in die Kolonne geleitet wird. Auch in diesem Fall wird Flüssigkeit mit dem Gas mitgerissen und prallt auf die Leitschaufeln. Dabei wird die Flüssigkeit nicht nur zur Seite abgelenkt, sondern auch nach oben und nach unten geschleudert. Flüssigkeitstropfen können dann durch den Gasstrom bis zu den Kolonneneinbauten mitgerissen werden. Hierdurch wird beispielsweise die Kapazität einer geordneten Packung reduziert oder die Rückhalteleistung eines Lamellen- oder Gestrickabscheiders gemindert.In prior experiments in the context of the invention, it was found that, with increasing gas load, liquid which runs out of the internals located above the distributor is thrown onto the guide vanes by the gas stream and is sprayed from there in all directions. The same effect occurs when a two-phase fluid is fed into the column via the feed tube. Also in this case liquid is entrained with the gas and bounces on the vanes. The liquid is not only deflected to the side, but also thrown up and down. Liquid drops can then be entrained by the gas flow up to the column internals. As a result, for example, the capacity of an ordered pack is reduced or the retention capacity of a lamellar or knitted fabric separator is reduced.

Erfindungsgemäß sind daher die Leitschaufeln an ihren oberen Enden mit Fangtaschen versehen, die verhindern, dass auf der Oberfläche der Leitschaufel fließende Flüssigkeit von den Leitschaufeln in die darüber befindlichen Kolonneneinbauten transportiert wird.Therefore, according to the invention provide the guide vanes with catch pockets at their upper ends, which prevent liquid flowing on the surface of the vane from the vanes in the above located column internals is transported.

An ihrem unteren Ende sind die Leitschaufeln dagegen von Vorteil ohne Fangtaschen oder anderweitige Vorrichtungen oder Anbauten ausgeführt, um den freien Raum für das zugeführte Gas nicht unnötig einzuschränken. Die Strömungsgeschwindigkeit des zugespeisten Gases soll schnell abnehmen, um eine möglichst gleichmäßige Gasverteilung zu erreichen und ein Mitreißen von aus den Einbauten ablaufender Flüssigkeit oder von Flüssigkeit aus einem gegebenenfalls unterhalb des Verteilers befindlichen Flüssigkeitsspeichers, beispielsweise aus dem Kolonnensumpf, zu minimieren oder völlig zu unterbinden. Ferner soll die Flüssigkeit, die aus den über dem Verteiler befindlichen Einbauten abfließt, oder die Flüssigkeit, die mit dem Gas über das Zuspeiserohr zugespeist wird, frei nach unten entweichen können.At At the bottom, however, the vanes are beneficial without Catch bags or other devices or attachments designed to the free space for the supplied Gas not unnecessary limit. The flow velocity of the gas supplied should decrease rapidly, as much as possible uniform gas distribution to reach and get carried away from running out of the internals liquid or liquid from a liquid store, optionally located below the distributor, for example, from the bottom of the column, to minimize or completely closed prevention. Furthermore, the liquid, the ones from the over the distributor flows out of installed installations, or the liquid, the over with the gas the feed pipe is fed, can escape freely down.

Die Fangtaschen lassen sich vielfältig ausführen und in verschiedenster Weise auf den Leitschaufeln anordnen. Vorzugsweise sind die Fangtaschen in Form eines nach unten geöffneten U ausgeführt. Die Leitschaufel wird hierzu beispielsweise parallel zur oberen Kante zweimal umgebogen, so dass auf der Leitschaufeloberfläche nach oben fließende Flüssigkeit entsprechend umgelenkt wird und von der Leitschaufel nach unten abtropft. Es ist aber ebenso möglich, die Fangtaschen nicht aus der Leitschaufel selbst zu formen, sondern separat herzustellen und dann mit der Leitschaufel zu verbinden.The Catch bags can be varied To run and arrange in various ways on the vanes. Preferably The catch pockets are designed in the form of a downwardly open U. The Guide blade is this, for example, parallel to the upper edge bent twice so that on the vane surface after liquid flowing above is deflected accordingly and from the vane down drips. But it is also possible to make the catch pockets not from the vane itself, but separately and then connect to the vane.

