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ENEXIO Auswahlhilfen und Empfehlungen für Flüssigkeitsverteiler
MARKTFÜHRER FÜR FUNKTIONALE OBERFLÄCHENEFFIZIENTE LÖSUNGEN FÜR DIE WASSER- UND ABLUFTBEHANDLUNG
[ 2 ]
KolonnenauslegungBei der Lösung Ihrer Trennaufgabe, der Dimensionierung und Auswahl der richtigen Packungen und Einbauten un-terstützen Sie unsere Experten. Wir bringen unser Wissen, unsere Erfahrung und Leidenschaft fürs Engineering ein und beraten Sie bestens und individuell. Unsere Ingenieure konstruieren mit moderner 3D-CAD Software und haben ein Auslegungsprogramm entwickelt, das auch Sie gerne nutzen dürfen.
[ 3 ]
Der Name ENEXIO steht für unser Tätigkeitsfeld als Wegbereiter der Industrie-, Prozess- und
Kraftwerkskühlung, der Wasser- und Abwasserbehandlung sowie dem Stoffaustausch.
Gleichzeitig ist unser Name ein Versprechen an unsere Kunden und Geschäftspartner.
ENEXIO steht für Energy. Engineering. Excellence.
In Wettringen entwickeln und fertigen wir strukturierte Packungen aus Kunststoff für
verschiedene Anwendungsbereiche, unter anderem für den Stoffaustausch. Unsere
MASSdek®-Packungen werden in der Abluftreinigung, der Absorption und Desorption sowie
in der biologischen Abluftbehandlung eingesetzt.
Über ENEXIO
Strukturierte Packungen nutzen den technischen Vorteil gegenüber einer Füllkörper-
schüttung nur dann voll aus, wenn bereits bei der Planung und dem Basic-Engineering
alle Einbauten und Komponenten zueinander und auf den jeweiligen Prozess genau
abgestimmt werden. Ziel muss es sein, die geforderte Trennaufgabe erfolgreich und
wirtschaftlich zu lösen.
Zu Beginn ist nur die Aufgabenstellung bekannt. Die für das Prozessdesign und die
verfahrenstechnische Umsetzung benötigten Details sind manchmal nur teilweise
verfügbar. An dieser Stelle stehen Ihnen unsere Experten beim Basic-Design und der
konstruktiven Gestaltung einer Packungskolonne hilfreich zur Seite. Neben der
Unterstützung bei der verfahrenstechnischen Planung des Grunddesigns führen wir auch
gerne eine Überprüfung des bereits fertig ausgearbeiteten Gesamtkonzepts durch. Wir
geben Tipps und Information, an welcher Stelle der Prozess optimiert und welcher
spezielle Packungs- und Einbautentyp am effektivsten verwendet werden kann. Hierbei
werden besonders die mechanischen, hydraulischen und trenntechnischen Eigen-
schaften berücksichtigt. Unsere Experten stehen Ihnen bei diesen Fragestellungen gerne
zur Seite. Umfangreiche und langjährige Erfahrungen beim Engineering von
strukturierten Kunststoffpackungen und den zugehörigen Einbauten aus Kunststoff
und Metall ermöglichen es uns, unsere Kunden bei der Dimensionierung der
Packungsbetten individuell und optimal zu beraten.
Auf der Datengrundlage idealer Stoffsysteme ermitteln wir die Hauptabmessungen und
geben aufgrund dieser Werte eine Gewährleistung für die Kolonnenhydraulik. Unsere
Beratung schließt auch Empfehlungen für die weiteren Kolonneneinbauten ein, die
optimal auf die Packungen abgestimmt sein sollten. Auf Wunsch übernehmen wir die
statische Überprüfung der bauseitigen Schnittstellen wie Tragringe oder Träger.
Wir entwerfen und konstruieren mit modernster 3D-CAD-Software. Dies ermöglicht
bereits in der Auslegungsphase eine reibungslose Kommunikation mit unseren Kunden.
Unsere eigene Auslegungssoftware MASSdek® Pro stellen wir Ihnen gerne zur Verfügung.
Engineering und support durch ENEXIO
Diese Broschüresoll Ihnen bei einer Vorauswahl der strukturierten Packungen und Flüssigkeitsverteiler helfen und Ihnen einen ersten Überblick verschaffen. Sie wird laufend um weitere Komponenten und Typen ergänzt.
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Inhalt
1 Allgemeines
1.1 Werkstoffauswahl
1.2 Packungstypen
1.2.1 Abstimmung der Flüssigkeitsverteiler
auf die Packungen
1.2.2 Abstimmung der Tragsysteme auf
die Packungen
1.2.3 Abstimmung der Rückhaltesysteme
auf die Packungen
2 Flüssigkeitsverteiler
2.1 Kriterien zur Auswahl von
Flüssigkeitsverteilern
2.2 Unterscheidungsmerkmale von
Flüssigkeitsverteilern
2.2.1 Endverteilprinzip
2.2.2 Strömungsführung
2.2.3 Endverteilerebene
2.2.4 Funktion
2.2.5 Flüssigkeitszuführung
2.3 Verteiler-Typentabelle mit Linkliste
2.4 Einfluss der Verteilqualität auf die
Trennleistung
2.4.1 Tropfstellendichte
2.4.2 Positionierung der Aufgabestellen
2.4.3 Mengengleichheit der Einzelströme
2.4.4 Innere Verteiler Hydraulik
2.4.5 Der Abstand zum Bett
2.4.6 Orientierung zur Packung
2.4.7 Freier Gasquerschnitt
2.4.8 Einbringbarkeit und Nivellierbarkeit
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2.5 Gravitations- und Druckverteiler
2.5.1 Bohrung vs. Wehr
2.5.1.1 Mindeststauhöhe
2.5.1.2 Nennstauhöhe
2.5.1.3 Maximale Stauhöhe
2.5.2 Konstruktives
2.5.3 Probleme
2.6 Verteilerdatenblätter
2.6.1 Flüssigkeitsverteiler TDP 410
2.6.2 Flüssigkeitsverteiler TDP 400
2.6.3 Flüssigkeitsverteiler TDP 420
2.6.4 Flüssigkeitsverteiler TDP 430
2.6.5 Flüssigkeitsverteiler LDP 200
2.6.6 Flüssigkeitsverteiler LDP 220
2.6.7 Flüssigkeitsverteiler NDP 310
2.6.8 Flüssigkeitsverteiler PDP 350
2.7 Wiederverteiler und Sonderkonstruktionen
3 Kolonnendimensionierung
3.1 Ein- und Auslass Stutzen
3.1.1 Gaseinlassstutzen
3.1.2 Gasauslassstutzen
3.1.3 Flüssigkeitseinlassstutzen
3.1.4 Flüssigkeitsauslassstutzen
3.2 Bauhöhen Flüssigkeitsverteiler
3.3 Druckverluste Flüssigkeitsverteiler
3.4 Quellen
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1.1 WerkstoffauswahlZur Auslegung eines Prozesses muss zu einem sehr frühen Stadium eine
Werkstoffauswahl bzw. Vorauswahl getroffen werden. Hauptkriterien sind hier
Temperaturbeständigkeit und die chemische Beständigkeit des Werkstoffs.
Grundsätzlich muss der Besteller bzw. Planer den gewünschten Werkstoff festlegen. Nur
der Prozessgeber kann die Materialeignung hinsichtlich der chemischen Beständigkeit
beurteilen. Wir können lediglich auf Aussagen der Grundmaterialhersteller zurückgreifen
und sie an die Kunden weitergeben.
Bei Betriebs- oder Auslegungstemperaturen von mehr als 120°C scheiden in den
allermeisten Fällen thermoplastische Kunststoffe aus. Einige fluorierte Kunststoffe
kommen dann noch in Betracht, ihr Einsatz ist jedoch auf Grund geringer
Festigkeitskennwerte und hoher Kosten in der Regel nicht mehr wirtschaftlich.
In den nachfolgenden Betrachtungen wird davon ausgegangen, dass die
Auslegungstemperatur den Einsatz von thermoplastischen Kunststoffen zulässt.
1. Allgemeines
Erste SchritteBei der Auslegung einer Kolonne wird zunächst der Werkstoff der eingesetzten Bauteile festgelegt. Danach bestimmt man den Füllkörpertyp, auf den man die Flüssig-keits- und Gasverteiler, die Tropfenabscheider, die Trag-roste und die Niederhalter abstimmt.
Optimale und effiziente Systemlösungen durch
• individuelle Auslegung• modernste Fertigungsverfahren• Produktvielfalt• ständige Qualitäts- kontrollen• ein hochmotiviertes Team• langjährige Erfahrung• stetige Weiterent- wicklungen
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INHALT
[ 6 ]
Der am häufigsten eingesetzte Kunststoff bei Wäscherpackungen und -einbauten in
diesem Temperaturbereich ist Polypropylen (PP). Dieser Werkstoff weist sehr gute
Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Salzlösungen und eine Vielzahl von organischen
Flüssigkeiten auf. Kritisch sind halogenierte Kohlenwasserstoffe und einige natürliche Öle
wie zum Beispiel Palmöl.
Wie alle Thermoplaste altert PP mit der Zeit unter dem Einfluß erhöhter Temperaturen,
von stark oxidierend wirkenden Radikalen (z.B. freies Chlor) und UV-Strahlen. All diese
Faktoren können auf Dauer ein Aufspalten der Polymer-Molekülketten bewirken und den
Werkstoff verspröden.
Die aus der Temperatur- und Zeitbeanspruchung herrührende Materialbeeinflussung
lässt sich gut nach anerkannten Regelwerken, zum Beispiel mittels der DVS-Richt-
linien [1], erfassen und berücksichtigen. In Einzelfällen sind chemische Beanspruchungen
ebenfalls bestimmbar. Durch spezielle Additive lassen sich die Auswirkungen von
UV-Strahlung und thermische Alterung reduzieren. Wenn nicht ausdrücklich anders
vereinbart, rechnen wir mit einer Lebenszeit von 10 Jahren und einer Dauertemperatur
bei Betriebstemperatur. Die Berechnung erfolgt in Anlehnung an die DVS-Richtlinie 2205.
Hier sind sowohl Zeitstandfestigkeitskennwerte als auch maximale Verformungskriterien
über die Zeit festgelegt. Diese Angaben gelten für die Halbzeuge Rohr und Platte mit den
entsprechend genormten Werkstoffzusammensetzungen und durch vergleichende
Untersuchungen des RWTÜV grundsätzlich auch für unsere strukturierten Packungen.
Nach dieser Methode können Einbauten und Packungen aus PP, PVC und PVDF
ausgelegt werden.
In den Fällen, in denen aufgrund hoher Störfalltemperaturen tragende Bauteile aus
Kunststoff ausscheiden, aber Packungen aus Thermoplasten nach wie vor eine
wirtschaftliche Lösung darstellen, können Einbauten aus metallischen Werkstoffen zum
Einsatz gelangen. Die Werkstoffauswahl ist einzig durch die Notwendigkeit der
Kaltverformbarkeit und Schweißeignung beschränkt. Die mögliche Werkstoffpalette
erstreckt sich von einfachen, rostfreien Edelstählen über Nickelbasislegierungen bis zu
Titan.
1.2 PackungstypenStrukturierte Packungen stellen die konsequente Weiterentwicklung und Optimierung
der seit langem bekannten Schüttfüllkörper dar. Sie repräsentieren in diesem
Anwendungsbereich den Stand der Technik. Bisher ist das Einsatzgebiet der struktu-
rierten Packungen hauptsächlich auf die Destillation und Rektifikation beschränkt. Hier
werden aufgrund der Einsatzstoffe und Temperaturen hauptsächlich metallische
Struktur- und Gewebepackungen verwendet.
Im Bereich der Abluftreinigung, Absorption und Desorption werden bislang meistens
Schüttfüllkörper aus Kunststoff eingesetzt. Strukturierte Packungen führen auch in
diesen Anwendungen in fast allen Fällen zu einer leistungsoptimierten Bau- und
Betriebsweise.
Für die genannten Anwendungsbereiche bieten wir unterschiedliche Typen der
MASSdek®-Packungen aus thermoplastischen Kunststoffen an.
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INHALT
[ 7 ]
Die verbesserten Leistungseigenschaften der MASSdek®-Packungen führen zu kleineren
Apparategrößen bei Neuanlagen. Nachträgliche Umrüstungen bestehender Anlagen von
Schüttfüllkörper auf MASSdek®-Packungen amortisieren sich durch die Reduzierung des
gasseitigen Druckverlustes in kurzer Zeit.
