DE3004223A1 - Distribution of gases or vapours in liquids - where pressurised gas or vapour flows through nozzle closed by spring loaded piston - Google Patents
Distribution of gases or vapours in liquids - where pressurised gas or vapour flows through nozzle closed by spring loaded pistonInfo
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Abstract
Description
VORRICHTUNG ZUR VERTEILUNG VON GASEN UND/ODER DÄMPFENDEVICE FOR DISTRIBUTION OF GASES AND / OR VAPORS
IN FLÜSSIGKEITEN Eine Vielzahl technischer Verfahren benötigt zur Durc!iführung chemischer -oder physikalischer Reaktionen ein Durchströmen von Flüssigkeitssäulen mit Hilfe von Gasen oder Dämpfen. Die Gase bzw. Dämpfe können dabei mit der Flüssigkeitssäule reagieren, d.h. ganz oder teilweise aufgenommen werden, oder nur zurErzeugung von Strömungsvorgängen innerhalb der Flüssigkeitssäule dienen.IN LIQUIDS A multitude of technical processes requires a flow to carry out chemical or physical reactions from columns of liquid with the help of gases or vapors. The gases or vapors can react with the column of liquid, i.e. completely or partially absorbed or only to generate flow processes within the liquid column to serve.
Die Durchleitung von Gasen oder Dämpfen durch Flüssigkeiten wird beispielsweise in Destillationsverfahren, bei Absorptionsprozessen und für Hydrierungen, d.h. -Anlagerung von Wasserstoff an verschiedene flüssige Stoffe angewandt.The passage of gases or vapors through liquids is for example in distillation processes, in absorption processes and for hydrogenation, i.e. addition of hydrogen applied to various liquids.
In fast allen Verfahren, in denen Gase bzw. Dämpfe durch Flüssigkeiten geleitet werden, ist man bestrebt, eine maximale Verteilung der Gas- bzw. Dampfteilchen innerhalb der Flüssigkeit zu erreichen.In almost all processes in which gases or vapors pass through liquids The aim is to achieve a maximum distribution of the gas or vapor particles within the liquid.
Es sind viele Konstruktionen bekannt, die Verteilung von Gasen und Dämpfen in Flüssigkeiten technisch ermöglichen.Many constructions are known for the distribution of gases and Technically enabling steaming in liquids.
Dazu gehören z.B. die Glocken- -oder Ventilböden von Destillationskolonnen bzw. Siebböden oder die als sog.These include, for example, the bubble cap or valve trays of distillation columns or sieve trays or the so-called
"shower decks" bekannten Faltblechanordnungen."shower decks" known folding sheet metal arrangements.
Es sind jedoch auch Konstruktionen bekannt, die die Durchleitung von Gasen bzw. Dämpfen durch Flüssigkeiten mit Hilfe von Düsen vornehmen.However, there are also known constructions that allow the passage of Apply gases or vapors through liquids with the aid of nozzles.
Die Verteilung von Gasen in Flüssigkeitssäulen kann hierbei mit Hilfe von definierten Bohrungen an Rohrleitungssystemen, die innerhalb einer Flüssigkeitssäule angeordnet sind, erfolgen, oder durch Einzeldüsen mit entsprechender Gaszuteilung durchgeführt werden.The distribution of gases in columns of liquid can help here of defined bores on pipeline systems that are located within a column of liquid are arranged, take place, or through individual nozzles with appropriate gas distribution be performed.
Es sind eine Vielzahl von Düsenarten bekannt, die für Verteilungsvorgänge von Gasen in Flüssigkeiten verwendet werden, so z.B. Hohikegeldüsen, Vollkegeldüsen, Bündeldüsen, Fächerdüsen, Mehrfach-Vollstahldüsen etc.A variety of nozzle types are known which are used for distribution operations gases are used in liquids, e.g. hollow cone nozzles, full cone nozzles, Bundle nozzles, fan nozzles, multiple solid steel nozzles etc.