Die Form der Fangtasche ist nicht auf die genannte U-förmige Ausbildung beschränkt. Als Fangtasche kann beispielsweise ebenso ein senkrecht oder spitzwinklig zur Leitschaufeloberfläche orientiertes Blech eingesetzt werden, so dass Leitschaufel und Blech ein umgekehrtes "L" oder "V" bilden. Auch sind entsprechende Leisten, Abweisestege oder Rückhaltewehr denkbar. Unter dem Begriff "Fangtasche" werden insoweit alle Vorrichtungen, Abweiser oder auch Verformungen der Leitschaufel verstanden, durch die auf der Leitschaufeloberfläche befindliche Flüssigkeit daran gehindert wird, diese nach oben zu verlassen.The Shape of the catch bag is not due to the aforementioned U-shaped training limited. As catch bag, for example, as a perpendicular or acute angle to the vane surface oriented sheet metal are used, so that vane and sheet metal form an inverted "L" or "V". Also are corresponding bars, Deflector bars or retention weir conceivable. Under the term "catch bag" are so far All devices, deflectors or deformations of the vane understood by the liquid located on the vane surface is prevented from leaving this upward.

Die Erfindung ist nicht auf genau eine Fangtasche pro Leitschaufel beschränkt. Je nach Flüssigkeitsbelastung und Gasströmung ist es durchaus vorteilhaft, mehrere Fangtaschen auf einer Leitschaufel vorzusehen, die übereinander und/oder versetzt angeordnet sein können.The The invention is not limited to exactly one catch bag per vane. ever after liquid load and gas flow it is quite advantageous to provide several catch pockets on a vane, the one above the other and / or staggered.

Es hat sich auch als Vorteil erwiesen, zusätzliche Fangtaschen an den Seiten der Leitschaufeln anzubringen. Durch diese Fangtaschen oder Abweiser wird die Flüssigkeit daran gehindert, von den Leitschaufeln seitlich in Richtung Kolonnenwand geschleudert zu werden. Auf der Leitschaufeloberfläche befindliche Flüssigkeit kann so die Oberfläche nicht in horizontaler Richtung verlassen. Dadurch wird das Aufprallen von Flüssigkeit und die Erzeugung von Spritzern an der Kolonnenwand verringert oder unterbunden.It has also proved to be an advantage, additional catch pockets on the To install sides of the vanes. Through these catch bags or Deflector becomes the liquid prevented from the vanes laterally towards the column wall to be hurled. Located on the vane surface liquid so can the surface do not leave in a horizontal direction. This will cause the impact of liquid and reducing the generation of splashes on the column wall or prevented.

Bevorzugt wird ein an den Kolonnenquerschnitt angepasster Abweisring vorgesehen, der auf der Kolonneninnenwand vertikal strömende Flüssigkeit oder von der Kolonnenwand im Wesentlichen vertikal nach oben spritzende Flüssigkeit zurückhält. Wie bereits erwähnt, kann Flüssigkeit durch den Gasstrom auf die Kolonnenwand befördert werden und durch den aufsteigenden Gasstrom entlang der Kolonnenwand nach oben in Richtung zu den Kolonneneinbauten befördert werden oder von der Kolonnenwand zurückprallen und nach oben spritzen. Durch einen oder mehrere am Kolonnenumfang angebrachten bzw. an diesen angepassten Abweisring oder auch durch entsprechende Fangtaschen oberhalb der Ebene der Leitschaufeloberkante wird dies wirkungsvoll verhindert.Prefers a deflector ring adapted to the cross-section of the column is provided, the liquid flowing vertically on the column inner wall or from the column wall retains substantially vertically upwardly splashing liquid. As already mentioned, can be liquid be transported by the gas flow to the column wall and by the ascending gas flow along the column wall upwards in the direction transported to the column internals or bounce off the column wall and spray upwards. By one or more attached to the column circumference or on this adapted deflector ring or by appropriate catch pockets above the plane of the upper edge of the vane, this becomes effective prevented.