Eigenschaften der MASSdek®-PackungenMASSdek®-Packungen bestehen aus profilgeprägten Folien, die aus speziellen
Kunststoff-Compounds extrudiert und miteinander verschweißt werden. ENEXIO bietet
MASSdek®-Packungen aus PE, PP, PP-elektroleitfähig, PVC und PVDF mit spezifischen
Oberflächen zwischen 80 und 240 m2/m³ an. Andere Kunststoffe sind auf Anfrage
lieferbar. Die meisten Packungen sind für Gasbelastungen bis ca. 4,0 Pa0,5 bei
typischen Berieselungsdichten von 25 m3/m2h geeignet.
Auf Kundenwunsch liefern wir Rundschnitte und andere Geometrien, da die Packungen
individuell zugeschnitten werden können und leicht zu handhaben sind.
Wegen der hohen Druckfestigkeiten der MASSdek®-Packungen entsteht bei auftretenden
Ablagerungen oder hohen Temperaturen praktisch keine Setzung. So können selbst
Betthöhen von mehr als 10 Metern realisiert werden.
Der regelmäßige Aufbau der MASSdek®-Packungen sorgt für eine definierte Gas- und
Flüssigkeitsverteilung über den gesamten Querschnitt. An den Kreuzungspunkten
der gegenläufig gerichteten Kanäle teilen sich Gas- und Flüssigkeitsströme und werden
neu vermischt. Zusätzlich wird die Gas- und Flüssigkeitsverteilung durch die versetzte,
zumeist rechtwinkelige Ausrichtung der Lagenebenen zueinander unterstützt. Das
führt, verglichen mit regellosen Schüttungen, bei gleicher Trennleistung zu besseren
Ergebnissen bei der Durchsatzkapazität und des Druckverlustes. Gegenüber einem
oberflächengleichen Schüttfüllkörperbett können Druckverluste je nach Betriebssitua-
tion und Packungstyp um fast 90 % verringert werden.
Für spezielle Anwendungen im Bereich der biologischen Abluftbehandlung bietet wir
strukturierte Packungen mit durchgehend vertikalen Kanälen. Die Übersicht auf Seite 8
ermöglicht eine Vorauswahl der am besten geeigneten Packungstypen. Bei der
Endauswahl sind Ihnen gerne unsere Experten behilflich.
MASSdek® 150 HTC MASSdek® 250 HTE MASSdek® 80 Grid
Anwendungsbereiche der MASSdek®- Packungen• Abluftwäsche• Absorption und Desorption• Biotricklingfilter zur Eliminierung von VOCs, Schwefelwasserstoff und Ammoniak• Waschsysteme mit höchster Trennleistung
Vorteile derMASSdek®- Packungen• höhere Durchsatz- kapazität• geringerer Druckverlust• hohe wirksame Stoffaustauschfläche• geringe Verstopfungs- neigung• Betthöhen deutlich über 10 m Höhe möglich• extrem hohe mechanische Stabilität• weniger verschmutzungsanfällig• effizienter Betrieb • bei Revamps und Retrofits einsetzbar• Einbringung beim Behälterbauer möglich
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INHALT
[ 8 ]
MASSdek® – Auf einen Blick
Typ Strukturspez. Ober-fläche
hydraulischeKapazität /
spez. Druckverlust
Trenn-leistung
Verschmut-zungs-
resistenz
spez. Druck-verlust /
Trennstufentypische Einsatzbereiche
MASSdek®
250 HTEKreuz
240
m²/m³+ +++ + ++
Waschsysteme mit höchsten
Anforderungen an die
Trennleistung
MASSdek®
250 HTCKreuz
240
m²/m³++ ++(+) + ++
Standardanwendungen zur
Eliminierung von VOCs,
Schwefelwasserstoff und
Ammoniak
MASSdek®
150 HTCKreuz
150
m²/m³+++ ++ ++ +++
Standardanwendungen für
Absorption und Desorption
MASSdek®
125 HTCKreuz
125
m²/m³+++ + +++ ++
StripperAbluftwäscherBiotrickling Filter
MASSdek®
80 GridGitter
80
m²/m³+++ + +++ +++
Abluftwäscher und
Biotrickling Filter,
Entschwefelungskolonnen
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INHALT
[ 9 ]
Abstimmung der Einbauten auf MASSdek®-Packungen
1.2.1 Abstimmung der Flüssigkeitsverteiler auf die PackungenBei der Auswahl der Flüssigkeitsverteiler und deren Abstimmung auf die Packungstypen
müssen viele Einflussfaktoren berücksichtigt werden, auf die wir nachfolgend näher
eingehen. Es wird grundsätzlich angestrebt, die Lage und Anzahl der Aufgabestellen an
die Eigenverteileigenschaften der Packung anzupassen. Bei zu geringer Tropfstellen-
dichte besteht die Gefahr, dass sich die Trennleistung bzw. die zu erwartende effektive
Oberfläche erst nach einigen Packungslagen einstellt. Bei einer zu groß gewählten
Tropfstellendichte, besonders bei geringen Berieselungsdichten, können Probleme mit
der Gleichverteilung auftreten, die dann einen negativen Einfluss auf die Trennleistung
bedingen. Wir empfehlen, auf jeden Fall den Rat unserer Experten einzuholen.
1.2.2 Abstimmung der Tragsysteme auf die PackungenAls Auflage für strukturierte Packungen empfehlen wir ein ebenes Gitterrost bzw. eine
rostartige Konstruktion. Die freien Gasdurchtrittsflächen sind so zu wählen, dass der
Quotient aus Flutbelastung und dem Produkt aus freiem Querschnitt und dem freien
Volumen der Packung immer < 0,9 bleibt. Eine Auslegung mit 60 % Flut erfordert ein
Gitterrost mit mindestens 70 % freiem Querschnitt. Als Auflage kann auch ein System aus
parallelen Profilen dienen. Hierbei ist auf eine mindestens 50 mm breite Auflagefläche zu
achten. Die Anforderungen an den freien Gasquerschnitt sind wie oben aufgeführt
einzuhalten.
Bei der Bestimmung der notwendigen Mindestauflageflächen in Abhängigkeit von Last,
Temperatur, Zeit, Typ und hydraulischer Belastung können wir Ihnen behilflich sein.
Unter Einhaltung der aufgeführten Aspekte sind so bereits durchgehende Betten bis
zu 14 Metern Höhe realisiert worden.
Bei Umrüstungen von Schüttfüllkörpern auf Packungen kann gegebenenfalls auch das
vorhandene Tragsystem wiederverwendet werden. Hierfür eignen sich besonders die
weitläufig eingesetzten, trapezförmigen Multi-Beam-Tragsysteme mit einer ebenen
oberen Profilfläche. Bei größeren hydraulischen oder mechanischen Anforderungen
wenden Sie sich bitte an unsere Spezialisten.
1.2.3 Abstimmung der Rückhaltesysteme auf die PackungenBei hohen Gasbelastungen kann es im Schüttfüllkörperbett zum Austrag von Füllkörpern
kommen. Um dies zu verhindern, muss eine aufwändige Rückhaltekonstruktion vorge-
sehen werden. Vor allem bei kleinen Füllkörpergrößen und hohen Gasbelastungen bildet
das Rückhaltesystem das hydraulische Nadelöhr in der Kolonne.
Strukturierte Packungen sind hingegen deutlich weniger anfällig für diesen Effekt. Dies
ergibt sich aus den großen Packungselementen und dem geringen gasseitigen Druckver-
lust. Das Ab- bzw. Anheben einzelner Blöcke kann mittels eines quer über dem Block
verlaufenden Steges sicher verhindert werden. Da die Methode von der spezifischen
Oberfläche unabhängig ist, stellt das Rückhaltesystem bei Packungen nie den Engpass
einer Kolonne dar und garantiert einen großen, freien Gasquerschnitt, wenig Interferenz
mit dem Flüssigkeitsverteiler und verringert den Kostenaufwand.
Oberfläche und Struktur• der Aufbau der MASSdek®-Packungen garantiert, dass die Flüssigkeiten einen komplexen Weg durch die Trennkolonne nehmen müssen• durch die große Kontaktfläche wird eine energieeffiziente Stoff- trennung ermöglicht
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INHALT
[ 10 ]
Die Hauptaufgabe des Flüssigkeitsverteilers ist die gleichmäßige Verteilung der
Flüssigkeit über den Bettquerschnitt. Es muss sich in jeder Höhenlage ein annähernd
konstantes, gradientenfreies Konzentrations- und/oder Temperaturprofil einstellen.
Neben dem Packungsbett ist der Flüssigkeitsverteiler die zweitwichtigste trennwirksame
Komponente eines Einbautensatzes in einer Gegenstromkolonne. Eine schlechte
Anfangsverteilung lässt sich nur begrenzt durch eine größere Betthöhe ausgleichen.
2.1 Kriterien zur Auswahl von FlüssigkeitsverteilernNicht nur die Anforderung die Flüssigkeit gleichmäßig zu verteilen und die grund-
sätzliche Werkstoffauswahl sind bei der Auswahl und Auslegung eines Flüssigkeits-
verteilers zu berücksichtigen.
Weitere Faktoren wie die Eigenverteileigenschaft der Packung, das Geschwindigkeits-
profil der Gasströmung und die geometrischen Restriktionen, die sich aufgrund der
bauseitigen Träger und Tragringe ergeben, beeinflussen die Leistung und müssen
bei der Dimensionierung des Bettes mit beachtet werden.
2. Flüssigkeitsverteiler
Die AufgabeDie Auswahl des korrekten Typs und der individuellen Gestaltung sind extrem wichtig, um von der hohen Leistung der strukturierten Packungen zu profi-tieren. Wir helfen Ihnen, den richtigen Flüssigkeitsverteiler zu finden und gestaltet ihn speziell Ihrer Anwendung entsprechend.
Kolonneneinbauten• individuelle Auslegung• modernste Fertigungs verfahren• Produktvielfalt• ständige Qualitäts- kontrollen• ein hochmotiviertes Team• langjährige Erfahrung• stetige Weiterent- wicklungen
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INHALT
[ 11 ]
Die Hauptprozessparameter sind definiert durch folgende Angaben
• Durchmesser
• Lastbereich (turn down)
• Handhabung von Verschmutzungslasten
• Berieselungsdichte
• Tropfstellendichte
Zusätzliche Prozessparameter nehmen Einfluss auf die Auswahl und Auslegung des
Verteilers
• Anzahl der Trennstufen
• Gasbelastung bzw. Einfluss auf die Gasverteilung
• Feed-Zusammensetzung (flashing-feed)
• Konstruktive bauseitige Vorgaben
Auch ökonomische Aspekte müssen berücksichtigt werden
• Verteilerkosten vs. Betthöhenkosten
• Verteilerkosten vs. Betriebskosten
Die Auswahl und Auslegung eines Verteilsystems für eine konkrete Trennaufgabe ist ein
iterativer Vorgang. Als ersten Schritt empfehlen wir den Werkstoff zu bestimmen. Wenn aus
Kostengründen und nicht aus Korrosionsgründen eine Kunststoffpackung gewählt wurde,
sollte immer auch ein metallischer Verteiler optional betrachtet werden.
2.2 Unterscheidungsmerkmale von Flüssigkeitsverteilern
2.2.1 EndverteilprinzipIn der Tabelle Verteiler Auswahlhilfen sind einige der Aspekte zusammengefasst, die zu einer
Empfehlung des Endverteilprinzips führen.
Hauptunterscheidungskriterien sind hier die treibende Kraft der Flüssigkeitsströmung durch
• Gravitation oder
• Druck
Bei der Gravitation ist eine Unterteilung notwendig. Die Endverteilung kann als
• freier Überlauf über ein Wehr oder als
• Ablauf über eine oder mehrere abgetauchte Bohrungen erfolgen
Bei der Verteilqualität bestehen zwischen beiden erhebliche Unterschiede. Ein strömungs-
bedingtes Gefälle der freien Oberfläche und Abweichungen von der horizontalen
Ausrichtung können beim Wehrverteiler mit wenigen Millimetern bereits erhebliche
Unterschiede der Durchflussmenge einzelner Speisestellen bewirken. Bei abgetauchten
Bohrungen ist dieser Einfluss deutlich geringer.
Die Druckkraftverteiler werden unterteilt in Verteiler, die einen Flüssigkeitsstrahl oder
ein Flüssigkeitsspray erzeugen.