Weiterhin sind Düsen bekannt, die als Düsenventile bezeichnet werden und bei einem bestimmten Druck über eine Membrane ein. Ventil öffnen und den Leitungsweg zur Düse freigeben. Eine innerhalb der Düse angebrachte Feder schließt dabei nach Absinken des Zerstäubungsmediums das Ventil. Ferner sind Ventile bekannt, die vor der Düsenöffnung mit Rückschlagseinrichtung versehen sind.Furthermore, nozzles are known which are referred to as nozzle valves and at a certain pressure via a membrane. Open the valve and the conduit path release to the nozzle. A spring attached inside the nozzle closes afterwards If the atomizing medium drops, the valve. Furthermore, valves are known that before the nozzle opening are provided with a non-return device.
Für bestimmte Verfahren besitzen diese bekannten Düsenformei Nachteile.These known nozzle shapes have disadvantages for certain processes.
Bei Flüssigkeiten, die vornehmlich bei höheren Temperaturen zur Polymerisation bzw. zu Harzbildung neigen, können bereits kurzfristige Unterbrechungen des Gasstromes zum Verengen oder Schliessen des Austrittsquerschnittes der Düse führen und dadurch den gewünschten Begasungseffekt ganz oder teilweise in Frage stellen. Derartige Vorgänge treten z.B. bei der Hydrierung von ungesättigten Fettsäuren auf, die mit Hilfe von Wasserstoff und suspensiertem Katalysator bei 0 ca. 300 - 400 C erfolgt oder bei der Hydrierung von pflanzlichen und tierischen Fetten und Ölen, ebenso wie bei der Desodorierung von letztgenannten Produkten, welche mittels überhitztem Wasserdampf bei Temperaturen von 200 - 300 0C durchgeführt wird.For liquids that are primarily used for polymerisation at higher temperatures or tend to form resin, even short-term interruptions in the gas flow can occur lead to narrowing or closing of the outlet cross-section of the nozzle and thereby question the desired fumigation effect in whole or in part. Such Processes occur e.g. in the hydrogenation of unsaturated fatty acids, which with With the aid of hydrogen and a suspended catalyst at 0 approx. 300 - 400 C takes place or in the hydrogenation of vegetable and animal fats and oils, as well as with the deodorization of the last-mentioned products, which is done by means of overheated Steam is carried out at temperatures of 200-300 ° C.
Bei diesen Verfahren wird das Durchleiten der Gase biw.In this process, the passage of the gases is biw.
Dämpfe gleichzeitig zur Homogenisierung von Flüssig- und Gasphase benutzt. Bei Mehrfachdüsensystemen kann bereits der Ausfall einer Begasungsdüse zu Störungen des gesamten Verfahrensablaufes führen. Längere, kostenverursachende Reaktionszeiten bzw. Verwerfung von Reaktionschargen können als Folgen von ungleichmäßigen Durchströmungen bzw. Verstopfungen von Düsensystemen verursacht werden.Vapors simultaneously to homogenize the liquid and gas phase used. In the case of multiple nozzle systems, the failure of one gas injection nozzle can already occur lead to disruptions in the entire process. Longer, costly Response times or rejection of reaction batches can result from uneven Flows or blockages of nozzle systems are caused.
Die Beseitigung von Störungen an den Düsen durch Verkleben, Ansetzen von Polymerisatfilmen, Verharzungetc.The elimination of malfunctions on the nozzles by gluing, attaching of polymer films, resinification, etc.
ist in der Regel nur sehr aufwendig durchzuführen.is usually very difficult to carry out.
Bei Düsenanordnungen in großen Reaktoren ist das Reinigen der Düsen nur durch Entleeren der Reaktoren und Ausbau der Begasungsdüsen möglich. Diese Prozedur verursacht einen erheblichen Arbeitsaufwand in Verbidnung mit Produktionsstillstandszeiten sowie evtl. erhebliche Energieverluste durch Abkühl- bzw. Anheizvorgänge.In the case of nozzle arrangements in large reactors, cleaning the nozzles is essential only possible by emptying the reactors and removing the gas nozzles. This procedure causes a considerable amount of work in connection with production downtimes and possibly considerable energy losses due to cooling or heating processes.