Die Umlenkung und Verteilung des zugespeisten Fluids, insbesondere die Verteilung des zugespeisten Gases über den Kolonnenquerschnitt, wird vorzugsweise durch mehrere Leitschaufeln bewirkt. Mit steigender Zahl der Leitschaufeln wächst allerdings der Fertigungs- und Installationsaufwand. Eine Reihe von drei bis fünf hintereinander angeordneten Leitschaufeln hat sich insofern als günstiger Kompromiss zwischen einer guten Verteilgüte und einer kostengünstigeren Lösung erwiesen. Die Leitschaufeln werden in Strömungsrichtung des zugespeisten Fluids, das heißt, in einer Richtung senkrecht zur Querschnittsfläche des Zuspeiserohres hintereinander, vorzugsweise seitlich versetzt hintereinander, angeordnet. Die Leitschaufeln einer Reihe besitzen dabei vorzugsweise jeweils denselben Abstand voneinander.The Deflection and distribution of the supplied fluid, in particular the Distribution of the supplied gas over the column cross section, is preferably effected by a plurality of vanes. With rising Number of vanes, however, is growing the production and installation costs. A series of three to five in a row arranged vanes has insofar as a favorable compromise between a good distribution quality and a cheaper one solution proved. The vanes are fed in the direction of flow Fluids, that is, in a direction perpendicular to the cross-sectional area of the feed tube one behind the other, preferably laterally offset one behind the other, arranged. The vanes a row preferably each have the same distance from each other.

Von Vorteil sind zwei spiegelsymmetrische Reihen von Leitschaufeln. Die Leitschaufeln der einen Reihe lenken hierbei den Gasanteil des zugespeisten Fluids in die eine Hälfte der Kolonne ab, während die zweite Reihe von Leitschaufeln eine Verteilung des Gases in die andere Hälfte des Kolonnenquerschnitts bewirkt.Of advantage are two mirror-symmetrical rows of vanes. The vanes of the egg NEN series here divert the gas content of the supplied fluid in one half of the column, while the second row of vanes causes a distribution of the gas in the other half of the column cross-section.

Zwischen den beiden Reihen von Leitschaufeln verbleibt bevorzugt ein gewisser Abstand, so dass ein Teil des zugespeisten Gases zunächst ungehindert weiterströmen kann. Mit wachsendem Abstand von dem Zuspeiserohr nimmt die Gasmenge ab, so dass der Abstand zwischen den Leitschaufelreihen verringert werden muss, um eine gleichmäßige Gasverteilung zu erzielen. Vorzugsweise werden die Leitschaufelreihen daher so angeordnet, dass deren Abstand ausgehend von dem Zuspeiserohr in der Strömungsrichtung des zugespeisten Fluids kontinuierlich abnimmt.Between the two rows of vanes preferably remains a certain Distance, so that part of the gas supplied initially unhindered continue to flow can. As the distance from the feed tube increases, the amount of gas decreases. so that the distance between the rows of vanes are reduced needs to get a uniform gas distribution to achieve. Preferably, the rows of vanes are therefore so arranged so that their distance from the feed pipe in the flow direction of the supplied fluid decreases continuously.