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INHALT
[ 12 ]
2.2.3 EndverteilerebeneEin weiteres konstruktives Unterscheidungsmerkmal ist die Ausführung der Endver-
teilerebene als
• Topf
• Deck (Boden)
• System, bestehend aus einzelnen Rinnen oder Rohren
Die Entscheidung wird hier im Wesentlichen vom Kolonnendurchmesser und von der
Gasbelastung bestimmt. Topfverteiler sind nur bei Durchmessern bis ca. 1000 mm
Verteiler Auswahlhilfen
physikalische Triebkraft Gravitation Druck
Aufteilungsprinzip Verteiler mit freiem Überlauf Verteiler mit einem Flüssigkeitsstand über Ablaufbohrungen
prinzipielle Beschreibung der Verteil-Endstufe
Überlauf-verteiler
Überlaufver-teiler mit
Flüssigkeits-führung
Grundloch Seitenloch
Seitenloch mit Flüssigkeits-führung und Notüberlauf
Mehrfachseitenloch mit Flüssig-
keitsführung und Notüberlauf
Rohr-verteiler,
offen
Rohrver-teiler,
geschlos-sen
Düsen-verteiler
Beispiel/Typ TDP 410 TDP 410 So TDP 400 TDP 420 TDP 420 So TDP 420 So LDP 210 LDP 200 NDP 310
Prinzip-Skizze
Beurteilungskriteriumin Bezug auf “Beurteilungskriterium” geeignet:++ = sehr gut geeignet bzw.empfehlenswert in Bezug auf | + = geeignet bzw. hoch in Bezug auf 0 = bedingt geeignet bzw. moderat in Bezug auf | – = ungeeignet in Bezug auf
Verteilqualität – – + ++ ++ + + + –
Lastbereich ++ ++ + + + ++ 0 + –
Verstopfungsanfälligkeit ++ ++ – + ++ ++ 0 0 –
Geringe Berieselungsdichte
– – + ++ ++ + 0 + ++
Hohe Berieselungsdichte + + + + ++ ++ + ++ +
Hohe Tropfstellendichte 0 0 ++ + + + 0 0 –
Hohe Trennstufenzahl – – + ++ ++ ++ + 0 –
Hohe Gasbelastung – + 0 ++ ++ ++ + + –
Nivellierungssensitivität – – + + + + + ++ ++
Bauhöhe + 0 0 0 0 + + ++ ++
Anschaffungskosten in PP ++ + + 0 – – + ++ ++
Anschaffungskosten in CrNi-St.
+ – + – – – 0 0 ++
Betriebskosten ++ ++ + + + + 0 0 –
2.2.2 StrömungsführungDie Auswahl des geeigneten Verteilers erfolgt nicht nur nach dem Prinzip der Endverteilung,
sondern auch über die Strömungsführung und Zuleitung innerhalb des Verteilers. Man
unterscheidet hier
• einstufige oder
• mehrstufige Verteiler
Die Größe der Kosteneinsparung bei geringerer Kolonnenhöhe kann im Einzelfall die
Mehrkosten eines Verteilers mit geringerer Bauhöhe, in der Regel dann einstufig,
rechtfertigen. Ein üblicher Verteiler besteht aus einem Zulaufrohrsystem, einer
Vorverteilerebene und einer Endverteilerebene. Bei kleinen Kolonnenquerschnitten oder
unter Verwendung von aufwändigen Zulaufrohrsystemen kann die Vorverteilerebene auch
eingespart werden.
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INHALT
[ 13 ]
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INHALT
2.3 Verteilertypen
Typ Link
2.6.1 Überlaufwehrverteiler Flüssigkeitsverteiler TDP 410
2.6.2 Trogverteiler, 2-stufig Flüssigkeitsverteiler TDP 400
2.6.3 Kastenrinnenverteiler, 2-stufig mit Führungsrohren Flüssigkeitsverteiler TDP 420
2.6.4 Kastenrinnenverteiler, 2-stufig mit Prallplatte Flüssigkeitsverteiler TDP 430
2.6.5 Geschlossener Rohrverteiler mit zentralem Zulauf Flüssigkeitsverteiler LDP 200
2.6.6 Geschlossener Rohrverteiler mit zentralem Zulauf Flüssigkeitsverteiler LDP 220
2.6.7 Sprühdüsenverteiler LFlüssigkeitsverteiler NDP 310
2.6.8 Topfverteiler, 1-stufig mit Führungsrohren Flüssigkeitsverteiler PDP 350
2.4 Einfluss der Verteilqualität auf die TrennleistungDie Qualität der Flüssigkeitsverteilung wird entscheidend bestimmt durch
• eine ausreichende Tropfstellendichte
• das Auftreffmuster auf dem Packungsbett
• die Mengengleichheit der Einzelströme
Weitere Einflussfaktoren sind
• der Abstand zum Bett
• die Orientierung zur Packung
• der freie Gasquerschnitt
• konstruktive Aspekte wie z.B. Einbringbarkeit und Nivellierbarkeit
wegen der Einbringbarkeit, vorzugsweise unter Verwendung von Apparateflanschen,
üblich. Die Deckverteiler sind mit ca. 25 % bis 30 % freiem Gasquerschnitt nur bei
geringen bis moderaten Gasbelastungen einsetzbar. Meist werden Rohr- oder Rinnen-
verteiler eingesetzt. Ein modularer Aufbau erlaubt die Montage über Mannlöcher DN500
oder DN600.
2.2.4 FunktionEin bedeutendes Kriterium, besonders bei größeren Kolonnenquerschnitten, ist die
Unterscheidung nach der Funktion als
• Aufgabeverteiler oder als
• Wiederverteiler zwischen zwei Betten
Wiederverteiler müssen die aus dem oberen Bett ablaufende Flüssigkeit vor der Neuver-
teilung mischen, um eventuelle örtliche Konzentrationsunterschiede auszugleichen. Bei
größeren Querschnitten und anspruchsvollen Trennaufgaben wird hierzu eine
zusätzliche Sammelvorrichtung vorgeschaltet.
2.2.5 FlüssigkeitszuführungÜber die Art der Flüssigkeitszuführung lässt sich ein weiteres Unterscheidungskriterium
ausmachen. Die Speisung kann über
• ein Zulaufrohr von außen
• ein Zulaufrohr von innen (Sammler/Wiederverteiler)
• direkt aus dem darüber liegenden Bett oder
• bei Flüssigkeiten mit einem Gasanteil größer 1-Vol% aus einer Flash-Galerie oder
weiteren speziellen Vorrichtungen erfolgen
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INHALT
2.4.2 Positionierung der Aufgabestellen Vor allem bei der Destillation sind weitreichende Untersuchungen gemacht worden, um
den Einfluss der Verteilgüte auf die Trennleistung quantifizieren zu können. Die hieraus
resultierenden Ergebnisse bestätigen die Bedeutung einer optimalen Anfangsverteilung.
Konsens ist, dass sich eine makroskopische Ungleichverteilung deutlich stärker auswirkt
als Schwankungen der einzelnen Aufgabestellen untereinander, sofern diese über den
Querschnitt verteilt auftreten.
Makroskopische Bereiche sind zusammenhängende Flächen, die mehr als 1/12 der
Gesamtfläche einnehmen. Die Flächenaufteilung kann unterschiedlich erfolgen. Unter
anderem werden konzentrische Flächen, parallele Segmentflächen, Kuchenstücke oder
auch eine andere regelmäßige Geometrie verglichen, die jeweils 1/12 der Gesamtquer-
schnittsfläche ergeben.
Von Moor und Rukowena [2] ist eine graphische Methode entwickelt worden, die mittels
Flächenvergleich eine Verteilgüte als Zahlenwert ausdrückt. Dieser Wert schwankt
zwischen 30 % und 95 %. In einer weiteren Untersuchung haben die Autoren den Einfluss
der Verteilgüte auf die Trennleistung ermittelt. Die genaue Methode ist der Literatur zu
entnehmen.
Die auf der nächsten Seite dargestellten Verteiler sehen auf den ersten Blick ähnlich aus,
unterscheiden sich bei der Verteilqualität aber erheblich. Der Verteiler mit freiem
Überlauf konzentriert die Flüssigkeit in annähernd einer Linie zwischen den Trögen.
Der Verteiler mit Grundloch erzeugt einen konzentrierteren Bereich unterhalb der Tröge.
Der Verteiler mit Seitenloch und Rohrführung hat das beste Verteilbild. Bei extrem
anspruchsvollen Anwendungen lässt sich durch Anwendung eines Dreiecksmusters der
Lochteilung und Vermeidung eines Tragrings eine weitere Verbesserung erzielen.
2.4.1 TropfstellendichteDie Tropfstellendichte beziffert die spezifische Anzahl von Endverteilstellen pro m²
Querschnittsfläche der Oberkante des Packungsbettes. Die Einheit ist [1/m²]. Eine
möglichst große Tropfstellendichte ist grundsätzlich anzustreben. Einige praktische und
kommerzielle Erwägungen führen meist jedoch zu einer Begrenzung. Bei kleinen bis
mittleren Flüssigkeitslasten führen Mindestlochdurchmesser und Mindeststauhöhen zu
einer maximal realisierbaren Tropfstellendichte. Bei mittleren bis großen Berieselungs-
dichten ist eine Anhebung möglich, aber oberhalb von 200 Tropfstellen pro m2 wird
praktisch keine merkliche Steigerung der Trennleistung erreicht.
Für Anwendungen mit ausreichender Berieselungsdichte und sauberen Flüssigkeiten
empfehlen wir die nebenstehenden Tropfstellendichten.
Die Einhaltung der Tropfstellendichte alleine lässt keine Rückschlüsse auf eine gute
Verteilqualität zu. Auch die geometrische Verteilung der Auftreffpunkte auf die Packung,
die Gleichheit der einzelnen Mengenströme untereinander, die Ausrichtung des Verteilers
zur Packung und die Gasströmung beeinflussen das Resultat.
Tropfstellendichte
Packungstyp
MASSdek®
250> 90 1/m²
MASSdek®
150 > 80 1/m²
MASSdek®
125> 70 1/m²
MASSdek®
80 GRID> 65 1/m²
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INHALT
Verteilqualität
Überlauf Grundloch Seitenloch mit Rohrführung
VQ = ca. 40 % VQ = ca. 60 % VQ = ca. 80 %
Das Diagramm unten zeigt, dass die Verteilgüte das Trennergebnis mit zunehmender Stufen-
zahl (NTU) stärker beeinflusst. Bei 4 Trennstufen ist ein kaum merklicher Einfluss festzu-
stellen. Bei 12 Trennstufen sinkt die erreichbare Trennstufenzahl von 12 auf unter 9 Trenn-
stufen mit einer Verteilgüte von 60 %. Dies entspricht der Güte eines üblichen Verteilers.
tats
äc
hli
ch
re
ali
sie
rte
NT
U’s
[-]
Verteil-Qualität VQ nach Moore & Rukovena [%]
Einfluß der Verteilqualität auf die Trennleistung
[ 16 ]
2.4.5 Der Abstand zum BettDer Abstand zum Bett wird im Minimum durch die Gasströmung bedingt und im Maximum
durch die Fallhöhe der Flüssigkeit und deren Auftreffimpuls auf die Packung. Übliche
Abstände bewegen sich in den Grenzen von 80 mm bis 250 mm. In den meisten Fällen
ergeben Abstände im Bereich von 120 bis 160 mm einen störungsfreien Betrieb.
Bei zu geringem Abstand zum Bett kann sich innerhalb des Bettes eine gerichtete
Gasströmung einstellen. Besonders Verteiler mit einem geringen freien Gasquerschnitt
verlieren dann an Trennleistung. Als Bezugsniveau wird in der Regel die Trogunterkante
gewählt. Empfohlen wird, den Abstand so zu wählen, dass sich zwischen Oberkante Bett
und den Gaszwischenräumen des Verteilers ein Winkel von mindestens 45° oder besser
60° einstellt. Bei einem Trogverteiler mit einem Raster von 300 mm und einer Trogbreite
von 140 mm ergibt sich ein Abstand von mindestens 70 mm, normal 140 mm. Bei hoher
Gasbelastung und geringem Abstand kann die Gasströmung den Flüssigkeitsstrahl von
seinem geplanten Auftreffpunkt ablenken.
Der Ordnung halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass die übliche Trennstufenzahl (NTU) bei
Wäschern selten mehr als 4 Trennstufen beträgt. Eine schlechte Anfangsverteilung kann
jedoch bei hydraulisch hoch belasteten Kolonnen zu makroskopischen Bereichen mit zu
hoher und zu geringer Berieselungsdichte führen, die sich über die gesamte Betthöhe
erstrecken. Auch dies führt zu Einbußen in der Trennleistung.
2.4.3 Mengengleichheit der EinzelströmeDie oben dargelegte Betrachtung setzt natürlich eine Mengengleichheit der einzelnen
Zulaufstellen voraus. Die geometrische Gleichförmigkeit der einzelnen Ablaufbohrungen
oder Überlaufschlitze ist hier besonders wichtig. Die im Nachfolgenden beschriebene
Verteilerhydraulik ist ein weiteres Kriterium.
2.4.4 Innere VerteilerhydraulikStrömungsturbulenzen zu vermeiden ist das Ziel einer guten Flüssigkeitsverteilung. Je
turbulenzarmer die Strömung ist, desto gleichmäßiger ist die Verteilung.
Kostengünstige Verteiler haben einen kleinen Strömungsquerschnitt und somit hohe
Strömungsgeschwindigkeiten. Diese wiederum erzeugen ein Druckgefälle über die Lauf-
länge der Einzelverteiler mit Auswirkungen auf die Ausflussmengen der Speisestellen.