Die nachstehend beschriebene Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, Gasverteilungdüsen ohne die vorgenannten wirtschaftlichen Nachteile zu entwickeln.The invention described below has the task of To develop gas distribution nozzles without the aforementioned economic disadvantages.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Begasungs- bzw. Verteilungsdüsen sieht einen sofortigen, se#lbsttätigen'Verschluß der Düsenöffnung mit oder ohne Federkraftunterstützung durch Formkörper vor.The inventive design of the gassing or distribution nozzles sees an immediate, automatic 'closure of the nozzle opening with or without Spring force support by molded body before.
Um die vorstehend beschriebene Verformung des Düsenquerschnittes durch Anlagenlngen von Polymerisationsnrodukten oder ähnlichen zu vermeiden, sind die Verschlußkörper als wesentliches Merkmal der Erfindung im Flüssigkeitsraum angeordnet.To avoid the deformation of the nozzle cross-section described above Avoid plant lengths of polymerization products or the like are the Closure body arranged as an essential feature of the invention in the liquid space.
Während des Begasungsvorganges werden die Formkörper, welche evtl. selbst als Düsenöffnung ausgebildet sein können, vom Druck des Begasungsmediums in Öffnungsstellung gehalten. Bei Ausfall des Begasungsmediums wird entsprechend der Erfindung die Düse mit oder ohne Federkraftun-Lerstützung geschlossen und somit vor ganzer oder teilweiser Blockierung der Düsenaustrittsöffnung durch Polymerisationsprodukte oder ähnlichem bewahrt.During the gassing process, the moldings, which may be can even be designed as a nozzle opening, from the pressure of the gassing medium held in the open position. If the gassing medium fails, the corresponding According to the invention, the nozzle is closed with or without spring force support and thus before complete or partial blockage of the nozzle outlet opening by polymerization products or the like.
Die erfindungsgemäße Art des Düsenverschlusses verhindert in Schließstellung den Kontakt von Flüssigkeit mit der Oberfläche der Düse, wobei eine Anlagerung bzw. Bildung von Polymerisationsprodukten bzw. Verharzung etc. auf der unter Umstanden sehr heißen Düsenwandung sicher verhindert wird.The type of nozzle closure according to the invention prevents in the closed position the contact of liquid with the surface of the nozzle, whereby an accumulation or Formation of polymerization products or resinification etc. on the under certain circumstances very hot nozzle wall is reliably prevented.
Dadurch kann bei Ausfall des Begasungsmediums ein ganz oder teilweises Verschließen der Düsen verhindert werden.As a result, if the gassing medium fails, a complete or partial Blocking of the nozzles can be prevented.
Die Reinigung von Begasungsdüsen durch Abfahren der Reaktoren, Energieverluste durch Abkühlen der Flüssigkeiten und durch Wiederaufheizen nach erfolgter Reinigung entfallen, ebenso evtl. Kosten für Produktionsausfälle.The cleaning of gas nozzles by shutting down the reactors, energy losses by cooling the liquids and reheating them after cleaning omitted, as well as possible costs for production downtimes.
Die Absicherung des Ausfalles des Begasungsmediums istin der Regel technisch nur mit wesentlich höherem Aufwand - Zweitaggregate, Speicherbehälter, Reservekompressoren etc. -möglich.The protection against failure of the gassing medium is usually technically only with much higher effort - two units, storage tanks, Reserve compressors etc. possible.
Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Verteilungsdüsen besteht gemäß Fig. I aus einem Führungskörper 2, der auf einer Einbauplatte 1 , welche ash als Rohrboden ausgebildet sein-kann, befestigt ist. In der Abbildung Fig. I ist diese Befestigung durch die Verschraubung 9 dargestellt.The construction of the distribution nozzles according to the invention is according to Fig. I from a guide body 2, which is on a mounting plate 1, which ash as Tube sheet can be formed, is attached. In the illustration Fig. I this is Fastening shown by the screw connection 9.
Der Führungskörper 2 besitzt einen beweglichen Kolben 3, der als Hohlkörper mit dem Innenkegel 12 ausgebildet ist und kreisförmig angeordnete Düsenöffnungen 4 besitzt.The guide body 2 has a movable piston 3, as a hollow body is formed with the inner cone 12 and circularly arranged nozzle openings 4 owns.