Es ist zudem günstig, oberhalb der Leitschaufeln ein im Wesentlichen horizontal angeordnetes Deckblech vorzusehen, welches besonders bevorzugt direkt mit den Leitschaufeln verbunden ist. Flüssigkeit, die aus den darüberliegenden Kolonneneinbauten abregnet, trifft auf das Deckblech, wird gesammelt und kann gezielt abgeführt werden. Das Deckblech wird deshalb von Vorteil mit geeigneten Rückhaltewehren und Austrittsöffnungen versehen. Die Austrittsöffnungen aus dem durch das Deckblech und die Rückhaltewehre gebildeten Flüssigkeitssammler sind bevorzugt, bezogen auf die Strömungsrichtung des zugespeisten Fluids, unmittelbar stromabwärts einer Leitschaufel angeordnet. Aus der Austrittsöffnung austretende Flüssigkeit wird so von der Gasströmung abgeschirmt und nicht mitgerissen. Die Austrittsöffnungen selbst können beispielsweise als Schlitze, Löcher, Rohre oder Kanäle ausgeführt sein.It is also cheap, above the vanes a substantially horizontally arranged Provide cover plate, which particularly preferably directly with the Guide vanes is connected. Liquid, those from the overlying ones Column internals raining off, hits the cover plate, is collected and can be targeted discharged become. The cover plate is therefore advantageous with suitable retention weirs and outlet openings Mistake. The outlet openings from the liquid collector formed by the cover plate and the retaining weirs are preferred, based on the flow direction of the supplied Fluids, immediately downstream arranged a guide vane. Liquid emerging from the outlet becomes so from the gas flow shielded and not entrained. The outlet openings themselves can, for example, as Slits, holes, Pipes or channels be executed.

Bei Verbindung des Deckblechs mit den Leitschaufeln wird zudem noch die Stabilität der Leitschaufelkonstruktion erhöht. Ansonsten kann die Haltefunktion des Deckblechs auch durch geeignete Flacheisen, Winkel oder Tragarme gewährleistet werden.at Connection of the cover plate with the vanes is also still the stability the vane construction increased. Otherwise, the holding function of the cover plate can also be achieved by means of suitable flat iron, Angle or support arms are guaranteed.

Der erfindungsgemäße Verteiler hat zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Der Verteiler stellt eine druckverlustarme Gasverteileinrichtung dar, die auch bei zweiphasiger Zuspeisung zuverlässig arbeitet und eine wirkungsvolle Abscheidung des Flüssiganteils ermöglicht. Das zugespeiste Gas wird gleichmäßig über den gesamten Kolonnenquerschnitt verteilt, so dass eine homogene Anströmung der Kolonneneinbauten auch bei höheren Gasbelastungen erreicht wird. Das Mitreißen von Flüssigkeit in die darüber befindlichen Einbauten wird minimiert. Der Verteiler selbst ist einfach und günstig herzustellen.Of the distributor according to the invention has many advantages over the state of the art. The distributor provides a low pressure loss Gas distribution device that works reliably even with two-phase feed and enables efficient separation of the liquid fraction. The supplied gas is evenly over the distributed throughout the column cross-section, so that a homogeneous flow of the Column installations even at higher Gas loads is achieved. The entrainment of liquid in the overlying Installations is minimized. The distributor itself is simple and inexpensive to manufacture.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The Invention and further details of the invention are hereinafter explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. in this connection demonstrate:

1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Verteiler, 1 a top view of a distributor according to the invention,

2 eine Seitenansicht des Verteilers und 2 a side view of the distributor and

3 eine Detailansicht einer Leitschaufel. 3 a detailed view of a vane.

Bei einer Niederdruckkolonne einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage mit außenliegendem Kondensator wird in den Sumpf der Kolonne ein zweiphasiges Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Sauerstoff eingespeist. Die oberhalb des Sumpfes angeordneten Kolonneneinbauten, insbesondere Packungen, sollen vor einer ungleichmäßigen Gasanströmung und vor mitgerissener Flüssigkeit aus dem zugespeisten Zweiphasenstrom oder dem Kolonnensumpf geschützt werden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Verteiler eingesetzt, wie er schematisch in den 1 bis 3 dargestellt ist.In a low-pressure column of a cryogenic air separation plant with an external condenser, a two-phase mixture of liquid and gaseous oxygen is fed into the bottom of the column. The column internals arranged above the sump, in particular packings, are to be protected against uneven gas inflow and entrained liquid from the supplied two-phase stream or the column bottom. For this purpose, a distributor is used according to the invention, as shown schematically in the 1 to 3 is shown.