Je nach Aufgabenstellung werden für offene Rinnenverteiler maximale Strömungsges-
chwindigkeiten im Bereich von 0,25 bis 0,4 m/s vorgesehen. In geschlossenen Systemen
kann die maximale Strömungsgeschwindigkeit größer angesetzt werden, vorausgesetzt die
Verhältnisse der Eintrittsquerschnitte zu den Austrittsquerschnitten sind ausreichend
dimensioniert.
Ein besonderes Augenmerk ist auf das Zulaufsystem zu legen. Die Austrittsgeschwindigkeit
eines Flüssigkeitsstrahls, der eine offene Rinne speist, sollte nicht mehr als 1 m/s betragen.
Bei Kolonnen ab einem Durchmesser von 1000 mm empfiehlt es sich, die Zulaufmenge auf
mehrere Stellen zu verteilen. Häufig kommen auch impulsbrechende Einbauten wie
Einlaufkörbe, Packungselemente, Gitter oder Lochplatten zum Einsatz.
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INHALT
[ 17 ]
Mit zunehmendem Abstand zum Bett nimmt die Fallgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu und
der Auftreffimpuls auf das Bett ist so hoch, dass ein nennenswerter Anteil von Feintropfen
entsteht. Diese können vom Gasstrom mitgerissen werden. Probleme könnten entstehen
durch vermeidbaren Druckverlustanstieg im Tropfenabscheider oder schlimmstenfalls durch
dessen Flutung. Bei extrem großen Fallhöhen und hoher Flüssigkeitsbelastung sind auch
Erosionserscheinungen an den Füllkörpern nicht mehr auszuschließen.
2.4.6 Orientierung zur PackungWeder bei Schüttfüllkörpern noch bei strukturierten Packungen erreicht der obere Bett-
bereich die volle Wirksamkeit. Die Flüssigkeit muss sich erst radial ausbreiten, um eine
lasttypische effektive Oberfläche ausbilden zu können. Als Faustformel wird bei Schüttfüll-
körpern eine Höhe von 0,25 m und bei Packungen die Höhe einer Lage hierfür ange-
nommen.
Bei strukturierten Packungen muss im Gegensatz zu Schüttfüllkörpern die Orientierung des
Verteilers zur Ausrichtung der Folien der Packung beachtet werden. Damit möglichst viele
Folienzwischenräume in der ersten Lage mit Flüssigkeit beaufschlagt werden, wird eine
Verteilerausrichtung von 45° zur Ausrichtung der Folien empfohlen. Dies ist besonders für
einen Prallplattenverteiler wichtig.
Bei Verteilern mit einer großen Abweichung vom idealen Dreiecks- oder Quadrat-
muster ist die 45°-Ausrichtung längs der Linie der größten Tropfstellendichte zu wählen.
2.4.7 Freier GasquerschnittFlüssigkeitsverteiler stellen für die Gasströmung immer einen Druckverlust erzeugenden
Widerstand dar. Deshalb sollte der freie Gasquerschnitt möglichst groß angelegt werden.
Dem steht oft die geforderte Verteilqualität entgegen. Als Richtwert empfehlen wir, für
Verteiler mit freiem Überlauf im Trogzwischenraum unter einem Gasbelastungsfaktor von
FV= 4,5 Pa0,5 zu bleiben. Für die übrigen Typen sollte der freie Gasquerschnitt mindestens 35 %
des Leerrohrquerschnittes betragen und nach Möglichkeit einen Gasbelastungsfaktor im
engsten Querschnitt von 6,5 Pa0,5 nicht überschreiten.
2.4.8 Einbringbarkeit und NivellierbarkeitFlüssigkeitsverteiler sollten möglichst genau horizontal ausgerichtet werden. Bei einigen
Typen führen Abweichungen außerhalb der festgelegten Toleranzen zu Leistungsverlusten,
bei anderen Typen können Abweichungen unter Umständen hingenommen werden, da die
Leistung dadurch weniger oder nicht beeinträchtigt wird. Hierbei sind auch die Art der
Befestigung bzw. die bauseitigen Auflager zu berücksichtigen.
Rohr- und DüsenverteilerBeim Rohr- und Düsenverteiler muss der Abstand zum Bett eingehalten werden, damit
das vorgesehene Auftreffmuster entsteht. Geringes Gefälle des Verteilers ist weniger von
Bedeutung. Beide Typen werden mit Schellen abgehängt oder aufgelegt befestigt.
Rohrverteiler sind bis zu einer Hauptrohr-Nennweite von DN 250 über ein Mannloch
DN 600 einbringbar. Bei größeren Nennweiten ist das im Einzelfall abzuklären.
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INHALT
[ 18 ]
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INHALT
2.5 Gravitations- und DruckverteilerFür Gravitationsverteiler mit abgetauchten Bohrungen und Druckverteiler sind in erster
Linie die wirksame Staudruckhöhe und der Ausflusskoeffizient über der Austrittsöffnung für
die Ausflussgeschwindigkeit und somit für die Ausflussmenge bestimmend.
wa = μ • 2 • g • heff
wa = Ausflussgeschwindigkeit [m/s]
heff = wirksame Staudruckhöhe [m]
μ = Ausflusskoeffizient [./.]
g = Erdbeschleunigung [m/s²]
Der Ausflusskoeffizient ist von verschiedenen Parametern abhängig:
• Bohrungsform, Größe und Dicke
• Flüssigkeitseigenschaften
• Flüssigkeitstand
• Querstromgeschwindigkeit
Für scharfkantige Bohrungen bewegt sich der Wert zwischen 0,61 bei hohen Flüssigkeits-
ständen und 0,83 bei geringen Ständen. Bei abgerundeten Ausflussöffnungen sind die
Werte ca. 5 % bis 10 % größer.
In einer Arbeit von Hansen [3] aus der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts wurden die
wesentlichen Zusammenhänge mittels Ähnlichkeitskennzahlen ermittelt. Festgestellt
wurde, dass der Ausflusskoeffizient maßgeblich durch die Weber-Zahl, die Reynolds-Zahl
und durch das geometrische Verhältnis von Bohrungsdurchmesser zur Standhöhe
bestimmt wird.
GravitationsverteilerBei allen Gravitationsverteilern sind die maximal zulässigen Abweichungen von der
Horizontalen während der Montage einzustellen. Bei Verteilern, die auf Trägern und
Tragringen aufliegen, arbeitet man mit Futterplatten. Kleinere Verteiler mit hoher
Verteilqualität haben Justiervorrichtungen, die ein Ausrichten erlauben.
RinnenverteilerBei großen Rinnenverteilern aus Kunststoff ist auch eine Berechnung der Durchbiegung
über die Zeit erforderlich. Aus Gründen der Dauerformbeständigkeit sind oftmals größere
Trogquerschnitte oder alternativ zusätzliche Träger erforderlich. Auch die Durchbiegung der
bauseitigen Träger ist zu berücksichtigen und wird gegebenenfalls durch zusätzliche
Unterfütterungen in den Auflagepunkten abgefangen. Rinnenverteiler werden in der
Standardausführung nicht an den bauseitigen Auflagern befestigt. Die Lage der Einzelteile
wird durch konstruktive Zwangsführungen am Oberverteiler bestimmt.
Die Gewichtskraft des Verteilers ist auch im geleerten Zustand um ein Vielfaches größer als
die Kraft, die aus dem gasseitigen Druckverlust resultiert. Wenn beim Betrieb der Kolonne
große impulsartige gasseitige Druckverlustanstiege auftreten können, empfehlen wir, die
Verteiler zu befestigen.
Sonderausführungen sind auf Anforderung erhältlich. Zur Einbringung wird ein Mannloch
DN 600 benötigt. In den meisten Fällen reicht auch DN 500 aus. Kleinere Einbringöffnungen
sind im Einzelfall abzuklären.
Bei der Positionierung und Auslegung von bauseitigen Trägern und Tragringen und bei der
Positionierung der Mannlöcher können wir Ihnen helfen.
[ 19 ]
Es wurde auch der Einfluss der Wandungsdicke näher bestimmt. Wie zu erwarten,
haben dickwandige Bohrungen tendenziell einen größeren Ausflusskoeffizienten als
dünnwandige oder gar ideal scharfkantige Bohrungen. Für den Fall, dass das Verhältnis
von Wanddicke zum Bohrungsdurchmesser den Wert von 2 annimmt, wird der
Ausflusskoeffizient praktisch zu 1.
Für sehr kleine Bohrungsdurchmesser und geringe Flüssigkeitsstände kann der Ausfluss-
beiwert auch deutlich größere Werte als 0,61 annehmen. Bei großen Bohrungen fällt der
Ausflussbeiwert über die Füllhöhe deutlich mehr ab als bei kleinen Bohrungen.
Abweichungen zum im Diagramm dargestellten Wert in der Größenordnung von ca. 10 %
sind im Einzelfall möglich, bei kleinen Reynolds-Zahlen allerdings auch erheblich mehr.
Speziell bei Anwendungen mit einem geforderten großen Lastbereich ist die genaue
Kenntnis des Ausflusskoeffizienten notwendig, um Fehlfunktionen oder eine falsche
Bauteildimensionierung zu vermeiden. Für eine grobe Abschätzung ist der Wert 0,7
ausreichend. Die grundsätzlichen Zusammenhänge sind bei Druckverteilern und
Gravitationsverteilern mit überdeckten Ablaufbohrungen gleich und unterscheiden sich
nur durch die Größe der effektiven Staudruckhöhe.
Für Düsenverteiler werden die notwendigen Auslegungsdaten zur Bestimmung des
mengenabhängigen Druckverlustes den Typen- und Datenblättern der Hersteller
entnommen.
Abhängig von den Staudruckhöhen fallen unterschiedlich hohe Betriebskosten an.
Entscheidend ist hier einerseits der Druckverlust über den Verteiler und zum anderen die
notwendige Förderhöhe über der Höhenlage der Packung. Die folgende Tabelle
verdeutlicht die unterschiedlich hohen Energiekosten verschiedener Verteilsysteme. Man
sieht, dass ein Düsenverteiler mit 7 Düsen gegenüber einem offenen Rinnenverteiler bei
gleicher Flüssigkeitsmenge Betriebsmehrkosten von ca. 2.000,- €/a verursacht.
Au
sflu
ssb
eiw
ert
μ [
-]
Ähnlichkeits-Kennzahl nach Hansen [-]
Ausflußkoeffizient
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INHALT
[ 20 ]
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INHALT
2.5.1 Bohrung vs. WehrWie bereits beschrieben, unterscheiden sich Wehrverteiler und Verteiler mit
abgetauchten Bohrungen erheblich in der Verteilqualität. Überlaufverteiler haben zwei
gravierende Nachteile. Zum einen sind die geometrischen Auftreffpunkte auf das
Packungsbett höhenabhängig und meist ungünstig verteilt (siehe Tabelle Verteiler
Auswahlhilfe) und zum anderen sind sie äußerst sensitiv gegen Höhenversatz.
Letzteres wird hier anhand eines Vergleichs verschiedener Austrittsöffnungen und
Prinzipien erläutert und dargestellt.
Unter Einhaltung der zulässigen Montagetoleranzen bezüglich der Abweichungen von
der Ebenheit mit max. 0,1 % vom Durchmesser betrachten wir eine Kolonne mit einem
Durchmesser von 3 m. Ein einzelner, durchgehender Trog könnte somit auf der einen
Seite 3 mm oberhalb und auf der anderen Seite 3 mm unterhalb der nominalen Höhe
liegen.
Vergleicht man nun eine Bohrung mit nominal 100 mm Flüssigkeitsstand mit einem
rechteckigen Überlaufschlitz mit nominal 30 mm Flüssigkeitsstand, ist bei gleicher
Durchflussmenge die Abweichung für die Bohrung + 1,5% / - 1,5% und für den Recht-
eckschlitz + 15,4 % / - 14,6 %. Für einen Dreiecksschlitz mit 45° Öffnungswinkel und
nominal 25 mm Stand, betragen die Mengenänderungen sogar + 32,8 % / - 27,4%.
Betriebskostenvergleich
Düsenverteiler Rohrverteiler Rinnenverteiler
Abstand über Bett [m] 0,6 0,5 0,75
Druckverlust [bar] 1 0,2 0
Förderhöhe [m] 10,41 2,462 0,75
Berieselungsdichte [m³/m²h] 15 15 15
Kolonnendurchmesser [m] 3 3 3
Volumenstrom [m³/h] 106 106 106
Theor. Pumpenleistung [kW] 3,0 0,7 0,2
Motorleistung [kW] 3,7 0,9 0,3
Jahres-Stromaufnahme [kWh/a] 29647 7012 2136
Jahres-Stromkosten [EUR/a] 2668 € 631 € 192 €
Netto-Strompreis, Industriekunden [EUR/kWh] 0,09
hydraulischer Wirkungsgrad 0,9
elektrischer Wirkungsgrad 0,9
jährliche Betriebsstunden [h/a] 8000
Flüssigkeitsdichte [kg/m³] 998
Vor der Entscheidung für den Einsatz eines bestimmten Verteilertyps empfehlen wir, eine
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuführen.
