184852. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés desztilláló és/vagy abszorpciós kolonnák tányérjai hatásfokának előzetes meghatározására a kolonnák tényleges tányérszámának megállapításához, valamint azok a kolonnák, amelyek tányérszámát ilyen módon állapították meg
A találmány tárgya eljárás és berendezés desztilláló és/vagy abszorpciós kolonnák tányérjai hatásfokának előzetes meghatározására a kolonnák tényleges tányérszámának megállapításához, tárgya továbbá minden kolonna, amelynek tényleges tányérszámát ennek az eljárásnak és berendezésnek segítségével határoztak meg. Tányéros desztilláló és/vagy abszorpciós kolonnáknak a kitűzött elválasztáshoz szükséges, tényleges tányérszámát az ipar napjainkig úgy állapítja meg, hogy előbb meghatározza a feladat megoldásához szükséges úgynevezett elméleti tányérszámot, majd az elméleti számításokból kiadódó gőz- vagy gáz-, valamint folyadékáram ismeretében megkonstruálja az egyes tányérokat. Ezután az úgynevezett hatásfokot megbecsüli, a kapott számértékkel a már ismert elméleti tányérszámot osztva megkapja a kolonna tényleges tányérszámát. A hatásfok-becslés megbízhatóságának növelése érdekében minden különböző átmérőjű vagy különböző terhelésű kolonnaszakaszra (például a kiforraló és a rektifikáló szakaszra) tervezett tányérból általában háromhárom darabot legyártanak. A tányérokon az erre a célra épített berendezésben alulról levegőt fújnak át, míg felülről vizet áramoltatnak keresztül. A vizsgált három tányér közül a legfelső a víz-, a legalsó a levegőáram valósághű elosztására szolgál. Főként nagy átmérőjű tányérok esetében olcsóbb a mindenkori alsó tányér helyett olyan levegőelosztó alkalmazása, amely nem gátolja a víznek a felfelé szálló levegővel szemben való lefolyását. Ez esetben tehát a levegőelosztón kívül kolonna-szakaszonként csak két tányért kell megépíteni és vizsgálni. E hidraulikai vizsgálatok során egyrészt a tányérokon átvezethető levegő- és vízáram minimális és maximális értékét, másrészt a tányérok áramlási ellenállását (a levegőáramban fellépő úgynevezett nyomásesést) mérik. A hatásfok-becslés alátámasztására ezen kívül vizuálisan is figyelik a tányérok működését. E vizuális megfigyelések szubjektív értékelése egyik vagy másik konstrukciós méret korrekcióját eredményezheti, a megfelelőnek ítélt működés pedig nagyobb hatásfokot enged feltételezni. A hatásfok becsült jellege mindezzel természetesen nem változik, s ezért az még a nagy tapasztalatokkal rendelkező cégek esetében is a kolonnák tányérszámának jelentős túlméretezéséhez vezet. Utóbbi nagy beruházási költségtöbblet forrása. Valamely desztillatív elválasztás és/vagy abszorpció céljaira szolgáló tányéros kolonna építése tehát a feladat speciális megfogalmazásával kezdődik és az alábbi fokozatokon megy keresztül : aj az elválasztás elméleti alapjainak kimunkálása, az elméleti tányérszám meghatározásával végződően, b) laboratóriumi és félüzemi ellenőrzés, c) tervezés a kolonna átmérőjének, a tányértávolságnak és az egyes tányérok konstrukciós méreteinek meghatározásáig bezárólag; esetleg hasonló feladatra bevált tányérok terveinek felülvizsgálata, d) valamennyi, egymástól különböző átmérőjű és egyegy kolonnaszakaszra jellemző tányérból három-három darab, vagy két-két darab és egy-egy elosztó gyártása, e) a d) pontbeli tányérok hidraulikai vizsgálata, f) a vizsgált