1 zeigt die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Verteiler, der in der Niederdruckkolonne 1 einer Tieftemperaturluftzerlegungsanlage angeordnet ist. Über ein Zuspeiserohr 2 wird ein Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Sauerstoff zugeführt. Das Gemisch tritt über eine Eintrittsöffnung 3 in horizontaler Richtung in die Kolonne 1 ein. 1 shows the top view of a distributor according to the invention, in the low-pressure column 1 a cryogenic air separation plant is arranged. About a feed pipe 2 a mixture of gaseous and liquid oxygen is supplied. The mixture enters via an inlet opening 3 in the horizontal direction in the column 1 one.

Der Verteiler weist zwei spiegelsymmetrische Reihen 4a, 4b von Leitschaufeln 5a, 5b, 5c auf. Jede der Reihen 4a, 4b besitzt drei Leitschaufeln 5a, 5b, 5c, die äquidistant zueinander angeordnet sind. Bei der gezeigten Anordnung beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln 5a, 5b bzw. 5b, 5c sowie der Abstand zwischen den beiden äußersten Leitschaufeln 5a, 5c und dem jeweils benachbarten Kolonnenrand ein Viertel des Kolonnendurchmessers.The distributor has two mirror-symmetrical rows 4a . 4b of vanes 5a . 5b . 5c on. Each of the rows 4a . 4b has three vanes 5a . 5b . 5c , which are arranged equidistantly to each other. In the arrangement shown, the distance between two adjacent vanes is 5a . 5b respectively. 5b . 5c and the distance between the two outermost vanes 5a . 5c and the adjacent column edge, a quarter of the column diameter.

Die einzelnen Leitschaufeln 5 sind, wie in 3 zu erkennen ist, als rechtwinklig gebogene Bleche ausgeführt. Der Biegeradius 6 wird als Funktion des Durchmessers des Zuspeiserohres 2 gewählt. Die Länge 7 der beiden Schenkel bzw. Schaufelflächen 8 der Leitschaufel 5 wird in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Kolonne 1 bestimmt und beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 10% des Kolonnendurchmessers.The individual vanes 5 are, as in 3 can be seen, designed as a right angle bent sheets. The bending radius 6 is used as a function of the diameter of the supply pipe 2 selected. The length 7 the two legs or blade surfaces 8th the vane 5 becomes dependent on the diameter of the column 1 determined and is preferably between 5 and 10% of the column diameter.

Die einzelnen Leitschaufeln 5a, 5b, 5c sind jeweils so angeordnet, dass die Schaufelflächen 8 vertikal orientiert sind. Zudem stehen die Schaufelflächen 8 winklig zur Einströmungsrichtung 9, d.h winklig zur Flächennormalen 9 der Eintrittsöffnung 3. Der Winkel 10 zwischen der Einströmungsrichtung 9 und einer der Schaufelflächen 8 beträgt bevorzugt zwischen 0° und 10°.The individual vanes 5a . 5b . 5c are each arranged so that the blade surfaces 8th are vertically oriented. In addition, there are the blade surfaces 8th angled to the inflow direction 9 , ie wink lig to the surface normals 9 the entrance opening 3 , The angle 10 between the inflow direction 9 and one of the blade surfaces 8th is preferably between 0 ° and 10 °.

Die einzelnen Leitschaufeln 5a, 5b, 5c einer Reihe 4a, 4b sind gestaffelt angeordnet, wobei der Abstand 11 der Leitschaufeln 5a, 5b, 5c von der Kolonnenhalbierenden in Einströmungsrichtung 9 abnimmt.The individual vanes 5a . 5b . 5c a row 4a . 4b are staggered, with the distance 11 the vanes 5a . 5b . 5c from the column biscuit in the inflow direction 9 decreases.