[ 21 ]
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INHALT
Hieraus ist ersichtlich, dass Verteiler mit ausschließlich Überlaufschlitzen nur für Trenn-
aufgaben mit geringen Anforderungen bei gleichzeitiger Verstopfungs-/Verkrustungs-
neigung eingesetzt werden sollten. Insbesondere bei Desorbern und bei Kunststoff-
verteilern, die sich durchbiegen können, sind Überlaufverteiler eine problematische Wahl.
Damit besser beurteilt werden kann, ob es unvermeidbar ist, einen Überlaufverteiler zu
nutzen, geben wir im Folgenden Empfehlungen zu den Abmessungen der Öffnungen.
Ablaufbohrungen im Boden eines Verteilers mit einem Durchmesser größer oder gleich
10 mm sind nicht verstopfungsanfällig. Für Verteiler mit Ablaufbohrungen in der Seiten-
wand reduziert sich dieser Durchmesser auf 6 mm. Bei grob verschmutzten Flüssigkeiten
raten wir, einen Filter mit einer Maschenweite mit 1/5 des Bohrungsdurchmessers
vorzuschalten. Bei Wehrverteilern wird ebenfalls 6 mm für die kleinste Breite der Austritts-
öffnung empfohlen. Wenn die Tendenz zu Verkrustungen oder Aussalzungen im Bereich
der Öffnungen besteht, sollten möglichst große Öffnungen vorgesehen werden
(Verringerung der Tropfstellenzahl, eventuell Notüberlaufschlitz vorsehen).
Kleinere Bohrungsabmessungen sind bei sauberen Flüssigkeiten zulässig. Bohrungsdurch-
messer müssen jedoch immer in Verbindung mit den Wanddicken und dem mindestens
erforderlichen hydrostatischen Druck gesehen werden. Bei Wanddicken von 2 mm
empfehlen wir Bohrungen größer oder gleich 3 mm, bei Wanddicken von 10 mm
durchgehende Bohrungen größer oder gleich 8 mm oder Bohrungen größer gleich
5 mm in Sonderform.
2.5.1.1 MindeststauhöheDamit eine Ablaufbohrung oder ein Überlaufschlitz anspringt, sind Mindestkräfte zur
Überwindung der Grenzflächenspannung notwendig. Dies bedingt je nach System und
Typ eine Mindeststauhöhe. Diese wird um die Lagetoleranzen und einen Sicherheitszu-
schlag erhöht.
Untersuchungen haben ergeben, dass unterhalb einer Mindest-Weberzahl kein Austritt
stattfindet. Zum Beispiel ergibt sich bei einer runden Öffnung mit 4 mm Durchmesser
und der Mindest-Weberzahl eine Überdeckung der Bohrung von 7,4 mm (Wasser bei
20 °C). Man sieht, dass dieser Effekt nur bei kleinen Öffnungen eine Rolle spielt.
We = Weber-Zahl [–]
hmin,s = Mindeststauhöhe durch Ober-
flächenspannung [m]
dB = Bohrungsdurchmesser [m]
ρw = Dichte Wasser [kg/m³]
σw = Oberflächenspannung
Wasser [N/m]
g = Erdbeschleunigung [m/s²]
We = ρw∙dB∙2∙g∙hmin,s
σw
Re
lati
ve
Du
rch
flu
ssm
en
ge
[%
]
Höhendifferenz [mm]
Mengenänderung vs. Änderung des Flüssigkeitsstandes
[ 22 ]
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INHALT
Damit ein Anspringen aller Bohrungen gewährleistet ist, wird in der Praxis eine
Weberzahl von ungefähr 20 gewählt.
Der gasseitige Druckverlust bewirkt einen weiteren Effekt. Je nach Gasbelastung und
freiem Querschnitt des Verteilers können gasseitige Druckverluste in der Größenordnung
von 0,2 bis 2 mbar auftreten. Für die Flüssigkeit im Verteiler würde sich die Mindest-
stauhöhe um den äquivalenten hydrostatischen Druck erhöhen. Für Wasser bei
20 °C und 2 mbar entspricht das einer zusätzlichen Stauhöhe von 20,5 mm.
Bei großen Bohrungen ist zudem die Bildung eines geschlossenen Strahls sicherzu-
stellen. Außerdem ist eine Trombenbildung zu vermeiden, indem eine Mindeststauhöhe
mit dem 1,5 fachen des Bohrungsdurchmessers keinesfalls unterschritten wird. Dieser
Punkt ist besonders bei Vorverteilern mit relativ großen Bohrungen zu berücksichtigen.
Die geforderte Verteilqualität beeinflusst die Mindeststauhöhe ebenfalls. Für eine
geforderte maximale Abweichung zwischen dem Durchfluss der ersten und der letzten
Ablaufbohrung eines Kanalabschnitts lässt sich mittels der Umwandlung des Staudrucks
in Stauhöhe die Mindeststauhöhe berechnen. Eine angenommene mittlere Fließge-
schwindigkeit von 0,3 m/s am Kanaleintritt und eine geforderte Abweichung von 10 %
zwischen den Mengen der ersten und der letzten Ablaufbohrung ergibt eine
Mindeststauhöhe von 24,1 mm.
Im nachfolgenden Diagramm ist dargestellt, wie sich die Fließgeschwindigkeit ent-
sprechend der Bernoulli-Gleichung am Kanaleintritt auf die zu erwartenden
Unterschiede in der Ausflussmenge zwischen der ersten und der letzten Bohrung im
Kanal auswirkt. Es ist deutlich zu erkennen, wie die Fließgeschwindigkeit die Verteilgüte
be-einflusst. Insbesondere hohe Anforderungen an die Verteilgüte bei geringen
Mindestlasten sind dann für die Dimensionierung des Trogquerschnittes maßgeblich
verantwortlich.
Wenn aus den Kundenspezifikationen keine besondere Anforderung erwächst,
wählen wir bei Gravitationsverteilern mit Ablaufbohrungen eine Mindeststauhöhe
von 25 mm im Feinverteiler und eine Mindeststauhöhe von 35 mm im Oberverteiler.
hmin,Ma = Mindeststauhöhe durch
Verteilqualität [m]
v1 = mittlere Fließgeschwindigkeit [m/s]
ηMa
= relative Abweichung der
Mengen [%/%]
g = Erdbeschleunigung [m/s²]
v1 hmin,Ma =( 2 • g • (1 - (1- ηMa)²) ) ²
Än
de
run
g d
er
Au
sflu
ssm
en
ge
[%
]
Flüssigkeitsstand am Kanaleintritt [mm]
Einfluss der Fließgeschwindigkeit auf die Verteilqualität
[ 23 ]
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INHALT
2.5.1.2 NennstauhöheDie Stauhöhe bei Nennlast bestimmt sich durch die Anforderungen an die Verteilgüte
und durch das Verteilprinzip. Bei normalen Anforderungen wird für einen Verteilertyp mit
Grund- oder Seitenwandloch eine nominelle Stauhöhe von 100 mm bei 100 % Last ange-
setzt. Anforderungen durch Mindestlasten können diesen Wert aber auch deutlich anhe-
ben. Bei z.B. 40 % Nennlast bedeutet dies unter Berücksichtigung von mindesten 25 mm
Flüssigkeitsstand einen Stand von 156 mm, bei 30 % einen Stand von 278 mm. Ohne
zwingende Notwendigkeit sollten die Mindestlasten nicht zu klein spezifiziert werden.
Auch die Maximallast sollte ohne zwingenden Grund nicht größer als notwendig sein.
Übliche Vorgaben für den Lastbereich sind 50 bis 110 %. Deutliche Abweichungen
hiervon bedingen Mehraufwand oder gehen zu Lasten der Verteilgüte. Erhöhte Anfor-
derungen an die Verteilgüte und die Einhaltung von Mindestgasquerschnitten können
hier zusätzlich zu größeren Bauhöhen führen.
Bei Überlaufwehrverteilern mit Rechteckschlitz beträgt die im Standard vorgesehene
Stauhöhe 30 mm und bei Dreiecksschlitzen 25 mm.
Bei Rohr-Druckverteilern wird eine Austrittsgeschwindigkeit im Bereich von 0,9 bis 1,5 m/s
vorgesehen. Der sich aus der effektiven Staudruckhöhe ergebende Druckverlust liegt im
Bereich von 100 bis 300 mbar.
2.5.1.3 Maximale StauhöheDie Troghöhe bei Maximallast ergibt sich nach einem Sicherheitszuschlag von 10 % auf
die berechnete Stauhöhe plus 50 mm.
Soll die Funktion bei Maximallast abgesichert werden und besteht die Neigung zu
Verschmutzungen, können Notüberlaufschlitze verhindern, dass der Verteiler unkon-
trolliert überläuft. Da mit steigender Stauhöhe die Bauteilabmessungen zunehmen, ist
häufig die Größe der Montageöffnung maßgebend für eine ökonomische
Bauteilausführung.
2.5.2 KonstruktivesBei allen Verteilern, die aus einzelnen Rohren oder Kanälen zusammengesetzt sind,
verlangsamt sich entlang der Strömungsrichtung die Geschwindigkeit bis auf null.
Dadurch steigt in der offenen Rinne in Strömungsrichtung der Flüssigkeitsspiegel und im
Rohr nimmt der Druck zu. Diese Einflüsse können nur durch entsprechend niedrige
Eintrittsgeschwindigkeiten begrenzt werden.
Der Anstieg der Förderhöhe (Stauhöhe, äquivalente Staudruckhöhe) über die Länge wird
nach nebenstehender Formel berechnet.
Bei Düsenverteilern ist dieser Anteil zu vernachlässigen. Der Durchfluss steigt aufgrund
dieses Effektes bei Standard-Rohrverteilern bis zu 4 %, bei Standard-Rinnenverteilern mit
abgetauchten Bohrungen bis zu 2,5 % und bei Standard-Rinnenverteilern mit recht-
eckigen Überlaufschlitzen bis zu 20 % an. Die maximale Design-Eintrittsgeschwindigkeit
ist für jeden Verteilertyp unterschiedlich, am geringsten jedoch für den Überlaufverteiler.
hd = Anstieg der Förderhöhe [m]
ve = Eintrittsgeschwindigkeit [m/s]
g = Erdbeschleunigung [m/s2]
hd = 2 • g1 ∙ v²e
[ 24 ]
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INHALT
2.5.3 Probleme
Hoher Energie-/Impulseintrag
Bei unsachgemäß ausgelegten Flüssigkeitszuläufen können örtlich große Impulse
eingetragen werden. Insbesondere bei hohen Berieselungsdichten besteht diese Gefahr.
Abhilfe schafft die Verwendung von vielen kleinen Speiseauslässen statt weniger großer.
Davon ist hauptsächlich der Oberverteiler betroffen, deshalb können hier auch eine
Trog-in-Trog-Version oder Strömungsbrecher in Form von Käfigen, strukturierten
Packungselementen oder Ähnliches hilfreich sein.
Unkontrolliertes Überlaufen
Können grobe Auslegungsfehler bei der Querschnittsdimensionierung bzw. bei der
Dimensionierung der Auslässe als Ursache für ein Überlaufen ausgeschlossen werden, ist
meist eine Anzahl von Auslässen verstopft. Bei sehr großem gasseitigen Druckabfall über
den Verteiler und zu gering bemessenen Höhen kann dieser Effekt auch auftreten.
Verkrusten/Aussalzen
Wird eine warme, sich an der Löslichkeitsgrenze befindliche Salzlösung aufgegeben, kann
durch Verdunstung im Nahbereich der Ausflussöffnungen ein Aussalzen bzw. Verkrusten
vorkommen. Auch chemische Reaktionen zwischen der Flüssigkeit und dem Gasstrom
können bei Unterschreiten der Löslichkeitsgrenze des Reaktionsprodukts einen
gleichartigen Effekt haben.
Erosion
Hohe Strömungsgeschwindigkeit zusammen mit hohem Feststoffanteil kann zu
Erosionserscheinungen führen. Vor allem im Einlaufbereich und in den Auslässen tritt dies
auf. Eine Veränderung des Ausflusskoeffizienten ist zu erwarten und sollte von vornherein
berücksichtigt werden. Die Querschnitte der Zuführungen sollten großzügiger bemessen
sein.