tányérok átlagos hatásfokának becslése, esetleg a tányérok konstrukciójának módosítása, g) a kolonna tényleges tányérszámának meghatározása, h) a kolonna szilárdsági stb. számításainak elvégzése, j) a kolonna gyártása, k) a kolonna tartó- valamint kisegítő berendezéseinek felállítása, szerelése, festése, mázolása, szigetelése, burkolása stb., l) nyomáspróbák, próbaüzem, üzembehelyezés. A találmány tárgya — amint azt már definiáltuk — az ej—g) pontokban foglalt eljárásra és berendezésre vonatkozik. A hidraulikai vizsgálatok célja kettős : 1. a tervezett gőz-, vagy gáz- és folyadékáramok okozta nyomáscsés és kapacitáshatárok mérése levegő—víz rendszerrel, 2. ugyanezen áramok alkalmazása esetén a tányér működésének vizuális figyelése. A nyomásesés mérése különösebb problémát nem vet fel. A levegő—víz rendszerrel végzett mérések eredményei részben megbízhatóan tájékoztatnak, részben azokat más elegyek esetére át is lehet számítani. Ugyanez vonatkozik a levegő—víz rendszerrel meghatározott kapacitás határokra is (F. J. Zuiderweg—D. van der Meer: Chemische Technik 24, 1. 1972. 10—14.). A tányér működésének ellenőrzésére azért van szükség, mert a tányér hátásfokának egzakt meghatározására ma még nincs mód. Tudományos alap hiányában ezért a tányérhatásfokot csak becsléssel állapítják meg (J. H. Perry: Chemical Engineers Handbook, McGraw-Hill Book Company, New-York, Toronto, London, 1963. 4. Edition, IS—16.). E becslés pontosságának lehető növelését célozza a tányérok működésének levegő—víz rendszerrel való ellenőrzése. Ilyen ellenőrző berendezést szinte minden ismert szakcég fenntart. Részletes leírásuk az Arbeitsgemeinschaft Chemische Verfahrenstechnik : Im Dienste der chemischen Industrie, Köln 28. oldalán található. • A levegő—víz rendszerrel működtetett tányérokat az ellenőrző berendezésben egzakt mérési gyakorlat hiányában csak vizuálisan figyelik és a megfigyeléseket is csak empirikusan értékelik. Hasonló ellenőrző berendezést ismertet R. Billet (Industrielle Destillation, Verlag Chemie GmbH, Weinheim) (Bergstr. 1973. 178—181. o.), azzal a különbséggel, hogy ezen ellenőrző berendezés tányérja csak 1,67 m átmérőjű, míg az előbb ismertetett ennél lényegesen nagyobb átmérőjű tányérok megfigyelésére is alkalmas. R. Billet könyvében leírt berendezés azonban nem csak levegő—víz rendszerrel, hanem egyéb, nem korrodeáló gázokkal és szénhidrogén-folyadékokkal is működtethető. Ezen ellenőrző berendezésben kapott vizuális megfigyeléseknek nagyobb átmérőjű tányérokra való érvényesítése további, ugyancsak empirikus feladatot jelent. Ismeretes az is, hogy az 1950-es években átfogó kutató munkával kétkomponensű elegyek desztillációjára szolgáló harangtányérok, illetve harangtányéros kolonnák hatásfokának előre való kiszámítására szolgáló összefüggéseket fejlesztettek ki. E kutatómunka eredményét az American Institute of Chemical Engineers : Bubble — Tray Design Manual-ban (The Science Press. Inc. New- York, 1958) tették közzé. Az azóta eltelt idő azonban ezen összefüggések általánosíthatóságát egyrészt kérdésessé tette, másrészt ismeretessé váltak azok a túlméretezések is, amelyek a módszer következményei (P. K. Lashmet—S. Z. Szczepanski: Ind. Eng. Chem. Proc. Design and Dev. 13, 2. 1974. 103—106.). E túlméretezettség foka viszonylag kis tányérszámú kolonna esetén 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