Die jeweils nach außen auf den Kolonnenrand weisende Schaufelfläche 8 jeder Leitschaufel 5 ist an ihrem oberen Ende mit einer Fangtasche 12 versehen. Die Fangtaschen 12 werden durch zweifaches Umbiegen der Leitschaufeln 5 hergestellt, so dass die oberen Leitschaufelenden ein umgekehrtes "U" bilden. Die Höhe 13 der Fangtaschen 12 beträgt vorzugsweise zwischen 10% und 25% der Gesamthöhe der Leitschaufel 5a, 5b, 5c.The blade surface facing outward on the column edge 8th every vane 5 is at its upper end with a catch bag 12 Mistake. The catch bags 12 be by double bending the vanes 5 made so that the upper vane ends form an inverted "U". The height 13 the catch bags 12 is preferably between 10% and 25% of the total height of the vane 5a . 5b . 5c ,

Die anderen Schaufelflächen 8 werden durch ein im Wesentlichen dreieckförmiges Deckblech 14 abgedeckt, dessen Basis sich oberhalb der Eintrittsöffnung 3 und dessen Spitze sich an der der Eintrittsöffnung 3 gegenüberliegenden Kolonnenwand befindet. Das Deckblech 14 dient zum einen zum Halten der einzelnen Leitschaufeln 5a, 5b, 5c, zum anderen um von oben heruntertropfende Flüssigkeit aufzufangen. Hierzu sind die Ränder des Deckblechs 14 mit einem Rückhaltewehr 15 versehen. Das Rückhaltewehr 15 wird dadurch hergestellt, dass das Deckblech 14 an den Seiten nach oben gebogen wird.The other blade surfaces 8th be through a substantially triangular cover plate 14 covered, the base of which is above the inlet 3 and its tip is at the entrance 3 located opposite column wall. The cover sheet 14 serves on the one hand to hold the individual vanes 5a . 5b . 5c on the other hand to catch from above dripping liquid. These are the edges of the cover plate 14 with a retention weir 15 Mistake. The retention weir 15 is made by making the cover plate 14 is bent upwards at the sides.

In Einströmungsrichtung 9 wird unmittelbar nach jeder Leitschaufel 5a, 5b, 5c eine schlitzförmige Austrittsöffnung 16 in dem Rückhaltewehr 15 vorgesehen, damit sich auf dem Deckblech 14 sammelnde Flüssigkeit nach unten abfließen kann.In the inflow direction 9 will be immediately after each vane 5a . 5b . 5c a slot-shaped outlet opening 16 in the retention weir 15 provided so that on the cover plate 14 collecting liquid can flow down.

Schließlich ist noch oberhalb der Leitschaufeln 5a, 5b, 5c entlang des Kolonnenumfangs ein Abweisring 17 angebracht, der sich in einer horizontalen Ebene entlang des Kolonnenrandes erstreckt.Finally, it is still above the vanes 5a . 5b . 5c a deflector ring along the circumference of the column 17 attached, which extends in a horizontal plane along the column edge.

Im Betrieb der Kolonne 1 wird über das Zuspeiserohr 2 ein Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Sauerstoff in die Kolonne 1 eingespeist. Ein Teil des zugespeisten Gemischs trifft auf die erste Leitschaufel 5a, wodurch das Gemisch nach außen abgelenkt und in horizontaler Richtung verteilt wird. Ein weiterer Teil des Gemischs wird anschließend durch die stromabwärtigen Leitschaufeln 5b und schließlich durch die Leitschaufeln 5c abgelenkt. Auf diese Weise wird das zugespeiste Gas gleichmäßig über den Kolonnenquerschnitt verteilt, wobei der Druckverlust, den das Gas bei der Verteilung erfährt, sehr gering ist. Die Geschwindigkeit des zugespeisten Gemisches nimmt in Strömungsrichtung schnell ab, so dass selbst bei hohen Gasbelastungen, d.h. bei hohem Gasdurchsatz, keine Flüssigkeit aus dem unter dem Verteiler befindlichen Kolonnensumpf gerissen und mit dem aufsteigenden Gasstrom mitgenommen wird.In operation of the column 1 is via the feed pipe 2 a mixture of gaseous and liquid oxygen in the column 1 fed. Part of the added mixture meets the first vane 5a whereby the mixture is deflected outwards and distributed in the horizontal direction. Another part of the mixture is then passed through the downstream vanes 5b and finally through the vanes 5c distracted. In this way, the supplied gas is distributed evenly over the column cross-section, the pressure loss, the gas undergoes in the distribution, is very low. The speed of the mixture fed in decreases rapidly in the flow direction, so that even at high gas loads, ie at high gas flow, no liquid is torn from the column sump below the distributor and entrained with the ascending gas stream.