Aeration/Belüftung
Wenn der Zulaufstrom mit zu hohem Impuls aufgegeben wird, kann der Flüssigkeitsstrahl
Gas mit eintragen. Das entstehende Zweiphasengemisch hat dann eine geringere mittlere
Dichte und nimmt einen größeren Raum ein. Dies kann sowohl zu Überschwappen als
auch zu örtlich und zeitlich deutlichen Schwankungen der Gleichverteilung führen. Bei
sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten und somit geringen Verweilzeiten kann die
Flüssigkeit unter Umständen nicht entgasen. Dies beeinflusst ebenfalls die Verteileigen-
schaften negativ.
Fluten im Zwischenraum
Bei Überlaufwehrverteilern ohne Führungsrohr wird die Flüssigkeit horizontal in den
Gasraum zwischen die Tröge eingeleitet. Eine stark eingeschnürte Gasströmung kann
den Überfallstrom auffächern und zum Teil mit nach oben reißen. Eine bis zu 600 mm
hohe Sprudelschicht entsteht, die dann den Tropfenabscheider auch fluten könnte.
Dass die Verteilqualität darunter leidet, ist als sicher anzunehmen. Dieser Typ von
Verteiler ist nur für geringe Gasbelastungen geeignet.
[ 25 ]
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INHALT
Stark gerichtete Gasströmung
Wird die gleichmäßige Verteilung des Gases am Betteintritt durch bauseitige Träger oder
Ähnliches beeinträchtigt oder wird das Gas unsachgemäß aufgegeben, kann sich die
Trennleistung vermindern und ein erhöhter Druckverlust auftreten.
Mindeststand/Ansprechen aller Tropfstellen
Unsachgemäße Montage und hohe Flüssigkeitsgradienten können zu Bereichen mit
einem zu geringen Flüssigkeitsstand führen, der dann nicht alle Tropfstellen ansprechen
lässt.
2.6 Verteilerdatenblätter auf den folgenden Seiten
2.6.1 Flüssigkeitsverteiler TDP 410
Überlaufwehrverteiler
2.6.2 Flüssigkeitsverteiler TDP 400
Trogverteiler mit Grundlöchern
2.6.3 Flüssigkeitsverteiler TDP 420 Kastenrinnenverteiler mit Seitenwandbohrungen und Führungsrohren, 2-stufig
2.6.4 Flüssigkeitsverteiler TDP 430 Kastenrinnenverteiler mit Prallplatte, 2-stufig
2.6.5 Flüssigkeitsverteiler LDP 200 Geschlossener Rohrverteiler mit zentralem Zulauf
2.6.6 Flüssigkeitsverteiler LDP 220 Geschlossener Rohrverteiler mit zentralem Zulauf
2.6.7 Flüssigkeitsverteiler NDP 310 Sprühdüsenverteiler
2.6.8 Flüssigkeitsverteiler PDP 350 Topfverteiler mit Führungsrohren, 1-stufig
Kastenrinnenverteiler mit Seitenwandbohrungen und Führungsrohren, 2-stufig
2.7 Wiederverteiler und SonderkonstruktionenAußer den hier aufgeführten Verteilern sind weitere Typen wie Wiederverteiler oder
Sonderkonstruktionen auf Wunsch erhältlich.
Ist die Bauhöhe in der Kolonne begrenzt, können auch einstufige Gravitationsverteiler
eingesetzt werden. Hier sind die Feinverteiler mit einem zentralen Vorverteiler in einer
Ebene als kommunizierendes System verbunden. Man spart sich die Bauhöhe des
Oberverteilers. Etwas Bauhöhe kann man auch durch ein seitlich an den Oberverteiler
angeflanschtes Zulaufrohr sparen. Wir empfehlen auch bei Sonderkonstruktionen in
jedem Fall zu prüfen, ob die Kolonnenminderkosten die Verteilermehrkosten
rechtfertigen.
[ 26 ]
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INHALT
Vorteile• relative Unanfälligkeit gegen Fouling und Scaling
• geringe Erosionsneigung
• großer Lastbereich
• geringe Bauteil- und Betriebskosten
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler in der
unteren Ebene aus parallel angeordneten U-Trögen und
darüber aus einem oder mehreren Vorverteilertrögen.
Die Vorverteiler haben beiderseits in den Seitenwänden
Überlaufschlitze. Die Flüssigkeit wird mit Schwallschutz-
rohren in die Feinverteilerebene abgeleitet. In den
Seitenwänden der unteren Tröge wird die Flüssigkeit über
regelmäßig angeordnete Überlaufschlitze auf das
Packungsbett aufgegeben.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete sind Prozesse mit stark bzw.
sehr stark verschmutzen Flüssigkeiten und Flüssigkeiten,
die nahe an deren Löslichkeitsgrenze gehandhabt werden,
hier dann auch mit Dreiecksschlitzen. Der Wehrverteiler
wird vorzugsweise eingesetzt bei Absorptionsprozessen
mit geringer Gas- und Flüssigkeitsbelastung und bei
geringen bis mittleren einstelligen Trennstufenzahlen.
Zu beachtenDie Verteilqualität ist extrem anfällig bei Höhenlagenver-
satz. Der Überlaufwehrverteiler ist nur bei geringen bis
mittleren Gasbelastungen einsetzbar.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 1.000 mm
Bereich der Berieselungsdichten 15 bis 40 (80) m³/m²h
Standard Turndown2,5 : 1
(bei Dreiecksschlitzen 4 : 1)
Bereich der maximalen Gasbelastung
2,25 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeit gering
FLÜSSIGKEITSVERTEILER TDP 410Überlaufwehrverteiler
[ 27 ]
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INHALT
H1
H2
H3
Technische Daten
Funktionen
Verteilerprinzip2-stufiger Rinnenverteiler mit freiem Überlauf
Spezifische Tropfstellendichte
65 bis 80 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt 45 bis 50 %
Lage der TropfstellenAuslässe in den Seitenwänden der Rinnen der Endverteilerebene und der Vorverteilerebene
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Rechteckig
Art der BefestigungLose aufliegend, endseitige Tröge am Vorverteiler befestigt
ZulaufOptional über zentralen Zulauf, geraden Zulauf mit mehreren Abläufen oder T-förmigen Zulauf
OptionalMit speziell konturierter Überlaufschlitzform für besondere Lastverhältnisse
Technische Daten
Bauhöhen
H1 150 mm
H2 280 mm
H3 bis 650 mm
Verteilerhöhe Oberverteiler / Unterverteiler
400 mm
Mindest-Einbringdurchmesser
480 mm
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
Draufsicht Höhenschnitt
[ 28 ]
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INHALT
Vorteile• geringe Anfälligkeit bei Höhenlagenversatz
• unkomplizierter Aufbau
• geringe Erosionsneigung
• großer Lastbereich
• geringe Bauteil- und Betriebskosten
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler in der
unteren Ebene aus parallel angeordneten U-Trögen und
darüber aus einem oder mehreren Vorverteilertrögen. Die
Vorverteiler haben in den Bodenplatten Ablaufbohrungen.
Die Flüssigkeit wird im direkten Fall in die Feinverteiler-
ebene abgeleitet. In den Böden der unteren Tröge wird
die Flüssigkeit über regelmäßig angeordnete zweireihige
Ablaufbohrungen auf das Packungsbett aufgegeben.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete sind Prozesse mit sauberen
bzw. wenig verschmutzen Flüssigkeiten und Flüssigkeiten,
die nahe an deren Löslichkeitsgrenze gehandhabt werden,
hier dann auch mit Dreiecksschlitzen. Der Trogverteiler
mit Grundlöchern wird vorzugsweise eingesetzt bei Ab-
sorptionsprozessen mit mittlerer Gas- und Flüssigkeitsbe-
lastung und bei mittleren einstelligen Trennstufenzahlen.
Zu beachtenVerstopfungsgefahr bei geringen Berieselungsdichten.
Dieser Trogverteiler ist nur bis zu mittleren Gasbelastun-
gen einsetzbar.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 1.000 mm
Bereich der Berieselungsdichten 12,5 bis 60 (120) m³/m²h
Standard Turndown 2,5 : 1
Bereich der maximalen Gasbelastung
2,75 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeit mittel bis hoch
FLÜSSIGKEITSVERTEILER TDP 400Trogverteiler mit Grundlöchern, 2-stufig
[ 29 ]
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INHALT
H1
H2
H3
Technische Daten
Funktionen
Verteilerprinzip2-stufiger Rinnenverteiler mit freiem Auslauf
Spezifische Tropfstellendichte
90 bis 100 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt 40 bis 45 %
Lage der TropfstellenAuslässe in den Rinnenböden der Endverteilerebene und der Vorverteilerebene
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Rechteckig
Art der BefestigungLose aufliegend, endseitige Tröge am Vorverteiler befestigt
ZulaufOptional über zentralen Zulauf, geraden Zulauf mit mehreren Abläufen oder T-förmigen Zulauf
OptionalMit speziell konturierten Turbulenzbrechern im Einspeisebereich
Technische Daten
Bauhöhen
H1 125 mm
H2 335 mm
H3 bis 725 mm
Verteilerhöhe Oberverteiler / Unterverteiler
560 mm
Mindest-Einbringdurchmesser
480 mm
Draufsicht Höhenschnitt
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
[ 30 ]
ZURÜCK ZUM
INHALT
Vorteile• geringe Anfälligkeit bei Höhenlagenversatz
• Verschmutzungsunanfälligkeit
• exakt positionierbare Aufgabepositionen der Speisestellen
• hohe Gasbelastbarkeit
• geringe Erosionsneigung
• großer Lastbereich
• geringe Betriebskosten
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler in der
unteren Ebene aus parallel angeordneten U-Trögen und
darüber aus einem oder mehreren Vorverteilertrögen.
Die Vorverteiler haben in den Seitenwänden Ablaufboh-
rungen. Die Flüssigkeit wird mittels Schwallschutzrohren
in die Feinverteilerebene abgeleitet. In den Seitenwänden
der unteren Tröge wird die Flüssigkeit über regelmäßige,
beiderseits angeordnete Ablaufbohrungen und dann über
Führungsrohre auf das Packungsbett aufgegeben.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete sind Prozesse mit mäßig ver-
schmutzen Flüssigkeiten. Bei Flüssigkeiten nahe an der
Löslichkeitsgrenze kann der Verteiler optional zusätzlich
mit Not-Überlaufschlitzen versehen werden. Der Trogver-
teiler mit Seitenwandbohrungen und Führungsrohren wird
vorzugsweise eingesetzt bei Absorptionsprozessen mit
hohen Gasbelastungen und mittleren Flüssigkeitsbelas-
tungen bei mittleren bis hohen Trennstufenzahlen.
Zu beachtenDieser Flüssigkeitsverteiler verfügt über eine aufwändige
Konstruktion.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 1.000 mm
Bereich der Berieselungsdichten 12,5 bis 50 (100) m³/m²h
Standard Turndown2,1 : 1
(bei Mehrlochreihen: 10 : 1 )
Bereich der maximalen Gasbelastung
3,60 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeit gering bis mittel
FLÜSSIGKEITSVERTEILER TDP 420Kastenrinnenverteiler mit Seitenwandbohrungen und Führungsrohren, 2-stufig
[ 31 ]
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INHALT
H1
H2
H3
Technische Daten
Funktionen
Verteilerprinzip2-stufiger Rinnenverteiler mit freiem Seitenwand-Auslauf
Spezifische Tropfstellendichte
65 bis 75 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt 50 bis 55 %
Lage der TropfstellenAuslässe in den Seitenwänden der Rinnen der Endverteilerebene und der Vorverteilerebene
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Rechteckig (dreieckig)
Art der BefestigungLose aufliegend, endseitige Tröge am Vorverteiler befestigt
ZulaufOptional über zentralen Zulauf, geraden Zulauf mit mehreren Abläufen oder T-förmigen Zulauf
OptionalMit speziell konturierter Überlaufschlitzform für besondere Lastverhältnisse
Technische Daten
Bauhöhen
H1 110 mm
H2 390 mm
H3 770 mm
Verteilerhöhe Oberverteiler / Unterverteiler
560 mm
Mindest-Einbringdurchmesser
480 mm
Draufsicht Höhenschnitt
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
[ 32 ]
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INHALT
Vorteile• Vervielfachung der Tropfstellen
Anwendungen mit geringen Berieselungsdichten ab
3 m³/m²h würden aufgrund der Mindest-Lochdurchmesser
entweder eine zu geringe Tropfstellendichte oder einen
unzureichenden Flüssigkeitsstand aufweisen.
• geringe Trogquerschnitte
So verbleibt ein großer freier Gasquerschnitt. Im Bereich
der Abtropfkante beträgt der freie Gasquerschnitt
annähernd 100 %.
• geringer gasseitiger Druckverlust
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler aus
einem Oberverteilertrog bzw. -trögen und mehreren
Feinverteilertrögen. Die Flüssigkeit wird mittels
Bohrungen in den Trogseitenwänden gegen eine
Prallplate geführt. Dort fächert sie sich auf und gelangt
als Film an die Unterkante der Platte. Hier entsteht dann
eine Vielzahl von Abtropfstellen.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete sind Prozesse mit mittleren bis
hohen Trennstufenzahlen bei gleichzeitig geringen
Berieselungsdichten.