Das Oberteil des Düsenkolbens 3 bildet eine Abschlußplatte, die im geschlossenen Zustand auf einer Dichtungsebene 8, welche sowohl au#f der Kolbenplatte 3 wie auch am Führungskörper 2 angebracht ist, ruht und mittels Federkraft der Feder 6 oder durch Eigengewicht den Gasraum 10 vom Flüssigkeitsraum 11 abtrennt. Zur Führung der Feder 6 besitzt diese Führungsringe 7, die jeweils am Haltegestell 5 und am Düsenkolben 3 angebracht sind.The upper part of the nozzle piston 3 forms an end plate which is in the closed state on a sealing plane 8, which both on the piston plate 3, as is also attached to the guide body 2, is at rest and by means of the spring force of the spring 6 or separates the gas space 10 from the liquid space 11 by its own weight. For guidance the spring 6 has these guide rings 7, each on the support frame 5 and on Nozzle piston 3 are attached.
Fig.II zeigt ähnlich wie Fig. I eine Verteilungsdüse, jedoch ist an dieser Konstruktion das Haltegestell 5 als Führungsglied für den Düsenkolben 3 ausgebildet. Ferner ist die Berührungsfläche der Dichtungsebene 8 konisch geformt sowie der Innenkegel 12 eben ausgeführt.FIG. II shows a distribution nozzle similar to FIG. I, but is on In this construction, the holding frame 5 is designed as a guide member for the nozzle piston 3. Furthermore, the contact surface of the sealing plane 8 is conically shaped, as is the inner cone 12 just executed.
Fig. I zeigt eine Verteilerdüse in geschlossener Form, Fig. II in geöffnetem- Zustand.Fig. I shows a distributor nozzle in closed form, Fig. II in open state.
Fig. Ihre zeigt eine Aufsicht von Fig. 1 Die Wirkungsweise der in Fig. I und II abgebildeten Verteilerdüsen isteinfach.FIG. 1 shows a top view of FIG. 1 The mode of action of the manifold nozzles shown in Figures I and II is simple.
Befindet sich im Gasraum 10 kein ausreichender Druck, so drückt die vorgespannte Feder 6 auf die Platte des beweglichen Düsenkolbens 3 und versenkt die Austrittsöffnungen 4 in den Führungskörper 2, wobei der Flüssigkeitsraum 11 vom Gasraum 10 durch die Dichtungsebene 8 getrennt wird und damit eine Berührung der Flüssigkeit mit den Düsenantriebsöffnungen verhindert.If there is insufficient pressure in the gas space 10, the pressures preloaded spring 6 on the plate of the movable nozzle piston 3 and sunk the outlet openings 4 in the guide body 2, the liquid space 11 is separated from the gas space 10 by the sealing plane 8 and thus a contact prevents the liquid from entering the nozzle drive orifices.
Damit wird eine Verformung der Austrittsöffnung 4 durch Verklebung oder Filmbildung durch Polymerisation verhindert.This results in a deformation of the outlet opening 4 due to gluing or film formation through polymerization is prevented.
Eine Beeinträchtigung des Strömungsvorganges durch Verringerung des freien Querschnittes wird damit verhindert.An impairment of the flow process by reducing the free cross-section is thus prevented.
Durch Erhöhung des Druckes im Gasraum wird, wie in Fig. 2 dargestellt, die Schließkraft der Feder 6 überwunden und der bewegliche Düsenkolben nach oben gedrückt. Dadurch gelangen die Dusenöffnungen 4 in den Flüssigkeitsraum 11 und das Gas kann über die Austrittsöffnungen 4 in den Flüssigkeitsraum 1i strömen. Zweckmäßigerweise wird dabei das ausströmende Gas derart über die Dichtungsebene 8 geleitet, daß eine ruhende Flüssigkeit auf dieser Ebene vermieden wird. Dies wird z.B. durch eine Kegelform im Innenteil des Düsenkolbens erreicht, welcher den austretenden Gasstrom zum Teil in Richtung des Führungskörpers 2 drückt.By increasing the pressure in the gas space, as shown in Fig. 2, the closing force of the spring 6 overcome and the movable nozzle piston upwards pressed. As a result, the nozzle openings 4 get into the liquid space 11 and the Gas can flow into the liquid space 1i via the outlet openings 4. Appropriately the outflowing gas is passed over the sealing plane 8 in such a way that a dormant liquid at this level is avoided. This is done e.g. by a cone shape reached in the inner part of the nozzle piston, which partially the exiting gas flow pushes in the direction of the guide body 2.