Die mit dem Gemisch zugespeiste Flüssigkeit trifft ebenfalls auf die Leitschaufeln 5a, 5b, 5c, läuft von diesen nach unten ab und tropft in den Kolonnensumpf. Teilweise spritzt die Flüssigkeit auf den Leitschaufeln 5a, 5b, 5c durch den Aufprall nach oben. Diese Flüssigkeit trifft dann auf die Fangtaschen 12 und wird dort gesammelt. Auf diese Weise wird wirkungsvoll verhindert, dass Flüssigkeit mit dem Gas in die über dem erfindungsgemäßen Verteiler befindlichen Kolonneneinbauten, in diesem Fall eine geordnete Packung, mitgerissen wird und deren Funktion beeinträchtigt.The liquid supplied with the mixture also hits the vanes 5a . 5b . 5c , runs down from these and drips into the column bottom. Partially, the liquid splashes on the vanes 5a . 5b . 5c by the impact upwards. This liquid then hits the catch pockets 12 and is collected there. In this way, it is effectively prevented that liquid is entrained with the gas in the column internals located above the distributor according to the invention, in this case an ordered packing, and impairs their function.

An den Kolonnenrand geschleuderte Flüssigkeit wird durch den Abweisring 17 daran gehindert, von dem in der Kolonne aufsteigenden Gasstrom in die Kolonneneinbauten transportiert zu werden.Liquid thrown to the edge of the column passes through the deflector ring 17 prevented from being transported by the rising in the column gas stream in the column internals.

Claims

Distributor for distributing via a feed pipe ( 2 ) a column ( 1 ) or a container supplied with fluid, comprising deflection means for distributing the fluid in a horizontal plane, characterized in that the deflection means a plurality of vertically arranged guide vanes ( 5a . 5b . 5c ), which at their upper end upper catch pockets ( 12 that prevent the fluid flowing up the vane surface from obstructing the vanes (FIG. 5a . 5b . 5c ) leaves to the top.

Distributor according to Claim 1, characterized in that the guide vanes ( 5a . 5b . 5c ) have side catch pockets which prevent horizontally flowing fluid from leaving the vanes in the horizontal direction on the vane surface.

Distributor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the catching bags ( 12 ) Are U-shaped and open at the bottom.

Distributor according to one of claims 1 to 3, characterized in that a matched to the column cross-section Abweisring ( 17 ) is provided which retains fluid flowing vertically on the column inner wall or fluid which spouts substantially vertically upward from the column wall.

Distributor according to one of claims 1 to 4, characterized in that three to five guide vanes ( 5a . 5b . 5c ) are arranged in a row one behind the other.

Distributor according to claim 5, characterized in that the guide vanes ( 5a . 5b . 5c ) of a row each have the same distance from each other.

Distributor according to one of Claims 5 or 6, characterized in that two mirror-symmetrical rows ( 4a . 4b ) of vanes ( 5a . 5b . 5c ) are provided.

Distributor according to claim 7, characterized in that the distance between the two rows ( 4a . 4b ) decreases continuously.

Distributor according to one of claims 1 to 8, characterized in that above the guide vanes ( 5a . 5b . 5c ) a cover plate ( 14 ) is located.

Distributor according to claim 9, characterized in that the cover plate ( 14 ) Retention braces ( 15 ) with outlet openings ( 16 ) owns.

Substance and / or heat exchange column with a Distributor according to one of the claims 1 to 10 to distribute one over a feed tube supplied to the column via the fluid Cross sectional area of Column.