Zu beachtenDieser Flüssigkeitsverteiler stellt hohe Anforderungen an
die genaue Ausrichtung in der Kolonne und die aufwän-
dige Konstruktion.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 800 mm
Bereich der Berieselungsdichten 3 bis 30 (60) m³/m²h
Standard Turndown 2,1 : 1
Bereich der maximalen Gasbelastung
3,90 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeit mittel
FLÜSSIGKEITSVERTEILER TDP 430Kastenrinnenverteiler mit Prallplatte, 2-stufig
[ 33 ]
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INHALT
H1
H2
H3
Technische Daten
Funktionen
Verteilerprinzip2-stufiger Rinnenverteiler mit seitlichem Ablauf und Abtropfkante hinter einer Prallplatte
Spezifische Tropfstellendichte
160 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt 45 bis 50 %
Lage der Tropfstellen
Auslässe in den Böden der Vorverteilerebene und in den Seitenwänden der Rinnen der Endverteilerebene
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Linienverteilung
Art der BefestigungLose aufliegend, endseitige Tröge am Vorverteiler befestigt
ZulaufOptional über zentralen Zulauf, geraden Zulauf mit mehreren Abläufen oder T-förmigen Zulauf
Optional –
Technische Daten
Bauhöhen
H1 15 mm
H2 bis 500 mm
H3 bis 880 mm
Verteilerhöhe Oberverteiler / Unterverteiler
780 mm
Mindest-Einbringdurchmesser
580 mm
Höhenschnitt
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
Draufsicht
[ 34 ]
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INHALT
Vorteile• geringer gasseitiger Druckverlust
• geringe Anfälligkeit gegen Höhenlagenversatz
• geringe Bauhöhe
• geringe Neigung zu Ablagerungen
• niedrige Bauteil- und Montagekosten
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler aus
einem Hauptrohr, das über einen innen liegenden
angeflanschten Stutzen von einer Seite gespeist wird.
In einem Raster von ca. 330 mm sind auf beiden Seiten
angeflanschte Seitenrohre angebracht. Auf der Unterseite
der Seitenrohre und des Hauptrohres befinden sich
Bohrungen, die in einem festgelegten Abstand auf dem
Packungsbett ein gleichmäßiges Auftreffmuster ergeben.
Zur Steigerung der Verteilqualität erhält der Verteiler den Zu-
lauf zentral und senkrecht bzw. unter 45° Neigung von oben.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete finden sich in der Gasbefeuch-
tung, der Gaskühlung, bei Absorptionsprozessen mit gerin-
ger bis mittlerer Trennstufenzahl und bei der Desorption.
Der Rohrverteiler wird vorzugsweise eingesetzt bei Absorp-
tionsprozessen mit mittlerer bis hoher Gasbelastung.
Zu beachtenEs können Erosion der Austrittsöffnungen bei schleißen-
den Suspensionen und höherer flüssigkeitsseitiger Druck-
verlust auftreten. Ein fixer Abstand zum Packungsbett ist
erforderlich.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 800 mm
Bereich der Berieselungsdichten 8 bis 30 (60) m³/m²h
Standard Turndown 1,7 : 1
Bereich der maximalen Gasbelastung
3,90 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeit mittel
FLÜSSIGKEITSVERTEILER LDP 200Geschlossener Rohrverteiler mit zentralem Zulauf
[ 35 ]
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INHALT
* kann bei großen NW auch größer sein
H1H2
H3
Technische Daten
Funktionen
VerteilerprinzipRohr-Druckverteiler mit ausgerichtetem Auslauf
Spezifische Tropfstellendichte
85 bis 100 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt 50 bis 75 %
Lage der TropfstellenAuslässe im unteren Bereich der Rohre
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Rechteckig
Art der BefestigungAufliegend, endseitige Rohre an bauseitigen Auflagen befestigt
ZulaufZentraler Zulauf, innen angeflanscht (bis DN 400)
OptionalMit speziell konturierter Überlauf-schlitzform für besondere Last-verhältnisse
Technische Daten
Bauhöhen
H1 150 bis 250 mm
H2 200 bis 340 mm
H3bis 1.200 mm
(abhängig von der Flüssigkeitsbelastung)
Mindest-Einbringdurchmesser*
580 mm
Höhenschnitt
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
Draufsicht
[ 36 ]
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INHALT
Vorteile• geringer gasseitiger Druckverlust
• geringe Anfälligkeit gegen Höhenlagenversatz
• geringe Bauhöhe
• geringe Neigung zu Ablagerungen
• niedrige Bauteil- und Montagekosten
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler aus
einem Hauptrohr, das über einen innen liegenden
angeflanschten Stutzen von einer Seite gespeist wird.
In einem Raster von ca. 330 mm sind auf beiden Seiten
angeflanschte Seitenrohre angebracht. Auf der Unterseite
der Seitenrohre und des Hauptrohres befinden sich
Bohrungen, die in einem festgelegten Abstand auf dem
Packungsbett ein gleichmäßiges Auftreffmuster ergeben.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete finden sich in der Gasbefeuch-
tung, der Gaskühlung, bei Absorptionsprozessen mit gerin-
ger bis mittlerer Trennstufenzahl und bei der Desorption.
Der Rohrverteiler wird vorzugsweise eingesetzt bei Absor-
ptionsprozessen mit mittlerer bis hoher Gasbelastung.
Zu beachtenEs können Erosion der Austrittsöffnungen bei schleißen-
den Suspensionen und höherer flüssigkeitsseitiger Druck-
verlust auftreten. Ein fixer Abstand zum Packungsbett ist
erforderlich.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 800 mm
Bereich der Berieselungsdichten 8 bis 30 (60) m³/m²h
Standard Turndown 1,7 : 1
Bereich der maximalen Gasbelastung
3,90 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeit mittel
FLÜSSIGKEITSVERTEILER LDP 220Geschlossener Rohrverteiler mit seitlichem Zulauf
[ 37 ]
ZURÜCK ZUM
INHALT
H1 H2
* kann bei großen NW auch größer sein
Technische Daten
Funktionen
VerteilerprinzipRohr-Druckverteiler mit ausgerichtetem Auslauf
Spezifische Tropfstellendichte
85 bis 100 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt 50 bis 75 %
Lage der TropfstellenAuslässe im unteren Bereich der Rohre
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Rechteckig
Art der BefestigungAufliegend, endseitige Rohre an bauseitigen Auflagen befestigt
ZulaufZentraler Zulauf, innen angeflanscht (bis DN 400)
OptionalMit speziell konturierter Überlauf-schlitzform für besondere Last-verhältnisse
Technische Daten
Bauhöhen
H1 150 bis 250 mm
H2 200 bis 340 mm
Mindest-Einbringdurchmesser*
580 mm
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
HöhenschnittDraufsicht
[ 38 ]
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INHALT
Vorteile• geringer gasseitiger Druckverlust
• zusätzliche Wirkung auf den Stoff- und Wärmeaustausch
durch die erzeugte Tropfenoberfläche
• geringe Anfälligkeit gegen Höhenlagenversatz
• geringer Flüssigkeitsinhalt
• geringe Neigung zu Ablagerungen
• niedrige Bauteil- und Montagekosten
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler aus
einem Hauptrohr, das über einen innen liegenden ange-
flanschten Stutzen von einer Seite gespeist wird. In einem
Raster von ca. 600 mm sind auf beiden Seiten ange-
flanschte Seitenrohre angebracht. Auf der Unterseite der
Seitenrohre und des Hauptrohres befinden sich Muffen
mit angeschraubten Vollkegeldüsen, die in einem festge-
legten Abstand auf dem Packungsbett ein sich über-
lappendes Auftreffmuster ergeben.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete finden sich bei der Gasbefeuch-
tung, der Gaskühlung, bei unkritischen Absorptionspro-
zessen mit geringer Trennstufenzahl und/oder bei gleich-
zeitiger Anwesenheit von Partikeln. Nicht empfohlen bei
Desorbern.
Zu beachtenZu beachten sind die Verstopfungsanfälligkeit der Düsen-
öffnung, hoher flüssigkeitsseitiger Druckverlust, äußerst
ungleichförmige Berieselungsdichten, geringe Betriebs-
sicherheit wegen unkontrolliertem Zusetzen einzelner
Düsen, limitierte Gasbelastung wegen Tropfenmitriss,
begrenzter Lastbereich, hoher Impulseintrag auf das
Packungsbett und hohe Betriebskosten.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 2.100 mm
Bereich der Berieselungsdichten 3 bis 180 m³/m²h
Standard Turndown 1,5 : 1
Bereich der maximalen Gasbelastung
3,25 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeithoch bei geringen
Berieselungsdichten
FLÜSSIGKEITSVERTEILER NDP 310Sprühdüsenverteiler
[ 39 ]
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INHALT
H1
H2
Technische Daten
Funktionen
VerteilerprinzipVollkegel oder Spiraldüse mit einem Sprühwinkel zwischen 90° und 120°,0,7 bar bis 1,5 bar Vordruck
Spezifische Tropfstellendichte
0,5 bis 2 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt Größer 90 %
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Kreissymetrisch oder dreiecksförmig
Art der BefestigungAuf Trägern aufliegend oder abgehängt, mit Schellen befestigt
Zulauf Innen liegender radialer Stutzen
Optional –
Technische Daten
Bauhöhen
H1 300 bis 600 mm
H2 550 bis 850 mm
Mindest-Einbringdurchmesser
480 mm
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
HöhenschnittDraufsicht
[ 40 ]
ZURÜCK ZUM
INHALT
Vorteile• geringe Anfälligkeit gegen Höhenlagenversatz
• geringe Verschmutzungsanfälligkeit
• exakt positionierbare Aufgabepositionen der Speisestellen
• hohe Gasbelastbarkeit
• geringe Erosionsneigung
• großer Lastbereich
• geringe Betriebskosten
StandardausführungIn der Standardausführung besteht der Verteiler aus
einem runden Topf, der im mittleren Bereich große
Gaskamine aufweist. In allen Seitenwänden sind
Bohrungen angeordnet. Die Flüssigkeit wird über die
Ablaufbohrungen und dann über Führungsrohre auf das
Packungsbett aufgegeben. Durch die geometrische
Anordnung der Tropfstellen weist der Verteiler eine
besonders hohe Verteilgüte auf.
HauptanwendungsgebieteHauptanwendungsgebiete sind Prozesse mit mäßig ver-
schmutzten Flüssigkeiten. Bei Flüssigkeiten nahe an der
Löslichkeitsgrenze kann der Verteiler optional zusätzlich
mit Not-Überlaufschlitzen versehen werden. Der Topfver-
teiler mit Seitenwandbohrungen und Führungsrohren wird
vorzugsweise eingesetzt bei Absorptionsprozessen mit
hohen Gasbelastungen und mittleren Flüssigkeitsbelas-
tungen bei mittleren bis hohen Trennstufenzahlen.
Zu beachtenNötig sind eine aufwändige Konstruktion und die
Montage über einen Apparateflansch von oben.
Technische Daten
Anwendung
Durchmesserbereich > 500 mm
Bereich der Berieselungsdichten 12,5 bis 80 m³/m²h
Standard Turndown2,1 : 1
(bei Mehrlochreihen: 10 : 1)
Bereich der maximalen Gasbelastung
3,25 Pa0,5
Verschmutzungsanfälligkeit gering bis mittel
FLÜSSIGKEITSVERTEILER PDP 350 Topfverteiler mit Führungsrohren, 1-stufigKastenrinnenverteiler mit Seitenwandbohrungen und Führungsrohren, 2-stufig
[ 41 ]
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INHALT
H1
H2
H3
Technische Daten
Funktionen
Verteilerprinzip1-stufiger Topfverteiler mit geführtem seitlichen Ablauf
Spezifische Tropfstellendichte
65 bis 100 Tropfstellen / m2
Freier Gasquerschnitt 40 bis 50 %
Lage der TropfstellenAuslässe in den Seitenwänden der Einfassungen, innen und außen. Vornehmlich symmetrisch.