Die Dichtungsebene 8 kann, entsprechend den Einsatzbedingungen, aus verschiedenen geeigneten Materialien bestehen, wie z.B. geschliffene und gehärtete Metalle, in besonderen Fällen aus Keramik od-er Sintermaterial, um in Fällen besonderer Temperaturempfindlichkeit der Flüssigkeit durch Verringerung der Wärmekapazität den Öffnungswiderstanygünstig zu gestalten.The sealing level 8 can, according to the conditions of use, from various suitable materials, such as ground and hardened Metals, in special cases made of ceramic or sintered material, in special cases Temperature sensitivity of the liquid by reducing the heat capacity to make the opening resistance cheap.
Fig. IV zeigt eine erfindungsgemäße Verteilerdüse, die zum Unterschied von Fig. I und II (III) einen Düsenverschluß durch eine kegelförmige Ausbildung von Düsenöffnung 4 und Verschlußkörper 3 aufweist. Die#Düsenöffnung 4 ist in dieser Konstruktion innerhalb des Führungskörpers 2 angeordnet und wird durch den beweglichen Verschlußkörper 3 geöffnet oder geschlossen.Fig. IV shows a distributor nozzle according to the invention, the difference of Fig. I and II (III) a nozzle closure by a conical design of nozzle opening 4 and closure body 3. The # nozzle opening 4 is in this one Construction arranged within the guide body 2 and is through the movable Closure body 3 open or closed.
In Figure V ist die Form des Verschlußkörpers 3 in Kugelform ausgebildet. Fig. IV und V besitzen zum Unterschied von Fig. I, II und VI die Anordnung der Austrittsöffnung 4 im starren Teil des Führungskörpers 2.In Figure V, the shape of the closure body 3 is designed in a spherical shape. In contrast to FIGS. I, II and VI, FIGS. IV and V have the arrangement of the outlet opening 4 in the rigid part of the guide body 2.
Fig. VI zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Verteilers düse, in welcher der Führungskörper 2 eine oder mehrere Öffnungen aus einem kegelförmigen inneren Aufsatz besitzt, wodurch überkine zentrale Bohrung das zu verteilende Medium zu den beweglichen, eigentlichen Düsenkolben 3 gelangt. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt in der Erzielung eines (bzw. mehrerer) zentralen Austrittsstrahles aus der Düsenöffnung 4. Die Form der Berührungsflächen zwischen Führungskörper 2 und beweglichem Düsenteil kann dabei in einer beliebigen geometrischen Form, z.B. kegel-, zylinder oder kegelförmig bzw. in Kombinationen gewählt werden.Fig. VI shows an embodiment of the distributor nozzle according to the invention, in which the guide body 2 has one or more openings from a conical has inner attachment, which means that the medium to be distributed has no central hole reaches the movable, actual nozzle piston 3. The advantage of this construction lies in the achievement of one (or more) central exit beam from the Nozzle opening 4. The shape of the contact surfaces between the guide body 2 and the movable one The nozzle part can have any geometric shape, e.g. cone, cylinder or conical or in combinations.
Die erfindungsgemäßen Verteilerdüsen gemäß den Konstruktionsbeispielen in den Abbildungen Fig. 1 bis VI eignen sich auch für die Verteilung von Flüssigkeiten in Gasen, wo besondere Anforderungen an Verschluß der Verteilerdüse gestellt werden.The distributor nozzles according to the invention according to the construction examples Figures 1 to VI are also suitable for the distribution of liquids in gases where special requirements are placed on the closure of the distributor nozzle.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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