Anordnung / Teilung der Tropfstellen
Individuell optimiert
Art der Befestigung Auf bauseitigen Sockeln aufliegend
ZulaufOptional über zentralen Zulauf, geraden Zulauf mit mehreren Abläufen oder T-förmigen Zulauf
OptionalMit speziell konturierter Überlauf-schlitzform für besondere Last-verhältnisse
Technische Daten
Bauhöhen
H1 100 bis 150 mm
H2 380 bis 430 mm
H3 bis 475 mm
Mindest-Einbringdurchmesser*
Kolonnendurchmesser
Diese Information wurde von uns sorgfältig erstellt. Bitte beachten Sie jedoch, dass die Erreichung der angegebenen Leistungsdaten von der Einhaltung bestimmter Rand-
bedingungen abhängig ist und daher im konkreten Einzelfall variieren kann. Wir behalten uns ferner vor, jederzeit und ohne Ankündigung Änderungen vorzunehmen. Wir
empfehlen daher dringend, (i) bei Verwendung der Information für eine konkrete Projektplanung die Gültigkeit der vorliegenden Fassung von uns bestätigen zu lassen und
(ii) eine Überprüfung der angegebenen Leistungsdaten anhand der tatsächlichen Rahmenbedingungen vorzunehmen. Wir übernehmen keine Verantwortung für Folgen,
die aus der Nichtbeachtung dieser Empfehlung entstehen.
HöhenschnittDraufsicht
[ 42 ]
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INHALT
3.1 Ein- und AuslassstutzenFalsche Querschnitte, unkorrekte Orientierungen und nicht passende vertikale Abstände
der Stutzen zum Packungsbett bzw. zu weiteren Einbauten sind häufig die Ursache für
Leistungsminderungen oder Fehlfunktionen der Anwendung. Vor allem ist hier der Gas-
einlaßstutzen zu nennen.
3.1.1 GaseinlassstutzenEine optimale Trennwirkung setzt auch eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung
der Gasströmung über den Kolonnenquerschnitt voraus. Lage und Abmessung des
Gaseinlassstutzens beeinflussen die Gasströmung erheblich und müssen deshalb
sorgfältig bestimmt werden.
Ist das Verhältnis von kinetischer Energie im Einritt zum spezifischen Druckverlust der
Packung zu groß, ist mit einer gasseitigen Bypass-Strömung zu rechnen. Der Gasstrom
prallt gegen die gegenüberliegende Kolonnenwandung und strömt dann nach der
Umlenkung mit weit überdurchschnittlicher Geschwindigkeit in diesem lokalen Bereich
in das Packungsbett. Diese Gefahr besteht vor allem bei kleinen und mittleren Kolonnen
mit hohem Eintrittsimpuls.
3. Kolonnendimensionierung
Die OptimierungNachdem für die Trennaufgabe Packungstyp,Kolonnendurchmesser und Betthöhe festgelegtwurden, sind in der Regel Lage und Abmessungder Stutzen der Hauptstoffströme zu dimen-sionieren. Ziel ist es, ein annähernd pfropfen-förmiges Strömungsbild zu erzeugen. Daran anschließend sind bauseitige Träger, Tragringe, Befestigungen und Einbringöffnungen auszu-wählen.
[ 43 ]
ZURÜCK ZUM
INHALT
Bei großen Kolonnenquerschnitten und geringer Gasbelastung bzw. geringer kinetischer
Energie im Gaseintrittsquerschnitt muss der Stutzenabstand zum Bett besonders beachtet
werden. Hier kann es zu einer Kurzschlussströmung kommen. Das Gas strömt dann
vornehmlich in der Nähe des Stutzens mit überdurchschnittlicher Geschwindigkeit in einem
lokalen Bereich in das Packungsbett.
Einige Auslegungsempfehlungen hierzu wurden von Moor und Rukovena [2] für
Schüttfüllkörper veröffentlicht, die sinngemäß auch für Packungen gelten. Hiernach
besteht keine Gefahr einer Gasungleichverteilung für Kolonnendurchmesser bis 6,0 m,
wenn der spezifische Druckverlust im Bett größer als 70 Pa/m ist, das Verhältnis der
kinetischen Energie im Gaseintritt zum speziellen Druckverlust den Wert von 24,53 nicht
übersteigt und ein Mindestabstand zwischen Stutzen und Betteintritt von 300 mm nicht
unterschritten wird. Bei einer größeren Verhältniszahl wird der Einsatz eines Gasverteilers
empfohlen. Bis zu einem Kolonnendurchmesser von 2,5 m kann er als gerades Rohr mit
Auslässen im unteren Querschnittsbereich gestaltet werden, bei einem Kolonnen-
durchmesser über 2,5 m als H-förmiges Rohr. Alternativ sind Gasverteilersysteme mit
Leitblechen einsetzbar. Deren geringerer Druckverlust bedingt jedoch höhere
Investitionskosten.
Im Sinne der Gas-Gleichverteilung ist es unter Umständen in Abstimmung mit der
Flutbelastung hilfreich, ein Tragrost mit nicht zu großem offenen Querschnitt
einzusetzen, um den Druckverlust im ersten Meter der Packung etwas anzuheben.
Weitere Spezifikationen, die eine gleichmäßige Anströmung ohne Gasverteiler gewähr-
leisten, begrenzen den Eintrittsimpuls, definiert als Produkt aus Gasdichte und dem
CFD-Studie Gaseinlass
[ 44 ]
Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit, auf 1 400 Pa bei einem Stutzenabstand von
mindestens dem 0,45-fachen des Behälterquerschnitts.
Unsere Empfehlung für den Mindest-Stutzenabstand, berechnet von der Mitte des
Stutzen bis zur Packung, ist der einfache Stutzendurchmesser plus 300 mm. Hierbei wird
ein Mindestdruckverlust im ersten Meter der Packung von 70 Pa angenommen. Unsere
Empfehlung für den maximalen spezifischen Eintrittsimpuls für innen bündige Eintritts-
stutzen ist 1 000 Pa.
Beim Unterschreiten des Abstands, dem Überschreiten des Eintrittsimpulses oder bei zu
geringem Druckverlust im Bett empfehlen wir, einen Gasverteiler zu verwenden. Wenden
Sie sich hierzu bitte an unsere Spezialisten.
3.1.2 GasauslassstutzenDie Dimensionierung des Gasaustrittsstutzens wird in der Regel durch den Tropfenab-
scheider als letztes Bauteil in einer Kolonne bestimmt. Hier ist durch den Abstand zum
Stutzen ebenfalls eine gleichmäßige Durchströmung sicherzustellen.
Für einen zentrischen Stutzen empfehlen wir einen Abstand von einem halben Kolonnen-
durchmesser abzüglich eines halben Stutzendurchmessers zuzüglich 100 mm, aber
mindestens 300 mm. Wenn die Druckverlustvorgaben es ermöglichen, kann der
maximale spezifische Impuls des Gasauslassstutzens bis zu 3 400 Pa betragen.
3.1.3 FlüssigkeitseinlassstutzenBei wässrigen Medien hat es sich als gängige Praxis erwiesen, eine Eintrittsgeschwindig-
keit von ca. 2,5 m/s für den Stutzen anzusetzen. Üblich ist es, ein innen angeflanschtes
Zulaufrohr zur Speisung des Verteilers zu verwenden. Die Aufgabe erfolgt dann in der
Regel von oben.
Bei einer Speisung im freien Zulauf wird eine möglichst turbulenzarme und gleichmäßige
Aufgabe angestrebt. Bei Verteilern mit einem Oberverteilerkasten wird ein T-förmiges
Speiserohr mit abgetauchten Schwallschutzrohren empfohlen, bei einem Verteilsystem
mit 2 Oberverteilern ein H-förmiges Speisesystem. Kleine Kolonnendurchmesser haben
meist eine zentrische Speisung. Es ist jedoch durch die Ausführung im Auslass sicher-
zustellen, dass die Austrittsgeschwindigkeit in den Bereich von unter 1,25 m/s gebracht
wird.
Zu großer Turbulenzeintrag in den Vorverteiler erzeugt stark schwankende Oberflächen,
die Mengenschwankungen, Überschwappen oder wegen Gaseintrags ein Überlaufen des
Verteilers hervorrufen.
Unsere Experten können Ihnen auf Wunsch ein komplettes Verteilsystem inklusive der
Speiserohrverteiler auslegen und anbieten.
ZURÜCK ZUM
INHALT
[ 45 ]
3.1.4 FlüssigkeitsauslassstutzenAls grober Anhaltspunkt ist hier eine Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s anzusetzen
und für eine ausreichende Überdeckung zu sorgen. Es empfiehlt sich grundsätzlich,
einen Wirbelbrecher vorzusehen. Weitere Parameter wie Entgasungszeit, Notfall-
speichervolumen, etc. bestimmen das Design des Kolonnensumpfes und werden an
dieser Stelle nicht näher beschrieben. Wir verweisen auf die einschlägige Literatur.
3.2 Bauhöhen FlüssigkeitsverteilerDie Bauhöhen eines Flüssigkeitsverteilers werden durch mechanische und hydraulische
Anforderungen bestimmt bzw. durch den lichten Durchmesser der Einbringöffnung
begrenzt.
Die Standardbauhöhen sind den entsprechenden Datenblättern (siehe 2.6) zu
entnehmen. Ein Bettabstand und ein Abstand zum nachfolgenden Bauteil muss hinzu
addiert werden. Die aufsummierten Mindestabstände ergeben Werte im Bereich von
600 mm bis 1 200 mm. Bei großen Kolonnenquerschnitten werden größere Abstände
vorgesehen. Hier sind die Montierbarkeit und der Freiraum unterhalb der bauseitigen
Träger maßgebend. Abstände von 2 000 mm bis 2 400 mm zwischen dem Packungsbett
und dem Tropfenabscheider oder dem darüber liegenden Bett sind hier gängig.
3.3 Druckverluste FlüssigkeitsverteilerAlle Flüssigkeitsverteiler stellen für die Gasströmung ein Hindernis dar und erzeugen
einen Druckverlust. Dieser liegt je nach Gasbelastung und Typ meist im Bereich von
10 bis 100 Pa.
Der Druckverlust wird bestimmt durch stetige oder sprunghafte Einschnürung, gering-
fügig durch Reibung und durch die stetige oder sprunghafte Expansion hinter dem
Verteiler.
Die im folgenden Diagramm dargestellten Kurven zeigen die zu erwartende Größenord-
nung des Druckverlustes eines Verteilers. Bei Wiederverteilern mit Kaminabdeckungen ist
der Druckverlust größer. Für eine erste Dimensionierung empfehlen wir 1 mbar anzu-
setzen. Wenn die in den vorherigen Kapiteln genannten Konstruktions- und Abstands-
empfehlungen eingehalten werden, stellt der Verteiler nicht den hydraulischen Engpass
einer Gegenstromanwendung dar.
Eine besondere Betrachtung ist jedoch bei geringen Berieselungsdichten und hohen
Gasbelastungen anzustellen. Für Gravitationsverteiler mit Ablaufbohrungen mit geringem
freiem Gasquerschnitt stellt der Druckverlust über den Verteiler eine der Gravitation
entgegengesetzte Kraft dar. Ein Wasserstand von 25 mm bei geringster Flüssigkeitsbe-
lastung wird bei einem Druckverlust von 100 Pa in seiner treibenden Kraft um ca. 10 mm
verringert. Dies kann dazu führen, dass nicht alle Ablaufbohrungen anspringen und somit
eine gute Verteilung unter diesen Umständen nicht gewährleistet ist.
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Bei der Auslegung des Verteilers muss die Mindeststauhöhe für diesen Fall um die
effektive zusätzliche Stauhöhe resultierend aus dem gasseitigen Druckverlust angehoben
werden. Der Flüssigkeitsverteiler stellt für die Gasströmung nicht nur einen Widerstand
dar, sondern führt auch hinter dem Verteiler zu einer gerichteten Gasströmung.
Nachgeschaltete Bauteile wie Tropfenabscheider sind besonders auf eine gleichmäßige
Anströmung angewiesen. Deshalb muss hinter einem Verteiler eine ausreichende Höhe
vorgesehen werden, damit sich eine gleichmäßige Strömung einstellen kann. Für Rohr-
und Düsenverteiler empfehlen wir einen Abstand von 2 Rohrdurchmessern des
Hauptrohres, aber mindestens 300 mm, frei zu lassen.
Bei Gravitationsverteilern sollte der Abstand zwischen dem Gasaustritt aus der unteren
Verteilebene und dem nachgeschalteten Bauteil mindesten dem 6-fachen der größten
lichten Kaminbreite entsprechen. Auch hier sollten mindestens 300 mm oberhalb des
Zulaufrohres frei bleiben.
Dru
ck
ve
rlu
st [
Pa
]
Gasbelastungsfaktor Leerrohr, Fv [Pa˄0,5]
Druckverlust von Flüssigkeitsverteilernin Abhängigkeit des Gasbelastungsfaktors im Leerrohr und des freien Querschnitts (ohne Kaminabdeckungen; nicht Kaminbodenverteiler)
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3.4 Qellen[1] DVS Richtlinie 2205-1
[2] F.Moore, F.Rukovena, „Flüssigkeits- und Gasverteilung in handelsüblichen
Füllkörperkolonnen“, cav 1987, Mai, S.33 – 41
[3] M.Hansen, „Über das Auslaufproblem“, VDI Forschungsheft 428, 1949/50
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